NaCl和Na2SO4胁迫对甜樱桃叶片光合特性的影响

王玉霞 李延菊 盖文贤 张 序 张福兴 陈海宁 李芳东* 高文胜

（1山东省烟台市农业科学研究院，烟台 265500；2西北农林科技大学，杨凌 712100；3山东省农业技术推广中心，济南 250000）

甜樱桃是烟台地区的优势、特色、高效产业，第二大水果产业，已成为各地乡村振兴的重要抓手和农民增收致富的支柱产业。在产业发展的很长一段时期，高产高效种植模式成效明显，生产中为追求高产，长期过量施用化肥、偏施氮磷钾肥等情况普遍，导致土壤盐渍化程度愈加严重，严重影响了甜樱桃的绿色生产和持续高效发展。与梨、苹果等相比，甜樱桃抗逆性较弱，为了探讨甜樱桃对盐胁迫的耐受程度，本文比较了不同浓度NaCl和Na2SO4胁迫对甜樱桃叶片光合特性的影响，以期为樱桃园地选择、肥料科学施用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在山东省烟台市农业科学研究院樱桃试验基地进行，以2年生美早苗木为试材，砧木为大青叶。3月下旬，将苗木栽植于聚氯乙烯材质的容器（直径20 cm、高30 cm）内，栽培基质为蚯蚓土、草炭土、园土按2:1:1体积比配制，每盆栽植1株，共300盆。栽植后在苗高50 cm左右定干，促发分枝，按常规管理施肥、浇水，培育3个月后，进行试验。

1.2 试验方法

设置NaCl和Na2SO4两种盐胁迫，3个水平Na+浓度，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个处理，以清水处理为对照（CK）。处理前选取生长势一致的植株为试验用树，每个处理24盆，单株小区，盆底放置托盘；胁迫处理期间，及时浇水，保持土壤水分，盆底渗出的水，用注射器返还到盆中，保持处理的浓度。

1.3 测定方法

于处理后第7 d、14 d、21 d、28 d调查和测定各项指标。参照杜中军等[1]的方法评估和计算盐害指数。选取长势良好的功能叶测定叶绿素含量、光合参数和叶绿素荧光参数，采用SPAD-502Plus便携式叶绿素测定仪（Konica Minolta公司，日本）测定叶绿素含量，每个处理测定20个叶片；采用Li-6400便携式光合测定仪（LI-COR公司，美国）测定净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、细胞间CO2浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr），设定光照强度为1 400 μmol/m2·s1、温度为32 ℃、CO2浓度为（380±10 μmol/mol），每个处理测定10个叶片；采用Handy PEA植物效率仪（Hansatech公司，英国）测定初始荧光（Fo）、最大荧光（Fm）、最大PSⅡ的光能转换效率（Fv/Fm），测定前将叶片充分暗适应30 min，每个处理测定10个叶片。

1.4 数据分析

所有数据用Excel 2010进行处理和做图。

2 结果与分析

2.1 NaCl和Na2SO4胁迫下甜樱桃叶片形态变化

处理后第7 d，NC30处理叶片局部出现萎焉，其它处理没有明显变化；第14 d，NC20和NC30处理叶脉间斑点状失绿、叶片边缘出现干枯，NS15处理叶片叶脉间出现褐色；第21 d，除NS05处理没有明显变化外，其它处理均出现盐害症状，NC30处理叶片严重干枯、开始脱落（图1）；第28 d，各处理盐害症状持续加重，NC20处理叶片出现轻微脱落，NC30处理功能叶片全部干枯、脱落。

图1 NaCl和Na2SO4处理后第21 d叶片表现

2.2 NaCl和Na2SO4胁迫下甜樱桃叶片盐害指数的变化

由图2可知，不同浓度NaCl和Na2SO4处理叶片均出现盐害症状，盐害指数随着处理时间的延长而升高，且随着处理浓度的增加而升高。处理后第28 d，NC10、NS05、NC20、NS10、NC30、NS15处理的盐害指数分别为48.21、21.43、66.07、28.57、92.86、35.71，NC10、NC20、NC30处理的盐害指数分别为相同Na+浓度NS05、NS10、NS15处理的2.25倍、2.31倍、2.60倍。

图2 盐害指数的变化

2.3 NaCl和Na2SO4胁迫下甜樱桃叶片叶绿素含量的变化

由图3可以看出，四个时期各处理叶片叶绿素含量均低于对照，随着处理时间的延长，各处理叶片叶绿素含量呈下降趋势；且处理浓度越增加，叶绿素含量越低。处理后第28 d，NC10、NS05、NC20、NS10、NC30、NS15处理的叶片叶绿素含量分别为43.04、45.55、39.64、45.23、26.75、42.23，NC10、NC20、NC30处理的叶绿素含量分别为相同Na+浓度NS05、NS10、NS15处理的94.5%、87.6%、63.3%。

