鄭伶杰，魯夢(mèng)瑩，丁丁，左永梅，王紅寶，郭艷超,鄭麗錦，張愛(ài)軍

(1 河北省農(nóng)林科學(xué)院濱海農(nóng)業(yè)研究所/河北省鹽堿地綠化工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063299；2 河北省林業(yè)技術(shù)推廣總站，河北 石家莊 050081；3 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 山區(qū)研究所，河北 保定 071001)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的鹽堿地面積約為0.37億hm2，主要分布于東北平原、內(nèi)陸荒漠以及濱海平原地區(qū)，約占我國(guó)現(xiàn)有耕地面積的25%。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，耕地面積減少的問(wèn)題日益突出。河北省濱海區(qū)域覆蓋唐山、秦皇島和滄州3市的沿海區(qū)，是河北省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心區(qū)域。由于該區(qū)域的土壤類型復(fù)雜，鹽堿化程度高，中到重度鹽堿地面積約為15萬(wàn)hm2，限制了當(dāng)?shù)鼐坝^綠化發(fā)展要求[1]。

檉柳(TamarixchinensisLour．)是檉柳科檉柳屬植物，具有耐鹽堿、耐旱、耐澇的優(yōu)良特性，在防風(fēng)固沙、保持水土方面表現(xiàn)優(yōu)秀，是鹽堿地區(qū)域重要的生態(tài)造林樹(shù)種之一[2]。研究表明，檉柳是典型的泌鹽植物，進(jìn)入植株體內(nèi)的鹽分被運(yùn)輸至泌鹽腺通過(guò)外排作用使自身免受離子的毒害[3]。為豐富河北省濱海地區(qū)的綠化資源，從2011年開(kāi)始河北省農(nóng)林科學(xué)院濱海農(nóng)業(yè)研究所研究人員從全國(guó)各省市搜集檉柳屬種質(zhì)資源60余份，在唐山市曹妃甸區(qū)開(kāi)展檉柳的引種篩選工作。經(jīng)過(guò)多年篩選獲得了4個(gè)優(yōu)良無(wú)性系，關(guān)于這4種檉柳無(wú)性系耐鹽性的比較和評(píng)價(jià)還未見(jiàn)報(bào)道。為了鑒定這4種檉柳無(wú)性系的耐鹽性，了解不同檉柳無(wú)性系對(duì)鹽脅迫的生理響應(yīng)機(jī)制，利用盆栽苗為試材，比較不同鹽脅迫濃度處理下的生長(zhǎng)和生理指標(biāo)差異，并采用隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)，以期為河北濱海地區(qū)檉柳綠化造林提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在河北省農(nóng)林科學(xué)院濱海農(nóng)業(yè)綜合試驗(yàn)站進(jìn)行。試驗(yàn)材料選取株高為15～20 cm的檉柳屬4個(gè)無(wú)性系1號(hào)、3號(hào)、7號(hào)和16號(hào)1 a生扦插苗進(jìn)行盆栽，基質(zhì)為蛭石。在2017年5月初對(duì)檉柳盆栽苗進(jìn)行鹽脅迫處理，時(shí)間為30 d。稱取NaCl溶解到花卉精華素通用性(河南神潤(rùn)生物科技有限公司)30倍稀釋營(yíng)養(yǎng)液中，使得NaCl濃度梯度分別為1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%，不加NaCl的營(yíng)養(yǎng)液為空白對(duì)照(CK)。用相應(yīng)鹽分濃度NaCl營(yíng)養(yǎng)液均勻澆灌到基質(zhì)中，每3 d澆灌1次，每個(gè)無(wú)性系品種每盆3株為1個(gè)小區(qū)，各處理設(shè)3次重復(fù)，共計(jì)72盆。

1.2 指標(biāo)測(cè)定

成活率和株高：分別于鹽脅迫處理前和試驗(yàn)結(jié)束時(shí)用卷尺測(cè)量株高，精確到0.1 cm。統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)30 d后盆栽苗成活率。

