鄧恩桉幼苗生長和光合特性對鹽脅迫的響應

林 益，甕 穎，李賀鵬，岳春雷，張曉勉，高智慧，楊 樂

（1.浙江省臺州市園林綠化管理處，浙江 臺州 318000；2.浙江省林業科學研究院，浙江 杭州 310023；3.浙江省林業技術推廣總站，浙江 杭州 310020）

近年來，土壤鹽堿化已成為一個世界關注的焦點問題，解決土地鹽堿化問題已成為全球性難題。鹽堿脅迫嚴重限制了樹木的生存與生長，是許多地區發展農林業生產的瓶頸[1]。目前我國擁有現代鹽漬土、殘余鹽漬土和潛在鹽漬土約9.9×108hm2，主要分布在沿海及干旱和半干旱地區[2]。土壤鹽分是限制植物生長和生產的主要環境因子[3]，鹽脅迫對植物造成的傷害是多方面的，包括滲透脅迫、離子毒害和細胞內離子平衡的破壞等，使植物生長受到抑制，光合速率下降，衰老加速，植株最終死亡等[4～5]。鹽堿土改良的措施包括水利改良、化學改良、農業改良和生物改良等，其中通過選育和培育耐鹽植物品種來適應鹽堿環境并最終達到改善環境的目的，是一項更加經濟有效的生物措施[6～7]。

鄧恩桉（Eucalyptus dunnii）為桃金娘科桉屬的雙蒴蓋亞屬樹種，是一種自然分布區狹窄的高大喬木，天然分布于澳大利亞鄰近新南威爾士州的北部海岸及沿海地區的熱帶雨林和昆士蘭州東南部邊境的土質肥沃地區，一般樹高40 ～ 50 m，樹干高而通直，樹冠多枝。鄧恩桉在美國、巴西和中國等地皆有引種分布，目前已在廣西桂林、浙北、福建建陽、江蘇南京、云南楚雄等地引種栽植[8]。目前，有研究人員鄧恩桉在低溫脅迫[9～11]、自然條件下的光合特性[12～13]以及磷脅迫對其酸性磷酸酶活性的影響[14]等方面進行了一些研究，但鹽脅迫生理生態方面尚未見報導。

鹽脅迫下植物的光合等生理方面會受到明顯影響，維持光合功能是植物耐鹽的重要機理之一。幼苗期對非生物脅迫很敏感，是初步鑒定植物耐鹽性的理想階段。本實驗通過對鄧恩桉幼苗進行不同濃度NaCl處理，研究鹽脅迫下幼苗生長、光合特性及相關生理生態的變化，探討鄧恩桉葉片光合對鹽脅迫響應特征，初步鑒定鄧恩桉耐鹽性，以期為濱海鹽堿地造林的樹種選擇提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取的試驗材料為1年實生苗。在進行耐鹽試驗前，對所有樹種進行盆栽適應試驗，于2011年5月中旬完成盆栽試驗，盆栽樹種在溫室大棚內完成?；ㄅ柽x用規格為：上口直徑25.5 cm，下口直徑16.0 cm，高19.0 cm。栽培基質由苗圃熟土，其理化特性見表1。正常澆水培育，并進行適當管護。經過近3個月的適應后，選取長勢一致的苗木進行NaCl脅迫處理。試驗設置1個對照和3個強度的脅迫處理，即對照組（澆水）（CK）、0.3%、0.6%和0.9%濃度的NaCl，每組試驗各設置3組重復。

表1 鄧恩桉幼苗栽培基質的理化特性Table1 Physio-chemical properties of culture substrate for E.dunnii seedlings

1.2 光合—光響應曲線和葉綠素熒光參數的測定

利用 LI-6400便攜式光合作用測定系統（Licor，USA）對光響應曲線進行測定。選取自頂端向下的第 3、第4片葉片，采用標準葉室（2 cm×3 cm）并使用紅藍光源（red blue 6400-02B），設定光合有效輻射為0、20、50、100、200、400、600、800、1 000、1 200、1 500 和 2 000 μmol·m－2·s－1。

選用標準熒光葉室（6400-40 Default Flurometer）進行葉綠素熒光參數的測定。首先采用配套的暗適應葉夾對各個處理相同部位功能葉進行30min的遮光處理，立即測定其初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）、光化學效率（Fv/Fm）。選取的葉片與光合—光響應曲線測量的相同。

