NaCl和Na₂CO₃處理對猴樟幼苗生長發育的影響

張麗華 韓浩章 李素華 王芳 王曉立 劉宇 劉姝含

摘? ? 要：采用1年生猴樟幼苗為材料，分別澆施100和200 mmol·L-1NaCl溶液和100和200 mmol·L-1 Na2CO3溶液，以蒸餾水為對照，檢測其生長發育狀況。結果表明：NaCl和Na2CO3處理均影響猴樟幼苗的生長發育，但不同生長指標受到的影響程度不一致。與對照相比，猴樟株高、根系數量和根系活力均受到抑制且濃度越高受抑越強，莖葉及根系干質量均表現為低促（100 mmol·L-1）高抑（200 mmol·L-1），主根長和側根長均表現為促進，莖粗、側根粗和葉綠素含量在NaCl處理表現為低促高抑而在Na2CO3處理表現為抑制，根冠比表現為NaCl處理促進但Na2CO3處理抑制，主根粗表現為NaCl處理促進但Na2CO3處理低促高抑;無論是NaCl還是Na2CO3處理，猴樟幼苗MDA、可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量及超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性均表現為增加，其中高濃度NaCl處理可溶性蛋白和脯氨酸含量低于低濃度處理而MDA和可溶性糖含量及SOD活性則相反，高濃度Na2CO3處理的可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量及SOD活性均低于低濃度處理而MDA含量則相反。綜合說明，猴樟可通過對根部生長發育的調整以適應鹽堿脅迫，故低濃度的NaCl和Na2CO3溶液處理可在一定程度上促進猴樟幼苗生長，其中以NaCl處理促進作用更加明顯，而高濃度NaCl和Na2CO3溶液處理對猴樟幼苗生長均表現為抑制，其中以Na2CO3溶液處理抑制作用更加明顯。

關鍵詞：鹽堿脅迫;猴樟幼苗;生長發育

中圖分類號：Q945.78; S792.23? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.12.004

Abstract： The one-year-old Cinnamomum bodinieri seedlings were used as the material， the solution with 100， 200 mmol·L-1 NaCl and 100， 200 mmol·L-1 Na2CO3 were as the treatments， and the distilled water was used as the control， the growth and development status of C. bodinieri were detected. The results showed that both NaCl and Na2CO3 treatments affected the growth and development of the seedlings of C. bodinieri， but different growth indicators were affected to different degrees. Compared to the control， the plant height， root number and root activity were suppressed and the inhibition was increased with the increasing concentration; the dry weight of stem leaf and root were promoted by low concentration （100 mmol·L-1） but inhibited by high? concentration（200 mmol·L-1）; the taproot and lateral root lengths were promoted; the stem diameter， lateral root diameter and chlorophyll content in NaCl treatment were promoted by low concentration but inhibited by high concentration， while that in Na2CO3 treatment showed inhibition trend; the root-cap ratio showed that NaCl treatment promoted but Na2CO3 treatment inhibited; the taproot diameter in NaCl treatment was promoted， while that in Na2CO3 treatment promoted by low concentration but inhibited by high concentration. The contents of MDA， soluble sugar， soluble protein， proline and SOD activity were improved by whatever NaCl or Na2CO3 treatment. In NaCl treatments， the contents of soluble protein and proline treated with high concentration were lower than those treated with low concentration， but the content of MDA， soluble sugar and SOD activity were the opposite. In Na2CO3 treatments， the contents of soluble sugar， soluble protein， and proline SOD activity treated with high concentration were lower than those treated with lower concentration， but the MDA content were the opposite. In conclusion， C. bodinieri could resist saline-alkali stress mainly by adjusting root growth and development， so the low concentration of NaCl and Na2CO3 solution promoted its growth and development， among which NaCl solution had a more obvious promoting effect， however， high concentration of NaCl and Na2CO3 solution inhibited its growth and development， in which Na2CO3 solution was more obvious.

