盐碱生境模拟下两种柽柳的生理特性研究

摘要：以S河三角洲滨海湿地广泛分布的甘蒙柽柳和中国柽柳为试材，用浓度为3.52%的地下天然盐水配制成含盐量分别为0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%、2.4%溶液来模拟盐碱生境，经胁迫处理后，分别对不同盐胁迫下2种柽柳叶片的7个生理指标进行分析。结果表明：盐胁迫下2种柽柳叶片的含水量呈下降趋势，在土壤含盐量为1.6%时，甘蒙柽柳和中国柽柳叶片含水量与对照相比分别下降了8.61个百分点和20.07个百分点（P

关键词：盐碱生境；模拟；柽柳；盐胁迫；生理特性

中图分类号：S793.5 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2017）01-0053-06

Abstract Tamarix austromongolica and Tamarix chinensis were used as experimental materials， which widely distribute in the coastal wetlands of the Yellow River Delta. The saline-alkali habitat was simulated by irrigating different amounts of underground saline water with the concentration as 3.52%. The contents of leaf water， soluble protein， soluble sugar， proline， malondialdehyde （MDA） and activities of peroxidase （POD） and superoxide dismutase （SOD） in Tamarix leaves were analyzed under different salt stress treatments. The results showed that the content of leaf water of Tamarix austromongolica and Tamarix chinensis both showed a decreasing trend under the salt stress. When the soil salinity reached to 1.6%， the content of leaf water of Tamarix austromongolica and Tamarix chinensis decreased by 8.61 and 20.07 percent point respectively compared with control （P

Keywords Saline-alkali habitat；Simulation；Tamarix；Salt stress； Physiological characteristics

土壤盐渍化是影响农业生产和生态环境的严重问题，是滨海地区影响植物生长的主要环境因素。据联合国教科文组织（UNESCO）和粮农组织（FAO）不完全统计，全世界盐地约占陆地总面积的25%[1]，我国也有大面积的盐碱地，仅海岸带、滩涂就达667万多公顷，且有逐年增加的趋势。我国盐碱地区咸水与微咸水面积分布广、数量大、开发程度低，现阶段如何利用大面积的盐碱地和丰富的咸水资源来发展农业，对全人类来说将具有极其深远的意义[2]。因此利用一些沃土能力强的盐生、耐盐植物已成为改良盐渍土、实现盐渍土可持续利用的迫切需要[3]。

柽柳（Tamarix）作为一种沃土能力强的盐生植物，在黄河三角洲滨海地区广泛分布，对滨海盐渍土具有明显的改良作用。近年来，随着生态建设的广泛开展，柽柳已成为黄河三角洲滨海盐碱区域主要的生态修复物种。据研究，滨海地区盐胁迫主要是以土壤溶液中Na+、Mg2+、Ga2+及CO2-3、HCO-3、C1-和SO2-4浓度高为主要特征，其危害类型大体可分为中性盐、碱性盐和混合盐碱危害，类型复杂多样[4，5]。而目前有关柽柳耐盐性的研究主要集中在人工模拟（配制NaCl溶液）盐胁迫下的盆栽试验[6-10]，而对于模拟盐碱自然生境下的耐盐性研究尚未见报道。本试验通过浇灌地下天然盐水，模拟盐碱生境分析盐胁迫下柽柳的生理响应，以更加贴近生产实际来探讨盐胁迫对2种柽柳幼苗的作用机理及其适应机制，以期为今后黄河三角洲滨海盐碱地生态恢复及微咸水灌溉提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为柽柳2年生扦插苗，插l采自黄河三角洲滨海湿地广泛分布的甘蒙柽柳（Tamarix austromongolica）和中国柽柳（Tamarix chinensis）优良植株，第一年在营养杯中育苗，第二年移至试验池中。试验于山东省林业科学研究院东营分院试验池（规格10 m×3 m×1.4 m）内进行。

1.2 试验设计与处理

选取生长健壮、长势均一的2种柽柳营养杯扦插苗移植在土层深度均为1 m的试验池中（图1），待苗木正常生长后，于5月中旬开始进行盐胁迫处理。采用山东省林业科学研究院东营分院浓度为3.52%的地下天然盐水配制所需盐浓度溶液，使土壤含盐量最终分别达到0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%、2.4%。试验每处理设置3个重复，每重复4株。为达到柽柳生长所需土壤最适含水量19%，根据试验池面积及盐分梯度计算灌溉量（表1）。每次每处理浇3 400 kg盐溶液，为了避免盐冲击现象，逐次增加浇灌盐水浓度，使植株逐渐适应胁迫条件，最终达到所需浓度。此后，定期测定土壤含水量，按称重法补灌。待土壤含盐量达到指定标准10 d后，采集植株相同部位的功能叶片进行生理指标测定。

