钝叶草盐胁迫的临界浓度初步研究

徐毓皎，周宇杰，罗 瑛，廖 丽，白昌军，王志勇

(1.海南大学热带农林学院，海南 海口 570228；2.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所，海南 儋州 571737)

高盐环境会抑制植物组织和器官的生长和分化，进而导致植物生长缓慢，对于敏盐型的植物，过多的盐分甚至会导致植物死亡[1]。环境中盐分过多也会抑制植物光合作用，导致植物生长速率下降。我国盐碱土地面积大，分布广，这些都导致土地利用率较低，随着环境被破坏，我国土壤盐碱化日益严重。盐碱地主要分为三大类，内陆盐渍区，海浸盐渍区，苏打-碱化盐渍区[2]。海南省是位于我国南部的海岛，由于海水倒灌等原因导致临海的土壤逐渐变成盐碱地，形成海浸盐渍区。草坪草是土地绿化和改善土壤土质的主要方法之一，选育出耐盐性的草坪草是亟待解决的问题。国内关于草坪草盐胁迫的研究较多，主要集中在盐分对植物的伤害，植物的耐盐机制研究及耐盐基因的相关研究，如，对结缕草(Zoysiajaponica)[3]的耐盐性研究、白颖苔草(Carexrigescen)[4]的耐盐性研究，对狗牙根属(Cynodondactylon)的耐盐性种质资源筛选及部分相关生理机理研究[5-7]以及对竹节草(Chrysopogonaciculatus)与地毯草(Axonpuscompressu)的种质资源耐盐性初步筛选研究[8-11]。

钝叶草(Stenotaphrumsecundatum)是一种暖季型草坪草，多分布在热带或者亚热带地区。多年生草本植物，具有匍匐茎，蔓延性较强。与其他暖季型草坪草相比，钝叶草的抗寒性较差[12]、耐阴性强[13]、抗旱性好[14]、具有一定的抗病性[15-16]、具有耐淹性[17]。钝叶草繁殖快、竞争力强、耐践踏、具有较强的生命力，是一种优良的暖季型草坪草[18]。国内关于钝叶草的利用较少，偶有选做运动草坪，大多是作为观赏性草坪使用。目前国内外关于草坪草耐盐性的研究较多，但关于钝叶草的耐盐性研究及种质筛选较少。本研究主要对钝叶草的盐胁迫临界浓度开展初步研究，以期为选育耐盐型钝叶草品系提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于中国热带农业科学院中国热带作物品种资源研究所基地，属于热带季风气候，太阳辐射强度在14 012.2～53 587.4 Lu，光照充足，每年光照时间约2 000 h，年均降水量约1 815 mm。试验时间为7-10月，属于雨季，适宜钝叶草生长。

1.2 试验材料

试验选取钝叶草S10为材料。

1.3 试验方法

1.3.1试验准备 取3个钝叶草匍匐茎，放入盛有石英砂的塑料水杯(水杯直径6.5 cm，高9.5 cm，杯底打孔并垫纱布)中。将4个塑料水杯(即4个重复)嵌入泡沫板中，将泡沫板架在6.0 L的小桶上培养，桶内装5.0 L的Hoagland营养液，培养期间不间断通入氧气，调节pH 5.5～6.0，培养60 d。

1.3.2试验设计 试验处理时参考王志勇等[8]的结果，设置0、35、70、105、140、175、210、245、280和315 mmol·L-110个NaCl处理浓度梯度，pH调节为5.5～6.0。处理时以每天递增的方法逐渐提高营养液内NaCl浓度，每天增加35 mmol·L-1，当浓度升至315 mmol·L-1时，记为处理第1天，沿塑料杯边缘修剪钝叶草，并将每个塑料杯里的钝叶草修剪至相同高度，处理28 d，处理期间不间断通氧，每5～6 d更换营养液，每天补充因温度高失去的水分，用NaOH和浓盐酸调节pH至5.5～6.0。

1.3.3指标测定 参考王志勇等[9]试验方法，在处理28 d时，测定叶色(分)、枯黄率(%)坪用质量(分)、匍匐茎长度(cm)和干物质重量(g)5个指标，具体方法如下。

