化學融雪劑脅迫對翠菊生理特性的影響

摘要：選用吉農(nóng)大紅翠菊（Ｃａｌｌｉｓｔｅｐｈｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｎｅｅｓ ｃｖ． Ｊｉｎｏｎｇｄａｈｏｎｇ）為試材，研究了在不同處理水平化學融雪劑脅迫下相關生理指標的變化。結果顯示，隨著化學融雪劑脅迫處理水平的增大，翠菊體內(nèi)丙二醛（ＭＤＡ）和可溶性糖的含量均在增大，且含量均高于正常情況；超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）活性呈現(xiàn)先降低后增高然后緩慢下降的變化趨勢，在化學融雪劑０．１０％處理水平時活性最低，各處理ＳＯＤ活性低于正常情況；而過氧化物酶（ＰＯＤ）活性呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，在化學融雪劑０．２０％處理水平時達到最大值，但當化學融雪劑處理水平繼續(xù)增加時活性降低。

關鍵詞：翠菊；化學融雪劑；生理特性

中圖分類號：Ｓ６８１．９；Ｘ５０３．２３３文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）10－2044-03

Effects of Chemical Deicing Salt Stress on the Physiological Characteristics

of Callistephus chinensis

ＣＵＩ Ｈｕ－ｌｉａｎｇ，ＱＩＡＯ Ｃｏｎｇ，ＬＩ Ｘｉａ，ＨＯＵ Ｊｉａｎ－ｗｅｉ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｊｉｌｉｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３０１１８，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｄｅｉｃｉｎｇ ｓａｌｔ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｃａｌｌｉｓｔｅｐｈｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｎｅｅｓ ｃｖ． Ｊｉｎｏｎｇｄａhong ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｄｅｉｃｉｎｇ ｓａｌｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ， ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ＭＤＡ ａｎｄ ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ； ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ＳＯＤ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｆｉｒｓｔ， ｉｎｃｒｅａｓｅｄ subsequently ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ａｎｄ ｒｅａｃｈｅｄ ｔｈｅ ｍｉｎｉｍｕｍ ｖａｌｕｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗａｓ ０．１０％； ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ＰＯＤ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｉｒｓｔ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｖａｌｕｅ ａｐｐｅａｒｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ０．２０％．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｃａｌｌｉｓｔｅｐｈｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｎｅｅｓ； ｃｈｅｍｉｃａｌ ｄｅｉｃｉｎｇ ｓａｌｔ； physiological ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ

中國北方城市在冬季除雪普遍采用播撒化學融雪劑的方法，而化學融雪劑的主要成分是鹽類，長期使用對生態(tài)環(huán)境造成的一系列問題已引起廣泛的關注［１，２］。化學融雪劑對植物的危害主要是通過含融雪劑的積雪融化后在土壤中積累，引起土壤鹽分過高，造成植物出現(xiàn)鹽脅迫［３］，并且這種鹽脅迫對園林植物生長的抑制作用非常明顯［４，５］。草本花卉在城市綠地中的栽培通常是當年春季冰雪融化后帶土坨直接定植于綠地當中，且多為淺根系植物，至于土壤中融雪劑殘留對之的影響鮮有報道。翠菊（Ｃａｌｌｉｓｔｅｐｈｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｎｅｅｓ），又名江西臘、七月菊，屬菊科（Ａｓｔｅｒａｃｅａｅ）一年生草本，是典型的城市綠地常用草本花卉。吉農(nóng)大紅翠菊（Ｃ． ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｎｅｅｓ ｃｖ． Ｊｉｎｏｎｇｄａｈｏｎｇ）是長春市常見的草本花卉，具有很高的觀賞價值［６］。試驗采用吉農(nóng)大紅翠菊為試材，從草本花卉栽培的實際出發(fā)，就化學融雪劑脅迫對翠菊生理的影響進行了探討，旨在為進一步研究化學融雪劑對城市園林植物的危害提供科學依據(jù)。

１材料與方法

１．１材料與設計

試材吉農(nóng)大紅翠菊由吉林農(nóng)業(yè)大學園藝學院提供。試驗用化學融雪劑選用ＲＸＪ型融雪劑，由長春市經(jīng)緯化工股份合作公司提供。試驗采用單因素隨機區(qū)組試驗設計方法，共設５個處理，處理１（Ｔ１）化學融雪劑水平（以干土重量百分比計，下同）為０．０５％，處理２（Ｔ２）化學融雪劑水平為０．１０％，處理３（Ｔ３）化學融雪劑水平為０．２０％，處理４（Ｔ4）化學融雪劑水平為０．４０％，對照（Ｔ０）不用化學融雪劑。每個處理３次重復，每個重復１５株。

