皖北地區5種城市綠地地被植物抗旱性評價

張曉瑋，龔雪梅，張　　源

（阜陽職業技術學院生化工程學院，安徽阜陽236031）

皖北地區5種城市綠地地被植物抗旱性評價

張曉瑋，龔雪梅，張源

（阜陽職業技術學院生化工程學院，安徽阜陽236031）

摘要：對皖北地區5種地被植物（八寶景天、矮麥冬、蔥蘭、‘金娃娃’萱草和佛甲草）進行盆栽控水模擬自然干旱脅迫試驗，測定了葉片的相對含水量、相對電導率、丙二醛含量、游離脯氨酸含量、可溶性總糖含量等生理生化指標，并通過隸屬函數法對供試植物的抗旱性進行綜合評價.結果表明：5種供試地被植物均有一定的抗旱性，但抗旱性強弱不同，5種地被植物的抗旱性順序為：矮麥冬〉八寶景天〉‘金娃娃’萱草〉佛甲草〉蔥蘭.

關鍵詞：皖北地區；地被植物；生理生化；抗旱性；隸屬函數

植物的抗旱性是植物在干旱環境中生長、繁殖或生存，以及在干旱解除后迅速恢復生長的能力［1］.而園林地被植物除具有優良的景觀效果和穩定的植物群落特點外，還具有景觀效果見效快、管理容易等特點，在現代城市園林植物綠化景觀設計中越來越受到人們的重視.我國城市園林綠化普遍以自來水為水源，且利用率低，這使城市有限的水資源與園林綠化發展用水需求的矛盾顯得更加突出，因此，抗早地被植物研究也顯得更加重要.

本試驗以皖北地區應用面積廣、使用頻度高的5種地被植物為研究對象，通過人工控制水分模擬自然干旱脅迫實驗來分析其相對含水量(RWC)、相對電導率、丙二醛（MDA）含量、游離脯氨酸（Pro）含量、可溶性總糖（WSC）等指標，并對參試植物的抗旱性差異做出了評價，以期為園林綠化工作中植物種類的選擇、管理及進一步的理論研究提供參考依據.

1　材料與方法

1.1供試材料

選取八寶景天、矮麥冬、蔥蘭、‘金娃娃’萱草、佛甲草5種皖北地區常見的地被植物.試驗材料為各供試植物分株繁殖的一年生種苗，生長健壯、長勢基本一致.

1.2試驗設計

本試驗采用盆栽控水法.將所有供試植物種植于直徑18 cm，高20 cm的花盆中，每種植物種植50盆，每盆1株.盆土為園土和腐殖質土按1∶1調配而成，進行統一的肥水管理，正常養護3個月，使其生長健壯，于試驗前將全部供試植物澆透水.

每種植物每隔7 d（即0 d、7 d、14 d、21 d，28 d）隨機選取5株，采取自然干旱方式；其余正常水肥養護，至第28 d時各取5個處理樣本，每處理重復3次.取樣時間均為上午10:00，采摘各植株功能葉，對各處理參試植物的形態及生理指標進行測定.

1.3指標測定方法

葉片相對含水量（RWC）采用烘干稱重法測定.葉片相對電導率采用電導率儀法測定.丙二醛（MDA）含量用雙組分分光光度計法測定［2］.脯氨酸（Pro）和可溶性總糖（WSC）分別采用水合茚三酮法和蒽酮比色法測定［3］.

1.4統計方法

試驗數據采用隸屬函數法進行分析.計算方法如下:Zij=(Xij-Ximin)/(Ximax-ximin),如果指標與抗旱性為負相關，計算方法為：Zij=1-(Xij-Ximin)/(Ximax-Ximin)式中，Zij為i植物的j指標的抗旱隸屬函數值；Xij為i植物的j指標測定值；Ximax和Ximin分別為所有參試材料的某一指標的最大值和最小值.