生理指標(biāo)：鹽脅迫處理結(jié)束后對(duì)每株檉柳相同部位正常生長(zhǎng)的成熟葉片進(jìn)行取樣，采用相對(duì)電導(dǎo)率法測(cè)定葉片細(xì)胞膜透性，采用乙醇浸提法測(cè)定葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量，丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法測(cè)定，脯氨酸含量測(cè)定為酸性茚三酮比色法，可溶性糖含量測(cè)定為硫酸蒽酮比色法。各指標(biāo)測(cè)定均重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并制圖，參照李源的方法進(jìn)行隸屬函數(shù)法評(píng)價(jià)[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)苗木生長(zhǎng)的影響

2.1.1 對(duì)成活率的影響 不同鹽脅迫處理下4種檉柳成活率見(jiàn)表1。由表可知，4種檉柳盆栽苗在鹽濃度3%以下各處理的成活率均為100.0%。

表1 不同鹽濃度下4種檉柳成活率Table 1 The survival rate of Tamarix chinensis under different salt concentrations

2.1.2 對(duì)株高增長(zhǎng)量的影響 不同鹽脅迫處理下檉柳株高增長(zhǎng)量如表2所示。

表2 不同鹽濃度下4種檉柳株高增長(zhǎng)量Table 2 Plant height increase of four Tamarix chinensis clones under different salt concentrations

2.2 鹽脅迫對(duì)苗木生理的影響

2.2.1 對(duì)葉片細(xì)胞膜透性的影響 不同鹽脅迫處理對(duì)檉柳葉片細(xì)胞膜透性的影響見(jiàn)圖1。

圖1 不同鹽脅迫處理對(duì)檉柳葉片細(xì)胞膜透性的影響Figure 1 Effects of different salt stress treatments on cell membrane permeability of Tamarix chinensis leaves

由圖1可知，不同檉柳無(wú)性系的葉片細(xì)胞膜透性存在一定差異。1號(hào)和16號(hào)的相對(duì)電導(dǎo)率值隨鹽濃度增加，出現(xiàn)先上升后下降再上升的變化趨勢(shì)。1號(hào)的相對(duì)電導(dǎo)率在1.0%～1.5%濃度下較對(duì)照均有所升高，在2.0%～3.0%濃度下均顯著高于對(duì)照，2.0%處理下為最大值，較對(duì)照顯著增大73.6%。16號(hào)在1.5%～3.0%濃度下均顯著高于對(duì)照，3.0%處理下達(dá)到最大值，為對(duì)照的1.62倍。3號(hào)的相對(duì)電導(dǎo)率值呈現(xiàn)先下降后升高再略降低的變化趨勢(shì)，除1.5%處理濃度與對(duì)照差異顯著外，其他鹽脅迫處理較對(duì)照均無(wú)顯著差異。7號(hào)的相對(duì)電導(dǎo)率值在不同鹽濃度下雖下降但無(wú)顯著差異。

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著鹽脅迫濃度的升高，3號(hào)和7號(hào)檉柳無(wú)性系葉片細(xì)胞膜透性基本不受影響，1號(hào)和16號(hào)檉柳無(wú)性系葉片細(xì)胞膜透性受鹽脅迫影響呈整體上升趨勢(shì)。

2.2.2 對(duì)葉片MDA含量的影響 不同鹽脅迫處理對(duì)檉柳葉片MDA含量的影響見(jiàn)圖2。

圖2 不同鹽脅迫處理對(duì)檉柳葉片MDA含量的影響Figure 2 Effects of different salt stress treatments on MDA content of Tamarix leaves

由圖2可以看出，4種檉柳無(wú)性系在鹽脅迫處理下葉片MDA含量呈下降趨勢(shì)。1號(hào)和3號(hào)的MDA含量在1.0%～3.0%濃度下均顯著低于對(duì)照，各濃度處理間無(wú)顯著差異；16號(hào)2.0%濃度處理的MDA含量最低，顯著低于對(duì)照，其他鹽濃度處理之間無(wú)顯著差異。7號(hào)對(duì)照與各濃度處理間的葉片MDA含量沒(méi)有顯著差異。

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著鹽脅迫濃度的升高，7號(hào)的MDA含量不受影響，1號(hào)、3號(hào)和16號(hào)的在1.0%顯著下降，后逐漸趨于平穩(wěn)。