１．２田間試驗方法

試驗于２０１０年４月至９月在吉林農(nóng)業(yè)大學園藝學院園林試驗基地進行。２０１０年４月２０日于園林試驗基地溫室播種育苗，待翠菊幼苗長出２片真葉后分苗供試驗用。２０１０年６月１５日進行試驗處理，選擇長勢一致的翠菊幼苗，將不同處理水平的基質(zhì)（園土∶草炭∶爐渣的體積比為３∶２∶１）分置于２０ ｃｍ×２０ ｃｍ×２０ ｃｍ的培養(yǎng)缽中，每個培養(yǎng)缽定植１株，各處理隨機排列，處理２０ ｄ后選取上部功能葉片測量有關生理指標。

１．３測定項目與方法

超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）、過氧化物酶（ＰＯＤ）、可溶性糖含量和丙二醛（ＭＤＡ）含量等指標按文獻［７］的方法測定，并略作改進。細胞膜透性的測定采用相對電導率法，用電導率儀（ＤＤＳ－１１Ａ型，上海虹益儀器廠）測定。每項測定重復３次，試驗數(shù)據(jù)用Ｅｘｃｅｌ 2000和ＤＰＳ專業(yè)版軟件進行統(tǒng)計分析。

１．４鹽害調(diào)查以及鹽害指數(shù)的計算

在處理緩苗后每５ ｄ觀察一次受害情況，在第３０ ｄ時進行鹽害調(diào)查統(tǒng)計，調(diào)查鹽害級別按單株幼苗受害程度和生成側根數(shù)的多少，將幼苗的鹽害程度由輕到重分成５級。０級——幼苗生長正常，表現(xiàn)該品種應有的生長特征；１級——幼苗生長稍微受到抑制，株高、側根數(shù)、真葉數(shù)及葉面積等形態(tài)指標部分稍低于0級，有少數(shù)葉尖、葉脈或葉緣變黃；２級——幼苗生長受到一定抑制，株高低于0級，葉面積減小，有大約１／２的葉尖、葉緣焦枯；３級——幼苗生長受到抑制，株高明顯低于0級，葉片較小，大部分葉尖、葉緣焦枯，出現(xiàn)落葉；４級——植株生長受到明顯抑制，株高明顯低于３級植株，真葉剛顯露，子葉面積明顯小于對照，最終葉落趨于死亡。根據(jù)所調(diào)查的鹽害級別計算鹽害指數(shù)（Ｓａｌｔ ｉｎｊｕｒｅ ｉｎｄｅｘ，ＳＩＩ）和鹽害率（Ｓａｌｔ ｉｎｊｕｒｙ ｒａｔｅ，ＳＩＲ）。ＳＩＩ＝∑（鹽害代表級別×受害株數(shù)）／（總株數(shù)×鹽害最高級別）×１００％；ＳＩＲ＝（鹽害株數(shù)／調(diào)查總株數(shù)）×１００％。

２結果與分析

２．１鹽害指數(shù)和鹽害率

不同化學融雪劑處理對翠菊幼苗的鹽害指數(shù)和鹽害率影響結果見表１，由表１可見，隨著化學融雪劑處理濃度的增大，翠菊的鹽害率和鹽害指數(shù)也不斷增大；對各處理間鹽害指數(shù)進行方差分析后發(fā)現(xiàn)，各處理間差異顯著。并且化學融雪劑處理的鹽害率均比對照的差異顯著。

２．２對抗氧化酶活性的影響

植物體細胞保護酶系統(tǒng)是植物體防御逆境傷害的有效體系，不同化學融雪劑濃度處理對翠菊幼苗抗氧化酶活性的影響結果見圖１，從圖１可見，翠菊幼苗的ＰＯＤ活性呈先升后降的變化趨勢，在０．２０％化學融雪劑處理水平下達到最高值，比對照增加了２４１．００％，處理達到０．４０％化學融雪劑水平時略有下降，但依舊高于對照２３２．５９％，說明在化學融雪劑０．０５％和０．１０％處理水平下刺激了ＰＯＤ活性，而到０．４０％水平時ＰＯＤ活性又受到了抑制。正常情況下翠菊幼苗的ＳＯＤ活性較高，化學融雪劑各處理間大致呈現(xiàn)先降低再升高又下降的趨勢，在０．１０％化學融雪劑處理水平下達到最低值，比對照下降了５５．３９％，０．２０％化學融雪劑處理下卻明顯升高，但依舊比對照下降了２９．１７％，０．４０％化學融雪劑處理下略有下降，卻仍高于最低值。

２．３對可溶性糖含量的影響

植物在逆境中可通過大量合成可溶性糖來維持自身的滲透壓，以緩解逆境帶來的傷害。不同化學融雪劑濃度處理對翠菊幼苗可溶性糖含量的影響結果見圖２，從圖２結果分析可得出，化學融雪劑各處理的含量均高于對照，０．０５％～０．２０％各處理水平間的變化緩慢，到０．４０％處理水平時顯著升高，比對照增加了１９５．１６％，這說明化學融雪劑各處理對翠菊幼苗均造成了逆境傷害，０．４０％處理水平下翠菊幼苗體內(nèi)的可溶性糖含量顯著升高，說明翠菊幼苗的體細胞滲透調(diào)節(jié)能力很強，受到的傷害較大。

