鹽分脅迫對蘆葦生長及發(fā)育的影響

土壤鹽漬化已成為濕地生態(tài)系統(tǒng)的重大問題，我國約有1億 hm² 鹽漬土[1]。蘆葦（Phragmitescommunis)是耐旱耐鹽的多年生濕地植物，適應(yīng)性強，分布廣泛，是濕地土壤修復(fù)的重要植物之一。鹽脅迫通過引起水分虧缺和滲透脅迫，影響植物生長發(fā)育。相關(guān)研究[2-3]表明，鹽脅迫能降低蘆葦?shù)墓夂夏芰Γ绊懭~綠素含量和根系生長，使抗氧化能力下降，植株根系生長受阻，進(jìn)而抑制蘆葦?shù)纳L及發(fā)育。當(dāng)前，關(guān)于蘆葦在東北地區(qū)適應(yīng)鹽漬化濕地的研究較少，本研究通過室內(nèi)盆栽試驗?zāi)M鹽分脅迫，探究蘆葦生長、生理及土壤相關(guān)指標(biāo)的變化情況，為了解蘆葦鹽脅迫響應(yīng)及濕地生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1研究區(qū)概況

本實驗于2023年9月16日在沈陽市沈北新區(qū)蒲河生態(tài)文化走廊 ?41^°55^′N，123^°22^′E? 采集濕地土壤樣品。該地區(qū)氣候?qū)俦睖貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，年平均降水量為 755.4mm 。該生境適宜蘆葦生長，蘆葦耐寒、耐旱，適溫為 15～28°C ，能耐 -15°C 低溫。室內(nèi)盆栽試驗在沈陽師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院有機蔬菜創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)基地的溫室中（ 41^°54^′N，123^°25^′ E)進(jìn)行。9~10月的平均室溫為 23～25‰ ，光照充足，營造了適宜蘆葦生長的良好環(huán)境。

2實驗材料與方法

2.1 實驗材料

蘆葦小苗(網(wǎng)上購置);濕地土壤(沈陽市沈北新區(qū)蒲河);沙土; NaCl 溶液；花盆(12盆）。

2.2 實驗設(shè)計

本研究采用室內(nèi)盆栽試驗，花盆規(guī)格 25×20cm 土壤配比為濕土：沙土 =2:1 (濕土 4kg ，沙土 2kg ）。2023年9月18日對蘆葦小苗進(jìn)行前期培養(yǎng)，每盆7株，培養(yǎng)一個月，定期補充水分，保持土壤濕潤。2023年10月14日開始進(jìn)行脅迫實驗，選取長勢一致的蘆葦小苗，每盆5株，設(shè)置4個NaCl濃度梯度(0（CK）、100.200.300mmol/L) ，每種濃度處理設(shè)置3個重復(fù)過程，每周添加1L的 NaCl 溶液，進(jìn)行各項指標(biāo)測定。2023年11月29日停止脅迫實驗，土壤樣品取自花盆0～5cm 王層，隨即將土樣過 2mm 篩，分為2部分：一部分保存于 4^°C 冰箱，用于測定土壤含水量、 NH₄⁺ -N和NO₃^- -N;另一部分自然風(fēng)干，用于測定土壤pH和CAT。

2.3 實驗測定指標(biāo)

2.3.1 植株生長指標(biāo)的測定

主要測定株高、生物量、根長、比根長、根冠比。

2.3.2 生理生化指標(biāo)的測定

葉綠素含量的測定采用分光光度法，MDA含量的測定采用硫代巴比妥酸法。

2.3.3土壤指標(biāo)測定方法

土壤含水量采用烘干法；土壤 ΔpH 采用電位法（水土比為 5:1 )；土壤 NO₃^--N 采用比色法；土壤NH₄⁺ -N采用2KClmol/L-AAS法；CAT采用滴定法。

2.4 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)使用Excel2019整理，統(tǒng)計分析采用SPSS22.0軟件，運用單因素方差分析法（One-wayANOVA)和Duncan法（ P<0.05， 進(jìn)行差異顯著性分析，使用Origin2022軟件作圖。