2.2.3 對(duì)葉片葉綠素含量的影響 不同鹽脅迫處理對(duì)檉柳葉片葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量的影響見(jiàn)圖3。

圖3 不同鹽脅迫處理對(duì)檉柳葉片葉綠素含量的影響Figure 3 Effects of different salt stress treatments on chlorophyll content of Tamarix leaves

如圖3所示，同一檉柳無(wú)性系在不同鹽脅迫處理下葉片內(nèi)葉綠素a、b和總?cè)~綠素含量變化趨勢(shì)相同，4種檉柳盆栽苗之間存在較大差異。

1號(hào)和7號(hào)的葉片葉綠素a和葉綠素b含量變化趨勢(shì)較為一致， 1.0%濃度下葉綠素a含量均顯著高于對(duì)照，葉綠素b含量均高于對(duì)照但無(wú)顯著差異；葉綠素a和葉綠素b含量隨著鹽濃度增加逐漸降低，3.0%濃度下1號(hào)檉柳與對(duì)照均無(wú)顯著差異，7號(hào)檉柳與對(duì)照差異顯著。16號(hào)檉柳的葉片葉綠素a和葉綠素b含量隨鹽脅迫濃度增加呈現(xiàn)出先升高后下降趨勢(shì)，在1.5%濃度下達(dá)到最大值，均顯著高于對(duì)照，3.0%濃度下達(dá)到最低值但均與對(duì)照差異不顯著。3號(hào)檉柳在鹽脅迫濃度處理下葉綠素a和葉綠素b含量呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，2.0%濃度達(dá)到最低值，與對(duì)照無(wú)顯著差異，3.0%下達(dá)到最高值，顯著高于對(duì)照。

葉綠素a+b含量代表葉片內(nèi)葉綠素的總含量，由葉綠素a含量和葉綠素b含量相加，因此在鹽脅迫處理下的變化趨勢(shì)與葉綠素a和葉綠素b的變化趨勢(shì)相一致。

試驗(yàn)結(jié)果表明，受鹽脅迫影響，1號(hào)、7號(hào)和16號(hào)檉柳葉片葉綠素含量基本呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，3號(hào)檉柳的葉片葉綠素含量為先升高后降低再升高的趨勢(shì)。

2.2.4 對(duì)葉片脯氨酸含量的影響 不同鹽脅迫處理對(duì)檉柳葉片脯氨酸含量的影響見(jiàn)圖4。

圖4 不同鹽脅迫處理對(duì)檉柳葉片脯氨酸含量的影響Figure 4 Effects of different salt stress treatments on proline content of Tamarix leaves

由圖4可知，4種檉柳無(wú)性系葉片脯氨酸含量隨著鹽脅迫濃度的增加整體呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。1號(hào)各濃度處理間與對(duì)照相比無(wú)顯著差異。3號(hào)在1.0%～2.5%濃度下、7號(hào)在1.0%～2.0%濃度下、16號(hào)在1.5%～2.5%濃度下葉片脯氨酸含量逐漸提高但與對(duì)照相比均沒(méi)有顯著差異。3號(hào)、7號(hào)和16號(hào)在3.0%濃度下葉片脯氨酸含量均達(dá)到最大值，分別為對(duì)照的2.56倍、2.25倍和1.46倍，差異顯著。

試驗(yàn)結(jié)果表明，1號(hào)檉柳葉片脯氨酸含量不受鹽脅迫處理影響，3號(hào)、7號(hào)和16號(hào)檉柳葉片脯氨酸含量在鹽濃度3.0%時(shí)顯著升高。

2.2.5 對(duì)葉片可溶性糖含量的影響 不同鹽脅迫處理對(duì)檉柳葉片可溶性糖含量的影響見(jiàn)圖5。

圖5 不同鹽脅迫處理對(duì)檉柳葉片可溶性糖含量的影響Figure 5 Effects of different salt stress treatments on soluble sugar content of Tamarix leaves