測量實驗每隔10 d測定一次，即2011年8月12日、8月22日、9月3日和9月14日，均為晴朗天氣。

1.3 葉綠素含量的測定

選取與測定光合作用和葉綠素熒光相同位置和發育階段的葉片，用純丙酮、無水乙醇和蒸餾水的混合液法提取葉綠素，并用紫外分光光度計測定吸光值，然后根據公式計算得出葉綠素總含量[15]。

1.4 數據處理

應用SPSS 13.0統計分析軟件進行統計分析，并采用LSD法進行多重比較和顯著性檢驗；用Origin7.5進行數據圖繪制。

2 結果與分析

2.1 鹽度脅迫對鄧恩桉幼苗生長

脅迫后第3天，0.6%和0.9%處理組的葉片稍微變黃并打蔫，頂端枝條開始側倒。第6天，0.6%處理組的1株幼苗葉片全部變枯，其它2株葉片打蔫；0.9%處理組的2株幼苗葉片全部變枯、變干，1株葉片黃化打蔫。第9天，0.3%處理組的幼苗葉片稍微打蔫；0.6%處理組的1株幼苗黃化、死亡，其它2株葉片打蔫；0.9%處理組的3株幼苗全部死亡。第12至第15天，0.6%處理組的 1株幼苗的枝條頂端部分葉片干枯，1株幼苗葉片打蔫。第19至第21天，0.6%處理組的2株幼苗全部死亡，1株幼苗部分葉片出現枯斑。第28天，0.3%處理組的1株幼苗的部分葉片出現小片干枯，其它幼苗葉片稍顯蔫；0.6%處理組的1株幼苗近三分之一的葉片干枯。第32天，0.3%處理組的1株幼苗的有些葉片干枯，部分葉片尖端干枯，其它幼苗葉片稍顯蔫；0.6%處理組的幼苗全部死亡。第41至第45天，0.3%處理組的1株幼苗近三分之一的葉片干枯，其它2株幼苗葉片出現干斑。第55天，0.3%處理組的1株幼苗近一半的葉片干枯，其它2株幼苗的干枯葉片稍有增加。第67天，0.3%處理組的1株幼苗幾乎全部葉片干枯，其它2株幼苗的干枯葉片約占全株的六分之一。第74天，0.3%處理組的1株幼苗死亡，其它2株幼苗的干枯葉片稍有增加，但仍正常生長。

圖1 鹽脅迫對鄧恩桉幼苗葉片總葉綠素含量的影響（P ＜ 0.05）Figure1 Effect of NaCl stress on total chlorophyll content in leaves of E.dunnii seedling

2.2 鹽度脅迫對鄧恩桉幼苗生長總葉綠素含量的影響

隨著脅迫時間的延長和濃度的增加，鄧恩桉的葉綠素含量呈不同程度的下降趨勢（圖1）。各處理的葉綠素含量在不同處理時間和濃度條件下都顯著低于對照（P ＜ 0.05），0.6%的處理組顯著低于0.3%的處理組（P ＜0.05）；0.3%的處理組的葉綠素含量除了第40天的顯著低于前期外，其它各時間段差異不顯著；0.6%處理組的葉綠素含量在第30天時顯著低于第10天時的葉綠素含量（P ＜ 0.05），明顯低于第20天的葉綠素含量，但差異不顯著（P ＞ 0.05）。說明在長時間鹽脅迫下，葉綠素被破壞，分解加速；鹽濃度越高，葉綠素含量越低。

