楊 艷，陳景震，吉悅娜，陳韻竹，李培旺，葉傳財，李 力，潘雨虹，夏 栗，李黨訓(xùn)

（1.湖南省林業(yè)科學(xué)院木本油料資源利用國家重點實驗室，湖南 長沙 410004； 2.福鼎市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，福建福鼎355200； 3.蕓香（福鼎）農(nóng)業(yè)科技有限公司，福建 福鼎 355200； 4.湖南財政經(jīng)濟學(xué)院，湖南 長沙 410205）

紫色土土層淺薄，透水性差，蓄水保水能力弱，加之其土壤顏色較深，吸熱性強，導(dǎo)熱性差，從而導(dǎo)致其在溫度高的天氣下土壤溫度也很高，因此自然植被較少且生長較差，是植被恢復(fù)的困難區(qū)域［1］。湖南省是中國紫色土分布較為集中的省份之一，而衡陽是湖南省紫色土坡地面積最大的地區(qū)，由于夏季高溫多雨，降水豐富，人們在開發(fā)利用的過程中沒有采取相應(yīng)的水土保持措施，水土流失嚴(yán)重，致使衡陽紫色土坡地長期以來水土流失和季節(jié)性干旱嚴(yán)重，使當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境變得更加脆弱，嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)厣a(chǎn)、生活和經(jīng)濟的發(fā)展［2-3］。鑒于此，探索一種適合當(dāng)?shù)刂脖换謴?fù)且又能助力當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的生態(tài)修復(fù)模式是當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)文明建設(shè)的必然趨勢。

梔子（Gardenia jasminoides）為常綠灌木，葉綠如碧，花香四溢，果色喜慶，果實含有較高的藥用活性成分，具有較高的觀賞價值和藥用價值［4］；梔子根系發(fā)達(dá)，固土保水能力強，具有較好的經(jīng)濟、社會及生態(tài)效益［5-6］；相關(guān)研究還表明梔子適宜栽培在溫暖、濕潤、光照充足的環(huán)境，且比較耐干旱［7-8］，因此，可以初步判斷梔子是紫色土區(qū)域生態(tài)修復(fù)的理想樹種。為探明梔子的耐旱性能及紫色土區(qū)域適生機理，本研究開展了梔子對紫色土干旱脅迫響應(yīng)的試驗，以期能為紫色土區(qū)域植被恢復(fù)植物的篩選提供參考，為紫色土植被恢復(fù)提供技術(shù)及資源基礎(chǔ)。

1 試驗地概況

試驗地位于湖南省林業(yè)科學(xué)院杜家沖試驗林場（113°01＇30″E，28°06＇40″N），屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候區(qū)，春濕多雨，夏天多晴，秋季干燥，冬季寒冷；嚴(yán)冬期短，酷熱期長，陽光充足，雨量充沛。歷年平均氣溫17.6℃，年平均無霜期280.5 d，霧天26.4 d，年平均降水量1 394.6 mm，年平均相對濕度80%。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

從育苗圃中選擇長勢一致、健壯無病蟲害的1年生梔子實生苗進(jìn)行試驗。苗木平均高8.35 cm，平均地徑為2.48 mm。

2.2 試驗設(shè)計

于2020年6月初，將梔子幼苗移栽至裝有紫色土基質(zhì)（土壤容重1.67 g·cm-3、總孔隙度69.17%、吸水倍數(shù)0.49、滲水速率5.48 g·min-1、蒸發(fā)速率0.86 g·h-1、pH 8.23、有機質(zhì)15.00 g·kg-1、全氮1.05 g·kg-1、全磷0.85 g·kg-1、全鉀26.90 g·kg-1、速效鉀59.00 mg·kg-1）的花盆（底徑10 cm、口徑20 cm、高17 cm）中，置于遮雨棚內(nèi)常規(guī)管理，預(yù)培養(yǎng)1個月后開始進(jìn)行干旱脅迫試驗。

本試驗采用盆栽稱重控水法［9］，設(shè)置4個處理組：CK（對照，土壤相對含水量100%）、Z1（輕度干旱脅迫，土壤相對含水量80%）、Z2（中度干旱脅迫，土壤相對含水量60%）、Z3（重度干旱脅迫，土壤相對含水量40%）。每個處理30株，3個重復(fù)。

2.3 相關(guān)指標(biāo)的測定

2.3.1 生長指標(biāo)測定

干旱脅迫90 d后，在每種干旱處理上選取15株梔子苗，采用卷尺和游標(biāo)卡尺分別測量苗高和地徑。

2.3.2 生理生化指標(biāo)測定

分別于干旱脅迫前期（處理30 d）、中期（處理60 d）和后期（處理90 d）采取梔子幼苗中上部葉片，做好標(biāo)記超低溫保存，用于測定各項生理生化指標(biāo)。

