七種華南園林植物對水淹脅迫的生理響應分析

宮彥章,毛君竹

(深圳文科園林股份有限公司，廣東 深圳 518000)

1 引言

低影響開發(Lowimpacedevelopment, LID)[1]是當今世界對城市水環境和可持續發展的雨洪管理新策略，其基本思路是通過有效的水文設計使城市開發區域的水文功能盡量接近開發之前的狀況，模仿自然生態過程來管理雨水。根據低影響開發在城市綠地建設方面的需求，所栽植的城市綠地植物即能在暴雨時維持自身正常的生命活動，又能作為集雨型綠地對雨水進行有效的蓄存和吸收[2，3]，因此篩選耐澇能力強的植物就成了低影響開發建設最重要的內容之一。

園林植物在旱澇脅迫下會產生一系列生理生化響應，比較這些生理響應在不同植物之間的差異可以有效反映植物各自的耐澇程度[4]。本試驗采用溫室防雨盆栽方法，選取7種具有旱、澇耐性差異的園林植物品種，包括梔子花(Gardeniajasminoides)、黃嬋(Allemandaneriifolia)、銅錢草(Hydrocotylechinensis)、變葉木(Codiaeumvariegatum)、鴨腳木(Scheffleraoctophylla)、龍船花(Ixorachinensis)和朱槿(Hibiscusrosa-sinensis)，這7種植物均為華南地區常見的園林綠化植物，具有很高的觀賞價值和生態功能。本研究通過人工模擬水淹脅迫條件，測定植株葉綠素、電導率、丙二醛(MDA)、過氧化物酶(POD)以及游離脯氨酸等生理特征的變化情況，比較其耐澇性差異及生長適應性，以期為亞熱帶華南區域低影響開發園林綠化規劃、抵御高頻度澇災自然災害綠化規劃提供理論依據，為華南地區低影響開發規劃建設園林植物的選擇提供參考。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

試驗于2019～2020年在深圳龍崗達成工業區進行。試驗材料為7種具有旱、澇耐性差異的園林植物品種：梔子花、黃蟬、銅錢草、變葉木、鴨腳木、龍船花和朱槿。從苗圃幼苗中精選生長健壯、高度冠幅差異不大的苗木，在2020年春季上盆，栽培基質為赤紅壤園土，每個處理5個重復，放在光照條件一致的溫室大棚養護培育，供測試。

2.2 研究方法

選擇生長一致的梔子花、黃蟬、銅錢草、變葉木、鴨腳木、龍船花和朱槿盆栽苗各5盆，在2020年5月16日上午，將實驗盆栽苗放入盛水的大塑料箱內，大塑料箱水位浸至盆栽苗土壤表面3cm，并設置5盆正常養護作對照。2020年5月16日至6月6日，進行耐澇性比較試驗。主要測定植株葉綠素、丙二醛(MDA)以及過氧化物酶(POD)等隨淹水時間延長而產生的生理動態變化，直至受淹植株有葉片受損脫落現象停止測試。然后，將其從水箱中取出，觀察受澇植株的恢復情況。

2.3 試驗數據處理

運用Excel2013、Spss10.0軟件進行數據的整理和作圖，采用LSD法進行差異顯著性檢驗(α=0.05)。

3 結果分析

3.1 水淹脅迫對7種園林植物葉綠素含量的影響

圖1表示的是7種華南園林植物葉綠素含量隨淹水時間的變化情況，可以看出，銅錢草、朱槿的葉綠素含量變化呈現出先升后降的趨勢，變葉木、梔子花、鴨腳木、黃蟬、龍船花的葉綠素含量變化是下降的趨勢。在水淹第20 d，龍船花、梔子花、朱槿、鴨腳木和變葉木的葉綠素發生顯著下降，水淹結束時與初始值存在顯著性差異，分別比初始值降低62.73%、20.95%、20.83%、19.45%、15.37%；黃蟬的葉綠素無顯著下降，僅僅降低8.57%；而銅錢草的葉綠素含量與初始值無明顯差異，升高3.17%。

圖1 水淹脅迫下7種園林植物葉綠素含量的變化

3.2 水淹脅迫對7種園林植物丙二醛含量的影響

由圖2可知，水淹脅迫下7種園林植物丙二醛含量，隨淹水加深、延時而不同程度地增加。黃蟬和銅錢草在第0 d、第4 d和第13 d丙二醛含量無顯著差異，說明這2種植物在淹水過程中，脂質過氧化的程度較輕，沒有產生大量丙二醛；梔子花、變葉木和朱槿在第0天和第4 d丙二醛含量無明顯差異，在4 d和第13 d丙二醛含量有顯著性差異，說明這3種植物在淹水初期具有一定的耐澇性；鴨腳木在第0 d和第4 d丙二醛含量有明顯差異，在4 d和第13 d丙二醛含量無顯著性差異；龍船花在第0 d、第4 d和第13 d丙二醛含量均有顯著差異，說明鴨腳木和龍船花在淹水初期表現出較差的耐澇性。

