NaCl和Na2SO4脅迫對甜櫻桃葉片光合特性的影響

王玉霞 李延菊 蓋文賢 張 序 張福興 陳海寧 李芳東* 高文勝

（1山東省煙臺市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，煙臺 265500；2西北農(nóng)林科技大學(xué)，楊凌 712100；3山東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，濟(jì)南 250000）

甜櫻桃是煙臺地區(qū)的優(yōu)勢、特色、高效產(chǎn)業(yè)，第二大水果產(chǎn)業(yè)，已成為各地鄉(xiāng)村振興的重要抓手和農(nóng)民增收致富的支柱產(chǎn)業(yè)。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的很長一段時期，高產(chǎn)高效種植模式成效明顯，生產(chǎn)中為追求高產(chǎn)，長期過量施用化肥、偏施氮磷鉀肥等情況普遍，導(dǎo)致土壤鹽漬化程度愈加嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了甜櫻桃的綠色生產(chǎn)和持續(xù)高效發(fā)展。與梨、蘋果等相比，甜櫻桃抗逆性較弱，為了探討甜櫻桃對鹽脅迫的耐受程度，本文比較了不同濃度NaCl和Na2SO4脅迫對甜櫻桃葉片光合特性的影響，以期為櫻桃園地選擇、肥料科學(xué)施用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在山東省煙臺市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院櫻桃試驗基地進(jìn)行，以2年生美早苗木為試材，砧木為大青葉。3月下旬，將苗木栽植于聚氯乙烯材質(zhì)的容器（直徑20 cm、高30 cm）內(nèi)，栽培基質(zhì)為蚯蚓土、草炭土、園土按2:1:1體積比配制，每盆栽植1株，共300盆。栽植后在苗高50 cm左右定干，促發(fā)分枝，按常規(guī)管理施肥、澆水，培育3個月后，進(jìn)行試驗。

1.2 試驗方法

設(shè)置NaCl和Na2SO4兩種鹽脅迫，3個水平Na+濃度，即10 mmol/L NaCl（NC10）、5 mmol/L Na2SO4（NS05）、20 mmol/L NaCl（NC20）、10 mmol/L Na2SO4（NS10）、30 mmol/L NaCl（NC30）、15 mmol/L Na2SO4（NS15）6個處理，以清水處理為對照（CK）。處理前選取生長勢一致的植株為試驗用樹，每個處理24盆，單株小區(qū)，盆底放置托盤；脅迫處理期間，及時澆水，保持土壤水分，盆底滲出的水，用注射器返還到盆中，保持處理的濃度。

1.3 測定方法

于處理后第7 d、14 d、21 d、28 d調(diào)查和測定各項指標(biāo)。參照杜中軍等[1]的方法評估和計算鹽害指數(shù)。選取長勢良好的功能葉測定葉綠素含量、光合參數(shù)和葉綠素?zé)晒鈪?shù)，采用SPAD-502Plus便攜式葉綠素測定儀（Konica Minolta公司，日本）測定葉綠素含量，每個處理測定20個葉片；采用Li-6400便攜式光合測定儀（LI-COR公司，美國）測定凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、細(xì)胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr），設(shè)定光照強(qiáng)度為1 400 μmol/m2·s1、溫度為32 ℃、CO2濃度為（380±10 μmol/mol），每個處理測定10個葉片；采用Handy PEA植物效率儀（Hansatech公司，英國）測定初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）、最大PSⅡ的光能轉(zhuǎn)換效率（Fv/Fm），測定前將葉片充分暗適應(yīng)30 min，每個處理測定10個葉片。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)用Excel 2010進(jìn)行處理和做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl和Na2SO4脅迫下甜櫻桃葉片形態(tài)變化

處理后第7 d，NC30處理葉片局部出現(xiàn)萎焉，其它處理沒有明顯變化；第14 d，NC20和NC30處理葉脈間斑點(diǎn)狀失綠、葉片邊緣出現(xiàn)干枯，NS15處理葉片葉脈間出現(xiàn)褐色；第21 d，除NS05處理沒有明顯變化外，其它處理均出現(xiàn)鹽害癥狀，NC30處理葉片嚴(yán)重干枯、開始脫落（圖1）；第28 d，各處理鹽害癥狀持續(xù)加重，NC20處理葉片出現(xiàn)輕微脫落，NC30處理功能葉片全部干枯、脫落。

