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盐水浇灌下六个三叶草的耐盐性评价

2022-12-01王玉祥

草地学报 2022年11期
关键词:三叶草盐浓度蒸腾速率

王玉祥,汪 鹏,李 姣,李 倩,张 博

(西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室,新疆草地资源与生态重点实验室,新疆农业大学草业学院,新疆 乌鲁木齐 830052)

随着城市绿地面积逐渐扩大,对草坪草的需求也在增加。由于草坪草对水的需求量较大,城市草坪绿化会消耗大量的淡水资源,而这些淡水在许多地区已经不足,若用诸如微咸地下水、经过处理的生活污水废水(俗称再生水)等替代水可为绿化提供充足的水源[1-2]。这些替代水都含有一定的盐分,通常含有1~7 g·L-1总溶解盐[3]。如果能够利用盐水和再生水浇灌植物,可以极大程度上缓解淡水资源的压力。有关盐水浇灌对植物生长影响的研究在国外很多[4-8],而国内有关盐水连续浇灌的相关研究较少,大多是一次性盐处理对植物生长的研究[9-11]。

盐分降低水势,给植物生长造成缺水问题,从而影响植物正常发育。盐胁迫对植物的生长[12-14]、叶绿素含量[15]、叶绿素荧光参数[16]、光合特性[17]等都会产生一定的影响。研究表明,随着盐浓度的增加,植物的株高、分枝数、叶面积、生物量、根干重等指标均总体呈现逐渐降低趋势[4,13],叶绿素含量值呈下降的趋势[14-15],净光合速率(Photosynthesis rate,Pn)、蒸腾速率(Transpiration rate,Tr)、气孔导度(Stomatal conductance,Gs)和胞间CO2浓度(Internal CO2concentration,Ci)均先升高后下降[14];最大光化学效率先上升后下降。也有研究表明,随着盐胁迫浓度的增加,叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度随NaCl浓度的增加均呈下降趋势,胞间CO2浓度呈上升的趋势[13];叶绿素含量和荧光参数均呈先增加后降低的趋势[16],这是由于处理的盐分类型和浓度、植物耐盐程度、处理时间等因素不同,盐胁迫对植物影响的研究结果也不尽相同。多数研究表明,低浓度盐处理能够促进植物生长,高浓度则会抑制其生长[4-5,10,16,18]。

三叶草(Trifolium)是豆科(Leguminosae)车轴草属(Trifolium)的草本植物,由于其颜色绿、草姿美、绿色期长、较耐盐碱等特性,能在滨海盐碱地种植[19],常用作缀花草坪、观赏草坪、公园草坪、厂区草坪、街道草坪、游乐场草坪的骨干草种。以往对三叶草属植物抗逆性的研究主要集中在耐旱性[20-21]、种子耐盐性[22]等,而有关盐水浇灌对三叶草生长影响的研究鲜有报道,因此,进一步开展盐碱水浇灌对三叶草生长的研究具有重要意义,可为盐碱水在城市绿化中的应用提供参考依据。基于此,试验以三叶草为材料,在盐碱水连续浇灌条件下,通过观测土壤渗出液、生长指标、叶面积、叶绿素荧光等指标,对三叶草的耐盐特性和观赏性等进行评价,研究连续盐水浇灌对三叶草生长的影响,以期为三叶草耐盐性评价、耐盐品种选育及其机理研究提供理论基础,也深入利用盐水或城市再生水进行草坪绿化提供基础依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料Trifoliumhybridum‘Redhybrid’、TrifoliumfragiferumL.‘Salina’、TrifoliumrepensL.‘86PK1280-007’、TrifoliumrepensL.‘Ladino’、TrifoliumpratenseL.‘Orbit’,由美国农业部国家种质资源库(USDA-NPGS)提供;以TrifoliumrepensL.‘08-2’作为对照,由新疆草地资源与生态重点实验室、新疆农业大学草业学院提供,‘08-2’是由新疆农业大学选育的耐盐新品系。其中,‘Ladino’、‘08-2’、‘86PK1280-007’属于白三叶,‘Redhybrid’是杂三叶,‘Orbit’是红三叶,‘Salina’是草莓三叶草。