圖2 水淹脅迫下7種園林植物丙二醛含量的變化

3.3 水淹脅迫對7種園林植物過氧化物酶含量的影響

由圖3可知，隨著淹水時間的延長，梔子花、黃蟬、銅錢草、龍船花和朱槿的過氧化物酶活性呈現先升后降的趨勢；變葉木和鴨腳木的過氧化物酶活性呈現下降的趨勢。梔子花、黃蟬和銅錢草在第0 d、第4 d和第13 d過氧化物酶含量無顯著差異，說明這3種園林植物具有一定的耐澇性；變葉木、鴨腳木、龍船花和朱槿均表現出在第0 d和第4 d過氧化物酶活性無明顯差異，在第4 d和第13 d過氧化物酶活性有顯著性差異。

圖3 水淹脅迫下7種園林植物過氧化物酶活性的變化

4 討論

4.1 園林植物耐澇性與葉綠素含量

葉綠素的分解與合成始終保持動態平衡，但水淹脅迫常常會打破這種平衡[5]。原因主要是葉綠體合成途徑中的限速反應-5-氨基酮戊酸(5-ALA)的合成受到抑制[6]。從本試驗結果來看，水淹處理使銅錢草的葉綠素含量上升3.17%，說明其隨水淹脅迫時間的延長，銅錢草表現出較強的抗澇性。Ye et al[7]認為水淹處理使葉綠素含量上升，是植物在水淹時加強了葉綠素的合成，表明植物對水淹有較強的反應能力，是園林植物抗澇性強的表現。水淹處理使黃蟬的葉綠素含量降低8.57%，說明其隨水淹脅迫時間的延長，黃嬋的葉綠素的分解與合成基本維持原來的平衡，表明黃蟬具有較強的抗澇性。水淹處理使龍船花的葉綠素含量降低62.73%，說明其光合系統已受到嚴重破壞，無法進行正常的光合作用，這是耐淹性弱的表現，這與李陽生等[8]對小麥、張玉瓊等[9]對水稻的研究結果一致。梔子花、朱槿、鴨腳木和變葉木的葉綠素水平收到的影響明顯大于銅錢草和黃蟬，且明顯小于龍船花，說明這4種園林植物耐淹性弱于銅錢草和黃蟬，強于龍船花。

3.2 園林植物耐澇性與保護酶活性和丙二醛含量

過氧化物酶和丙二醛已經被廣泛作為衡量植物耐淹性的生理指標。水淹脅迫對葉綠素的影響會使園林植物的光合作用減弱，耐淹性強的園林植物的過氧化物酶明顯高于不耐淹的植物[10]。丙二醛(MDA)是園林植物膜脂過氧化的最終分解產物，MDA的積累量可以反應植物體內自由基的狀況以及它們瘦到脅迫后的損傷程度[11，12]。從本試驗結果來看，黃蟬和銅錢草的過氧化物酶在第0 d、第4 d和第13 d無顯著差異，其丙二醛含量也呈現出在第0 d、第4 d和第13 d無顯著差異，說明這2種植物的耐淹性強。龍船花的過氧化物酶在第4 d和第13 d過氧化物酶活性有顯著性差異，其丙二醛含量在第0 d、第4 d和第13 d均有顯著差異，說明這種園林植物的耐淹性較弱，當水淹脅迫時間超出忍耐范圍，時間越長，酶活性越低，膜脂破壞程度越嚴重，推測這可能是導致龍船花在水淹后期大量死亡的主要原因，這與高琦等[4]的研究結果一致。

5 結論

黃嬋和銅錢草在水淹條件下其葉綠素含量變化較小，過氧化物酶活性和丙二醛含量在水淹初期和水淹后期均無明顯差異，說明這2種植物有足夠能力抵御水淹脅迫的影響，耐淹性較強；而龍船花在水淹條件下其葉綠素下降最為明顯，過氧化物酶在水淹后期明顯低于水淹初期，丙二醛也在植物細胞內大量積累，說明龍船花耐淹性最弱，該試驗結果可為亞熱帶華南區域低影響開發園林綠化規劃、抵御高頻度澇災自然災害綠化規劃提供理論依據，為華南區低影響開發規劃建設園林植物的選擇提供參考。