2.3 鹽脅迫對桉樹幼苗光響應曲線的影響

植物的光合—光響應曲線是其光合作用隨著PAR而改變的系列反應曲線。一般情況下，植物光合速率（Pn）總是隨著鹽度濃度的增加而明顯下降（圖2）。從圖2A可知，在處理后的第10天，不同鹽脅迫的鄧恩桉幼苗Pn隨著PAR的增加呈現一定差異；在PAR ＜ 200 μmol·m－2·s－1時，各脅迫階段Pn增加迅速；之后隨著PAR的增加，除對照的Pn呈現平緩上升，PAR在1 000 μmol·m－2·s－1附近時達到最大值，之后呈現逐漸降低的變化趨勢外，0.3%和0.6%的處理組Pn變化平緩且略有波動；鹽脅迫后的Pn在PAR ＞ 100 μmol·m－2·s－1后明顯低于對照，說明鹽脅迫明顯抑制了植物的光合作用。在處理后的第20天，對照組的Pn與第10天的變化趨勢相似，只是PAR在800 μmol·m－2·s－1附近時達到最大值，之后呈現逐漸降低的變化趨勢；0.3%和0.6%的處理組Pn與第10天相比基本相似，但下降的變化趨勢更為明顯，Pn基本在0附近波動，但PAR在1 500 μmol·m－2·s－1附近時都有明顯的上升趨勢，之后呈下降的變化趨勢（圖2B）。在處理后的第30天，對照組的Pn與第10天和第20天的變化趨勢相似，但在Pn達到最大值后的逐漸降低的變化趨勢稍低于前兩個時期；0.3%和0.6%的處理組Pn變化平緩且波動，特別是0.6%的處理組Pn的波動更為顯著（圖2C）。在處理后的第40天，對照組的Pn與前期的變化趨勢基本相似；0.3%處理組Pn在PAR ＜ 100 μmol·m－2·s－1時呈現明顯上升，之后隨著PAR的增加基本變化不明顯，但稍有波動（圖2D）。這說明鹽脅迫導致鄧恩桉幼苗光合作用減弱。

2.4 鹽脅迫對桉樹幼苗葉片葉綠素熒光的影響

Fv/Fm是PSⅡ最大光化學量子產量，其大小反映了PSⅡ反應中心內初光能的轉換效率（最大轉換效率），脅迫條件下該參數明顯下降，是反映光抑制程度的良好指標。Fv/Fo則反映了PSⅡ的潛在活性，二者是光化學反應狀況評價的兩個重要參數。在本試驗中鹽脅迫下Fv/Fm呈下降趨勢（圖3），其中在第10天時，0.3%和0.6%的處理組顯著降低（P ＜ 0.01），平均降幅分別為4.2%和4.8%，但兩者之間差異不顯著（P ＞ 0.05）。第20天時，對照組的Fv/Fm顯著高于鹽脅迫的處理組（P ＜ 0.01），0.3%和0.6%的處理組平均降幅分別為3.1%和5.6%，鹽脅迫處理組間差異不顯著（P ＞ 0.05）；并且與第10天的脅迫處理相比差異不顯著（P＞ 0.05）。隨著處理時間的延長呈明顯下降趨勢，第30天時，0.3%和0.6%的處理組顯著下降（P＜ 0.01），平均降幅分別為6.9%和7.6%；0.3%處理組的Fv/Fm與第10天和第20天相比出現下降，但差異不顯著（P ＞ 0.05）；0.6%處理組的Fv/Fm與第10天和第20天相比出現顯著下降，且與第10天的處理差異顯著（P ＜ 0.05），但與第20天的處理差異不顯著（P ＞ 0.05）。第 40天時，0.6%處理組全部死亡；0.3%處理組與第30天相比顯著上升（P ＜ 0.05），但仍顯著低于對照（P ＜ 0.01）。

圖2 鹽脅迫對鄧恩桉幼苗葉片Pn-PAR的影響Figure2 Effect of NaCl stress on net photosynthetic rate (Pn) and photosynthetically available radiation(PAR) in leaves of E.dunnii seedling

圖3 鹽脅迫對桉樹幼苗葉片PSⅡ最大光化學效率的影響（P ＜ 0.05）Figure3 Effect of NaCl stress on maximal photochemical eficiency of PSⅡ(Fv/Fm) in leaves of E.dunnii seedling

鹽脅迫下Fv/Fo的變化趨勢與Fv/Fm相似（圖4）。各處理的Fv/Fo都顯著低于對照（P＜0.05），隨著處理時間的延長，呈逐漸降低的變化趨勢，0.3%的處理組在第40天時呈明顯上升趨勢，且顯著高于第30天的Fv/Fo（P ＜ 0.05），說明鄧恩桉幼苗已基本適應低鹽度環境。

3 結論與討論

圖4 鹽脅迫對桉樹幼苗葉片PSⅡ潛在光化學效率的影響（P ＜ 0.05）Figure4 Effect of NaCl stress on pontential photochemical efficiency of PSⅡ(Fv/Fo)in leaves of E.dunnii seedling

