馬 劍 ，劉賢德 ，金 銘 ，劉建海 ，趙國(guó)生 ，范菊萍 ，王藝林 ，張 虎

（1.甘肅省祁連山水源涵養(yǎng)林研究院，甘肅 張掖 734000；2．甘肅張掖生態(tài)科學(xué)研究院，甘肅 張掖 734000；3. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

文冠果Xanthoceras sorbifolia又稱(chēng)木瓜、文官果等，屬于無(wú)患子科Sapindaceae文冠果屬Xanthoceras落葉小喬木或灌木，是中國(guó)特有的木本油料樹(shù)種，主要分布于中國(guó)干旱、半干旱的農(nóng)牧交錯(cuò)帶和黃土高原[1]。由于文冠果對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，具有耐寒、耐旱、耐鹽堿、耐土壤貧瘠并且其種子油含量高等特性，使其成為山區(qū)綠化、退耕還林、防風(fēng)固沙的首選油料、生態(tài)經(jīng)濟(jì)樹(shù)種，并被列為制造生物柴油的八大樹(shù)種之一[2]。國(guó)家林業(yè)局從能源發(fā)展的戰(zhàn)略角度出發(fā)，將培育和發(fā)展林業(yè)生物質(zhì)能源列入國(guó)家“十一五”林業(yè)發(fā)展規(guī)劃，林業(yè)生物質(zhì)能源樹(shù)種面臨巨大的發(fā)展機(jī)遇[3]。

文冠果作為一種具有發(fā)展?jié)摿η疑鷳B(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的生物能源物種，近年來(lái)引起了許多學(xué)者廣泛的關(guān)注，對(duì)其研究工作也在不斷深入，針對(duì)文冠果的研究主要集中在種子品質(zhì)、繁殖栽培技術(shù)、落花落果、遺傳變異、藥用化學(xué)成分等方面[4-9]，在旱害的抗性生理方面也有一定研究[10-13]，但是有關(guān)文冠果耐鹽性的研究較少。2010年以來(lái)，甘肅省祁連山水源涵養(yǎng)林研究院先后從河南靈寶和甘肅慶陽(yáng)地區(qū)分別引進(jìn)文冠果種子進(jìn)行繁育，并對(duì)文冠果進(jìn)行了大田育苗技術(shù)的研究和探討，取得了初步成功，目前已繁育苗木50余萬(wàn)株[14-16]。觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，文冠果確實(shí)具有耐鹽能力，能夠在鹽漬化生境下正常生長(zhǎng)，但是文冠果究竟能夠承受多大的鹽分脅迫，成了其大面積栽培需要解決的問(wèn)題。

因此，本試驗(yàn)以1年生文冠果幼苗為試材，通過(guò)試驗(yàn)生態(tài)學(xué)的方法，對(duì)盆栽文冠果幼苗進(jìn)行不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaCI脅迫處理，然后觀(guān)察形態(tài)特征變化并測(cè)定苗高、地徑、生物量和根冠比等指標(biāo)，分析文冠果耐鹽性潛力，為干旱半干旱地區(qū)文冠果的人工造林提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)在甘肅省張掖市中心苗圃（E97°25′～102°13′，N37°28′～ 39°59′）進(jìn)行，以 1 年生文冠果幼苗為試材。試驗(yàn)地土壤肥力情況：有機(jī)質(zhì)含量15 g·kg-1，全氮 0.814 g·kg-1，速效氮 4.0 mg·kg-1，速效磷平均6.5 mg·kg-1。經(jīng)檢測(cè)，試驗(yàn)地土壤全鹽為6.62 g·kg-1，pH值為8.7[16]。于2016年4月選取長(zhǎng)勢(shì)基本一致且無(wú)病蟲(chóng)害的文冠果幼苗栽植于規(guī)格為37 cm×30 cm的白色聚乙烯塑料花盆中，盆土為沙壤土，正常水肥管理，待苗木生長(zhǎng)旺盛后于2016年8月開(kāi)始進(jìn)行鹽脅迫試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)6個(gè)NaCl脅 迫 處 理：0.0%（CK）、0.1 %、0.2%、0.4%、0.6%、0.8% ，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)16盆，共計(jì)48盆。采用澆灌鹽水的方式進(jìn)行施鹽，依據(jù)設(shè)計(jì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)梯度每盆澆500 mL相應(yīng)的NaCl溶液，對(duì)照澆灌500 mL的去離子水。試驗(yàn)期間，定期澆灌少量水，從而平衡蒸發(fā)量，為防止鹽分流失，花盆下面放置塑料托盤(pán)，將滲出的溶液再次倒回花盆；同時(shí)為防止降雨影響，視天氣情況及時(shí)加蓋遮雨棚。處理35 d后進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 形態(tài)特征的觀(guān)測(cè)