Key words： saline-alkali stress; Cinnamomum bodinieri; growth and development

猴樟（Cinnamomun bodinieri Levl.）為樟科樟屬常綠植物，主要分布于我國長江以南地區，是我國重要的林用樹種、經濟樹種和城區綠化樹種。樟屬植物適宜在中性至微酸性土壤環境中生長，鹽堿土壤環境下Na+離子含量過高和植物根際環境中的高pH值會引起K+、Ca2+、Mg2+等養分離子虧缺，并進一步導致植物光合機構受損，光合速率下降，從而引起植物生長發育受到阻礙[1-2]，在栽培過程中出現明顯的葉片黃化現象[3]。樟屬植物中關于香樟耐鹽堿脅迫的諸多研究表明，NaCl脅迫可導致香樟葉片電導率、丙二醛含量和脯氨酸含量迅速增加[4]，而高濃度或長時間的鹽堿脅迫會導致香樟幼苗地上部生長量明顯降低[5]，抗氧化酶活性明顯下降[6]。此外，鹽堿脅迫會抑制香樟對鐵元素的吸收，使有效鐵在植物體內的轉運能力下降，并反饋抑制植物對鹽堿土壤環境的緩沖能力[7]，從而進一步抑制香樟對土壤中營養元素的吸收和利用[8]。據報道，樟屬植物中猴樟的生長速度和抗性均優于香樟[9-10]，可以作為綠化樹種在我國長江以北地區進行栽培和應用，但目前關于鹽堿脅迫對于猴樟生長發育影響的報道較少。

鑒于此，本試驗開展不同濃度NaCl和Na2CO3對猴樟幼苗生長發育的影響研究，以期為猴樟在我國長江以北地區園林綠化中的引種和應用提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗材料選自宿遷學院樟屬植物資源圃生長正常的1年生盆栽猴樟幼苗，盆高20 cm，上口直徑18 cm，苗高25 cm，栽培基質為基地田園土，每盆中田園土質量2.8 kg。試驗土壤理化性質：pH值 7.42，電導率（EC）816 μS·cm-1，有機質含量12.6 g·kg-1，有效鉀含量13.75 μg·g-1，有效鐵含量11.35 μg·g-1，氨態氮（NH+ 4 -N）含量36.28 μg·g-1、硝態氮（NO- 3 -N）含量258.73 μg·g-1，有效磷含量28.93 μg·g-1。2018年10月6日將幼苗移入盆中，在玻璃溫室中進行培養。

1.2 試驗方法和指標測定

試驗設置5個處理，其中2個NaCl濃度處理，分別為100和200 mmol·L-1，2個Na2CO3濃度處理，分別為100和200 mmol·L-1，以蒸餾水作為對照。每盆3株猴樟材料，每處理15盆作為重復，共計75盆。

2019年3月8日上午9：00分別澆施上述處理溶液各1 000 mL，之后正常水肥管理。于處理后的第22天，隨機挑選5盆猴樟幼苗，采用流水沖洗法將整個植株取出并保證根系完整，采用直尺法測量株高、主根長、側根長;采用游標卡尺法測量莖粗、主根粗、側根粗;采用烘干法測量莖葉干質量和根系干質量，計算根冠比;另隨機挑選5盆猴樟幼苗，隨機選取自上往下第4～6片功能葉片，混勻，采用乙醇法[11]測定葉綠素總含量;采用硫代巴比妥酸法[11]測定葉片丙二醛（malonaldehyde，MDA）含量;采用蒽酮法[12]測定葉片可溶性糖含量;采用考馬斯亮藍法[12]測定葉片可溶性蛋白含量;采用茚三酮法[12]測定葉片脯氨酸含量;采用氮藍四唑法[12]測定超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性;采用流水沖洗法取出完整根系，通過TTC法[11]測定根系活力。

1.3 數據統計

采用Microsoft Excel 2010制表，用SPSS 21.0進行數據統計分析，用最小顯著差數法（LSD）分析數據之間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 NaCl和Na2CO3處理對猴樟幼苗地上部生長發育的影響