通常情況下，生長抑制是植物對鹽漬響應最敏感的過程[16]，但適度鹽能促進和不影響一些植物的生長，如耐鹽植物厚葉石斑木[17]等。在鹽脅迫條件下，植株的存活率是表現植株抗鹽能力的可靠指標[7]。本研究結果顯示：幼苗期內在 0.6%及其以上的鹽脅迫都致使鄧恩桉死亡，0.3%濃度的脅迫也使幼苗生長受到顯著影響，其中1株幼苗死亡，但也有調查發現鄧恩桉可以在錢塘江海塘含鹽量達 0.5%以上重鹽堿地生長的報道[18]，這可能是植物在幼苗期對非生物的脅迫反應更為敏感的緣故[19]。

植物葉片葉綠素含量是衡量植物在耐鹽性的重要生理指標之一。目前對鹽脅迫下植物葉綠素含量變化的機理尚未形成統一的認識，一些研究證實土壤鹽脅迫可能破壞植物葉綠體結構，使體內葉綠素含量下降，引起植株光合能力減弱[20～21]；但也有學者認為，低鈉鹽可以增加植物體內葉綠素含量[4,22]。本試驗研究結果顯示，鹽脅迫下總葉綠素含量均呈現下降趨勢，且隨著脅迫強度的增加，總葉綠素下降顯著，同時隨著處理時間的延長，總葉綠素含量呈明顯下降趨勢；另外鹽脅迫顯著降低了鄧恩桉的光合能力，同時隨著脅迫強度的增加及處理時間的延長，植物光合速率呈明顯下降趨勢。這與前人研究的結論[20～21]相一致，主要原因是在鹽堿脅迫條件下，隨脅迫強度的增加，葉綠素與蛋白質之間的結合變松，使更多的葉綠素遭到破壞，進而導致光合作用降低。

葉綠素熒光信號可反映逆境因子對光合作用的影響[23]，有關NaC1處理對PSⅡ活性的影響，目前缺乏統一的認識[24]。在葉綠素熒光參數中，Fv/Fm反映了開放的PSⅡ反應中心捕獲激發能的效率，是研究植物脅迫的重要參數，任何影響PSⅡ效能的環境脅迫均會使Fv/Fm降低[25]。如鹽旱脅迫導致葡萄的Fv/Fm和Fv/Fo降低[26]。本研究中，隨著鹽脅迫程度的加強和時間的延長，Fv/Fm和Fv/Fo均明顯下降，表明NaC1脅迫破壞葉綠體光合機構，PSⅡ反應中心受損，抑制光合作用的原初反應，阻礙光合電子傳遞的過程，明顯降低PSⅡ原初光能轉換效率，抑制PSⅡ潛在活性[27～28]，最終影響光合機構的作用，導致凈光合速率的顯著下降。另外，Fv/Fm和Fv/Fo受到抑制，可保證植物在鹽脅迫下生存時對能量的需求，這是對植物生存和環境的適應有重要意義。

綜上所述，鄧恩桉幼苗可耐受較低鹽度環境，在鹽度 0.3%的條件下能夠保持一定生長；鹽度濃度在 0.6%及其以上時，鄧恩桉幼苗生長受到顯著影響，并致死；鹽脅迫通過破壞葉片葉綠素，損傷PSⅡ反應中心，最終導致植物的光合作用下降。因此在沿海造林工程中，特別是鹽度較高的區域，不宜選取鄧恩桉幼苗，生長年限稍長的大苗可能會更好些。

[1]張忠輝，林士杰，呂忠明，等.樹木耐鹽堿性研究進展[J].中國農學通報，2011，27（28）：9－14.

[2]張建鋒，張旭東，周金星，等.世界鹽堿地資源及其改良利用的基本措施[J].水土保持研究，2005，12（6）：28－30.

[3]Allakhverdiev SI, Sakamoto A, Nishiyama Y,et al.Ionic and osmotic effects of NaCl-induced inactivation of photosystems I and II in Synechococcus sp[J].Plant Physiol, 2000, 123（3）：1 047－1 056.

[4]Munns R.Physiological processes limiting plant growth in saline soils: Some dogmas and hypotheses [J].Plant, cell and Environ, 1993, 16（1）：15－24.