3 結(jié)果與分析

3.1不同濃度NaCI脅迫對蘆葦生長指標(biāo)的影響

與CK相比，在 100mmol/L 物質(zhì)的量濃度時，株高和根長無顯著性差異，但在 200mmol/L 和300mmol/L 物質(zhì)的量濃度時，株高分別降低了35.77% 和67. 06% ，根長分別降低了9. 38% 和7.96% （ P<0.05) ；不同濃度NaCl脅迫均顯著降低了比根長，但對根冠比無顯著影響，見表1所示。

表1不同濃度NaCI脅迫對蘆葦生長指標(biāo)的影響

注：表中數(shù)據(jù)均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差，不同小寫字母表示不同濃度NaCI脅迫處理間差異顯著（ ?P<0.05) ，下同。

與CK相比，地上生物量隨著 NaCl 濃度的增大而增加，分別顯著增加了 46.99%.42.05% 和 14.52% （ P<0.05， ）；地下生物量與總生物量在 200mmol/L 和 300mmol/L 濃度脅迫下均無顯著性差異，但在100mmol/L 濃度脅迫下分別顯著增加了61. 13% 和53.79% ( P<0.05) （見圖1）。

圖1不同濃度 NaCl 脅迫對蘆葦生物量的影響

3.2不同濃度 NaCl 脅迫對蘆葦葉綠素和胡蘿卜素的影響

與CK相比，不同濃度NaCl脅迫對蘆葦?shù)娜~綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和胡蘿卜素均無顯著性差異，但不同濃度NaCl之間相比， 200mmol/L 濃度脅迫下的葉綠素a和總?cè)~綠素顯著高于 100mmol/L P<0.05) （見圖2）。

圖2不同濃度NaCl脅迫對蘆葦類胡蘿 h 素的影響

3.3不同濃度NaCI脅迫對蘆葦丙二醛(MDA)的影響

與CK相比，在 100mmol/L 和 300mmol/L 濃度脅迫下的MDA均無顯著性差異，在 200mmol/L 濃度脅迫下的MDA顯著降低了 38.90%(P<0.05) （見圖3)。

圖3不同濃度NaCl脅迫對蘆葦丙二醛的影響

3.4不同濃度 NaCl 脅迫對土壤指標(biāo)的影響

與CK相比，不同濃度 NaCl 脅迫對土壤 pH 和CAT無顯著影響，但在 100mmol/L 濃度脅迫下的含水量顯著降低（ P<0. 05 ），礦質(zhì)氮顯著增加（ P< 0.05)（見表2）。

表2不同濃度 NaCl 脅迫對土壤指標(biāo)的影響

續(xù)表

4討論

4.1不同濃度NaCI脅迫對蘆葦生長指標(biāo)的影響

與CK相比，高濃度鹽分脅迫顯著降低了株高、根長和比根長，表明高鹽分濃度顯著抑制蘆葦生長。這與邱天等4研究結(jié)果一致，說明鹽分脅迫通過轉(zhuǎn)移能量以維持滲透平衡，抑制了蘆葦?shù)纳L。而不同濃度NaCl脅迫對根冠比無顯著影響，可能是因為鹽濃度未超過蘆葦耐受范圍，又因其具有較強適應(yīng)能力，從而保持了相對穩(wěn)定的狀態(tài)。與CK相比，地上生物量隨 NaCl 濃度增加而顯著增加，地下生物量和總生物量在低濃度 100mmol/L 時顯著增加，這可能是因為適量的鹽分能夠促進(jìn)地上部分生物的生長，低鹽分刺激蘆葦?shù)叵赂档纳L及物質(zhì)累積，使其應(yīng)對鹽脅迫[5]

4.2不同濃度NaCI脅迫對蘆葦生理生化指標(biāo)的影響

與CK相比，不同NaCl濃度脅迫對蘆葦葉綠素a、葉綠素b和胡蘿卜素?zé)o顯著影響，但在 200mmol/L 濃度下，總?cè)~綠素顯著增加，且 200mmol/L 濃度下葉綠素a顯著高于 100mmol/L 。這表明高鹽濃度能促進(jìn)葉綠素合成，增強光合作用，幫助蘆葦適應(yīng)鹽脅迫環(huán)境。研究表明，環(huán)境脅迫會導(dǎo)致活性氧積累[，引發(fā)膜質(zhì)過氧化，增加MDA含量。MDA作為膜脂過氧化的產(chǎn)物，能反映逆境對植物的傷害情況[]。在 100mmol/L 和 300mmol/LNaC 1濃度下，MDA含量未顯著變化，表明這些濃度脅迫對蘆葦未造成明顯膜脂過氧化損傷。而在 200mmol/L NaCl濃度下，MDA顯著降低，表明其減輕了膜脂過氧化損傷，可能激活了蘆葦?shù)目寡趸瘷C制，維持細(xì)胞穩(wěn)定性。

