盐胁迫下山乌桕幼苗对施氮量的生理响应

凌惠锋，赖 略

(1.河源市国有黎明林场， 广东 河源 517200;2.河源市森林病虫害防治服务中心,广东 河源 517200)

1 引言

目前全世界各类盐碱地约1×109hm2，占地球可耕地面积10%。我国盐渍土总面积约0.4亿hm2，占全国可用土地面积5%[1,2]。盐胁迫能显著抑制植株生长代谢，甚至直接导致植物死亡。研究发现，施用氮素不仅能减轻植物遭受的盐害，同时通过调控养分平衡，促进其他营养元素的循环代谢，提高植物生长量[3～5]。

山乌桕(Sapiumdiscolor)属大戟科乌桕属落叶小乔木，广泛分布于长江流域以南。其秋叶为红色，园林观赏价值高。山乌桕耐贫瘠、耐寒、耐旱、病虫害少，能独片成林，具有良好的水土保持和水源涵养功能。此外，山乌桕泌蜜量大、花期长，是一种优良的蜜源植物，其根、皮、叶均可入药，种子含油率达41%，可用作工业油料[6,7]。山乌桕利用价值高，开发前景广阔，近年来逐渐成为一种重要的景观园林与生态防护树种。基于此，本试验以山乌桕幼苗为试验材料，通过分析施氮量对盐胁迫下山乌桕幼苗生理方面的影响，以期揭示氮肥对提升山乌桕耐盐性方面的应用潜力，为盐海涂滩地区山乌桕的高效培育提供理论参考。

2 材料与方法

2.1 试验材料

种子于2021年1月份采自河源市国有黎明林场(114°47′50″ E，24°26′49″ N)形质优良母树，经温水浸泡去除种皮表面蜡质后，直接进行沙床育苗。待种子发芽后，移栽至装有珍珠岩、泥炭土(体积比，1∶1)的育苗袋中(7 cm×10 cm)中。待苗木培育10个月，选取长势一致、无病虫害、苗高约30 cm苗木，经流水清洗干净后转移至1/2 Hoagland营养液中进行适应性培养备用。

2.2 试验方法

2.2.1 试验处理

本试验采用水培法，在1/2 Hoagland营养液中添加不同浓度NaCl和尿素进行盐胁迫下施氮处理。其中，盐处理先设置6个梯度，即：0(S0)、1(S1)、3(S2)、5(S3)、7(S4)、9(S5)g/L NaCl进行植株遭受盐害程度的观察。根据该试验结果，选择在0～7 g/L NaCl范围内各盐处理中添加0(N0)、1.5(N1)、3(N2)g/L尿素(含氮量46%)。以上试验各处理均设4重复，每重复40株苗，处理周期均为60 d。试验在控制环境条件下进行，温度26±0.5 ℃，相对湿度85%，光照强度500 μmol/(m2·s)，光照时间16 h，每周更换1次培养液，每日充气一次，每次30 min。

2.2.2 指标测试

盐害率：以盐胁迫处理60 d后对照处理苗高增量为参照，根据对照处理苗高增量和各处理苗高增量的差与对照处理苗高增量的比值计算盐害率，即：盐害率(%)=(对照处理苗高增量-盐处理苗高增量)/对照处理苗高增量×100。

叶片含水率：采集植株中上部4～5片功能叶，将其在65 ℃干燥箱中烘干至恒重。统计各重复叶片含水率，即：叶片含水率(%)=(叶片鲜重-叶片干重)/叶片鲜重×100。

叶片素含量：采用便携式叶绿素速测仪进行活体测定。

丙二醛(MDA)含量用硫代巴比妥酸法，游离脯氨酸含量用酸性茚三酮法测定，可溶性糖含量用蒽酮比色法，全氮含量用半微量凯氏定氮法测定。

2.3 数据处理

数据用SPSS19.0统计分析软件进行方差分析与多重比较(p<0.05)。

3 结果与分析

3.1 盐害率变化

为分析山乌桕幼苗对盐害的敏感程度，观测了0～9 g/L NaCl处理60 d后幼苗高生长变化。其中，在9 g/L NaCl处理18 d时，苗木已全部死亡，因此未统计该处理基于苗木高度增量计算出的盐害率。从图1可以看出，在0～7 g/L NaCl处理下，山乌桕遭受盐害程度差异显著。与对照相比，在1 g/L NaCl(S1)处理下植株遭受盐害率不明显，而在3～7 g/L NaCl处理下随着盐浓度增加，山乌桕遭受的盐害率明显增加。其中，在7 g/L NaCl处理下盐害率已达100%，这表明该盐浓度处理极大抑制了植株高生长，未观察到明显的苗高增长量。在5 g/L NaCl处理下，盐害率为79%，苗高增长了10%(对照为47%)。这说明，5 g/L NaCl是山乌桕的耐盐阈值，在3(S2)、5(S3)、7(S3)g/L NaCl处理下供试山乌桕幼苗分别遭受了轻度、中度和重度的盐害。从整体植株遭受盐害率与处理盐浓度间的变化关系来看，呈现出极显著的正相关二次项关系(R2=0.97)。

注：不同小写字母表示各NaCl浓度处理间显著性差异(α=0.05)

