全 文 :中 国 南 方 果 树 2014年 第43卷 第6期
欧 李 实 生 苗 对 海 滨 盐 土 的 生 理 响 应
赵庆辉1,2,张焕仕1,3,张卫明1
(1南京野生植物综合利用研究院,南京,210042;2云南华叶寻梦圆农业开发有限公司;
3土壤与农业可持续发展国家重点实验室/中国科学院南京土壤研究所)
收稿日期:2014-04-18;修回日期:2014-06-06
基金项目:江苏省自然科学基金面上项目 (BK20141064);土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中科院南京土壤
研究所)开放基金(Y412201406);江苏省南通市农业科技创新与产业化项目(HL2013029)资助。
作者简介:赵庆辉(1986-),男,硕士,主要从事植物生理学研究。
通信作者:张焕仕(1978-),男,博士,副研究员,从事土壤生态学和天然产物研究开发。E-mail:zhanghuanshi@126.com
摘 要:利用实验生态学方法测定了欧李3号在滨海地区不同土壤环境中部分生理生态指标的变
化,以研究欧李在海滨盐土条件下的抗逆机制。结果表明,与对照相比,盐土上欧李幼苗根系活力
显著提高,脯氨酸含量、自由水含量、束缚水含量显著增加,可溶性糖含量、MDA含量和SOD活性
没有显著变化。盐土上欧李总鲜重、束缚水含量、POD活性与土壤有机质含量呈显著正相关,SOD
活性与土壤含盐量显著正相关。说明欧李能较好地适应海滨盐土条件,且其耐盐碱能力主要依赖
于较高的根系活力、脯氨酸含量、自由水和束缚水比值、SOD活性调节等方式。
关键词:滨海盐土;欧李;生理
中图分类号:S 662.3 文献标识码:A 文章编号:1007-1431(2014)06-0108-04
苏北平原地处黄海之滨,海岸线744km,大多
为淤泥质海岸,沿海滩涂面积约65.3万hm2,是该
省重要的后备土地资源[1]。在我国人口持续增长而
可利用土地资源日益减少的背景下,海滨盐土的有
效利用与开发吸引了越来越多的关注。欧李(Cera-
sus humilis)隶属蔷薇科樱桃属,为多年生落叶小灌
木。该物种具有抗寒、耐旱、耐瘠薄、耐盐碱、适应性
强等特点,且具有较好的水土保持效果,已成为一种
优良的水土保持先锋树种。在苏北海涂盐碱地引种
欧李,探索减少滩涂水土流失、加速改良海滨盐土的
方法,可为充分利用海滨滩涂资源提供有效的途径。
然而盐碱地土壤结构差、含盐量高和养分低下的状
况严重限制植物的生长,极大影响了经济作物在海
滨滩涂的引种和推广。因此,研究欧李在海滨盐土
所诱导的盐胁迫条件下的生理响应具有重要的理论
和应用价值。但是有关欧李的耐盐碱生理研究仅限
于室内盆栽试验[2-4],海滨盐土中栽培欧李的耐盐机
理研究尚未见报道。
本文利用实验生态学方法研究欧李在滨海地区
不同土壤环境中的生态生理反应,初步探讨欧李在
海滨盐土中的耐盐机制,为海滨滩涂推广种植欧李
提供理论依据,为沿海开发提供适宜且经济价值高
的植物材料。
1 材料与方法
1.1 试验地概况 试验基地位于江苏省连云港市
青口盐场,属暖温带南缘湿润性季风气候,处于暖温
带和北亚热带过渡地带,兼有暖温带和北亚热带气
候特征。年平均气温14.1℃,极端最低气温-13.3
℃,极端最高气温40.2℃;年降水量883.6mm;平
均湿度为69%,年无霜期为212天,年日照时数为
2 330.6小时(江苏省气象局资料)。大田试验,供试
土壤分为盐田复垦土(Y)和正常土壤(T)。在两地
块分别按“之”字形设定5个采样点,去掉表层土后
采集0~20cm土壤100g并混合,带回实验室自然
风干,按常规方法测得基本理化性状见表1。
表1 供试土壤基本性状
处理
有机
质
水解
氮
速效
磷
速效
钾
pH
值
电导
率
含盐
量
T 14.64 142.49 68.55 159.83 8.40 0.25 0.83