葉片相對電導(dǎo)率參照陳愛葵等［10］提出的浸泡法進(jìn)行測定。游離脯氨酸含量的測定采用酸性茚三酮法［11］；可溶性糖含量、丙二醛（malondialdehyde，MDA） 含量、超氧化物歧化酶 （superoxide dismutase，SOD）活性、過氧化物酶（peroxidase，POD）活性的測定分別采用蒽酮-硫酸比色法、硫代巴比妥酸比色法、氮藍(lán)四唑光化還原法和愈創(chuàng)木酚法［12］。

2.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Excel 2010整理數(shù)據(jù)、作圖，采用SPSS 18.0對各測定指標(biāo)進(jìn)行方差分析和多重比較。

3 結(jié)果與分析

3.1 干旱脅迫對梔子生長的影響

由圖1可以看出，當(dāng)梔子受到不同程度干旱脅迫時，其生長受到抑制。隨著干旱脅迫程度的加劇，梔子的苗高逐漸降低，Z1、Z2、Z3脅迫處理的梔子苗高與CK 相比分別降低了9.28%、14.08%和19.76%。苗高方面，Z1與CK差異不顯著，Z3與Z2、Z1、CK之間差異均顯著。梔子的地徑隨干旱脅迫程度的加深也有所降低，但降低幅度較小；與CK相比，Z1、Z2、Z3脅迫處理的梔子地徑分別降低了1.09%、3.82%和11.99%。地徑方面，Z1與CK之間、Z1與Z2之間差異不顯著，Z2、Z3與CK之間差異顯著，Z2與Z3之間差異顯著。

圖1 干旱脅迫對梔子幼苗生長的影響Fig.1 Effect of drought stress on the grow th of seedling

3.2 干旱脅迫對梔子葉片相對電導(dǎo)率的影響

由表1可知，不同干旱脅迫處理下梔子葉片相對電導(dǎo)率均隨脅迫程度的加深和時間的延長逐漸升高。各脅迫階段中，除脅迫前期的Z2與Z1之間、脅迫中期的Z1與CK之間差異不顯著外，其他各干旱脅迫處理間葉片電導(dǎo)率均存在顯著差異。干旱脅迫前期，與CK相比，Z1與Z2脅迫處理的相對電導(dǎo)率增加較少，Z3脅迫處理的相對電導(dǎo)率上升較多，比CK增加了37.50%。干旱脅迫中期，不同脅迫處理的梔子葉片相對電導(dǎo)率與CK相比均有上升趨勢，比CK分別上升了11.97%、27.03%和46.25%。干旱脅迫后期，梔子葉片相對電導(dǎo)率隨脅迫程度加深而明顯增加，其中Z3脅迫處理的相對電導(dǎo)率高達(dá)32.93%，與 CK 相比增加了59.93%。

表1 干旱脅迫對梔子葉片相對電導(dǎo)率的影響Tab.1 Effect of drought stress on relative conductivity

3.3 干旱脅迫對梔子MDA含量的影響

梔子MDA含量隨著干旱脅迫的加重和時間的延長而逐漸增加（見表2）。MDA含量除脅迫前期和中期的輕度干旱脅迫與CK之間差異不顯著外，在各脅迫階段其他各干旱脅迫處理間均差異顯著。干旱脅迫前期，Z1和Z2脅迫處理下梔子MDA的增加幅度較小，在重度脅迫下，梔子MDA含量上升至CK的1.83倍。干旱脅迫中期，MDA含量在Z1脅迫處理下增加幅度不大，在Z2及Z3脅迫處理下分別增加至CK的1.80倍和2.51倍。干旱脅迫后期，MDA含量隨脅迫程度的增加呈顯著上升趨勢，其中Z3脅迫水平的梔子MDA含量高達(dá)29.29μmol·g-1，為CK的2.52倍。

表2 干旱脅迫對梔子丙二醛含量的影響Tab.2 Effect of drought stress on MDA content

3.4 干旱脅迫對梔子抗氧化酶活性的影響

3.4.1 干旱脅迫對梔子SOD活性的影響

干旱脅迫對梔子葉片SOD活性的影響結(jié)果見表3。隨著干旱脅迫程度的加劇及時間的延長，梔子SOD活性均呈拋物線形的變化規(guī)律。各脅迫階段中，除脅迫前期的中度脅迫與重度脅迫之間、脅迫后期的重度脅迫與CK之間差異不顯著外，其他各干旱脅迫處理間差異均顯著。干旱脅迫前期、中期及后期，SOD活性均在Z2脅迫處理時上升至峰值，且分別為CK的1.38倍、1.88倍和1.46倍；隨著干旱脅迫程度的加劇，在Z3脅迫處理時分別下降至CK的1.28倍、1.61倍和1.00倍。