由圖5所示，與對(duì)照相比不同鹽脅迫處理下4種檉柳無(wú)性系葉片可溶性糖含量均不同程度提高。1號(hào)檉柳各濃度處理后的可溶性糖含量有所增加，但與對(duì)照無(wú)顯著差異。3號(hào)檉柳可溶性糖含量在1.0%濃度處理下達(dá)到最大值，顯著高于對(duì)照，其他各濃度處理下有所降低，且與對(duì)照無(wú)顯著差異。7號(hào)和16號(hào)檉柳在鹽脅迫處理下可溶性糖含量增加，其中7號(hào)檉柳在1.0%～2.5%濃度下均顯著高于對(duì)照，16號(hào)檉柳在2.0%和3.0%濃度下顯著高于對(duì)照，其他濃度處理下與對(duì)照無(wú)顯著差異。

試驗(yàn)結(jié)果表明，1號(hào)檉柳葉片的可溶性糖含量不受鹽脅迫處理的影響，3號(hào)、7號(hào)和16號(hào)檉柳在鹽脅迫處理下葉片可溶性糖含量有所提高，存在一定的差異。

2.3 檉柳無(wú)性系耐鹽性綜合評(píng)價(jià)

選取株高增長(zhǎng)量、細(xì)胞膜透性、丙二醛、葉綠素、脯氨酸和可溶性糖等6個(gè)指標(biāo)，采用隸屬函數(shù)法對(duì)4種檉柳無(wú)性系的耐鹽性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。鹽脅迫處理下4種檉柳無(wú)性系的綜合評(píng)價(jià)值如表3所示。

表3 鹽脅迫下4種檉柳無(wú)性系綜合評(píng)價(jià)值Table 3 Comprehensive evaluation values of four Tamarix clones under salt stress

由表3可知，1號(hào)、3號(hào)、7號(hào)和16號(hào)的綜合評(píng)價(jià)值分別為0.269、0.498、0.752和0.617，在鹽脅迫下4種檉柳無(wú)性系的耐鹽性由大到小依次為7號(hào)、16號(hào)、3號(hào)、1號(hào)。

3 結(jié)論與討論

采用營(yíng)養(yǎng)液盆栽的方法研究得出，鹽脅迫處理下4種檉柳盆栽幼苗成活率均為100%，但株高增長(zhǎng)受到明顯抑制。隨著鹽濃度的增加，1號(hào)和16號(hào)的葉片細(xì)胞膜透性呈整體上升趨勢(shì)；3號(hào)、7號(hào)和16號(hào)葉片的脯氨酸含量和可溶性糖含量提高；1號(hào)、3號(hào)和16號(hào)的葉片丙二醛含量降低；1號(hào)、7號(hào)和16號(hào)葉片葉綠素含量先升高后下降，3號(hào)的葉片葉綠素含量先升高后下降再升高。綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為，4種檉柳無(wú)性系的耐鹽性由大到小依次為7號(hào)、16號(hào)、3號(hào)、1號(hào)。

植株生長(zhǎng)與葉片葉綠素含量關(guān)系密切，葉綠素含量的變化會(huì)影響同化產(chǎn)物量，從而對(duì)其他生理活動(dòng)造成促進(jìn)或抑制的作用。徐靜對(duì)鹽堿脅迫下冰草幼苗生理特征的研究顯示，鹽堿脅迫處理下植株葉綠素含量出現(xiàn)先上升后降低的趨勢(shì)，馬書榮對(duì)蒙古柳的研究也有相似的結(jié)果[5-6]。本試驗(yàn)中1號(hào)、7號(hào)和16號(hào)總?cè)~綠素含量均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，3號(hào)檉柳的葉綠素含量呈現(xiàn)先上升后下降再上升趨勢(shì)，在2.0%濃度下抑制了葉綠素的合成。出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因可能是低濃度下植株通過(guò)提高葉綠素含量增加光合作用，細(xì)胞內(nèi)含物增加從而提高細(xì)胞液濃度，保證細(xì)胞維持在較正常的生理活動(dòng)水平，而高濃度鹽脅迫下葉綠素酶活性提高，促進(jìn)了葉綠素的分解。

