全 文 ：盐胁迫对盐桦幼树光合特性的影响
李 宏1 ,邓江宇1 , 2 ,张振春3 ,杨 森4 ,曹 林5
(1.新疆林业科学院 ,乌鲁木齐 830000;2.新疆农业大学林学与园艺学院 ,乌鲁木齐 830052;
3.新疆农业大学草业与环境科学学院 ,乌鲁木齐 830052;4.新疆农业科学院植保所 ,乌鲁木齐 830091;
5.库尔勒市园林局 ,新疆库尔勒 841000)
摘 要:【目的】盐胁迫对盐桦幼树光合特性的影响。【方法】利用土壤含盐量为 1.0%、1.2%、1.4%、1.6%、
1.8%、2.0%和 2.2%七个盐浓度梯度 , 处理 1年生盐桦实生苗 , 0%为对照 CK ,在生长的不同阶段分别测定叶
片光合速率及其它生理指标。【结果】盐处理后 ,叶片净光合速率和气孔导度(Cond)均随 NaCl浓度提高而显
著降低;胞间 CO2浓度(Ci)、蒸腾速率 Tr ,随 NaCl浓度提高呈先降低后升高的趋势;试验中 1.6%NaCl胁迫下 ,
盐桦幼树叶绿素含量提高 ,而 1.6%～ 2.2%NaCl胁迫使叶绿素含量开始降低。【结论】NaCl胁迫下叶绿素含
量提高是由于Na+的吸收促进了生长 ,也有利于叶绿素的合成;1.4%～ 1.6%NaCl胁迫下叶绿素含量提高是
由于盐胁迫下叶片生长缓慢 ,导致叶绿体收缩 , 产生 “浓缩”效应;1.4%NaCl胁迫下叶绿素含量仍然提高则可
能是NaCl胁迫提高了叶绿素酶的活性 ,使光合色素合成减少 、分解增加 ,从而使光合色素易于提取而导致了
测得的叶绿素含量提高。
关键词:盐桦;盐胁迫;光合速率;叶绿素
中图分类号:S792.159 文献标识码:A 文章编号:1001-4330(2010)02-0213-05
Influence of Salt Stress on Physiological Adaptability of
Young Betula halophila Trees
LI Hong1 ,DENG Jiang-yu1 , 2 ,ZHANG Zhen-chun3 ,YANG Sen4 ,CAO Lin5
(1.Xinjiang Academy of Forestry Sciences , Urumqi 830000 , China;2.College of Forestry and Horticulture ,
Xinjiang Agricultural University , Urumqi 830052 , China;3.College of Pratacultural and Environmental Sciences ,
Xinjiang Agricultural University , Urumqi 830052 , China;4.Institute of Plant Protection , Xinjiang Academy of
Agricultural Science ,Urumqi 830000 , China;5.Gardens Bureau of Korla City ,Korla Xinjiang 841000 , China)
Abstract:【Objective and Method】The pot experiments were applied to study the effect of salt stress on the
net photosynthetic rate (Pn)and other physiological properties of 1-year Betula halophila seedling.The seedlings
were treated with NaCl concentrations of 1.0%, 1.2%, 1.4%, 1.6%, 1.8%, 2.0%, 2.2% and 0%(CK).
【Result】Results show that the net photosynthetic rate(Pn)and stomatal conductance (Cond)were significantly
decreased with the increasing of NaCl concentrantion;the intercellular CO2 concentration(Ci)and transpiration rate
first were decreased then increased with the increasing of NaCl concentration.The chlorophyll content of Betula
halophila seedling were increased after 1.6%NaCl treatment , but it was decreased with 1.6% and 2.2%NaCl
treatment.【Conclusion】It was knowen that under NaCl stress , the chlorophyll content was increased and promoted
the growth of the seeding by absorbing Na+ , and advantageous to the synthesis of chlorophyll.When the seeding was
treated by 1.4% and 1.6% NaCl , chloroplast contract arise from the slow growth of leaves , which caused
contracting of chlorophore .Under treatment by 1.4% NaCl , the chlorophyll content was still increased.
Photosynthetic pigment was refined more easily , so the determination of chlorophyll content was high.