從脅迫處理開(kāi)始，每隔7 d對(duì)幼苗的形態(tài)特征進(jìn)行觀(guān)測(cè)，并根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)給苗木分級(jí)。

0 級(jí)：植株生長(zhǎng)狀態(tài)良好，葉片無(wú)不良表現(xiàn)。

1 級(jí)：植株生長(zhǎng)受抑制不明顯，個(gè)別葉片邊緣出現(xiàn)淺褐色斑。

2 級(jí)：植株生長(zhǎng)受抑制較輕，30%以下葉片出現(xiàn)褐斑。3 級(jí)：部分植株生長(zhǎng)受抑制，50%葉片失綠。4 級(jí)：植株生長(zhǎng)受抑制，生長(zhǎng)基本停止，大多數(shù)葉片失綠。

5 級(jí)：植株生長(zhǎng)完全停止，大多數(shù)葉片枯死[17]。

1.3.2 生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定

分別用鋼卷尺和游標(biāo)卡尺于脅迫處理前/后測(cè)定幼苗的苗高（H0/H1）和地徑（D0/D1），計(jì)算不同處理下苗高生長(zhǎng)量ΔH（ΔH=H1-H0）和地徑生長(zhǎng)量 ΔD（ΔD=D1-D0）。

脅迫處理35 d后，每一處理選取幼苗3株，在105 ℃殺青20 min后，于80 ℃烘箱中烘至恒質(zhì)量，自然冷卻后分別測(cè)定地上、地下部分干物質(zhì)的質(zhì)量，取其平均值，并計(jì)算根冠比（根系生物量與地上部分生物量比值）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用 SPSS19.0 和 Excel 2010 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl脅迫對(duì)形態(tài)指標(biāo)的影響

形態(tài)是植物的外部直觀(guān)表現(xiàn)，當(dāng)受到各種脅迫危害時(shí)，植物的外部形態(tài)會(huì)出現(xiàn)不同程度的改變[18]。由表1可以看出：在不同的NaCl脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)、時(shí)間下，文冠果幼苗葉片的受害癥狀是不同的，且隨著NaCl脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加和脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，文冠果幼苗葉片的鹽害癥狀也不斷加重。在脅迫處理的前14 d，文冠果幼苗生長(zhǎng)狀態(tài)良好，葉片無(wú)不良表現(xiàn)。當(dāng)脅迫處理至21 d時(shí)，0.1%、0.2%和0.4%NaCl脅迫處理下，文冠果幼苗受抑制作用不明顯，只有少量的幼苗葉片邊緣出現(xiàn)淺褐色斑；而0.6%和0.8%NaCl脅迫處理下，幼苗的生長(zhǎng)受到了輕微的抑制，30%以下葉片出現(xiàn)褐斑。當(dāng)脅迫處理至28 d時(shí)，0.1%NaCl脅迫處理下，文冠果幼苗受到的抑制作用仍不明顯，只有個(gè)別葉片邊緣出現(xiàn)淺褐色斑；0.2%、0.4%和0.6%NaCl脅迫處理下，幼苗的生長(zhǎng)受到了輕微的抑制，30%以下葉片出現(xiàn)褐斑；而0.8%NaCl脅迫處理下，部分植株生長(zhǎng)受抑制，50%葉片失綠。當(dāng)脅迫處理至35 d時(shí)，0.1%NaCl脅迫處理下，幼苗的生長(zhǎng)受到了輕微的抑制，30%以下葉片出現(xiàn)褐斑；0.2%和0.4%NaCl脅迫處理下，部分幼苗的生長(zhǎng)受到抑制，50%的葉片失去綠色；0.6%和0.8%NaCl脅迫處理下，幼苗生長(zhǎng)基本上停止，大多數(shù)的葉片失去綠色，葉片邊緣黃枯現(xiàn)象嚴(yán)重。由此可見(jiàn)，NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高低和脅迫時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)文冠果幼苗生長(zhǎng)的影響較大，當(dāng)NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低或者脅迫時(shí)間較短時(shí)，文冠果幼苗受到的抑制作用不明顯；但是隨著NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不斷增大和脅迫時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，文冠果幼苗受到的抑制作用越來(lái)越明顯，說(shuō)明文冠果能夠忍耐一定的鹽脅迫環(huán)境。