1.3 测定方法

用烘干法测定叶片含水量[11]、磺基水杨酸法测定脯氨酸含量[11]、考马斯亮蓝显色法测定可溶性蛋白含量[12]、蒽酮试剂法测定可溶性糖含量[12]、氮蓝四唑（NBT）光化还原法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性[12]、愈创木酚法测定过氧化物酶（POD）活性[12]、硫代巴比妥酸法测定丙二醛（MDA）含量[12]。

1.4 数据处理

用Microsoft Excel 2007进行数据处理和作图，用DPS v15.10高级版进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对柽柳叶片含水量的影响

盐胁迫下2种柽柳叶片的含水量均呈下降趋势（图2），且盐分浓度越高，含水量下降越明显。无盐胁迫环境下，中国柽柳叶片含水量高于甘蒙柽柳，当土壤含盐量为0.4%时，甘蒙柽柳叶片含水量与对照差别不大，差异不显著。含盐量在1.2%时，甘蒙柽柳与中国柽柳叶片含水量为64.05%和65.24%，与对照相比分别下降了5.62个百分点和13.9个百分点，差异显著（P

2.2 盐胁迫对柽柳渗透调节物质的影响

随着土壤含盐量的增加，2种柽柳叶片内可溶性蛋白含量变化趋势相似（图3A），均呈现先升高后降低的抛物线形。盐胁迫环境下，甘蒙柽柳叶片可溶性蛋白含量均高于中国柽柳。在含盐量为0.4%时，2种柽柳叶片可溶性蛋白含量与对照相比增加幅度较小，差异不显著。在含盐量为0.8%时，甘蒙柽柳和中国柽柳叶片可溶性蛋白含量显著升高，与对照相比分别增加了25.45%和25.17%，差异达极显著水平（P

由图3B可以看出，2种柽柳可溶性糖含量随土壤含盐量增加，变化趋势与可溶性蛋白相似，均呈现出先增后降的趋势。在含盐量为0.4%～0.8%时，2种柽柳叶片可溶性糖含量与对照相比增幅显著（P

由图3C可以看出，2种柽柳盐胁迫后的脯氨酸含量均高于盐胁迫前，表现出上升趋势。其中，中国柽柳叶片脯氨酸含量在高盐浓度下（≥1.2%）高于低盐浓度（

2.3 }胁迫对柽柳酶活性的影响

随着土壤含盐量的增加，2种柽柳叶片POD活性（OD470）变化呈现低-高-低的单峰曲线（图4A），前期低盐胁迫下甘蒙柽柳和中国柽柳变化幅度较小，而当含盐量为1.2%时达到最大值，为38.5 U・min-1・g-1FW和38.0 U・min-1・g-1FW，分别为对照的3.5倍和3.6倍，与对照相比增幅极显著（P

盐胁迫下2种柽柳的SOD活性呈现低-高-低-高-低的双峰曲线（图4B），且变化趋势趋于一致。当含盐量为0.8%时，达到第一个峰值，甘蒙柽柳和中国柽柳的SOD活性为1 256.17 U・g-1FW和1 010.64 U・g-1FW，分别为对照的2.7倍和3.4倍，差异达极显著水平（P

2.4 盐胁迫对柽柳丙二醛（ MDA） 含量的影响

由图5可以看出，盐胁迫后2种柽柳叶片中MDA含量均大于盐胁迫前，盐胁迫对2种柽柳叶片中MDA含量影响显著，且甘蒙柽柳叶片MDA含量始终高于中国柽柳。在含盐量为0.4%时，2种柽柳MDA含量与对照相比增加幅度相对较小。在含盐量达到1.2%时，甘蒙柽柳和中国柽柳叶片MDA含量显著升高，与对照相比分别增加37.77%和70.43%，增幅极显著（P