1.2 盐溶液配制

将0.8 g·L-1的15 N-2.2 P-12.5K水溶性肥料添加到自来水中制备营养液,并用作对照(CK);以2:1的摩尔比在营养液中添加氯化钠和氯化钙制备不同EC值的盐水处理液,使用EC计(LAQUA Twin;Horiba,日本京都)测试处理液分别为1.2(CK,营养液),2.5(EC2.5),5.0(EC5.0)和7.5 dS·m-1(EC7.5);使用1 M硝酸将各处理液的pH值调为6.7。

选籽粒饱满种子种植在装有2/3体积花土的塑料花盆中(上口径*下口径*高∶14.5 cm×10.3 cm×12.8 cm),每个材料育苗60盆,每盆3粒种子,放置在阳光温室育苗,出苗2周后间苗,每盆保留一株健壮植株;间苗2周后选择长势一致的材料进行盐水浇灌;每3 d处理一次,每次每盆浇灌500 ml处理液(花盆底部无托盘,多余的处理液会从花盆底部渗出%),对照用500 ml营养液进行浇灌处理。盐水处理15次后试验结束,观测相应指标。

试验期间阳光温室平均气温(25.5±1.5)℃(白天,14 h)/(18.0±2.5)℃(夜间,10 h),平均日光强度为(24.8±12.5)mol·m-2·d-1;当温室内的光照强度小于544 mmol·m-2·d-1时,使用1 000-W高压钠灯自动提供160.4 mmol·m-2·s-1的补充光。

1.3 测试指标与方法

(1)渗滤液电导率值(Electrical conductivity,EC)采用浇注法测量。浇灌处理溶液30 min后,将一个托盘放在花盆底部,然后将100 ml蒸馏水倒入花盆基质表面,静置10 min,测量托盘中渗滤液的EC值。从第一次处理开始,每个处理固定选择5盆进行测量,取平均值。

(2)植物生长指标最后一次处理结束后第3 d,测量从盆缘到植株顶部的高度(Plant height,PH)和两个垂直宽度、单株分枝数(Number of branch,NB),同时统计开花率和总花序数;同时,齐地剪去地上部分,称量单株地上鲜重(Fresh weight,FW),然后再用叶面积仪(LI-3100;LI-COR®Biosciences,Lincoln,NE)测量单株总叶面积(Leaf area,LA),随后把地上部分和根在70℃的烘箱中干燥3 d,测定地上干重(Dry weight,DW)和根干重(Dry of root,DR)。

生长指数(Growth index,GI)参照Wang等[4]的方法测量,GI=(株高+幅宽+幅长)/3。

(3)叶片叶绿素荧光和相对叶绿素含量最后一次处理结束后第3 d,从植株顶部向下选择第三、第四、第五片健康的叶片,使用手持式叶绿素荧光仪(Hansatech Instruments Ltd.,Norfolk,英国)和叶绿素计(SPAD-502 Plus;Minolta Camera Co.,日本大阪)进行测量。每株测量5次,取平均值。

(4)光合参数最后一次处理结束后第3 d,从植株顶部向下选择第三、第四或第五片健康且完全展开的叶片,利用便携式光合作用系统(CIRAS-3;PP Systems,Amesbury,MA)测定植物的叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(Water use efficiency,WUE)、胞间CO2浓度(Ci)和水蒸汽压差(Vapour pressure deficit,VPD)等指标。数据测量是在上午10时至14时的晴天进行。

(5)感官评价:每次试验处理前和最后一次处理结束第3 d,対供试材料进行打分评价。其中,0分表示整株死亡;1分表示整株超过90%的叶损伤(盐损伤),2分表示整株50%到90%的叶损伤,3分表示整株叶损伤小于50%,4分表示整株叶损伤小于20%,5分表示整株没有叶损伤[7]。

1.4 数据分析

试验数据采用SPSS 21.0进行统计处理,利用One-way ANOVA方法进行单因素方差分析,通过隶属函数法进行耐盐性综合评价,Graphpad Prism 8软件制图。

为减少材料间指标性状固有性差异,试验各指标均使用相对值来进行分析。相对值计算公式为:指标相对值=指标胁迫处理值/指标对照处理值

(1)隶属函数计算公式为:

正向隶属函数计算公式:R(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

反向隶属函数计算公式:R(Xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

公式中R(Xi)为各指标隶属函数值,Xi为指标测定值,Xmin、Xmax为所有参试材料某一指标的最小值和最大值。

(2)变异系数赋权计算公式为:Vj=∑(Xij-Xj)2/XjWj=Vj/∑Vj

公式中Xj表示各材料第j个指标的平均值;Xij表示i材料j性状的隶属函数值;Vj表示第j个指标的标准差系数;Wj表示第j个指标的权重。

(3)综合隶属函数值的计算公式为:综合评价值:D =∑[R(Xj)·Wj]