Y 13.83 64.89 13.61 478.10 8.35 0.86 6.49
注:供试土壤分为盐田复垦土(Y)和正常土壤(T)。有机
质和含盐量单位为“g·kg-1”,水解氮、速效磷和速效钾的
单位为“mg·kg-1”,电导率单位为“μs·cm-1”。表2同。
1.2 试验设计 以山西省农科院引进的欧李3号
为研究对象。2012年4月5日选择株型基本一致
的两年生实生苗移栽到试验基地。两种土壤各布置
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2014年 第43卷 第6期 中 国 南 方 果 树
3个样地,每个样地200m2,栽植密度为2m×2m,
常规田间管理。定植半年后,于2012年8月28日
在各样地内分别按S型采集15株欧李全株,用塑料
封口袋密封后4℃保存并带回实验室供分析。
1.3 测定方法 常规方法测定株高、茎粗、根长、鲜
重。根系活力用 TTC法,叶绿素提取用95%乙醇
浸提法,叶片丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸
(TBA)法,可溶性糖测定采用蒽酮法,游离脯氨酸
(Pro)含量测定采用磺基水杨酸法,自由水与束缚水
含量测定采用烘干称重法,电解质外渗率测定采用
电导法,超氧化物歧化酶(SOD)采用氮蓝四唑
(NBT)法,过氧化物酶(POD)采用愈创木酚法[5]。
以上各指标测定均重复3次。
1.4 数据处理 所得数据应用SPSS18.0统计分
析软件进行方差分析和相关分析。
2 结果与分析
2.1 形态的变化 与正常土壤对照相比,盐土上的
欧李幼苗株高、茎粗和地上部鲜重都明显降低,其中
地上部分鲜重降低31.77%,降幅最大;地上部鲜
重、茎粗和株高分别降低24.70%、9.30%、8.87%。
根长和根部鲜重与对照相比无显著变化(见表2)。
2.2 生理指标的变化 试验结果看出,与对照相
比,盐土上欧李幼苗根系活力增加了50%,叶绿素a
含量降低了7.18%,叶绿素a/b值降低了53.00%,
电解质外渗率降低43.16%,可溶性糖和 MDA含量
没有显著变化。而欧李幼苗脯氨酸含量增加157.
30%,达到显著水平。与对照相比,盐土上欧李叶片
自由水、束缚水含量分别增加8.90%、14.29%,且
均达到显著水平。而SOD活性无显著下降,POD
活性则下降69.35%(见表3)。
2.3 生理生态指标与土壤性状之间的关系 对欧
李部分形态指标及生理指标与土壤性状之间进行了
相关性分析,试验结果看出,只有植株鲜重与有机质
呈正相关关系,其他形态指标与土壤性状间无显著
相关关系。有机质与POD活性间存在极显著正相
关关系,水解氮与叶绿素a/b间、pH值与SOD活性
间、电导率与束缚水含量间、含盐量与SOD活性间
均存在显著正相关关系;而叶绿素a含量与速效钾、
pH值、含盐量、电导率等均呈显著负相关(见表4)。
表2 欧李生态指标的变化
处理 株高/cm 根长/cm 茎粗/cm 地上部鲜重/g 根部鲜重/g
T 65.40±4.43b 29.80±0.70a 0.43±0.00b 16.40±2.31b 5.65±1.33a
Y 59.60±3.18a 27.80±1.20a 0.39±0.00a 11.19±1.71a 5.1±1.87a
注:同列不同小写字母间表示差异显著(P<0.05)。表3同。
表3 欧李幼苗生理指标的变化
处理
根系活力/
mgTTF·g-1·h-1
叶绿素a含量/
μg·g-1
叶绿素
a/b
电解质外渗率/
%
丙二醛含量/
μmol·g-1
可溶性糖含量/
μmol·g-1
T 0.02±0.00a 1.81±0.14b 2.83±0.09b 24.26±1.85b 0.21±0.01a 1.42±0.07a
Y 0.03±0.00b 1.68±0.15a 1.33±0.12a 13.7±1.58a 0.19±0.03a 1.40±0.09a