表1 NaCl脅迫對(duì)葉片形態(tài)的影響Table 1 The effects of NaCl stress on modality in leaves

2.2 NaCl脅迫對(duì)苗高、地徑生長(zhǎng)量的影響

生長(zhǎng)抑制是植物對(duì)鹽漬響應(yīng)最敏感的過(guò)程[19]。由圖1可知，在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)NaCl脅迫處理下，文冠果幼苗受到的抑制作用是不同的，且抑制作用隨著NaCl脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而增大。隨著NaCl脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高，文冠果幼苗苗高生長(zhǎng)量總體上呈下降趨勢(shì)。在0.1%和0.2%NaCl脅迫處理下，苗高生長(zhǎng)量的下降趨勢(shì)不明顯，與對(duì)照相比差異不顯著；而在0.4%、0.6%和0.8%NaCl脅迫處理下，苗高生長(zhǎng)量顯著下降（p＜0.05），在0.8% NaCl脅迫條件下苗高生長(zhǎng)量?jī)H為對(duì)照的21.6%。

從圖1還可看出，NaCl脅迫對(duì)文冠果幼苗地徑增長(zhǎng)抑制作用明顯，隨著NaCl脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，地徑生長(zhǎng)量逐漸下降，在0.2%、0.4%、0.6%和0.8%NaCl脅迫處理下，地徑生長(zhǎng)量下降趨勢(shì)明顯，與對(duì)照相比差異均顯著（p＜0.05），0.8%NaCl脅迫處理下地徑生長(zhǎng)量?jī)H為對(duì)照的32.0%。結(jié)合苗高生長(zhǎng)量的變化趨勢(shì)可以看出，較低質(zhì)量分?jǐn)?shù)NaCl脅迫對(duì)文冠果幼苗生長(zhǎng)的抑制作用不明顯，而當(dāng)NaCl脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)，文冠果苗高和地徑的生長(zhǎng)均受到了明顯的抑制，且脅迫程度越強(qiáng)，抑制作用也越明顯。

圖1 鹽脅迫對(duì)苗高、地徑生長(zhǎng)量的影響Fig.1 Effects of salt stress on height growth and diameter growth

2.3 NaCl脅迫對(duì)生物量的影響

生物量是植物對(duì)鹽脅迫的綜合反應(yīng)，也是評(píng)估鹽脅迫程度和植物抗鹽能力的可靠標(biāo)準(zhǔn)[20]。由圖2可以看出，隨著NaCl脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，文冠果幼苗地上生物量和地下生物量均呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明NaCl脅迫抑制了文冠果幼苗的正常生長(zhǎng)。在0.1%NaCl脅迫處理下，地上生物量和地下生物量雖有所下降，但是與對(duì)照相比差異不顯著，說(shuō)明低質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaCl脅迫對(duì)文冠果幼苗地上、地下部分生長(zhǎng)的影響不明顯；而在0.2%、0.4%、0.6%和0.8%NaCl脅迫處理下，地上生物量與地下生物量下降趨勢(shì)明顯，與對(duì)照相比差異顯著（p＜0.05）；0.8%NaCl脅迫處理下，地上生物量和地下生物量分別比與對(duì)照下降了45%和40%。由此可知，NaCl脅迫對(duì)文冠果幼苗地上部分抑制作用強(qiáng)于地下部分。