式中Wj表示第j个指标的权重,D表示各材料的抗逆性综合评价值,D值越大,表明材料抗逆性越强。

2 结果与分析

2.1 盐水浇灌对土壤渗透液EC值的影响

同一浓度下所有材料土壤渗出液EC值取平均值制图(图1),随着处理时间和浇灌次数的增加,土壤渗出液EC值总体呈现升高的趋势;与第一次处理后(11月1日)EC值相比,对照,EC2.5,EC5.0和EC7.5在11月29日处理后渗出液的EC值分别增加了5.36,3.69,6.27,4.89倍。其中,EC5,EC7.5组的总体变化趋势较大,CK,EC2.5组变化相对较为平稳。

图1 处理期间土壤渗出液EC变化趋势

各个浓度下土壤渗出液EC值的变化幅度及变化关键点因浓度不同而有所差异。如,CK组平均土壤渗出液的EC值在11月19日最低,且低于11月1日,随后逐渐升高;EC2.5组第一次峰值出现在11月11日,随后下降;EC5组的第一次峰值是11月9日,在11月11日降到谷底,之后逐渐升高;EC7.5组从11月7日到11月11日的EC值变化相对平稳,在11月13日急剧升高、11月15日又急速下降,随后逐渐升高。这些变化与植物的需肥规律有关,苗期植株相对较小,需要的矿物质离子较少,因而土壤中渗出液的EC值逐渐积累并达到峰值;当生长到需肥关键期需要从土壤中大量吸收矿物质离子满足其生长,以至于土壤渗出液的EC值急剧降低;当植物吸收的矿物离子达到饱和后,土壤中矿物质离子又开始增加,以至于渗出液EC值又开始逐渐增大。土壤渗出液EC值的变化趋势也进一步说明,植物在生长过程中需要从土壤中吸收一定的矿物质离子以满足自身的生长需要,即土壤中适宜浓度的矿物质离子能够促进植物生长,当离子浓度过高就会对植物造成伤害。

2.2 盐水浇灌对三叶草生长的影响

盐水浇灌对三叶草的株高、生长指数、叶面积、生物量等指标产生一定的影响,各指标的变化幅度因材料而异(表1)。其中,随着EC值增加,各个材料的株高有升有降,但总体均呈降低趋势;‘Ladino’、‘Orbit’、‘007’、‘08-2’在EC2.5时的株高均高于对照,其中‘Ladino’和‘Salina’对照组的株高均与其EC2.5的差异显著(P<0.05),而其他材料的对照组与EC2.5组的株高差异不显著;与对照组相比,‘Ladino’、‘Orbit’、‘007’、‘Salina’、‘08-2’等材料在EC7.5时的株高分别降低了81 %,30 %,85 %,77 %和98 %,且均与对照组差异显著(P<0.05)。EC7.5时,材料‘Redhybrid’在最后一次处理前全部死亡,这说明材料‘Redhybrid’相对其他5个材料不耐盐,不宜在盐碱胁迫的区域种植。

表1 盐水浇灌对三叶草生长的影响

随着EC值的增加,材料‘007’、‘Salina’的单株总叶面积、地上鲜重、地上干重和根干重等呈现逐渐降低的趋势,而材料‘Ladino’、‘Orbit’的株高、生长指标、地上鲜重和地上干重等则是先升后降趋势,这说明材料不同,相同指标的变化趋势和幅度不同。材料‘Redhybrid’的生长指标、单株分枝数、单株总叶面积、地上干鲜重以及地下根的干重均是先升后降,在EC2.5时最高,随后下降;除生长指标外,其他各指标在处理间差异不显著。

随着EC值的增加,材料08-2的生长指标、分枝数、地上干重等逐渐降低,株高、叶面积、根干重等则是先升后降,在EC2.5时值最大;与对照相比,EC7.5时地上鲜重和根干重差异不显著,其他指标差异显著(P<0.05)。各处理的根干重随着EC值增加总体呈现降低趋势,EC7.5时最小,除08-2外,其余材料根干重均与对照差异显著(P<0.05);‘Redhybrid’、‘08-2’和‘Orbit’的根干重在EC2.5时,与对照差异不显著。