处理
脯氨酸含量/
μg·g-1
自由水含量/
%
束缚水含量/
%
自由水/
束缚水
SOD活性/
U·(g·min)-1
POD活性/
U·(g·min)-1
T 27.38±1.15a 44.70±0.04a 6.23±0.20a 7.22±0.06b 6.55±0.83a 14.42±0.21b
Y 70.45±1.86b 48.68±0.67b 7.12±0.30b 6.86±0.29a 6.11±0.78a 4.21±0.21a
表4 欧李形态指标及生理指标与土壤性状之间的相关性
项目 株高 根长 茎粗
总鲜
重
根系
活力
叶绿素
a含量
叶绿素
a/b
丙二醛
含量
可溶性
糖含量
脯氨酸
含量
自由水
含量
束缚水
含量
电解质
外渗率
SOD
活性
POD
活性
有机质 0.44 -0.21 0.56 0.92☆ 0.33 0.21 0.11 -0.52 0.44 -0.66 -0.22 0.2 0.15 -0.01 0.88★
水解氮 0.21 0.42 0.25 0.44 -0.54 0.39 0.90☆ -0.56 0.47 -0.33 -0.65 0.08 0.43 -0.64 0.51
速效磷 0.26 0.18-0.11-0.59 0.52 0.56 0.77 -0.39 0.44 0.58 0.06 0.68-0.50 -0.42 -0.09
速效钾-0.47 -0.40-0.3 0.17 -0.14 -0.79☆-0.83 0.45 0.3 0.05 0.43-0.22-0.12 0.51 0.07
pH值-0.33 -0.45-0.58-0.32 0.02 -0.96☆-0.57 0.65 0.32 0.71 0.05-0.45-0.22 0.65☆-0.38
电导率 0.59 0.77 0.35-0.36 0.43 0.70☆ 0.61 -0.08 0.23 0.37 -0.28 0.57☆ 0.71 -0.77☆ 0.35
含盐量-0.67 -0.55-0.48 0.12 0.2 -0.85★-0.62 0.75 0.39 -0.26 -0.51-0.64 0.42 0.74★-0.32
注:☆ 表示显著相关(P<0.05),★表示极显著相关(P<0.01)。
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中 国 南 方 果 树 2014年 第43卷 第6期
3 结论与讨论
本试验结果表明,海滨盐土严重限制了欧李生
长,这与陈炳东等[6]、张金凤[7]的研究结果一致。这
可能与盐土中氮、磷缺乏,以及较高的土壤含盐量形
成的盐胁迫降低了物质积累有关[8]。在两种样地有
机质含量相近的情况下,盐土上欧李各形态指标与
有机质的关系更为密切,说明盐胁迫下欧李对有机
质的依赖度更高。正常土壤上速效钾与欧李各形态
指标间的相关关系高于盐土,说明正常条件下欧李
生长更依赖于速效钾。但是盐土较高的钾含量能增
强欧李对氮、磷缺乏以及高含盐量等不良状况的忍
受能力[9]。本研究中,盐土对于欧李根长和根部鲜
重没有显著影响,这可能与其较高的土壤速效钾含
量和根系活力有关。根系活力是指根系新陈代谢的
活动能力,根系活力越大,其代谢、吸收矿物营养和
水分的能力越强[10]。本试验结果表明,盐土中欧李
根系活力显著高于对照。说明欧李根系对盐胁迫有
一定的应激能力,其活力增强,根系能保持较高的吸
收、运输等功能。
由于电解质外渗率是反映质膜受伤害程度的理
想指标,通常情况下电解质外渗率随盐胁迫强度增
加而增加[11]。孙孟超等的研究结果表明,欧李叶片
的电解质外渗率在盐胁迫下随时间的延长而升
高[4]。而本试验中盐土条件下欧李叶片的电解质外
渗率却显著降低。这可能是欧李综合调动各种防御
系统降低了膜脂过氧化程度,减轻了盐胁迫对细胞
膜透性的伤害,是对海滨盐土条件的一种适应机制。
在植物对盐胁迫的适应性调节中,可溶性糖是调节
