七种华南园林植物对水淹胁迫的生理响应分析

宫彦章,毛君竹

(深圳文科园林股份有限公司，广东 深圳 518000)

1 引言

低影响开发(Lowimpacedevelopment, LID)[1]是当今世界对城市水环境和可持续发展的雨洪管理新策略，其基本思路是通过有效的水文设计使城市开发区域的水文功能尽量接近开发之前的状况，模仿自然生态过程来管理雨水。根据低影响开发在城市绿地建设方面的需求，所栽植的城市绿地植物即能在暴雨时维持自身正常的生命活动，又能作为集雨型绿地对雨水进行有效的蓄存和吸收[2，3]，因此筛选耐涝能力强的植物就成了低影响开发建设最重要的内容之一。

园林植物在旱涝胁迫下会产生一系列生理生化响应，比较这些生理响应在不同植物之间的差异可以有效反映植物各自的耐涝程度[4]。本试验采用温室防雨盆栽方法，选取7种具有旱、涝耐性差异的园林植物品种，包括栀子花(Gardeniajasminoides)、黄婵(Allemandaneriifolia)、铜钱草(Hydrocotylechinensis)、变叶木(Codiaeumvariegatum)、鸭脚木(Scheffleraoctophylla)、龙船花(Ixorachinensis)和朱槿(Hibiscusrosa-sinensis)，这7种植物均为华南地区常见的园林绿化植物，具有很高的观赏价值和生态功能。本研究通过人工模拟水淹胁迫条件，测定植株叶绿素、电导率、丙二醛(MDA)、过氧化物酶(POD)以及游离脯氨酸等生理特征的变化情况，比较其耐涝性差异及生长适应性，以期为亚热带华南区域低影响开发园林绿化规划、抵御高频度涝灾自然灾害绿化规划提供理论依据，为华南地区低影响开发规划建设园林植物的选择提供参考。

2 材料与方法

2.1 试验材料

试验于2019～2020年在深圳龙岗达成工业区进行。试验材料为7种具有旱、涝耐性差异的园林植物品种：栀子花、黄蝉、铜钱草、变叶木、鸭脚木、龙船花和朱槿。从苗圃幼苗中精选生长健壮、高度冠幅差异不大的苗木，在2020年春季上盆，栽培基质为赤红壤园土，每个处理5个重复，放在光照条件一致的温室大棚养护培育，供测试。

2.2 研究方法

选择生长一致的栀子花、黄蝉、铜钱草、变叶木、鸭脚木、龙船花和朱槿盆栽苗各5盆，在2020年5月16日上午，将实验盆栽苗放入盛水的大塑料箱内，大塑料箱水位浸至盆栽苗土壤表面3cm，并设置5盆正常养护作对照。2020年5月16日至6月6日，进行耐涝性比较试验。主要测定植株叶绿素、丙二醛(MDA)以及过氧化物酶(POD)等随淹水时间延长而产生的生理动态变化，直至受淹植株有叶片受损脱落现象停止测试。然后，将其从水箱中取出，观察受涝植株的恢复情况。

2.3 试验数据处理

运用Excel2013、Spss10.0软件进行数据的整理和作图，采用LSD法进行差异显著性检验(α=0.05)。

3 结果分析

3.1 水淹胁迫对7种园林植物叶绿素含量的影响

图1表示的是7种华南园林植物叶绿素含量随淹水时间的变化情况，可以看出，铜钱草、朱槿的叶绿素含量变化呈现出先升后降的趋势，变叶木、栀子花、鸭脚木、黄蝉、龙船花的叶绿素含量变化是下降的趋势。在水淹第20 d，龙船花、栀子花、朱槿、鸭脚木和变叶木的叶绿素发生显著下降，水淹结束时与初始值存在显著性差异，分别比初始值降低62.73%、20.95%、20.83%、19.45%、15.37%；黄蝉的叶绿素无显著下降，仅仅降低8.57%；而铜钱草的叶绿素含量与初始值无明显差异，升高3.17%。

图1 水淹胁迫下7种园林植物叶绿素含量的变化

3.2 水淹胁迫对7种园林植物丙二醛含量的影响

由图2可知，水淹胁迫下7种园林植物丙二醛含量，随淹水加深、延时而不同程度地增加。黄蝉和铜钱草在第0 d、第4 d和第13 d丙二醛含量无显著差异，说明这2种植物在淹水过程中，脂质过氧化的程度较轻，没有产生大量丙二醛；栀子花、变叶木和朱槿在第0天和第4 d丙二醛含量无明显差异，在4 d和第13 d丙二醛含量有显著性差异，说明这3种植物在淹水初期具有一定的耐涝性；鸭脚木在第0 d和第4 d丙二醛含量有明显差异，在4 d和第13 d丙二醛含量无显著性差异；龙船花在第0 d、第4 d和第13 d丙二醛含量均有显著差异，说明鸭脚木和龙船花在淹水初期表现出较差的耐涝性。