離子的脅迫作用使細(xì)胞膜功能發(fā)生改變，研究表明，在一定的范圍內(nèi)，鹽脅迫濃度與植物細(xì)胞膜透性存在正相關(guān)關(guān)系，可以反映植物細(xì)胞膜在逆境條件下透性的變化和受損傷程度[7-8]。試驗(yàn)結(jié)果表明1號(hào)和16號(hào)細(xì)胞膜透性在鹽脅迫下受損傷較大，而3號(hào)和7號(hào)對(duì)鹽脅迫有較強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力。植物在受到脅迫下，電子傳遞受影響產(chǎn)生大量的活性氧，導(dǎo)致細(xì)胞膜過(guò)氧化和丙二醛的積累，鹽脅迫下植物葉片內(nèi)丙二醛含量呈增加的趨勢(shì)。本試驗(yàn)中，丙二醛含量均隨鹽濃度增加逐漸下降，且在1.0%～3.0%鹽濃度范圍內(nèi)基本趨于平穩(wěn)。喬夢(mèng)吉和李影麗對(duì)鹽脅迫下檉柳的研究發(fā)現(xiàn)[9-10]，鹽脅迫處理后期檉柳丙二醛含量下降，本試驗(yàn)出現(xiàn)了相似的結(jié)果。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)可能是不同植物體內(nèi)膜系統(tǒng)調(diào)控機(jī)制存在差異，植物體內(nèi)的超氧化物歧化酶、過(guò)氧化物酶等酶系統(tǒng)清除了自由基，在一定程度上緩解了脂膜的過(guò)氧化，鹽脅迫對(duì)膜系統(tǒng)沒(méi)有造成損傷，維持自由基平衡，導(dǎo)致丙二醛含量逐漸減少。4種檉柳幼苗在脅迫后能積極有效進(jìn)行自我調(diào)整，表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐鹽能力。

脯氨酸和可溶性糖作為植物重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在逆境條件下能提高細(xì)胞液濃度，降低細(xì)胞水勢(shì)、增強(qiáng)吸水能力，從而維持膜系統(tǒng)的完整性[11]。本試驗(yàn)中3號(hào)、7號(hào)和16號(hào)葉片的脯氨酸含量和可溶性糖含量均隨鹽脅迫濃度增加呈現(xiàn)出升高趨勢(shì)，這說(shuō)明3號(hào)、7號(hào)和16號(hào)檉柳積累了大量的脯氨酸和可溶性糖，提高細(xì)胞的滲透勢(shì)，從而緩解鹽脅迫引起的傷害，保護(hù)膜系統(tǒng)的穩(wěn)定。1號(hào)檉柳在鹽脅迫下的脯氨酸和可溶性糖含量與對(duì)照無(wú)顯著差異，其耐鹽調(diào)節(jié)機(jī)理可能與其他檉柳品種不同。

植物的耐鹽性受多基因控制，是多種耐鹽生理指標(biāo)的綜合表現(xiàn)，且各指標(biāo)在不同植物種類間存在差異,因此有必要對(duì)耐鹽性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。本研究采用隸屬函數(shù)法，對(duì)成活率、株高增長(zhǎng)量、葉片的丙二醛、葉綠素含量、脯氨酸等指標(biāo)分析，發(fā)現(xiàn)4種檉柳無(wú)性系的耐鹽性強(qiáng)弱依次為7號(hào)、16號(hào)、3號(hào)、1號(hào)。綜合來(lái)看，7號(hào)檉柳盆栽苗耐鹽性較強(qiáng)的主要原因可能為：鹽脅迫影響下，葉片細(xì)胞膜透性和丙二醛含量保持相對(duì)一致，細(xì)胞結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。通過(guò)自我保護(hù)機(jī)制的調(diào)節(jié)作用，提高細(xì)胞內(nèi)脯氨酸和可溶性糖含量，增強(qiáng)細(xì)胞滲透勢(shì)，減少因失水而造成的生理活動(dòng)干擾，維持了一個(gè)相對(duì)正常的生長(zhǎng)狀態(tài)。本研究通過(guò)盆栽的方式進(jìn)行鹽脅迫研究，但試驗(yàn)條件與真正的栽植環(huán)境之間存在差異，因此還有必要進(jìn)行大田試驗(yàn)，為實(shí)際生產(chǎn)提供更加客觀的依據(jù)。