4.3不同濃度NaCI脅迫對土壤理化指標(biāo)的影響

與CK相比，在 100mmol/LNaCl 脅迫下，土壤含水量顯著降低，這可能是由于鹽濃度升高引起滲透壓變化導(dǎo)致的[8]，或是因為鹽分脅迫能夠損害植物根系[9，抑制其吸水能力，從而降低土壤水分含量。盡管鹽分影響土壤溶液中的離子濃度，但本研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，不同NaCl濃度對 pH 無顯著影響，說明土壤的酸堿緩沖體系有效維持了pH的穩(wěn)定[10]

與CK相比，100mmol/LNaCl脅迫下礦質(zhì)氮顯著增加，而 200mmol/L 和 300mmol/LNaCl 脅迫下礦質(zhì)氮無顯著差異，這可能是因為低鹽濃度下微生物活動較正常，礦質(zhì)氮轉(zhuǎn)化穩(wěn)定，而高鹽濃度抑制微生物活動和氮的吸收能力[1]，影響氮循環(huán)。此外，不同NaCl脅迫對過氧化氫酶活性無顯著影響，可能是因為氧化應(yīng)激未達(dá)到影響閾值，或其他抗氧化系統(tǒng)協(xié)同作用維持酶活性穩(wěn)定。

5 結(jié)論

低濃度鹽脅迫（ 100mmol/L )對蘆葦生長發(fā)育影響不大，說明蘆葦能夠適應(yīng)低鹽環(huán)境；高濃度鹽脅迫( 200mmol/L 和 300mmol/L )能夠抑制蘆葦生長發(fā)育。總體而言，蘆葦可以在一定范圍內(nèi)應(yīng)對鹽脅迫，但無法良好地應(yīng)對高鹽脅迫。這為蘆葦在鹽分脅迫環(huán)境中的生長發(fā)育情況及相關(guān)研究提供了理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1］朱金方，劉京濤，陸兆華，等.鹽脅迫對中國怪柳幼苗生理特性的影響［J].生態(tài)學(xué)報，2015，35（15）：5140-5146.

[2]HARTZENDORFT，ROLLETSCHEK H. Effects of NaCl-salinity on amino acid and carbohydrate contentsofphragmites australis[J].Aquatic Botany，2OO1，69(2）:195-208.

［3］王鑫玉.多巴胺與抗壞血酸緩解蘋果鹽脅迫效應(yīng)的生理機制[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2021.

[4］邱天，鞠淼，徐嘉哼，等.蘆葦生長與物質(zhì)生產(chǎn)對鹽堿脅迫的可塑性響應(yīng)［J].東北師大學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，45(1):109-112.

［5］韋雪晶，劉梅，鄭蕾，等.鹽脅迫對蘆葦根系分泌物的影響[J].北京師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2016，52(1):44-48.

[6］張立軍，郝建軍，劉延吉.植物生理學(xué)［M].長春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1997.

［7］董發(fā)才，苗琛，荊艷彩，等.小麥根系過氧化氫的積累與耐鹽性的關(guān)系[J].武漢植物研究，2002，20（4)：293-298.

［8］列志腸.華南地區(qū)7種園林植物的耐鹽性評價研究[D].廣州：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

［9］靳亞楠，張霆，李建波，等.外源噴施油菜素內(nèi)酯對堿脅迫下大麥種子萌發(fā)的影響［J.內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2023，38（4）：329-334.

[10]胡天睿，蔡澤江，王伯仁，等.長期不同施肥下紅壤酸堿緩沖性能變化[J].中國土壤與肥料，2022(6)：48-54.

[11]嚴(yán)少娟，劉怡萌，孫艷麗，等.鹽堿脅迫對巨菌草根際土壤微生物多樣性及酶活性的影響[J].廣西植物，2022，42(3):491-500.