2.4 NaCl脅迫對(duì)根冠比的影響

根冠比反映了植物在逆境條件下的生物量分配策略，由于植物不同部位對(duì)鹽分的敏感性不同，導(dǎo)致了生物量分配的變化[21]。由圖3可知，0.1%和0.2% NaCl脅迫處理下，文冠果幼苗根冠比上升趨勢(shì)不明顯，與對(duì)照相比差異不顯著；0.4%、0.6%和0.8%NaCl脅迫處理下，文冠果幼苗根冠比上升趨勢(shì)明顯，與對(duì)照相比差異顯著（p＜0.05），分別比對(duì)照上升了111%、138%和178%。由此說(shuō)明在鹽分逆境中，文冠果幼苗地上部分生長(zhǎng)更容易受到抑制，最終使得文冠果幼苗生物量累積分配發(fā)生了顯著變化。

圖2 鹽脅迫對(duì)地上生物量、地下生物量的影響Fig.2 Effects of salt stress on aboveground biomass and underground biomass

圖3 鹽脅迫對(duì)根冠比的影響Fig.3 Effects of salt stress on ratio of root to shoot

3 討論與結(jié)論

植物受到脅迫后，葉片表現(xiàn)出直觀(guān)的鹽害癥[22]。被子植物的鹽害主要包括葉片灼燒壞死或呈斑駁狀葉片脫落以及枝條枯萎等[23]。本研究中，隨著NaCl脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高和處理時(shí)間的增加，文冠果幼苗的鹽害癥狀逐漸加深，葉片先后出現(xiàn)了邊緣枯黃、失綠和脫落等現(xiàn)象，尤其0.6%和0.8%NaCl脅迫處理至第35天時(shí)，文冠果幼苗生長(zhǎng)基本上停止，大多數(shù)的葉片出現(xiàn)失綠、葉片邊緣黃枯等現(xiàn)象。說(shuō)明盡管文冠果在鹽漬化環(huán)境下有一定的適應(yīng)能力，但是在較高質(zhì)量分?jǐn)?shù)和長(zhǎng)時(shí)間脅迫下，生長(zhǎng)也會(huì)受到抑制。

苗高生長(zhǎng)量是植物受害程度的一個(gè)常用外在表現(xiàn)指標(biāo)，地徑生長(zhǎng)量與植物的抗逆性關(guān)系密切，可以衡量植物的生長(zhǎng)狀況[24]。本研究發(fā)現(xiàn)，NaCl脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí)，文冠果幼苗受到的抑制作用不明顯，說(shuō)明在一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)，文冠果具有抵抗鹽害的機(jī)制；當(dāng)NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.4%時(shí)，文冠果生長(zhǎng)受抑制明顯，其苗高和地徑均顯著下降。這與陳炳東等[25]、李存禎等[26]、劉炳響等[27]研究結(jié)果相一致。

生物量是植物獲取能量能力的主要體現(xiàn)，對(duì)植物的發(fā)育和結(jié)構(gòu)的形成具有十分重要的影響，但是許多植物受到逆境時(shí)，通常會(huì)調(diào)節(jié)植物地上部和地下部生物量資源以適應(yīng)環(huán)境變化[28]。孫海菁等[22]研究指出鹽脅迫對(duì)樹(shù)種地上部分的影響要大于地下部分，根冠比隨脅迫濃度增加而上升；周琦等[24]研究指出鵝耳櫪根冠比隨脅迫濃度增加先上升后下降；馬翠蘭等[29]研究指出鹽脅迫對(duì)根的抑制作用大于莖葉，根冠比下降。本研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下文冠果各部分的干物質(zhì)積累均受到抑制，隨著NaCl脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，文冠果幼苗地上生物量和地下生物量均呈下降趨勢(shì)，而且地上部分對(duì)NaCl脅迫更為敏感，受抑制程度大于地下部分。隨著NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，根冠比呈上升趨勢(shì)，特別是在較高質(zhì)量分?jǐn)?shù)NaCl脅迫下，根冠比顯著高于對(duì)照，這表明在鹽分逆境中，文冠果幼苗為了抵御外界造成的傷害，增加了生物量在根系的分配，從而保證自身能夠在逆境中正常生長(zhǎng)。

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