2　結果與分析

2.1干旱脅迫對葉片相對含水量(RWC)的影響

葉片相對含水量(RWC)是指植物葉片組織實際含水量占組織飽和含水量的百分比，其變化速率是植物抗旱性的重要指標之一.從圖1及表1可以看出，干旱脅迫對植物葉片相對含水量產生了較大的影響.其中八寶景天、佛甲草、蔥蘭和‘金娃娃’萱草葉片相對含水量呈極顯著下降趨勢，分別下降了9.69%、8.10%、5.18%、5.00%.而矮麥冬則呈先下降后上升的趨勢，并且上升后與對照基本持平，這可能是土壤干旱脅迫一段時間之后，逐漸適應了脅迫環境所致.說明，矮麥冬抗旱性較強.可見，在持續的干旱脅迫下，5種供試植物，尤其是矮麥冬，能保持較高的葉片相對含水量，表現了較高的抗旱潛力.

表1　干旱脅迫下5種地被植物的葉片相對含水量變化（%）

圖1　干旱脅迫對5種地被植物的葉片相對含水量的影響（%）　

圖2　干旱脅迫對5種地被植物的葉片相對電導率的影響（%）

2.2干旱脅迫對相對電導率的影響

在干旱脅迫下，細胞原生質膜的結構和功能首先受到傷害，導致組織浸泡液的電導率值增大［4-5］.從圖2及表2可以看出，5種地被植物隨著干旱脅迫時間的延長，其葉片相對電導率出現了不同程度的升高，但變化幅度則明顯不同.方差分析表明，八寶景天、佛甲草、‘金娃娃’萱草和蔥蘭的變化差異極顯著，分別增加了68.27%、66.82%、37.88%、30.88%，而矮麥冬雖然相對電導率的變化差異顯著，但呈現先上升后下降的趨勢，至第7d達到峰值，隨后下降至對照值附近.這說明矮麥冬在遭受干旱脅迫后，可能形成了一定抗性，使膜系統趨于穩定，因此葉片相對電導率也隨之小幅下降.

表2　干旱脅迫下5種地被植物的葉片相對電導率變化（%）

2.3干旱脅迫對丙二醛(MDA)含量的影響

脂過氧化物的最終分解產物丙二醛，丙二醛含量的高低反映了質膜過氧化的程度，抗旱性強的品種，質膜過氧化程度小于抗旱性弱的品種.從表3可以看出，5種供試植物隨著干旱脅迫時間的增加，葉片中丙二醛的含量變化情況不同.方差分析表明，5種植物的丙二醛含量變化差異均為極顯著.其中八寶景天、蔥蘭、佛甲草的丙二醛含量呈增加趨勢，分別增加了107.00%、50.31%和47.99%.而矮麥冬和‘金娃娃’萱草的丙二醛含量則分別降低了31.30%和13.19%.由圖3可以看出，矮麥冬葉片中的丙二醛含量呈持續下降趨勢，八寶景天、蔥蘭和佛甲草的丙二醛含量基本呈持續上升趨勢，‘金娃娃’萱草的丙二醛含量則呈現下降—上升—下降的趨勢.這說明不同供試植物在遭受干旱脅迫時，葉片中丙二醛含量出現不同程度的積累，而丙二醛含量的下降，則說明植物在遭受干旱脅迫時，自身的調節機制和自我保護機制發揮作用，清除了丙二醛積累，對干旱脅迫產生了一定的抗性.

圖3　干旱脅迫對5種地被植物的　

圖4　干旱脅迫對5種地被植物的

表3　干旱脅迫下5種地被植物的葉片丙二醛含量變化（μmol·gFW-1）

2.4干旱脅迫對游離脯氨酸(Pro)含量的影響

脯氨酸是高等植物的主要滲透物質之一，植物受到干旱脅迫時出現脯氨酸大量積累的現象已在許多植物中獲得證實，抗旱性強的品種脯氨酸累積增多［6］.

從圖4和表4可以看出，隨著干旱脅迫時間的延長，5種供試植物的游離脯氨酸積累有不同程度的增加，但其含量和變化幅度在物種間差別很大.方差分析表明，除‘金娃娃’萱草脯氨酸含量變化差異不顯著外，其余4種植物均表現為差異極顯著.其中‘金娃娃’萱草游離脯氨酸含量呈先上升后下降趨勢，但均在28d回落至接近對照；八寶景天和蔥蘭的游離脯氨酸含量總體呈現上升趨勢；矮麥冬的游離脯氨酸含量呈現下降—上升—下降—上升的趨勢；佛甲草的游離脯氨酸含量呈現下降—上升的趨勢.