由表1可以看出，與對照相比，100 mmol·L-1 NaCl處理對猴樟幼苗的株高和莖粗無顯著影響（P>0.05），但顯著增加其莖葉干質量和根冠比（P<0.05）;200 mmol·L-1 NaCl處理顯著抑制猴樟幼苗的株高、莖粗和莖葉干質量（P<0.05），但對根冠比影響不顯著（P>0.05）;100 mmol·L-1 Na2CO3處理對猴樟幼苗的株高、莖粗和根冠比無顯著影響（P>0.05），但顯著增加其莖葉干質量（P<0.05）;200 mmol·L-1 Na2CO3處理顯著抑制猴樟幼苗的株高、莖粗、莖葉干質量和根冠比（P<0.05）;與NaCl處理相比，相同濃度的Na2CO3處理對猴樟幼苗地上部生長發育的抑制作用更大，其中200 mmol·L-1 Na2CO3處理的株高以及2個濃度處理的根冠比均顯著低于同濃度NaCl處理（P<0.05）。

2.2 NaCl和Na2CO3處理對猴樟幼苗根部生長發育的影響

由表2可以看出，與對照相比，100 mmol·L-1 NaCl處理顯著提高了猴樟幼苗的主根長、主根粗、側根長、側根粗和根系干質量（P<0.05），但顯著降低了根系數量和根系活力（P<0.05）;200 mmol·L-1 NaCl處理顯著提高主根長、主根粗和側根長，對側根粗和根系干質量的抑制作用不顯著（P>0.05），但顯著降低根系數量和根系活力（P<0.05）;100 mmol·L-1 Na2CO3處理顯著提高了主根長和側根長（P<0.05），對主根粗和根系干質量的影響作用不顯著（P>0.05），但顯著降低了側根粗、根系數量和根系活力（P<0.05）;200 mmol·L-1 Na2CO3處理顯著提高側根長（P<0.05），對主根長的影響作用不顯著（P>0.05），但顯著降低主根粗、側根粗、根系數量、根系干質量和根系活力（P<0.05）;與NaCl處理相比，Na2CO3處理對猴樟幼苗根部生長發育的影響更大，其中Na2CO3處理除200 mmol·L-1濃度時側根長顯著高于同濃度NaCl處理（P<0.05），100 mmol·L-1濃度時主根長、側根長以及200 mmol·L-1濃度時根系數量與同濃度NaCl處理無顯著差異（P>0.05）外，其他指標均顯著低于同濃度NaCl處理（P<0.05）。

2.3 NaCl和Na2CO3處理對猴樟幼苗生理指標的影響

由表3可以看出，與對照相比，100 mmol·L-1 NaCl處理顯著提高了猴樟幼苗的葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量及SOD活性（P<0.05），對MDA含量影響不顯著（P>0.05）;200 mmol·L-1 NaCl處理顯著提高MDA、可溶性糖、可溶性蛋白含量和脯氨酸含量及SOD活性（P<0.05），對葉綠素含量的影響不顯著（P>0.05）;100 mmol·L-1 Na2CO3處理顯著提高可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量及SOD活性（P<0.05），對葉綠素和MDA含量影響不顯著（P>0.05）;200 mmol·L-1 Na2CO3處理顯著提高MDA、可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量及SOD活性（P<0.05），顯著降低了葉綠素含量（P<0.05）;與NaCl處理相比，Na2CO3處理對猴樟幼苗生理指標的影響更大，其中，Na2CO3處理葉綠素含量均顯著低于同濃度的NaCl處理（P<0.05），在100 mmol·L-1時可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量及SOD活性均顯著高于同濃度的NaCl處理（P<0.05），200 mmol·L-1時MDA、可溶性蛋白和脯氨酸含量顯著高于同濃度NaCl處理（P<0.05），而可溶性糖含量和SOD活性則顯著低于同濃度NaCl處理（P<0.05）。