盐胁迫对三叶草的花期和花序数也产生了一定的影响。其中,材料‘Redhybrid’、‘007’的开花率随着盐浓度的增加总体呈降低的趋势,即盐胁迫推迟了其生育期;‘Ladino’、‘Orbit’在EC2.5、EC5.0的开花率均高于对照,而08-2在EC2.5的开花率是对照的2倍;材料‘Redhybrid’、‘Ladino’和‘Orbit’在EC2.5的总花序数均高于对照。低浓度(EC2.5)的盐胁迫能够加速植物生长,表现为提高开花率和增加花序数(‘Ladino’、‘Orbit’);高浓度(EC5.0)的盐抑制植物生长,表现为开花率、花序数降低(‘Redhybrid’、‘007’)。

2.3 盐水浇灌对叶片叶绿素荧光及SPAD值的影响

盐水浇灌对三叶草叶片的潜在光系统Ⅱ活性(Fv/Fo)、潜在最大光能转换效率(Fv/Fm)、光合性能指标(PI)、Fo/Fm、相对叶绿素含量(SPAD)的影响如表2所示,盐胁迫对Fo/Fm,Fv/Fm,Fv/Fo的影响相对较小,对PI、SPAD的影响较大;各个指标的具体变化趋势及幅度与EC值及材料密切相关。

表2 盐水浇灌对三叶草叶绿素荧光及SPAD值的影响

随着EC值的增加,材料‘Redhybrid’、‘Ladino’、‘007’、‘08-2’的Fo/Fm、Fv/Fm在各自处理间差异不显著;EC7.5时,‘Orbit’的Fo/Fm最大,Fv/Fm最小,分别是对照的2.69和0.68倍,不仅与对照、EC2.5、EC5.0的差异显著(P<0.05),且与相同EC值下其他材料的差异也达到显著水平(P<0.05)。随着EC值的增加,材料‘Ladino’、‘Orbit’、‘Salina’、‘08-2’的PI则是呈现先升后降的趋势,而‘007’的则是升降升的趋势;材料‘Redhybrid’、‘Orbit’、‘Ladino’、‘007’、‘Salina’、‘08-2’在EC7.5时的PI是分别是各自对照的1.07,0.08,0.92,1.84,2.24,2.72倍;材料‘Orbit’的PI在EC2.5时最大、EC7.5是最小,材料‘Redhybrid’、‘Ladino’、‘Salina’、‘08-2’的PI均是在EC5.0时最大,而‘007’则是在EC7.5时最大、EC5.0时最小。

随着EC值的增加,材料‘Redhybrid’的Fo/Fm、Fv/Fm、Fv/Fo和PI值在各个处理间差异不显著,SPAD值先降后升,且在各处理间差异显著(P<0.05)。不同处理下,各个材料的SPAD变化趋势不尽相同,随着EC值的增加,材料‘Orbit’、‘Ladino’、‘007’的SPAD值表现为先升后降,‘Redhybrid’和‘Salina’是先降后升,而08-2则是升降升的趋势。各个浓度下的试验数据变化趋势及幅度也进一步说明,6个三叶草的耐盐性有一定差异。

2.4 盐胁迫对叶片光合效率指标的影响

盐水浇灌条件下,各个材料的叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)、胞间CO2浓度(Ci)、水蒸汽压差(VPD)等变化如图2所示,随着EC值的增加,材料‘Ladino’的气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度等是逐渐降低,但蒸汽压差逐渐升高,对照组与EC7.5组差异均达到显著水平(P<0.05);其中,胞间CO2浓度变化相对平稳,各处理间差异不显著;气孔导度、蒸腾速率、蒸汽压差值均在从EC5到EC7.5时变化显著,差异达到显著水平(P<0.05)。

图2 盐水浇灌对三叶草叶片光合指标的影响

材料08-2的气孔导度、蒸腾速率均是先升后降,在EC2.5时最大、EC7.5时最小,且均与对照差异显著(P<0.05);胞间CO2浓度和蒸汽压差则是表现为降升降的趋势,且均是在EC5.0时值最大,但与对照差异均不显著;水分利用效率和净光合速率则是表现为升降升的趋势,其中水分利用效率在EC7.5时最大、净光合效率在EC2.5时最大,且均与对照差异显著(P<0.05)。EC2.5时,08-2的叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率和蒸汽压差值均与对照和EC5.0组差异显著,且在EC2.5时第一次出现峰值或谷值。其他材料的一些指标,如‘Redhybrid’和‘Salina’的净光合速率、‘Orbit’和‘007’的蒸腾速率等,也在EC2.5时第一次出现峰值或谷值,这表明EC2.5可能是其第一个盐敏感点。