Key words:Betula halophila;salt stress;photosynthetic properties;photosynthetic pigment
0 引言
【研究意义】目前在世界范围内 ,土壤盐渍化及次生盐渍化日趋加重 ,成为严重的环境问题之一。
收稿日期:2009-07-08
基金项目:国家林业局重点科学技术计划项目(2003-015-L5)
作者简介:李宏(1962-),男 ,陕西人 ,研究员 ,研究方向为森林培育 ,(E-mail)25995542@qq.com
新疆农业科学 2010 ,47(2):213-217
Xinjiang Agricultural Sciences
在我国盐碱土约有 0.333×108 hm2 ,另外有次生盐渍化土壤 0.066×108 hm2 。我国盐碱地区主要分布在
地势比较低平 ,径流较滞缓或较易汇集的排水不良地区 ,如西北的银川平原 、河西走廊 、甘肃和新疆的各
河流沿岸的阶地 ,吐鲁番盆地 、塔里木盆地 、准噶尔盆地 、哈密倾斜平原以及青藏高原的柴达木盆地和湟
水流域 ,东北的松嫩平原等[ 1 ～ 3] 。我国的盐碱土类型除新疆哈密 、塔里木河沿岸及东北松花江一带小面
积的硝酸盐盐土外 ,主要是以氯化盐和硫酸盐为主的中性盐土及有碳酸盐和重碳酸盐为主的碱土 ,主要
分布于我国东北松辽平原一带[ 4] 。盐桦抗盐能力非常强 ,幼苗期抗盐率即可达到 1.3%以上 ,是盐碱地
绿化和造林的重要树种 ,其保护和开发价值很大。【前人研究进展】盐桦(Betula halophila)为桦木科桦木
属植物 ,落叶小乔木或直立大灌木 ,树高 3 ～ 4 m[ 5 ～ 7] 。盐桦的地理分布范围极为狭小 ,是新疆的特产树
种 ,仅产于阿勒泰县内克朗河的下游 ,1955年由中国科学院植物研究所秦仁昌教授在新疆阿勒泰巴里
巴盖采集并命名 。1984年 ,盐桦被列为国家二级国家濒危植物 ,载入中国濒危植物红皮书。1999年 ,在
国务院正式批准公布的《国家重点保护野生植物名录(第一批)》中 ,被列为国家二级重点保护植物 ,2000
年 ,陶玲等对中国 50种荒漠进行珍稀濒危程度的综合定量评价 ,结果表明盐桦的综合评价值最高 ,被列
为一级保护种 ,可以定性描述为珍贵濒危植物 ,列为一级保护[ 8] 。【本研究切入点】盐胁迫对盐桦幼树光
合特性影响缺乏研究 。【拟解决的关键问题】采用 1年生盐桦的实生苗为材料在不同的盐浓度处理下 ,
研究其光合速率及其生物指标 ,为更好地保护和开发该物种提供科学依据 。
1 材料与方法
1.1 材 料
试验采用 1年生盐桦的实生苗作为试验材料。栽植前平均株高为(40.1±0.2)cm ,地径为(0.38±
0.03)cm 。供试土壤采自新疆林业科学院温室前试验地田园土(0 ～ 20 cm表层土),质地沙壤 ,土壤有机
质0.6%,pH 7.5 ,全盐含量0.1%,盐分类型为氯化物类型。
1.2 方法
盆栽实验在露天进行 ,盆钵直径 30 cm ,高 30 cm ,共 7种盐浓度 ,不同盐浓度从低到高顺序平行摆
放 ,以植物大致的耐盐范围为参考设计 ,土壤盐浓度处理 0%(对照 CK), 1.0%、1.2%、1.4%、1.6%、
1.8%、2.0%和2.2%,每处理重复 3次。根据土壤全盐和盐分化验结果按比例调制盆钵土壤盐浓度 ,土
壤含水量控制在 50%～ 60%,每天测定土壤含水量 ,用喷雾器调控小气候 , 采用矿化度为 0.21 g/L
(0.021%)的淡水灌溉。盐度标定:用自来水溶解氯化钠(分析纯)配置 ,并用 EC110型盐度计调整盐浓
度。土壤含水量:使用美国 ECH2O测量控制。
胁迫处理 1周后 ,在晴好天气中测定当年生发育成熟的叶片 。使用美国产 Li-COR6400便携式光
合测定系统测定每株相同叶位叶片的净光合速率(Pn)、气温(Tair)、叶温(Tleaf)、胞间 CO2 浓度(Ci)、气
孔导度(Cond)、蒸腾速率(Tr)、相对湿度(RH)、大气 CO2 浓度(Ca)、光合有效辐射(PAR)等 ,重复 3次。
测定中用 Li-COR公司生产的 Li-6400-02B红蓝光光源提供光合有效辐射强度 。测定幼苗枝条上生
长成熟的功能叶 ,温度控制在 20±2(℃),光量子通量控制在900 ～ 1 100μmol/m2·s ,大气CO2 密度在380
μmol/m2·s左右 ,对不同日期的同项指标测定采用定时测定 ,09:00 ～ 11:30测定。仪器标定好进入工作