3.2 生理指标变化

植物水分代谢是一切生理活动的基础，而叶片是调控植物生长发育的重要器官，叶片含水率的变化能直接、客观地反映植物受到的胁迫伤害程度。通过分析不同程度盐胁迫下施氮量对叶片含水率变化发现，在未受明显盐害的盐处理(S1)下，施氮前后未发现显著的含水率变化，而在轻度(S2)和中度(S3)盐胁迫下，施氮明显增加了叶片含水率，尤其在S3处理下施氮量越高含水率越大，但在重度(S3)盐胁迫下，叶片含水率并未随施氮量增加而发生显著变化(表1)。从同一施氮处理不同程度盐胁迫处理间差异来看，未施氮(N0)时随着盐胁迫程度加重含水率降低，而在N1、N2处理下S1与S2间含水率无明显变化。这说明，通过施氮能显著提升盐胁迫下幼苗叶片含水量，特别是在轻度盐胁迫下叶片含水率可恢复至未受胁迫的水平。

光合作用是植物合成能量物质，实现正常生长发育的重要生理过程，叶绿素是植物进行光合作用的场所[8]。叶绿素含量与植物光合能力密切相关。从表1可知，叶绿素含量变化与叶片含水率变化相类似，在S1处理下施氮前后叶绿素含量无明显变化，但在S2、S3处理下施氮增加了叶绿素含量，而在S3处理下施氮未改变叶绿素含量。在同一施氮水平下各盐处理间叶绿素含量变化差异显著，在未施氮N0处理下盐胁迫程度越大叶绿素含量越低，而在N1处理下S1、S2间叶绿素含量无差异，在N2处理下S1、S2、S3间叶绿素含量无差异。这表明，施氮能增加盐胁迫下叶片中叶绿素含量，且具有胁迫程度越重，施氮量越高，增加效果越好的趋势。

MDA、脯氨酸、可溶性糖是3种重要的有机渗透调节物质，与植物抗逆性有关[9，10]。在S1处理下，施氮未改变叶片中MDA和脯氨酸含量，但增加了可溶性糖含量，且随着施氮浓度增加而增大。在S2和S3处理下，施氮后MDA、脯氨酸含量降低，可溶性糖含量增加；在S4处理下，施氮前后MDA与脯氨酸含量未改变，但N2施氮水平增加了可溶性糖含量。从同一施氮水平各盐处理间渗透物质含量大小来看，在N0、N1处理：MDA、脯氨酸表现为S4>S3>S2>S1，可溶性糖为S2>S1>S3>S4；在N2处理：MDA、脯氨酸则为S4>S3≈S2≈S1，可溶糖为S1≈S2>S3>S4。这说明，盐胁迫下MDA、脯氨酸含量随胁迫加剧而增加，而可溶性糖含量表现为先上升后下降的趋势。在轻、中度盐胁迫下，施氮降低了MDA、脯氨酸含量，增加了可溶性糖含量，而重度盐胁迫下高浓度施氮水平(N2)能显著增加可溶性糖含量。

表1 盐胁迫下施氮量对山乌桕幼苗的生理影响

3.3 叶片氮含量变化

为进一步分析施氮处理对植株氮含量的影响，检测了各盐处理下不同施氮水平幼苗叶片中全氮含量的变化。由图2可知，任一施氮水平下，叶片中氮含量大小均表现为：S1>S2>S3>S4，而同一盐处理水平下，在S1、S2、S3表现为：N0

图2 盐胁迫下施氮量对山乌桕幼苗叶片氮含量的影响

4 结论与讨论

山乌桕观赏价值高，生态、经济效益显著[11]，通过探讨山乌桕耐盐性对丰富今后沿海地区的造林树种意义重大。本试验通过研究0～9 g/L NaCl处理下山乌桕幼苗耐盐性发现，山乌桕属于盐敏感性树种，在3～7 g/L NaCl范围内均遭受到不同程度盐害，其耐盐阈值为5 g/L(0.5%)NaCl。根据我国盐碱地划分，土壤含盐量0.1%～0.2%为轻度盐化土，含盐量0.2%～0.4%为中度盐化土，而含盐量0.4%～0.6%为重度盐化土。根据山乌桕耐盐性，说明今后在沿海地区开展山乌桕推广种植具有较好潜力。

施氮能引起盐胁迫下山乌桕在水分、光合和渗透物质方面生理响应的变化，但不同生理指标对氮素响应的敏感性不同。整体上表现为：可溶性糖含量>脯氨酸含量>叶片含水率、叶绿素含量及MDA含量。施氮能显著增加植株叶片中可溶性糖含量，且氮水平越高可溶性糖含量越大，但该趋势与植株遭受盐害与否无关。相反地，叶片含水率及叶绿素、MDA含量在未遭受盐害(1 g/L NaCl)和遭受重度盐害(7 g/L NaCl)时，施氮未能引起三者变化，而在轻度(3 g/L NaCl)和中度(5 g/L NaCl)盐害下，施氮显著引起了3个指标的变化。这表明，可溶性糖含量不宜作为山乌桕耐盐性生理指标，而以叶片含水率、叶绿素含量、MDA含量作为评价指标能较好地反映出山乌桕的盐适应性。

盐害程度不同对不同施氮水平响应的生理指标也不同。以低氮水平(1.5 g/L尿素)处理时，在轻度盐害下山乌桕幼苗叶片中含水率与叶绿素含量可提升至无盐害水平，但在高氮水平(3 g/L尿素)处理时，轻度和中度盐害下叶片中MDA、脯氨酸含量与无盐害处理间无差异。叶片含水率和叶绿素含量反映植株中水分和光合生理代谢能力[12～14]，通过施用低氮能显著增加两者水平，暗示了氮素能提升植物耐盐性可能与光合和水分生理的快速响应有关。MDA代表膜透性程度，脯氨酸为植物体内稳定的重要渗透调节物质[15，16]，高氮水平对MDA与脯氨酸含量的改变表明，细胞中破坏膜完整性的有关调节物质对氮素响应较慢。综合以上观测分析结果，建议根据盐胁迫下光合和水分代谢变化更能有效地判断山乌桕的耐盐能力。