圖1 NaCl和Na2SO4處理后第21 d葉片表現(xiàn)

2.2 NaCl和Na2SO4脅迫下甜櫻桃葉片鹽害指數(shù)的變化

由圖2可知，不同濃度NaCl和Na2SO4處理葉片均出現(xiàn)鹽害癥狀，鹽害指數(shù)隨著處理時間的延長而升高，且隨著處理濃度的增加而升高。處理后第28 d，NC10、NS05、NC20、NS10、NC30、NS15處理的鹽害指數(shù)分別為48.21、21.43、66.07、28.57、92.86、35.71，NC10、NC20、NC30處理的鹽害指數(shù)分別為相同Na+濃度NS05、NS10、NS15處理的2.25倍、2.31倍、2.60倍。

圖2 鹽害指數(shù)的變化

2.3 NaCl和Na2SO4脅迫下甜櫻桃葉片葉綠素含量的變化

由圖3可以看出，四個時期各處理葉片葉綠素含量均低于對照，隨著處理時間的延長，各處理葉片葉綠素含量呈下降趨勢；且處理濃度越增加，葉綠素含量越低。處理后第28 d，NC10、NS05、NC20、NS10、NC30、NS15處理的葉片葉綠素含量分別為43.04、45.55、39.64、45.23、26.75、42.23，NC10、NC20、NC30處理的葉綠素含量分別為相同Na+濃度NS05、NS10、NS15處理的94.5%、87.6%、63.3%。

圖3 葉綠素含量變化

2.4 NaCl和Na2SO4脅迫下甜櫻桃葉片光合參數(shù)的變化

由圖4可知，四個時期NaCl和Na2SO4處理葉片Pn均低于CK，隨著處理時間的延長呈下降趨勢，在處理后第21 d顯著降低；除處理后第21 d和28 d兩個時期NC20與NC30葉片Pn基本一致外，隨著NaCl和Na2SO4處理濃度的增加而降低；四個時期，在相同Na+濃度下，NaCl處理葉片Pn均低于Na2SO4處理。各處理Gs（圖5）和Tr（圖7）的變化趨勢與Pn的變化趨勢基本一致，均隨處理時間的延長和濃度的增加呈下降趨勢。由圖6可知，各處理Ci的變化比較復(fù)雜，變化趨勢不明顯，僅通過Pn、Gs、Ci的變化尚不能確定同一時期引起Pn降低的原因是氣孔限制還是非氣孔限制。

圖4 凈光合速率（Pn）的變化

圖5 氣孔導(dǎo)度（Gs）的變化

圖6 胞間二氧化碳濃度（Ci）的變化

圖7 蒸騰速率（Tr）的變化

2.5 NaCl和Na2SO4脅迫下甜櫻桃葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化

Fv/Fm是反映植物受脅迫程度和光合能力的重要生理指標(biāo)，由圖10可知，NC30處理受脅迫程度最嚴(yán)重，其葉片F(xiàn)v/Fm下降幅度最大，且隨著脅迫時間的延長而降低，在處理后第28 d驟然下降；Fm的變化與Fv/Fm一致（圖9）；Fo在處理第7～21 d處于最高水平，處理第28d驟然下降至最低（圖8）。NC20處理受脅迫程度僅次于NC30處理，葉片F(xiàn)v/Fm下降幅度明顯，隨著脅迫時間的延長呈下降趨勢（圖10）；Fo明顯高于對照，F(xiàn)m明顯低于對照，F(xiàn)o與Fm變化趨勢基本一致，均表現(xiàn)為先下降后升高變化（圖8、圖9）。