叶色：以目测法对各处理进行评分，4人打分求平均值。打分标准为，蓝绿(9分)，深绿(7分)，绿(5分)，浅绿(3分)，黄绿(1分)。

枯黄率：目测法打分,5%以下表示草坪草基本没有枯黄叶片，50%表示草坪草枯黄一半，95%以上表示草坪草基本没有绿叶。4人打分求平均值。

坪用质量：采用目测法，参照NTEP(The National Turfgrass Evaluation Program，美国国家草坪评比项目)标准，以草坪的密度、质地、均一性等为指标进行评分，最好质量为9分，6分为可以接受的草坪质量，0分为草坪死亡。4人打分求平均值。

匍匐茎长度： 取每个处理10个匍匐茎，用直尺对匍匐茎长度进行测量，求其平均值。

干物质重量：将各个处理的地上部、地下部清洗干净，放入烘箱内，105 ℃杀青15 min，65 ℃烘至恒重，天平称取干物质重量。

1.3.4数据处理 试验所得数据使用Excel 2000对数据进行整理，使用SPSS 19.0对各指标进行相关性分析，Graphpad 6.02绘图。

2 结果与分析

不同浓度NaCl处理间，钝叶草生长状态差异明显(图1)。从0～315 mmol·L-1，生长状态逐渐呈现衰弱趋势，0 mmol·L-1处理下，钝叶草生长状况良好，颜色健康；35～140 mmol·L-1处理下，钝叶草生长状态虽然呈现逐渐下降趋势，但坪用质量良好；175～315 mmol·L-1处理下，钝叶草生长状况较差，并逐渐出现枯死的钝叶草，315 mmol·L-1浓度时，钝叶草基本死亡，极少存活的钝叶草叶片发黄，受到了严重胁迫。

图1 不同NaCl浓度处理28 d钝叶草的变化Fig. 1 Effects of different NaCl concentrations at 28 days on Stenotaphrum secundatum

图中数字为NaCl处理浓度，单位：mmol·L-1.

The number in the picture represents NaCl concentration,unit: mmol·L-1.

2.1 盐胁迫对叶色的影响

钝叶草叶片颜色在盐胁迫下呈现由深变浅的趋势，在0～245 mmol·L-1处理下，钝叶草叶片颜色由蓝绿(9.00分)渐渐变为绿色(5.75分)(图2)，叶色评分显著高于280与315 mmol·L-1处理(P<0.05)。315 mmol·L-1时钝叶草叶片颜色为黄色(1.00分)，显著低于其他处理得分(P<0.05)。

2.2 盐胁迫对匍匐茎长度的影响

钝叶草匍匐茎长度随着NaCl浓度的增加呈现降低趋势(图2)。0～105 mmol·L-1处理匍匐茎长度显著高于210～315 mmol·L-1处理的(P<0.05)，但这4个浓度间差异不显著(P>0.05)。140、175与210、245和280 mmol·L-1差异显著(P<0.05)。315 mmol·L-1处理未出现匍匐枝。

2.3 盐胁迫对坪用质量的影响

钝叶草坪用质量呈现逐渐降低趋势(图2)。0～70 mmol·L-1坪用质量较好，与其余浓度处理间差异显著(P<0.05)。0～70、105～140和175～245 mmol·L-1处理之间差异不显著(P>0.05)。在315 mmol·L-1处理时，草坪基本死亡，坪用质量仅为0.575分，显著低于其他处理(P<0.05)。

2.4 盐胁迫对干物质重量的影响

干物质重量分为地上部干重与地下部干重。随着NaCl处理浓度的升高，地上部干重呈下降趋势，各处理间显著差异(P<0.05)(图2)，地下部干重各处理间显著差异(P<0.05)。盐胁迫导致钝叶草生长速率降低。

2.5 盐胁迫对枯黄率的影响

不同浓度盐胁迫对钝叶草枯黄率的影响较大，各处理间显著差异(P<0.05)。低浓度0～105 mmol·L-1NaCl处理时，钝叶草的枯黄率非常低，均在15%以下。在210～280 mmol·L-1处理时，钝叶草的枯黄率已经超过50%，在58.8%～91.5%；315 mmol·L-1处理时，钝叶草的枯黄率达到了98%，草坪基本死亡。枯黄率结果表明，高盐胁迫对钝叶草产生显著伤害。

2.6 各指标间的相关性分析

各指标间显著相关(P<0.05)或极显著相关(P<0.01)。其中枯黄率与匍匐茎长度、叶色、坪用质量、地上部干重和地下部干重5个指标呈极显著负相关(P<0.01)，相关系数分别为-0.925、-0.908、-0.964、-0.851和-0.775。枯黄率与坪用质量相关性最大；与地下部干重相关性最小，这说明枯黄率对坪用质量的影响最大。匍匐茎长度、叶色、坪用质量、地上部干重和地下部干重5个指标间呈显著正相关(P<0.05)或极显著正相关(P<0.01)。其中叶色、匍匐茎长度与坪用质量的相关系数较高，说明叶色和匍匐茎对坪用质量的影响较大。综上，枯黄率对坪用质量的影响最为显著。