3 結論與討論

LIU等[13]研究認為，鹽堿脅迫能抑制植物的生長發育，且對植物地上部形態和生物量的影響更明顯，混合鹽堿脅迫下，植物株高、葉片數、莖長及地上部分生物量明顯下降，而根部含水量和根長下降趨勢不明顯，根莖莖節長度和比根長增加。慈敦偉等[14]研究認為，低濃度鹽堿脅迫對于一些耐鹽堿植物的生長具有促進作用，表現出低促高抑的效應。本試驗中，猴樟生長指標不同，受NaCl和Na2CO3處理影響也不同，與對照相比，猴樟株高、根系數量和根系活力均受到抑制且濃度越高受抑越強，莖葉及根系干質量均表現為低促（100 mmol·L-1）高抑（200 mmol·L-1），主根長和側根長均表現為促進，莖粗、側根粗和葉綠素在NaCl處理表現為低促高抑而在Na2CO3處理表現為抑制，根冠比含量表現為NaCl處理促進但Na2CO3處理抑制，主根粗表現為NaCl處理促進但Na2CO3處理低促高抑。由此可見，猴樟幼苗面對NaCl和Na2CO3脅迫，主要通過根系的調整，即主、側根長和根粗的增加，盡可能為地上植株生長提供必需養分，故其最終的莖葉和根系干質量均表現為低促高抑，這與張凌等[15]的研究結果一致。

鹽堿脅迫與植物的滲透調節和抗氧化系統密切相關[2]。本試驗中，與對照相比，100 mmol·L-1 NaCl和Na2CO3處理，猴樟可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量及SOD活性顯著提高（P<0.05），但MDA含量變化不明顯，說明此濃度處理下猴樟通過滲透調節和抗氧化酶活性的提升緩解了鹽脅迫的影響，降低膜系統損傷，膜脂過氧化程度不明顯;但200 mmol·L-1 NaCl和Na2CO3處理， MDA含量顯著提高，膜脂過氧化明顯，其中NaCl處理可溶性糖含量和SOD活性進一步提升，但可溶性蛋白和脯氨酸含量則有所下降，而Na2CO3處理可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量及SOD活性均有所下降，說明當脅迫超過一定濃度閾值，滲透調節和抗氧化系統亦不能夠緩解脅迫帶來的膜系統損傷。

一般認為，土壤鹽分離子中NaCl作為中性鹽脅迫對植物產生的危害主要包括離子脅迫、滲透脅迫和氧化脅迫，而Na2CO3作為堿性鹽脅迫在此基礎上增加了由HCO? 3 -或 CO3? 2-離子引起的高pH值脅迫，對植物的影響更大[2]。高pH值脅迫主要作用于植物的根系，使其生長環境改變，根系組織結構受到損傷，從而導致根系細胞失去正常的生理功能[16]，如根際環境中K、Ca、Mg等重要礦質元素的有效性下降，間接地對植物造成營養脅迫[17]。與此同時，根系周圍的高pH值環境也導致根系周圍及質外體空間質子的缺乏，阻礙了根系細胞跨膜質子動力的建立，嚴重抑制了某些離子如硝酸根（NO 3-）、磷酸鹽（PO43-）、K+的跨膜運輸及Na+的外排等[18]。本試驗中，同一濃度下，Na2CO3處理比NaCl處理增加了Na+脅迫和CO32? -離子引起的高pH值脅迫，故其對植株幼苗生長發育的影響更大[19]，主要表現為與同濃度NaCl處理相比較，猴樟地上和地下生長指標受抑制，葉綠素含量下降，可溶性蛋白和脯氨酸含量增加，低濃度（100 mmol·L-1）時可溶性糖含量和SOD活性增加但高濃度（200 mmol·L-1）時卻降低。

綜合而言，NaCl和Na2CO3處理均影響猴樟幼苗的生長發育，但不同生長指標受到的影響程度并不一致，低濃度（100 mmol·L-1）的NaCl和Na2CO3溶液處理對猴樟幼苗生長發育具有促進作用，其中以NaCl溶液處理的促進作用更加明顯;高濃度（200 mmol·L-1）的NaCl和Na2CO3溶液處理對猴樟幼苗生長發育具有抑制作用，其中以Na2CO3溶液處理的更加明顯;猴樟主要通過對根部生長發育的調整以適應鹽堿脅迫。

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