图2 水淹胁迫下7种园林植物丙二醛含量的变化

3.3 水淹胁迫对7种园林植物过氧化物酶含量的影响

由图3可知，随着淹水时间的延长，栀子花、黄蝉、铜钱草、龙船花和朱槿的过氧化物酶活性呈现先升后降的趋势；变叶木和鸭脚木的过氧化物酶活性呈现下降的趋势。栀子花、黄蝉和铜钱草在第0 d、第4 d和第13 d过氧化物酶含量无显著差异，说明这3种园林植物具有一定的耐涝性；变叶木、鸭脚木、龙船花和朱槿均表现出在第0 d和第4 d过氧化物酶活性无明显差异，在第4 d和第13 d过氧化物酶活性有显著性差异。

图3 水淹胁迫下7种园林植物过氧化物酶活性的变化

4 讨论

4.1 园林植物耐涝性与叶绿素含量

叶绿素的分解与合成始终保持动态平衡，但水淹胁迫常常会打破这种平衡[5]。原因主要是叶绿体合成途径中的限速反应-5-氨基酮戊酸(5-ALA)的合成受到抑制[6]。从本试验结果来看，水淹处理使铜钱草的叶绿素含量上升3.17%，说明其随水淹胁迫时间的延长，铜钱草表现出较强的抗涝性。Ye et al[7]认为水淹处理使叶绿素含量上升，是植物在水淹时加强了叶绿素的合成，表明植物对水淹有较强的反应能力，是园林植物抗涝性强的表现。水淹处理使黄蝉的叶绿素含量降低8.57%，说明其随水淹胁迫时间的延长，黄婵的叶绿素的分解与合成基本维持原来的平衡，表明黄蝉具有较强的抗涝性。水淹处理使龙船花的叶绿素含量降低62.73%，说明其光合系统已受到严重破坏，无法进行正常的光合作用，这是耐淹性弱的表现，这与李阳生等[8]对小麦、张玉琼等[9]对水稻的研究结果一致。栀子花、朱槿、鸭脚木和变叶木的叶绿素水平收到的影响明显大于铜钱草和黄蝉，且明显小于龙船花，说明这4种园林植物耐淹性弱于铜钱草和黄蝉，强于龙船花。

3.2 园林植物耐涝性与保护酶活性和丙二醛含量

过氧化物酶和丙二醛已经被广泛作为衡量植物耐淹性的生理指标。水淹胁迫对叶绿素的影响会使园林植物的光合作用减弱，耐淹性强的园林植物的过氧化物酶明显高于不耐淹的植物[10]。丙二醛(MDA)是园林植物膜脂过氧化的最终分解产物，MDA的积累量可以反应植物体内自由基的状况以及它们瘦到胁迫后的损伤程度[11，12]。从本试验结果来看，黄蝉和铜钱草的过氧化物酶在第0 d、第4 d和第13 d无显著差异，其丙二醛含量也呈现出在第0 d、第4 d和第13 d无显著差异，说明这2种植物的耐淹性强。龙船花的过氧化物酶在第4 d和第13 d过氧化物酶活性有显著性差异，其丙二醛含量在第0 d、第4 d和第13 d均有显著差异，说明这种园林植物的耐淹性较弱，当水淹胁迫时间超出忍耐范围，时间越长，酶活性越低，膜脂破坏程度越严重，推测这可能是导致龙船花在水淹后期大量死亡的主要原因，这与高琦等[4]的研究结果一致。

5 结论

黄婵和铜钱草在水淹条件下其叶绿素含量变化较小，过氧化物酶活性和丙二醛含量在水淹初期和水淹后期均无明显差异，说明这2种植物有足够能力抵御水淹胁迫的影响，耐淹性较强；而龙船花在水淹条件下其叶绿素下降最为明显，过氧化物酶在水淹后期明显低于水淹初期，丙二醛也在植物细胞内大量积累，说明龙船花耐淹性最弱，该试验结果可为亚热带华南区域低影响开发园林绿化规划、抵御高频度涝灾自然灾害绿化规划提供理论依据，为华南区低影响开发规划建设园林植物的选择提供参考。