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山東省煙臺市農業科學研究院，煙臺 265500；2西北農林科技大學，楊凌 712100；3山東省農業技術推廣中心，濟南 250000）

甜櫻桃是煙臺地區的優勢、特色、高效產業，第二大水果產業，已成為各地鄉村振興的重要抓手和農民增收致富的支柱產業。在產業發展的很長一段時期，高產高效種植模式成效明顯，生產中為追求高產，長期過量施用化肥、偏施氮磷鉀肥等情況普遍，導致土壤鹽漬化程度愈加嚴重，嚴重影響了甜櫻桃的綠色生產和持續高效發展。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業科學研究院櫻桃試驗基地進行，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的容器（直徑20 cm、高30 cm）內，栽培基質為蚯蚓土、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，促發分枝，按常規管理施肥、澆水，培育3個月后，進行試驗。

1.2 試驗方法

設置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，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調查和測定各項指標。參照杜中軍等[1]的方法評估和計算鹽害指數。選取長勢良好的功能葉測定葉綠素含量、光合參數和葉綠素熒光參數，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）、氣孔導度（Gs）、細胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr），設定光照強度為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的光能轉換效率（Fv/Fm），測定前將葉片充分暗適應30 min，每個處理測定10個葉片。

1.4 數據分析

所有數據用Excel 2010進行處理和做圖。

2 結果與分析

2.1 NaCl和Na2SO4脅迫下甜櫻桃葉片形態變化

處理后第7 d，NC30處理葉片局部出現萎焉，其它處理沒有明顯變化；第14 d，NC20和NC30處理葉脈間斑點狀失綠、葉片邊緣出現干枯，NS15處理葉片葉脈間出現褐色；第21 d，除NS05處理沒有明顯變化外，其它處理均出現鹽害癥狀，NC30處理葉片嚴重干枯、開始脫落（圖1）；第28 d，各處理鹽害癥狀持續加重，NC20處理葉片出現輕微脫落，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

2.2 NaCl和Na2SO4脅迫下甜櫻桃葉片鹽害指數的變化

由圖2可知，不同濃度NaCl和Na2SO4處理葉片均出現鹽害癥狀，鹽害指數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熒光參數的變化

Fv/Fm是反映植物受脅迫程度和光合能力的重要生理指標，由圖10可知，NC30處理受脅迫程度最嚴重，其葉片Fv/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Fv/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，Fm明顯低于對照，Fo與Fm變化趨勢基本一致，均表現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，而果樹光合作用的強弱決定了果樹的產量，反映了果樹生長發育和抗逆性的強弱[2]。光合器官是植物對環境條件變化反應敏感的部位，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定性，降低果樹對光能的吸收和利用，最終影響果樹的生產水平。研究表明，鹽脅迫會導致光合色素含量降低[3-4]，同時會抑制植物的光合作用，導致凈光合速率降低[5]，但也有試驗表明鹽脅迫會促進凈光合速率[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程度需要進行具體的研究。

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度下降，引起CO2進入葉片受阻，從而導致光合速率降低；非氣孔限制則是由于參與光合活動的結構受到了損害從而導致光合速率下降。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處理均導致甜櫻桃葉片Pn、Gs的下降，并且在時間上呈現出累積效應，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，還需從光合作用關鍵酶及相關基因的角度深入研究。

葉綠素熒光是研究光合作用動態變化的理想探針，Fo是PSII反應中心處于完全開放時的熒光產量[10]，其變化與PSII反應中心的D1蛋白失活或降解有關[11]。Fm是PSII反應中心處于完全關閉時的熒光產量，可以反映通過PSII的電子傳遞情況。Fv/Fm是表明光化學反應狀況的重要參數[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狀失綠、從葉片邊緣開始干枯，嚴重時引起葉片脫落；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。