表4　干旱脅迫下5種地被植物的葉片游離脯氨酸含量變化（μg·g-1）

2.5干旱脅迫對可溶性總糖(WSC)含量的影響

可溶性總糖含量是植物體內主要的滲透調節物質，在細胞滲透調節作用中起到重要的作用［7-8］.從圖5和表5可以看出，干旱脅迫使4種供試植物的可溶性總糖含量呈增加趨勢，說明可溶性總糖可能作為這些植物的重要滲透調節物質，在其抵御土壤水分脅迫時發揮重要作用.方差分析表明，5種供試植物的可溶性總糖含量的變化差異極顯著.而‘金娃娃’萱草的可溶性總糖含量呈先下降后小幅回升至低于對照的趨勢，說明其可能通過其他途徑來抵御水分脅迫.由此可知雖然植物均有滲透調節作用，但不同植物的滲透調節機制不同，滲透調節物質也存在很大差異.

圖5　干旱脅迫對5種地被植物的葉片

表5　干旱脅迫下5種地被植物的葉片可溶性總糖含量變化（mg·g-1）

2.6各供試植物抗旱性指標的綜合評價

對各供試地被植物的抗旱性指標的測定值進行計算，得出5種地被植物各指標的平均值，見表6.

表6　不同地被植物的抗旱指標值

從表7可以看出，矮麥冬、萱草的葉片相對含水量較高，八寶景天、矮麥冬的游離脯氨酸含量較高，而八寶景天、佛甲草的可溶性總糖含量較高，因此，從單一指標不能確定那些地被植物的抗旱性較強.

表7　5種地被植物綜合評價值

分別計算5種供試植物各抗旱性指標的隸屬函數值，取平均值，均值越大，抗旱性越強.對供試地被植物各抗旱性指標的隸屬函數值計算結果進行排序，結果顯示：采用持續干旱脅迫法進行處理的5種地被植物中，抗旱性強弱順序為：矮麥冬＞八寶景天＞‘金娃娃’萱草＞佛甲草＞蔥蘭.（見表7）

3　討論

3.1地被植物抗旱性與相對含水量的關系

水分是植物體中活細胞的必要組成成分，同時也是植物細胞代謝活動的重要物質，葉片含水量的高低可以反映植物葉片保水能力的強弱.在干旱脅迫下，植物的葉片維持較高的葉片含水量，細胞膜受到的傷害程度就小，抗旱性則強.在本試驗中，干旱脅迫條件下，八寶景天、佛甲草、蔥蘭和‘金娃娃’萱草葉片相對含水量持續下降，而矮麥冬葉片相對含水量則變化不大，說明矮麥冬保持和調節水份的能力較強，其抗旱能力相比較而言較強.根據葉片相對含水量可判斷抗旱性強弱為矮麥冬＞金娃娃’萱草＞蔥蘭＞佛甲草＞八寶景天.因此，干旱脅迫條件下植物體內水分狀況能較好地反映植物的抗旱能力，可作為品種抗旱性比較的重要指標之一.以其它植物為材料的相關研究亦有類似的結論［9-10］.

3.2地被植物抗旱性與其葉片質膜透性和膜脂過氧化作用的關系

植物與外界環境之間發生的一切物質交換必須通過原生質膜進行，各種環境脅迫對植物細胞的影響都會首先作用于這層生物膜.當植物遭受干旱脅迫時，原生質膜的結構被破壞，從而使其透性增大，細胞內水溶性物質將出現外滲，水的電導率將因此而加大，原生質膜受到傷害越重，外滲越多，電導率也越大，因此測定相對電導率的變化可以反映受傷害的程度.本試驗結果顯示，在干旱脅迫中，電導率上升幅度為：八寶景天＞佛甲草＞‘金娃娃’萱草＞蔥蘭＞矮麥冬.