[5]秦景，賀康寧，譚國棟，等.NaCl脅迫對沙棘和銀水牛果幼苗生長及光合特性的影響[J].應用生態學報，2009，20（4）：791－797.

[6]Marcum KB.Salinity tolerance mechanisms of grasses in the subfamily chloridoideae [J].Crop Sci, 1999, 39（4）：1 153－1 160.

[7]張川紅，沈應柏，尹偉倫，等.鹽脅迫對幾種苗木生長及光合作用的影響[J].林業科學，2002，38（2）：27－31.

[8]宗亦臣，鄭勇奇，常金財.鄧恩桉國內引種和繁育技術研究進展[J].中國農學通報，2010，26（5）：82－86.

[9]劉建，葉露，周堅，等.夜間低溫對2種桉樹幼苗光合特性的影響[J].西北植物學報，2007，27（10）：2 024－2 028.

[10]劉建，黃宏富，朱光泰，等.尾葉桉、鄧恩桉幼苗對低溫脅迫的光合生理響應[J].林業科技開發，2008，22（6）：51－53.

[11]劉建，項東云，陳健波，等.低溫脅迫對桉樹光合和葉綠素熒光參數的影響[J].桉樹科技，2009，26（1）：1－6.

[12]蘇冬梅，廖飛勇.夏季自然高溫對桉樹光合速率和暗呼吸速率的影響[J].生態科學，2001（20）：21－24.

[13]王力朋，何茜，齊濤，等.桉樹人工林生長與光合特性的季節變化[J].廣西林業科技，2011，27（5）：63－66.

[14]馮麗貞，黃勇，馬祥慶.磷脅迫對不同桉樹品種酸性磷酸酶活性的影響[J].熱帶作物學報，2008，29（2）：131－135.

[15]陳福明，陳順偉.混合液法測定葉綠素含量的研究[J].浙江林業科技，1984，4（1）：4－8.

[16]Munns R.Comparative physiology of salt and water stress [J].Plant, Cell and Environ, 2002, 25（2）：239－250.

[17]裘麗珍，黃有軍，黃堅欽，等.不同耐鹽性植物在鹽脅迫下的生長與生理特性比較研究[J].浙江大學學報（農業與生命科學版），2006，32（4）：420－427.

[18]高良，俞金清，許基全.鄧恩桉：海塘鹽堿地綠化的優良樹種[J].中國林業，2009（2A）：47.

[19]陳健妙，擲青松，劉兆普，等.麻瘋樹（Jatropha curcasL.）幼苗生長和光合作用對鹽脅迫的響應[J].生態學報，29（3）：1 356－1 365.

[20]王素平，李娟，郭世榮，等.NaC1脅迫對黃瓜幼苗植株生長和光合特性的影響[J].西北植物學報，2006，26（3）：455－461.

[21]汪貴斌，曹福亮.鹽分和水分脅迫對落羽杉幼苗的生長量及營養元素含量的影響[J].林業科學，2004，40（6）：56－62.

[22]Munns R, Temmat A.whole-plant responses to salinity[J].Aust J Plant Physiol, 1986, 13（1）：143－160.

[23]高蕓，程智慧，孟煥文.NaC1處理對番茄幼苗光合作用和葉綠素熒光的影響[J].干旱地區農業研究，2008，26（1）：194－199.

[24]朱新廣，張其德.NaC1對光合作用影響的研究進展[J].植物學通報，1999，16（4）：332－338.

[25]李敦海，宋立榮，劉永定.念珠藻葛仙米葉綠素熒光與水分脅迫的關系[J].植物生理學通訊，2000（3）：205－208.

[26]邢慶振，郁松林，牛雅萍，等.鹽脅迫對葡萄幼苗光合及葉綠素熒光特性的影響[J].干旱地區農業研究，2011，29（3）：96－100.

[27]Everard JD, Gucci R, Kann SC,et a1.Gas exchange and carbon partitioning in the leaves of celery (Apium graveolens L.) at various levels of root zone salinity [J].Plant Physiol, 1994, 106（1）：281－292.

[28]Shabala S N, Shabala S I, Martynenko A I,et a1.Salinity effect on bioelectric activity growth Na+accumulation and chlorophyll fluorcscence of corn leaves: a comparison survey and prospects for screening[J].Aust J Plant Physiol, 1998, 25（5）：609－6l6.