表3 干旱脅迫對梔子SOD活性的影響Tab.3 Effect of drought stress on SOD activity

3.4.2 干旱脅迫對梔子POD活性的影響

不同時期不同干旱脅迫處理下梔子的POD活性見表4。通過對紫色土不同干旱脅迫水平條件下梔子葉片POD活性的分析（表4）可知，隨著干旱脅迫程度的加深及脅迫時間的延長，梔子葉片POD活性與SOD活性具有相似的變化趨勢，都是拋物線形，只是每個時期的POD活性上升和下降的幅度沒有SOD活性的大。干旱脅迫前期、中期以及后期的梔子POD活性均表現(xiàn)出Z2脅迫處理的最大，分別是CK的1.28倍、1.75倍和1.43倍；隨著脅迫程度的加劇，各脅迫時期Z3脅迫處理的POD活性依次下降至CK的1.09倍、1.44倍和1.03倍。

表4 干旱脅迫對梔子POD活性的影響Tab.4 Effect of drought stress on POD activity

基于以上分析，表明梔子在干旱進(jìn)程中，隨著干旱程度的加劇植株本身表現(xiàn)出強烈的應(yīng)激響應(yīng)，能夠快速地將體內(nèi)酶活性調(diào)整到一定高度以應(yīng)對干旱脅迫帶來的傷害；當(dāng)干旱脅迫延續(xù)到一定時間時，植物機體各項生理代謝平衡被打破，就無法調(diào)動抗氧化酶的響應(yīng)，致使植株本身處于干旱損失的狀態(tài)。

3.5 干旱脅迫對梔子葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

3.5.1 干旱脅迫對梔子可溶性糖含量的影響

不同時期不同干旱脅迫處理下梔子可溶性糖含量見表5。梔子的可溶性糖含量隨著干旱程度的加劇及時間的延長呈逐漸遞增的趨勢。在干旱脅迫的3個時間段中，梔子的可溶性糖含量均隨脅迫程度的增加而上升，其中Z1處理的可溶性糖含量增幅較小，Z2和Z3處理的增幅較大。干旱脅迫前期，Z2和Z3處理的可溶性糖含量與CK相比分別增加了32.08%和44.15%。干旱脅迫中期，Z1、Z2和Z3脅迫處理的可溶性糖含量與CK相比分別增加了10.08%、57.36%和83.33%。干旱脅迫后期，Z2和Z3脅迫處理的可溶性糖含量分別增加至4.62 mg·g-1和5.25 mg·g-1，與CK相比分別增加68.61%和91.61%?？扇苄蕴堑脑黾颖砻髦参餀C體在應(yīng)激性改善體內(nèi)滲透壓，進(jìn)而增加植株細(xì)胞的吸水能力，盡可能地抵制干旱對植株的傷害。

表5 干旱脅迫對梔子可溶性糖含量的影響Tab.5 Effects of drought stress on soluble sugar content

3.5.2 干旱脅迫對梔子游離脯氨酸含量的影響

不同時期不同干旱脅迫處理下梔子游離脯氨酸含量見表6。梔子的脯氨酸含量均隨著干旱脅迫程度的加劇及時間的延長而逐漸增加。干旱脅迫前期，Z1和Z2脅迫處理的脯氨酸含量增幅較小，而Z3脅迫處理與CK 相比脯氨酸含量增加了41.73%。干旱脅迫中期，Z2和Z3脅迫處理的脯氨酸含量增幅較大，分別比CK增加了43.70%和59.58%。干旱脅迫后期，Z2和Z3脅迫處理的脯氨酸含量迅速上升，其中Z3脅迫處理的脯氨酸含量增加至83.14μg·g-1，與CK 相比增加了84.43%。這表明梔子在干旱脅迫的刺激下，植株本身也表現(xiàn)出強烈的應(yīng)激響應(yīng)，通過增加游離脯氨酸的含量來消除體內(nèi)因干旱而產(chǎn)生的活性氧，調(diào)節(jié)自身機體的抗旱機能。

表6 干旱脅迫對梔子游離脯氨酸含量的影響Tab.6 Effects of drought stress on free proline content

4 結(jié)論與討論

（1）苗高和地徑作為植物表型性狀，能夠直接反映植物在干旱脅迫條件下的生長狀況，因此也是評價植物抗旱能力的最直觀的指標(biāo)［13］。植物生長與光合作用具有緊密的聯(lián)系：一方面，在干旱條件下，植物光合作用受到抑制，降低了植物碳同化的能力，進(jìn)而導(dǎo)致植物生長受阻，苗高、地徑等生長指標(biāo)減?。?4］；另一方面，由于干旱脅迫的作用，植物根系在土壤中的呼吸作用減弱，降低了植物對土壤中養(yǎng)分等的吸收，進(jìn)而也會影響到地上部分的生長［15］。本研究表明，紫色土干旱脅迫對梔子幼苗的苗高及地徑的增長具有一定的抑制作用。隨著干旱脅迫的加劇，梔子的苗高和地莖呈現(xiàn)出不同程度的減小趨勢。中度脅迫處理時，梔子地徑僅比對照降低了3.82%，表明梔子具有一定的耐旱性，在日常栽培管理中，水分管理可以適當(dāng)粗放。該研究結(jié)論與周雪潔等［16］、王改萍等［17］的研究結(jié)果具有相似性。