２．４對相對電導率的影響

植物細胞的膜損傷較大時，會導致植物體內(nèi)的電解質(zhì)和有機質(zhì)大量外滲，而相對電導率的變化反映了電解質(zhì)外滲的程度。不同化學融雪劑濃度處理對翠菊幼苗相對電導率的影響結果見圖３，從圖３可見，翠菊幼苗相對電導率的變化呈現(xiàn)緩慢升高的趨勢，且化學融雪劑各處理均高于對照，０．０５％和０．１０％兩個處理水平比對照增加了８．３２％，０．２０％處理水平比對照增加了１４．８６％，０．４０％處理水平比對照增加了１６．２７％，這說明植物體內(nèi)的電解質(zhì)和有機質(zhì)在逆境下大量外滲，不過單從變化趨勢還無法全面判斷化學融雪劑脅迫對植物相對電導率的顯著影響。

２．５對丙二醛含量的影響

植物受到逆境傷害時會發(fā)生膜脂化作用，丙二醛（ＭＤＡ）是植物膜脂化過程的最終分解產(chǎn)物，所以它的含量可以反映出植物受逆境傷害的程度。不同化學融雪劑濃度處理對翠菊幼苗丙二醛含量的影響結果見圖４，從圖４可看出，正常情況下丙二醛含量很低，隨著化學融雪劑處理水平的升高，各處理間的丙二醛含量也逐漸升高，并且在０．４０％處理水平下升高較明顯，達到最大值，比對照增加了１２９．１８％，這說明化學融雪劑處理水平的升高導致翠菊的膜脂氧化程度加重，其中尤以０．４0％的處理水平對細胞膜系統(tǒng)造成的傷害較大。

３小結與討論

鹽脅迫主要通過離子脅迫和水分脅迫影響植物的一系列代謝過程［８］，從而影響植物的生長。鹽害指數(shù)（ＳＩＩ）可反映鹽脅迫對植物生長的抑制程度，在脅迫條件下，植物鹽害指數(shù)和鹽害率與植物的耐鹽性呈負相關關系。植物抗氧化系統(tǒng)的活性與植物的抗性密切相關，鹽脅迫會導致植物體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生增加，從而產(chǎn)生氧化脅迫［９］。本試驗中，隨著化學融雪劑脅迫程度的增加，翠菊幼苗的ＰＯＤ活性不斷增強，表明翠菊葉片在化學融雪劑脅迫下清除自由基的能力在不斷增強，當化學融雪劑處理水平進一步升高時，ＰＯＤ活性略微下降，表明ＰＯＤ活性受到抑制，可認為化學融雪劑脅迫已超出了翠菊幼苗自身的調(diào)節(jié)能力，這與于爽等［１０］的研究結果相似，但是翠菊幼苗ＳＯＤ活性卻呈現(xiàn)出先下降后升高然后又下降的變化趨勢，在處理水平達到０．１０％時活性最低，隨著濃度的增加活性又升高，之后又降低，但仍高于最低值。分析認為，在化學融雪劑低濃度脅迫下，翠菊幼苗的ＳＯＤ活性降低可能是ＳＯＤ活性已受到抑制，但隨著ＰＯＤ活性的增強，翠菊幼苗葉片清除自由基的能力增加，使得翠菊幼苗葉片細胞膜氧化傷害得以緩解，從而使ＳＯＤ活性抑制程度減輕，開始升高；但在高脅迫水平下，ＰＯＤ和ＳＯＤ活性均受到抑制，表明在高脅迫水平下，翠菊幼苗可能受到了較大的傷害。

鹽脅迫對植物的直接危害之一是滲透脅迫，在鹽脅迫來臨后，植物體通過調(diào)節(jié)體內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量來緩解滲透壓力。可溶性糖就是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其含量變化可反映植物體滲透調(diào)節(jié)的能力。隨著脅迫程度的加深，其含量也不斷增加。試驗中翠菊幼苗葉片的可溶性糖含量各處理水平均高于對照，說明翠菊自身通過提高可溶性糖含量來緩解滲透壓力，以減少鹽害。研究表明，相對電導率和丙二醛含量之間存在著線性正相關關系［１１］；也有研究認為，用電導率法測定的相對電導率的改變并不能完全反映鹽脅迫導致的細胞膜透性的改變［１２］。本試驗中，隨著化學融雪劑脅迫濃度的增加，翠菊幼苗葉片的相對電導率和丙二醛含量均在不斷地增加，尤其在化學融雪劑０．４０％處理水平下丙二醛含量明顯升高，說明此時翠菊的細胞膜透性較高，但相對電導率升高變化趨勢并不顯著，表明該處理水平對翠菊生長有較大的傷害。因此，化學融雪劑脅迫處理水平達到０．４０％時，各項指標變化較大，此時的有關生理指標不宜反映翠菊受化學融雪劑脅迫的程度。

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