2.7 盐胁迫半致死阈值计算

试验分别以不同NaCl浓度处理28 d的枯黄率为自变量，盐处理浓度为因变量建立回归方程，得到线性回归方程Y=3.229 913X-0.005 57X2+37.780 86，R2=0.955 17。参考张振铭和胡化广[19]方法，以叶片枯黄率50%的NaCl处理浓度为钝叶草盐胁迫半致死阈值，从回归方程可知钝叶草半致死浓度为185 mmol·L-1。

图2 不同浓度盐胁迫处理对钝叶草各指标的影响Fig. 2 Effects of different NaCl treatments on different indexes of Stenotaphrum secundatum

指标 Parameter 匍匐茎长度Stolonlength叶色Leafcolor坪用质量Turfquality枯黄率Leaffiringpercentage地上部干重Dryweightofshoot地下部干重Dryweightofroot匍匐茎长度Stolonlength1．000叶色Leafcolor0．965∗∗1．000坪用质量Turfquality0．941∗∗0．970∗∗1．000枯黄率Leaffiringpercentage-0．925∗∗-0．908∗∗-0．964∗∗1．000地上部干重Dryweightofshoot0．821∗∗0．797∗∗0．842∗∗-0．851∗∗1．000地下部干重Dryweightofroot0．749∗0．711∗0．775∗∗-0．775∗∗0．793∗∗1．000

*， **分别表示在0.05， 0.01水平上显著相关。

* and ** indicate significant correlation at 0.05 and 0.01 level, respectively.

3 讨论与结论

盐碱地是因自然气候变化和人类活动导致土壤中盐分含量过高，影响植物的正常生长。土壤盐渍化导致土壤利用率降低，我国干旱、半干旱和滨海地区盐渍化严重[2]。植物在高盐环境下，会导致植物细胞膜两侧的渗透压失衡，影响植物对水分、养分的吸收，破坏植物的正常代谢过程，使植物体内活性氧含量增加，导致毒害作用，进而伤害细胞膜结构，抑制植物的正常生长，导致植物生长缓慢，严重时导致植物死亡[20-21]。高盐环境也会影响叶绿素及相关酶的合成，使植物光合作用受到抑制，导致植物叶片发黄[3]。

草坪草耐盐评价指标主要包括生理、外部形态、生长量三大类指标，本研究主要选取后两类指标，以干物质重量、坪用质量、枯黄率为主要指标进行钝叶草耐盐性评价。结果表明不同盐浓度处理下，钝叶草耐盐性表现出明显差异。本研究中，随着处理盐浓度的增加，地上部干重与地下部干重各处理间差异显著(P<0.05)，说明高盐胁迫抑制了钝叶草的生长速率。高盐处理下地上部生长受到明显抑制，与喻登丽等[3]对结缕草耐盐性研究结果相似。匍匐茎长与叶色均随着盐浓度的增加而呈现下降趋势，其中叶色变化较为显著，叶片颜色随着处理盐浓度的增加呈现下降趋势，280和315 mmol·L-1高浓度处理中，叶片出现严重枯死现象，存活的叶片也出现发黄现象，导致枯黄率显著上升，干物质量和坪用质量显著下降，此结果与竹节草[9]、紫露草(Tradescantiareflexa)[22]、白颖苔草[23]耐盐性研究结果相似。

相关性分析结果可知，枯黄率的变化对坪用质量的影响呈显著负相关(P<0.05)或极显著负相关(P<0.01)，由此可知枯黄率的增加会导致坪用质量的降低。高浓度盐胁迫下，叶片会变黄，叶片边缘也会出现烧灼现象，从而出现叶片枯黄或死亡的现象，进而降低坪用质量。廖丽等[10]在对地毯草(Axonopuscompresus)盐胁迫半致死浓度筛选中确定了枯黄率作为主要指标。本研究以枯黄率指标为自变量，氯化钠处理浓度为因变量，建立线性回归方程，得出结果：钝叶草盐胁迫半致死阈值浓度为185 mmol·L-1。此结果为后期钝叶草种质资源大量快速筛选提供了参考。

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