2.5 盐水浇灌条件下各指标变化趋势方程

为减少同一指标不同材料本身固有的特性造成的差异,试验取所有材料的同一指标在相同浓度的平均值的相对值进行分析。相对值计算公式为:指标相对值=平均值/对照值。通过对所有材料的指标进行标准化处理后得到各个指标的变化趋势及趋势预测方程(图3),随着EC值的增加,GI,PH,LA,FW,SPAD,PI,Fv/Fo,Pn,Tr,WUE均是先升后降的趋势,且GI,PH,LA,FW,SPAD,Pn,Tr均是在EC2.5时最高,PI,Fv/Fo,WUE是在EC5.0时最高;NB,DW,DR,Ci,Gs是逐渐降低的趋势;Fo/Fm是升降升的趋势,VPD则是降升降的趋势。同时,趋势方程也进一步说明土壤中低(适宜)浓度的盐离子能够促进三叶草生长,但不同指标对盐的耐受阈值也不同;当浓度超过其耐受范围就会产生抑制作用,浓度越高抑制或伤害作用越明显。

图3 盐水浇灌条件下各个指标的变化规律及预测方程

2.6 三叶草耐盐性综合评价

结合在盐胁迫下幼苗株高、生长指数、分枝数、叶面积、干鲜重、叶片的荧光以及气孔导度、水分利用效率、蒸腾速率、光合速率等18个指标,利用隶属函数法对各个材料的耐盐性进行综合评价(表3),六种三叶草的平均隶属度在0.474~0.544之间,其中‘Ladino’的平均隶属度最高,为0.544;‘Redhybrid’的平均隶属度最低,为0.474。依据平均隶属度大小评判这六个材料的耐盐性由强到弱依次为:‘Ladino’、‘08-2’、‘86PK1280-007’、‘Redhybrid’、‘Orbit’、‘Salina’。由于‘Ladino’、‘08-2’和‘86PK1280-007’属于白三叶,‘Redhybrid’是杂三叶,‘Orbit’是红三叶,‘Salina’是草莓三叶草,这也说明在供试材料中白三叶耐盐性较强、草莓三叶草耐盐性最弱。

表3 三叶草耐盐性评价

对18个评价指标的耐盐指数进行主成分分析,获得因子载荷和贡献率(表4)。前5个主成分累计贡献率达80.691 %,可有效反映供试材料18个指标的绝大部分信息。在第1个主成分中(PC1),干重具有较高的因子载荷,为0.705;在第2个主成分中(PC2),叶面积具有较高的因子载荷,为0.696;在第3个主成分中(PC3),SPAD具有较高的因子载荷,为0.607;在第4个主成分中(PC4),WUE具有较高的因子载荷,为0.399;在第5个主成分中(PC5),Ci具有较高的载荷因子,为0.517。因此,三叶草地上部分干重、叶面积、SPAD、WUE、Ci这五个参数可作为三叶草的耐盐性鉴定的关键指标。

表4 5个主成分的因子载荷、方差贡献率和累计贡献率

2.7 耐盐性感官评价

盐水连续浇灌对6种三叶草的叶片有一定的影响,随着处理时间和浓度的增加,叶片灼伤程度越重(图4)。盐水连续浇灌1周后,对照、EC2.5、EC5.0组的材料均未出现盐灼伤;材料‘Redhybrid’和‘Orbit’在EC7.5时开始出现盐灼伤,其中‘Redhybrid’的部分植株盐灼伤面积超过50 %,材料‘Orbit’的个别植株叶灼伤面积低于20%。盐水连续浇灌第2周后的EC7.5组中,‘Redhybrid’材料的部分植株已出现死亡,材料‘08-2’的个别单株盐灼伤面积超过50 %。当处理第3周时,EC5.0处理组的‘Redhybrid’、‘Orbit’和‘Ladino’的部分植株也开始出现盐灼伤,‘Redhybrid’的盐灼伤植株最多;在EC7.5处理组,‘Redhybrid’的植株全部死亡,‘08-2’的个别植株开始死亡,同时‘Salina’的部分植株也出现盐灼伤。处理第4周,在EC5.0组只有‘Salina’和‘08-2’材料则未出现盐灼伤;EC7.5时,6个材料不同程度都受到盐灼伤,其中材料‘Orbi’,‘Ladino’和‘007’的盐灼伤程度超过‘Salina’和‘08-2’。