當植物細胞因缺水遭受傷害時，產生的丙二醛具有很強的細胞毒性，對許多生物功能分子有很強的破壞作用，并能夠破壞原生質膜的結構與功能.丙二醛含量的高低是反映細胞膜脂過氧化作用強弱和質膜破壞程度的重要指標.從試驗結果看，供試植物丙二醛含量的變化情況為：八寶景天＞蔥蘭＞佛甲草＞矮麥冬＞‘金娃娃’萱草.

3.3地被植物抗旱性與其葉片滲透調節物質含量的關系

植物在干旱脅迫下積累脯氨酸等進行滲透調節，維持膨壓以利于生理過程的正常進行而抵抗傷害［11-12］.在本試驗中，隨著干旱脅迫的持續，八寶景天、矮麥冬、蔥蘭的游離脯氨酸含量呈現增加的趨勢，佛甲草則出現先下降后上升的趨勢，而‘金娃娃’萱草游離脯氨酸含量變化不明顯.從脯氨酸的積累量上看，依次為矮麥冬＞佛甲草＞八寶景天＞蔥蘭＞‘金娃娃’萱草.

植物細胞內可溶性總糖含量增加，可以降低細胞內物質的滲透勢，有利于細胞從外界吸水，從而增強抗旱力.本試驗中，除‘金娃娃’萱草可溶性總糖含量發生降低，其余4種供試植物的可溶性總糖含量均出現上升，上升幅度為矮麥冬＞八寶景天＞佛甲草＞蔥蘭＞‘金娃娃’萱草.

試驗結果說明矮麥冬、佛甲草、八寶景天的滲透調節能力強于其他供試植物，但游離脯氨酸的含量增加對于植物的抗旱性是否有直接關系還有待于進一步驗證.

本研究通過對皖北地區常見的5種地被植物的相對含水量、相對電導率、丙二醛含量、游離脯氨酸含量和可溶性總糖含量等5個生理生化指標進行測定，分析它們在干旱脅迫下的變化趨勢，并對試驗數據采用隸屬函數法進行分析.結果表明，5種地被植物的抗旱性順序為：矮麥冬＞八寶景天＞‘金娃娃’萱草＞佛甲草＞蔥蘭.

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（責任編輯：閆文龍）

中圖分類號：Q945.78

文獻標識碼：A

文章編號：1007-5348（2015）06-0048-06

［收稿日期］2015-03-02

［基金項目］安徽省高等學校自然科學基金項目（KJ2012B139）；安徽省高校教學質量與教學改革工程“園藝技術專業教學團隊”建設項目（20121340）（皖教高［2010］28）.

［作者簡介］張曉瑋（1978-），男，安徽省阜陽人，阜陽職業技術學院生化工程學院副教授，碩士；研究方向：植物生理與植物保護.

Evaluation of Drought Resistance of Five Groundcover Plants in Northern Anhui Region

ZHANG Xiao-wei,GONG Xue-mei,ZHANG Yuan
（Bio-chemical Engineering College，Fuyang Vocational and Technical College，Fuyang 236031,Anhui,China）

Abstract:The potted experiment was conducted to study the drought-resistant of five groundcover plants of Sedum Spectabile,Ophiopogon japonicus‘Nanas’,Zephyranthes candida,Hemerocallis×hybrida‘Stella deor’and Sedum lineare of north of Anhui Province by simulated natural drought stress.The physiological indexes under drought stress,and their relative water content,relative electric conductivity,malondialdehyde content, free proline content and total soluble sugar content of the leaves were investigated.The capability of drought resistance of five groundcover plants were evaluated comprehensively by subordinate function values analysis. The results showed that the capability of drought resistance of five groundcover plants were different.The order of drought resistances was:Ophiopogon japonicas＞Sedum Spectabile＞Hemerocallis×hybrida‘Stella deor’＞Sedum lineare＞Zephyranthes candida.It suggested that Ophiopogon japonicus could be used in landscaping of north of Anhui province as an elite drought-tolerant groundcover plant.

Key words:Northern Anhui region;groundcover plants;physiological and biochemical;drought resistance; subordinate function values