（2）常規(guī)管理的植物體內(nèi)的活性氧及自由基處于產(chǎn)生與清除的動態(tài)平衡狀態(tài)，不會對膜系統(tǒng)造成傷害，但干旱條件下植物體內(nèi)的活性氧及自由基的產(chǎn)生與清除是處于失衡狀態(tài)的，活性氧與自由基大量積累，大量累積的活性氧會使細(xì)胞膜脂過氧化，自由基的積累產(chǎn)生MDA，造成膜系統(tǒng)損傷和膜透性增大，進(jìn)而導(dǎo)致植物相對電導(dǎo)率增加［18-19］。本研究發(fā)現(xiàn)，在紫色土干旱脅迫條件下，梔子葉片相對電導(dǎo)率和MDA含量均隨干旱脅迫程度的加劇和時間的延長逐漸增加。這表明隨著干旱脅迫程度的加劇，梔子的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，致使其細(xì)胞內(nèi)的水溶性物質(zhì)向細(xì)胞外滲出。這與熱依扎·朱木斯別克等［18］、王大平等［19］的研究結(jié)果一致。研究還發(fā)現(xiàn)，在輕度干旱下，梔子葉片相對電導(dǎo)率和MDA含量在整個脅迫期間增幅較小，表明梔子在紫色土區(qū)輕度干旱條件下是可以正常生長的。

（3）干旱條件下植物體內(nèi)會產(chǎn)生過多的活性氧，阻礙植物的正常生長，此時，植物自身的抗氧化酶保護(hù)系統(tǒng)會通過增強植物體內(nèi)的SOD、POD等抗氧化酶活性，來減少或清除因干旱脅迫而產(chǎn)生的過多的活性氧，進(jìn)而減輕活性氧對植物體的破壞［20-23］。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著干旱脅迫時間的延長和脅迫的加劇，梔子SOD和POD活性均先升后降，表明這兩種酶在梔子生理防御系統(tǒng)中具有協(xié)同功能；在輕度干旱下，梔子SOD和POD活性變幅較小，表明梔子在一定干旱脅迫下體內(nèi)的抗氧化酶能夠保持活性，維持植株的正常生理活動。這與任迎虹等［21］對干旱脅迫下桑（Morus alba）的研究結(jié)果相似。

（4）植物處于逆境時，植物體自身會通過滲透調(diào)節(jié)系統(tǒng)來自我保護(hù)與調(diào)節(jié)，研究發(fā)現(xiàn)，在干旱條件下，植物會積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來降低滲透勢，保持植物體內(nèi)水分平衡，提高植物對逆境的抵御能力［24-25］?？扇苄蕴呛陀坞x脯氨酸作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在植物受到干旱脅迫時這兩種物質(zhì)能通過積累調(diào)節(jié)滲透勢，進(jìn)一步增強植物本身的抗旱性能［26］。本研究結(jié)果顯示，隨著紫色土干旱脅迫加劇和干旱時間延長，梔子的可溶性糖和游離脯氨酸含量均升高，說明可溶性糖和游離脯氨酸的積累能夠確保梔子在干旱環(huán)境進(jìn)行正常的生理代謝以適應(yīng)干旱環(huán)境，這與孔艷菊等［27］對黃櫨（Cotinus coggygria）幼苗對干旱脅迫的響應(yīng)研究結(jié)果基本一致。

基于本文研究可以看出，梔子在土壤含水量不低于田間持水量的60%時，植物機體能夠維持正常的生理代謝活動，表明梔子具有一定的抗旱性，在紫色土區(qū)域具有較好的適生能力，可作為紫色土區(qū)域植被修復(fù)樹種推廣應(yīng)用。鑒于本研究是基于梔子幼苗抗旱生理研究，不能探明梔子作為經(jīng)濟樹種在干旱條件下的掛果率、梔子活性成分積累規(guī)律，因此，要想將梔子作為經(jīng)濟型樹種在干旱區(qū)域推廣應(yīng)用還需進(jìn)一步開展干旱脅迫對果期梔子結(jié)實及果實成分的影響研究，以指導(dǎo)梔子區(qū)域化種植，進(jìn)而實現(xiàn)在恢復(fù)植被的同時，還能讓當(dāng)?shù)氐牧洲r(nóng)短期內(nèi)獲得收益。