图4 三叶草视觉评价图

通过赋分法对连续盐水浇灌条件下三叶草视觉评价分析表明,盐灼伤最先出现在老叶的叶缘,逐渐向内灼伤,整株则是由下向上逐渐灼伤,直至整株死亡;低浓度对各个材料的视觉评价影响较小,高浓度影响较大。从视觉效果评价,盐胁迫下六个三叶草的观赏性由优到差的顺序依次是‘Salina’、‘007’、‘08-2’、‘Ladino’、‘Orbi’、‘Redhybrid’,即草莓三叶草的观赏性最好,其次是白三叶,最差的是杂三叶。试验结果能够为6个三叶草作为草坪草进行进一步的开发利用和研究提供参考依据。

3 讨论

3.1 盐水浇灌对三叶草生长的影响

盐胁迫对植物最普遍、最显著的影响是抑制生长[4-5],且盐胁迫程度越高,受抑制现象越明显[10,24]。时丕彪等[9]研究表明随着盐浓度的增加,植株高度、鲜重和干重均呈逐渐下降的趋势,浓度越高抑制越明显;同一指标会在一定浓度范围内波动,即既有促进又有抑制[10,12]。李彪等[25]发现三叶草株高和生物量随环境变化而存在差异性,随着逆境胁迫压力的增加呈现出明显降低趋势。本研究中,6个三叶草材料的株高、生长指标、生物量、叶面积等随着盐胁迫程度增加的变化趋势及幅度因材料而异,但在EC7.5的值均低于对照,部分材料之间差异达到显著水平。如随着盐浓度的增加,材料Salina的株高、生长指标、叶面积、地上生物量(干、鲜)以及干重等均是呈现逐渐降低的趋势,这与Wang[4-5]、赵霞等[14]研究结果一致;材料‘08-2’的株高、叶面积、根干重等是先升后降的趋势,而其生长指标、分枝数、地上鲜重则是逐渐降低趋势;材料‘Ladino’、‘Orbit’的株高、生长指标、叶面积、地上生物量(干、鲜重)重等则均是呈现先升后降的趋势,即材料不同,盐胁迫程度及幅度也不同,这与庞春花等[26-27]的研究结果基本一致,植物耐盐性与材料自身的遗传特性有关,低浓度盐胁迫能够促进部分生长指标,高浓度抑制其生长[10,12]。

3.2 盐水浇灌对三叶草叶绿素荧光参数的影响

叶绿素含量的变化可直接或间接反映植物叶片光合能力的强弱,是评价植物耐盐程度的重要生理指标。随着盐浓度的增加,植物叶片SPAD的变化趋势也有差异,如王文静等[13]、孙文君等[15]的研究表明随着盐浓度的增加SPAD含量呈显著下降趋势,而时丕彪[9]、马琼芳等[16]研究结果则是呈现先升高后降低的趋势。本研究中,随着盐浓度的增加,‘Ladino’、‘Orbit’、‘86PK1280-007’的SPAD值呈现先升后降的趋势,‘Salina’、‘Redhybrid’则是先降后升的趋势,而‘08-2’则是升降升的趋势。这与前人的研究结果虽然不尽相同,但也进一步表明,叶绿素含量的变化因材料和盐浓度不同,材料不同对盐胁迫的耐受阈值不同,一般低(适宜)浓度盐胁迫可以增加植物叶绿素的含量,随着盐浓度进一步升高,叶绿素含量逐渐降低;当盐浓度超出植物耐受阈值就会导致叶绿体分裂,加速了叶绿素的降解。