3 讨论与结论

植物的耐盐能力关系着植物在盐胁迫环境中的外观形态、新陈代谢和生长发育[13]。有研究表明，通常在逆境条件下，大多数植物细胞内的渗透调节物质会发生较大变化，以应对盐胁迫引起的生理干旱[14，15]。本研究中，土壤含盐量与甘蒙柽柳和中国柽柳叶片含水量均呈显著负相关（ r =0.925**、r =0.977**），表明盐胁迫促进叶片含水量的流失，这也许是柽柳适应盐胁迫的一种内在机制。由于受到渗透胁迫的影响，前期轻度盐胁迫下2种柽柳叶片含水量变化不大，随着盐胁迫程度的加重，叶片含水量开始缓慢下降，而含盐量达到1.6%后，甘蒙柽柳和中国柽柳叶片含水量分别下降了8.61个百分点和20.07个百分点，差异达极显著水平（P

同时，为了抵抗渗透胁迫，随着土壤含盐量的增加，柽柳叶片的可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸三种渗透调节物质表现出不同变化趋势。脯氨酸是植物在盐胁迫下一种重要的渗透调节物质，在植物细胞适应胁迫过程中起到重要作用[16]。通常认为，盐胁迫下大多数植物都会发生游离脯氨酸的累积，本研究中2种柽柳脯氨酸含量的变化趋势也印证了这一点，甘蒙柽柳和中国柽柳脯氨酸含量与含盐量呈显著正相关（ r=0.773*，r=0.943**），表明盐胁迫可促进柽柳脯氨酸的积累，并且可能在对抗盐胁迫中起一定作用。可溶性糖和可溶性蛋白也是植物体内重要的渗透调节物质，盐胁迫下可溶性糖含量的变化还存在争议，有研究表明，NaCl盐胁迫下沙棘[17]、枸杞[18]等植物叶片可溶性糖含量呈增加趋势；碱茅等植物盐胁迫下可溶性糖含量呈下降趋势[19]。而本研究中，随着土壤含盐量的增加，2种柽柳叶片中可溶性糖的含量表现出先升高后降低的趋势，但变化幅度都很小。同时发现可溶性蛋白含量与可溶性糖含量变化趋势相似。对可溶性蛋白、可溶性糖和含盐量进行相关性分析得出，甘蒙柽柳可溶性糖含量与含盐量呈负相关、甘蒙柽柳和中国柽柳的可溶性蛋白和可溶性糖呈显著正相关（r=0.908**，r=0.942**），这表明这2种物质在盐胁迫环境下对柽柳作用相似，也是抵御盐碱逆境胁迫的重要保护机制之一。

植物细胞内的保护酶系统是防止胁迫条件下氧化伤害的重要因素，其活性的提高是细胞抵御逆境的正常生理反应，同时在植物受到盐胁迫时，对保持体内代谢平衡起着重要的作用[20]。SOD、POD是植物防御系统中重要的保护酶，属植物体内一类保护酶[21]，一般耐盐能力强的植物在盐胁迫下能维持较高的保护酶活性，但随着盐胁迫时间的延长，SOD、POD本身受到一定程度的损害，保护膜的作用必然降低。本研究中，随着土壤含盐量的增加，2种柽柳的SOD、POD活性呈现先升高后下降的趋势，其中，SOD表现为高-低-高的双峰趋势，在盐胁迫为0.8%时，达到第一个峰值， 这表明柽柳对盐胁迫有一段适应过程，在此过程中SOD 活性迅速升高以提高植物体适应能力。此后，随着盐胁迫浓度的增加，SOD、POD活性变化趋势趋于一致，两种酶之间表现出一定的协同作用，共同维持细胞内自由基的平衡状态。在陆续达到峰值后，开始急剧下降（P

在逆境下植物往往发生膜脂过氧化作用，破坏膜的结构。MDA是细胞脂质过氧化的主要产物之一，其含量的多少可代表膜损伤的严重程度[22]。本研究中2种柽柳叶片中MDA含量随土壤含盐量的增加而升高，此时MDA的迅速升高是植株受盐害的表现；当含盐量达到1.6%之后，MDA含量开始迅速降低（P

综上所述，通过浇灌地下天然盐水来模拟盐碱生境下柽柳的生理变化，其影响是多方位的，对柽柳幼苗的生理影响与前人研究结果存在一定差异。这不仅与地下盐水组成、浓度、胁迫时间有关，还受其它外界环境影响，毕竟植物的盐胁迫响应属于多基因控制的复杂性状[23]。对于盐生植物柽柳而言，甘蒙柽柳和中国柽柳在土壤含盐量为1.2%范围内，能够正常生L，但随着土壤盐分浓度和胁迫时间的增加，抗盐各项机制作用逐渐减弱，其生长逐渐受到影响。

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