图3 叶绿素含量变化

2.4 NaCl和Na2SO4胁迫下甜樱桃叶片光合参数的变化

由图4可知，四个时期NaCl和Na2SO4处理叶片Pn均低于CK，随着处理时间的延长呈下降趋势，在处理后第21 d显著降低；除处理后第21 d和28 d两个时期NC20与NC30叶片Pn基本一致外，随着NaCl和Na2SO4处理浓度的增加而降低；四个时期，在相同Na+浓度下，NaCl处理叶片Pn均低于Na2SO4处理。各处理Gs（图5）和Tr（图7）的变化趋势与Pn的变化趋势基本一致，均随处理时间的延长和浓度的增加呈下降趋势。由图6可知，各处理Ci的变化比较复杂，变化趋势不明显，仅通过Pn、Gs、Ci的变化尚不能确定同一时期引起Pn降低的原因是气孔限制还是非气孔限制。

图4 净光合速率（Pn）的变化

图5 气孔导度（Gs）的变化

图6 胞间二氧化碳浓度（Ci）的变化

图7 蒸腾速率（Tr）的变化

2.5 NaCl和Na2SO4胁迫下甜樱桃叶片叶绿素荧光参数的变化

Fv/Fm是反映植物受胁迫程度和光合能力的重要生理指标，由图10可知，NC30处理受胁迫程度最严重，其叶片Fv/Fm下降幅度最大，且随着胁迫时间的延长而降低，在处理后第28 d骤然下降；Fm的变化与Fv/Fm一致（图9）；Fo在处理第7～21 d处于最高水平，处理第28d骤然下降至最低（图8）。NC20处理受胁迫程度仅次于NC30处理，叶片Fv/Fm下降幅度明显，随着胁迫时间的延长呈下降趋势（图10）；Fo明显高于对照，Fm明显低于对照，Fo与Fm变化趋势基本一致，均表现为先下降后升高变化（图8、图9）。

图8 初始荧光（Fo）的变化

图9 最大荧光（Fm）的变化

图10 PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）的变化

从不同盐种类和不同浓度的角度来看，在处理后第28 d，各处理Fv/Fm从高到低依次为NS10（0.787）＞CK（0.784）＞NS05（0.771）＞NS15（0.727）＞NC(0.716）＞（NC20（0.645）＞NC30（0.196）。说明在相同Na+浓度下，NaCl的胁迫的危害程度明显高于Na2SO4处理；Fv/Fm随着NaCl处理浓度的增加均明显降低，随着Na2SO4处理浓度的增加呈先升高后降低变化。

3 讨论与结论

光合作用是植物最重要的生命活动之一，是植物生长的基础，而果树光合作用的强弱决定了果树的产量，反映了果树生长发育和抗逆性的强弱[2]。光合器官是植物对环境条件变化反应敏感的部位，盐胁迫则能够影响果树叶片叶绿素的合成，从而影响光合器官的稳定性，降低果树对光能的吸收和利用，最终影响果树的生产水平。研究表明，盐胁迫会导致光合色素含量降低[3-4]，同时会抑制植物的光合作用，导致净光合速率降低[5]，但也有试验表明盐胁迫会促进净光合速率[6]。因此，盐胁迫下甜樱桃光合生理的变化以及其盐胁迫的适应程度需要进行具体的研究。

光合作用的限制可分为气孔限制和非气孔限制，气孔限制是由于气孔导度下降，引起CO2进入叶片受阻，从而导致光合速率降低；非气孔限制则是由于参与光合活动的结构受到了损害从而导致光合速率下降。研究表明，在相同Na+浓度的NaCl处理叶片的Pn明显低于Na2SO4处理；NaCl和Na2SO4处理均导致甜樱桃叶片Pn、Gs的下降，并且在时间上呈现出累积效应，即随着处理时间的延长光合速率显著下降，这与前人的研究基本相一致[7-9]；但是各处理Ci的变化比较复杂，变化趋势不明显，仅通过Pn、Gs、Ci的变化尚不能确定同一时期引起Pn降低的原因是气孔限制还是非气孔限制，还需从光合作用关键酶及相关基因的角度深入研究。

叶绿素荧光是研究光合作用动态变化的理想探针，Fo是PSII反应中心处于完全开放时的荧光产量[10]，其变化与PSII反应中心的D1蛋白失活或降解有关[11]。Fm是PSII反应中心处于完全关闭时的荧光产量，可以反映通过PSII的电子传递情况。Fv/Fm是表明光化学反应状况的重要参数[12]，非胁迫条件下Fv/Fm变化极小，不受物种和生长条件的限制，而胁迫条件下该参数明显下降[13,14]。研究表明，短期NaCl和Na2SO4胁迫下，NC30处理Fv/Fm下降幅度最大，且随着胁迫时间的延长而降低，说明受胁迫程度最严重；NC20处理受胁迫程度次之；在相同Na+浓度下，NaCl的胁迫的危害程度明显高于Na2SO4处理；Fv/Fm随着NaCl处理浓度的增加均明显降低，随着Na2SO4处理浓度的增加呈先升高后降低变化。

综合分析表明，10～30 mmol/L NaCl、5～15 mmol/L Na2SO4均会对甜樱桃造成胁迫，危害程度随着浓度的增加而增大。相同Na+浓度条件下，NaCl处理对叶片光合能力的抑制程度明显高于Na2SO4处理。NaCl胁迫引起叶片叶脉间斑点状失绿、从叶片边缘开始干枯，严重时引起叶片脱落；NaCl胁迫引起叶片叶脉间变褐，随着胁迫浓度的增加和时间的延长呈加重趋势。