叶绿素荧光参数对盐胁迫的响应非常敏感,在反映光合作用过程中光系统对光能的吸收、传递、分配、耗散和转换方面具有独特的作用,是评估逆境胁迫对植物光系统影响的重要指标。叶绿素荧光参数中,Fv/Fo和Fv/Fm分别反映了PSⅡ的潜在活性和PSⅡ原初光能转化效率,Fv/Fo、Fv/Fm越高,植物捕获光能的效率越高,光合速率越强;一般逆境条件下Fv/Fo和Fv/Fm均会下降[11,28]。本研究中,‘08-2’的Fv/Fo和Fv/Fm、‘Redhybrid’和‘Ladino’的Fv/Fo以及Salina的Fv/Fm均随盐浓度升高呈现先增加后降低的趋势,这与马琼芳等[16]研究结果一致;‘Orbit’和‘Salina’的Fv/Fo则是随着盐浓度的增加呈现降升降的趋势;而‘Ladino’、‘Orbit’的Fv/Fm随盐度升高而逐渐降低,这与孙文君等[15]研究结果一致。随着盐浓度的增加,六个材料的PI变化趋势不尽相同,其中‘Ladino’、‘Orbit’、‘Salina’、‘08-2’的PI均呈现先升后降的趋势,而‘Redhybrid’则是先降后升的趋势,‘86PK1280-007’呈现升降升的趋势。这也进一步说明Fv/Fo、Fv/Fm、PI等指标的变化趋势不仅与盐浓度有关,与材料本身的遗传特性也密切相关,即材料本身的耐盐能力不同,盐胁迫下同一指标的变化规律和趋势也不尽相同。

植物无逆境胁迫情况下,叶片的Fv/Fm取决于植物品种,一般为0.80~0.85。比值越高,胁迫条件越低,健康状况越好;比值越低,植物光合作用受到影响,强胁迫下健康状况越差[29]。本研究中不仅所有对照的Fv/Fm值在此参考值范围内,且‘Ladino’、‘08-2’、‘Salina’、‘Redhybrid’等所有盐处理的Fv/Fm值也在此范围内,这说明供试的三叶草具有一定的耐盐性。

3.3 盐胁迫对三叶草光合特性的影响

盐胁迫对植物光合特性的影响主要通过干扰光合作用参数,如光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度和水分利用效率等直接影响盐胁迫下植物的生长发育。有关盐胁迫对光合特性的研究较多,但是研究的结果不尽一致,如时丕彪[9]研究表明随着盐浓度的增加,南瓜叶片的光合速率、蒸腾速率、气孔导度呈先升高后下降的趋势,水分利用效率呈先降低后升高再降低的趋势;赵霞等[14]研究表明随着盐浓度的增加,紫花苜蓿的叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度均呈现先升后降的趋势;而赵跃锋等[11]研究表明,随着盐胁迫程度的增加,光合速率、蒸腾速率、气孔导度呈下降趋势,胞间CO2浓度呈先下降后升高的趋势;王文静等[13]也认为随着盐浓度的增加,苜蓿叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均呈下降趋势,水分利用效率呈先升后降的趋势,胞间CO2浓度呈上升的趋势。而本研究中,六个材料的总体平均叶片净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率随着盐浓度的升高呈现先升高后降低的趋势,总体平均气孔导度和胞间CO2浓度随着盐浓度的增加呈现逐渐降低的趋势,而总体平均水蒸汽压差则呈降升降的变化趋势。但是部分材料的变化趋势与总体的平均变化趋势不尽相同,以蒸腾速率为例,随着盐胁迫浓度的增加,‘Ladino’的蒸腾速率是逐渐降低,‘Orbit’、‘007’和‘08-2’则是先升高后降低,而‘Salina’则是表现为降升降、‘Redhybrid’表现为升降升的趋势。相同指标的变化趋势不仅在同一研究中有差异,也在不同的材料、不同的处理中有异同之处,这可能与盐处理的方式、浓度、类型以及材料自身遗传特性有关,如形态结构、同化方式、气孔调控方式、适应与保护机制、物质同化积累与分配模式等,具体原因还有待于进一步研究。

4 结论

盐水连续浇灌对三叶草的生长及生理生化指标均产生一定的影响,其影响程度与三叶草本身的遗传特性密不可分。相对值趋势方程表明,随着EC值的增加,GI,PH,LA,FW,SPAD,PI,Fv/Fo,Pn,Tr,WUE均是先升后降的趋势,NB,DW,DR,Ci,Gs是逐渐降低的趋势,Fo/Fm是升降升的趋势,VPD则是降升降的趋势。综合分析认为,六个材料耐盐性由强到弱的依次是:‘Ladino’、‘08-2’、‘86PK1280-007’、‘Redhybrid’、‘Orbit’、‘Salina’,即白三叶的耐盐能力最好,而后依次是杂三叶、红三叶、草莓三叶草;18个观测指标中的地上干重(DR)、叶面积、相对叶绿素含量(SPAD)、水分利用效率(WUE)、胞间CO2浓度(Ci)可作为三叶草的耐盐性鉴定的关键指标。

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