渗透胁迫的重要成分[12]。本试验中,叶片可溶性糖
含量没有明显变化。这可能与盐胁迫下欧李幼苗细
胞膜透性没有受到明显伤害有关。MDA的含量代
表植物细胞膜脂过氧化的水平,反映植物受环境胁
迫伤害的程度[13]。在本试验中,盐土条件对 MDA
含量没有显著影响。这与李学强等[3]的研究相一
致,证明欧李具有较强的抗盐胁迫能力。植物在遭
受环境胁迫(如干旱、盐、低温等)时,脯氨酸可以作
为细胞质的渗透调节物质和防脱水剂参与维持细胞
的含水量和膨压,还可以改善细胞膜和其他高分子
物质的水环境,增强细胞结构的稳定性[13-15]。本试
验中脯氨酸含量在盐土条件下出现显著增加,这表
明脯氨酸的积累是欧李应对盐胁迫进行渗透调节的
重要方式[12]。欧李可能通过脯氨酸的积累以维持
细胞的含水量和膨压,改善细胞膜和其他高分子物
质的水环境,增强细胞结构的稳定性,从而提高耐
盐性[16]。
自由水/束缚水比值高时,植物组织或器官代谢
活动旺盛,抗逆性较弱;反之则生长较缓慢,但抗逆
性较强[17]。土壤中盐碱含量高时,植物通过增加束
缚水相对含量而提高植物的保水能力,借以减轻盐
碱胁迫造成的伤害[18]。本试验表明,欧李可以通过
增加自由水和束缚水的含量,同时大幅度降低自由
水与束缚水的比值来缓解盐胁迫造成的伤害,表现
出对盐胁迫的一种适应性反应。抗氧化酶SOD和
POD的主要功能是通过消除盐分胁迫诱导产生的
细胞内活性氧,抑制膜内不饱和脂肪酸的过氧化作
用,维持细胞质膜的稳定性和完整性,提高植物体对
盐分胁迫的适应性[19]。本试验结果表明,盐土条件
下POD活性显著降低,而SOD活性无显著变化。
这表明在盐土长期胁迫条件下,因叶片POD清除
H2O2 的能力受到了限制,欧李主要通过SOD保持
细胞内活性氧的平衡,避免对质膜的过氧化损伤。
而相关性分析表明,盐土上束缚水、POD与有机质
显著正相关,SOD活性与含盐量显著正相关。这说
明在海滨盐土条件下,有机质和含盐量可能是欧李
正常生长的最大营养限制因子。
综上所述,在盐土环境中欧李幼苗主要通过提
高根系活力,增加脯氨酸含量,调整自由水和束缚水
比值,降低电解质外渗率,依赖SOD消除活性氧等
方式抵御盐胁迫。说明欧李有较强的野外耐盐能
力,在耐盐果树推广与盐碱地改良中可大面积应用。
参 考 文 献
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(下转第113页)
011
2014年 第43卷 第6期 中 国 南 方 果 树
表2 温室矮化密植栽培对不同樱桃品种
新梢数量的影响 枝
品种 6月 9月 11月
RED 7.67 8.33 8.33
SUM 13.00 14.67 15.33
AM 9.00 9.00 9.33
MZ 10.67 12.33 12.33
BLA(对照) 10.00 10.67 11.00
3 结论与讨论
温室矮化密植栽培技术对 AM 和BLA的株高
生长抑制效果较好,对 AM、SUM 和 MZ品种的茎
增粗生长促进效果较好,能较多地促进BLA、SUM
和 MZ品种的分枝,能使RED和 MZ品种形成更多
的短枝。除 MZ品种外,各品种以春夏季生长为主;
MZ品种的秋季的植株株高生长和秋季新梢的伸长
生长均高于其夏季的生长,属于秋季生长型。综合
分析各品种的生长特性为:AM 品种植株矮、茎较
粗、分枝数多,长枝较多。如果 AM 是以长果枝结
果为主的品种,AM 应是较适宜温室栽培的品种。
MZ茎最粗、分枝数多、短枝多,春季生长量少,只要
控制好其秋季生长,是较理想的温室密植栽培品种。
BLA(对照)植株矮、茎较细、分枝和长枝较多,基本
适合温室栽培。SUM 品种植株高、茎较粗、分枝较
多、中长枝较多,不太适合温室栽培。RED品种植
株高、茎较粗、分枝少、短枝多,不太适合温室栽培。
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