圖8 初始熒光（Fo）的變化

圖9 最大熒光（Fm）的變化

圖10 PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）的變化

從不同鹽種類和不同濃度的角度來看，在處理后第28 d，各處理Fv/Fm從高到低依次為NS10（0.787）＞CK（0.784）＞NS05（0.771）＞NS15（0.727）＞NC(0.716）＞（NC20（0.645）＞NC30（0.196）。說明在相同Na+濃度下，NaCl的脅迫的危害程度明顯高于Na2SO4處理；Fv/Fm隨著NaCl處理濃度的增加均明顯降低，隨著Na2SO4處理濃度的增加呈先升高后降低變化。

3 討論與結(jié)論

光合作用是植物最重要的生命活動之一，是植物生長的基礎(chǔ)，而果樹光合作用的強(qiáng)弱決定了果樹的產(chǎn)量，反映了果樹生長發(fā)育和抗逆性的強(qiáng)弱[2]。光合器官是植物對環(huán)境條件變化反應(yīng)敏感的部位，鹽脅迫則能夠影響果樹葉片葉綠素的合成，從而影響光合器官的穩(wěn)定性，降低果樹對光能的吸收和利用，最終影響果樹的生產(chǎn)水平。研究表明，鹽脅迫會導(dǎo)致光合色素含量降低[3-4]，同時會抑制植物的光合作用，導(dǎo)致凈光合速率降低[5]，但也有試驗表明鹽脅迫會促進(jìn)凈光合速率[6]。因此，鹽脅迫下甜櫻桃光合生理的變化以及其鹽脅迫的適應(yīng)程度需要進(jìn)行具體的研究。

光合作用的限制可分為氣孔限制和非氣孔限制，氣孔限制是由于氣孔導(dǎo)度下降，引起CO2進(jìn)入葉片受阻，從而導(dǎo)致光合速率降低；非氣孔限制則是由于參與光合活動的結(jié)構(gòu)受到了損害從而導(dǎo)致光合速率下降。研究表明，在相同Na+濃度的NaCl處理葉片的Pn明顯低于Na2SO4處理；NaCl和Na2SO4處理均導(dǎo)致甜櫻桃葉片Pn、Gs的下降，并且在時間上呈現(xiàn)出累積效應(yīng)，即隨著處理時間的延長光合速率顯著下降，這與前人的研究基本相一致[7-9]；但是各處理Ci的變化比較復(fù)雜，變化趨勢不明顯，僅通過Pn、Gs、Ci的變化尚不能確定同一時期引起Pn降低的原因是氣孔限制還是非氣孔限制，還需從光合作用關(guān)鍵酶及相關(guān)基因的角度深入研究。

葉綠素?zé)晒馐茄芯抗夂献饔脛討B(tài)變化的理想探針，F(xiàn)o是PSII反應(yīng)中心處于完全開放時的熒光產(chǎn)量[10]，其變化與PSII反應(yīng)中心的D1蛋白失活或降解有關(guān)[11]。Fm是PSII反應(yīng)中心處于完全關(guān)閉時的熒光產(chǎn)量，可以反映通過PSII的電子傳遞情況。Fv/Fm是表明光化學(xué)反應(yīng)狀況的重要參數(shù)[12]，非脅迫條件下Fv/Fm變化極小，不受物種和生長條件的限制，而脅迫條件下該參數(shù)明顯下降[13,14]。研究表明，短期NaCl和Na2SO4脅迫下，NC30處理Fv/Fm下降幅度最大，且隨著脅迫時間的延長而降低，說明受脅迫程度最嚴(yán)重；NC20處理受脅迫程度次之；在相同Na+濃度下，NaCl的脅迫的危害程度明顯高于Na2SO4處理；Fv/Fm隨著NaCl處理濃度的增加均明顯降低，隨著Na2SO4處理濃度的增加呈先升高后降低變化。

綜合分析表明，10～30 mmol/L NaCl、5～15 mmol/L Na2SO4均會對甜櫻桃造成脅迫，危害程度隨著濃度的增加而增大。相同Na+濃度條件下，NaCl處理對葉片光合能力的抑制程度明顯高于Na2SO4處理。NaCl脅迫引起葉片葉脈間斑點(diǎn)狀失綠、從葉片邊緣開始干枯，嚴(yán)重時引起葉片脫落；NaCl脅迫引起葉片葉脈間變褐，隨著脅迫濃度的增加和時間的延長呈加重趨勢。