状态后 ,自动记录测定数据。
叶绿素的测定采用丙酮比色法[ 9] ,于 663和 645 nm波长下测定提取液的光密度(A),用下列公式计
算叶绿素 a(chl.a)、叶绿素 b(chl.b)浓度 CA 和 CB ,以 mg/g 表示色素含量 。CA =12.7A663-2.69A645;CB
=22.9A645-4.68A663 ,色素在叶片中的含量(mg/g)=色素浓度(mg/g)×提取液总体积(mL)×稀释倍数
/样品质量(g)。
2 结果与分析
2.1 对净光合速率的影响
盐胁迫对盐桦幼树叶片净光合速率(Pn)有显著的影响。与对照相比 ,各盐浓度处理下盐桦幼树叶
片Pn均有所降低 ,且随盐处理浓度的增加 , Pn下降幅度也随之增大。这一趋势与前人研究结果相
似[ 10] 。图 1
2.2 对气孔导度的影响
盐处理后 ,盐桦幼树的气孔导度(Cond)都在对照水平之下。随着盐处理浓度的增加 , Cond呈现一
·214· 新疆农业科学 47卷
直下降的趋势 ,在盐浓度为1.4%时Cond有一个增高过程 ,随后一直下降 ,且下降速率较大 ,可能是非气
孔因素限制。这与就光合速率的变化规律趋于一致。图 2
2.3 对细胞间 CO2浓度的影响
在低浓度盐处理下 ,盐桦幼树细胞间CO2浓度(Ci)总体上低于对照 ,在盐浓度为1.2%时降到最低 ,
降低为对照的 75%,在盐浓度为 1.4%时差异性明显 ,胞间 Ci急剧升高 ,为对照的 95%;随后 Ci缓慢下
降 ,在盐浓度为 2.0%时最低 ,随后有一个升高过程 。图 3
2.4 对蒸腾速率的影响
盐胁迫下盐桦幼树叶片的蒸腾速率(Tr)低于对照 。随着盐浓度的增加 , Tr 逐渐减小 ,盐浓度为
1.2%时为对照的 46%,当盐浓度达到 1.4%时蒸腾速率(Tr)迅速升高 ,达到对照的 95%,这是由于气孔
导度(Cond)升高 ,蒸腾速率增加所致 ,随后蒸腾速率缓慢降低。图 4
2.5 对叶绿素 a和叶绿素 b含量的影响
盐处理后盐桦幼树叶片光合色素(Chl.a和Chl.b)含量均表现出明显随 NaCl浓度提高先显著增加
后显著降低的趋势 ,在NaCl浓度为1.6%时达到最大值;所有盐处理的叶片光合色素含量均显著高于对
照。这与 Strogonov等[ 11]对几种非盐生植物的研究结果相同。图 5
·215·2期 李宏等:盐胁迫对盐桦幼树光合特性的影响
3 讨论
胁迫下光合作用(Pn)受抑制是多种因素共同作用的结果 ,即包含渗透胁迫引起的气孔限制因素 ,也
包括非气孔限制因素 。当细胞间CO2(Ci)降低和气孔导度(Cond)下降 ,则气孔因素是主要的 ,如细胞间
CO2浓度(Ci)升高和Cond下降 ,则非气孔因素是主要的 ,研究结果表明 NaCl胁迫后 ,盐桦幼树光合能力
(Pn)下降 ,气孔导度(Cond)下降 ,细胞间 CO2 浓度(Ci)升高 。可见 ,光合作用的主要限制因素是非气孔
因素 。
4 结论
叶片中光合色素含量是反映植物光合能力的一个重要参数 ,环境因子的改变会引起光合色素含量
的变化 ,进而引起光合性能的改变[ 12] ,而光合性能的好坏最终将影响作物的生长 、产量和品质[ 13] 。植
物在遭受盐胁迫时各种生理过程都会受到影响 ,直接或间接地影响到叶绿素的含量 。一些研究表明 ,盐
胁迫下植物叶片中叶绿素含量下降 ,主要原因是盐胁迫提高了叶绿素酶的活性 ,促进了叶绿素降解 ,从
而引起叶绿素含量减少[ 14] 。但 Strogonov等[ 11]对几种非盐生植物的研究表明 ,盐胁迫可以显著增加叶
绿素含量 ,认为是由于盐胁迫下叶片中叶绿素与叶绿体蛋白间的结合变得松弛 ,使得叶绿素易于提取。
·216· 新疆农业科学 47卷
在试验中 1.6%NaCl胁迫下 ,盐桦幼树叶绿素含量提高 ,而 1.6%～ 2.2%NaCl胁迫使叶绿素含量开始降
低 ,可以认为NaCl胁迫下叶绿素含量提高是由于 Na+的吸收促进了生长 ,也有利于叶绿素的合成[ 15] ;
1.4%～ 1.6%NaCl胁迫下叶绿素含量提高是由于盐胁迫下叶片生长缓慢 ,导致叶绿体收缩 ,产生了“浓
缩”效应[ 3] ;1.4%NaCl胁迫下叶绿素含量仍然提高则可能是 NaCl胁迫提高了叶绿素酶的活性 ,使光合
色素合成减少 、分解增加 ,从而使光合色素易于提取而导致了测得的叶绿素含量提高 。
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·217·2期 李宏等:盐胁迫对盐桦幼树光合特性的影响