美国红枫4个品种耐盐碱胁迫能力研究

张湘婕， 李莉娜， 纪玉和， 林桂清， 代新竹， 陈兴玲

(长春市林业科学研究院， 吉林 长春 130117)

美国红枫(Acerrubrum)原产于美国东海岸，为高大落叶乔木。树体成年后，高度可达12～18 m，冠幅12 m，在多种类型土壤中均可生长。春季开红花，秋季叶色浓郁夺目，树冠整洁，适用于公园、小区、街道栽植，是近几年引进的理想城市园林绿化树种、重要季相树种之一。

我国盐渍土资源量多且分布广泛。据全国第二次土壤普查数据，中国盐渍土总面积约3 600万hm2，占全国可利用土地面积的4.88 %[1]。长春地区位于吉林省中西部，土壤类型不同，盐碱程度不一，隶属于生态脆弱带和全球气候变化陆地样带的中国东北样带，是世界三大盐碱土集中分布区域之一，也是我国面积最大的苏打盐碱土地区[2]。土地盐碱化是胁迫植物生长的一个重要因素，在生境和植物相互作用的过程中，植物的抗逆性强弱表现出种间差异[3]。不同浓度含盐量和pH直接或间接对植物生长、形态建成、酶和激素的合成等化学过程产生影响。本文报道了美国红枫4个品种耐盐碱性的研究结果，旨在探索其在本地区的适应性，以期为日后培育及盐碱地改良提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

美国红枫2年生幼苗，分别取自‘秋火焰’‘十月光辉’‘红点’和‘秋日梦幻’4个品种，试验于2022年8—10月在长春市林业科学研究院温室内进行。

1.2 试验设计

选择生长中庸、形态相似的4个品种的美国红枫幼苗，每个花盆中栽1株，花盆中基质为田园土。设计对照组、中盐碱组、高盐碱组3个处理(见表1)。每组3次重复，每个重复9株幼苗，共计108盆。将2种碱性盐Na2CO3和NaHCO3、2种中性盐Na2SO4和NaCl按照不同比例混合，不同组别浇不同含盐量溶液，对照组浇水，每周一、三、五浇液1 L，持续60 d。从处理后当天开始，每7 d测定不同品种美国红枫的各项生理指标。

表1 不同处理各种盐的含量及其pH

1.3 测定项目及方法

1.3.1 土壤pH

称取10 g通过1 mm筛孔风干土样置于25 mL烧杯中，加蒸馏水10 mL混匀，静置30 min，用校正过的pH计测定悬液的pH。

1.3.2 叶片含水率

取小苗中部叶片，称鲜重，105 ℃下杀青，于80 ℃干燥箱中烘干至恒重，称其干重，计算叶片相对含水率[4]。

相对含水率/%=[(鲜重-干重)/鲜重]×100。

1.3.3 丙二醛(MDA)含量

采用硫代巴比妥酸比色法测定丙二醛含量[5]。

1.3.4 可溶性蛋白含量

可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝法[6]。

1.3.5 脯氨酸含量测定

用酸性茚三酮法测脯氨酸[7]。

2 结果与分析

2.1 盐碱胁迫期间土壤pH的变化

盐碱胁迫试验期间，土壤pH在一定时期内随着处理时间延长呈增大趋势(见表2)。高盐碱处理15 d后土壤pH达到10.33，处理30 d、45 d、60 d时pH变化不大，基本维持在10.30左右，说明处理15 d后土壤pH达到一稳定状态；而中盐碱处理15 d、30 d、45 d、60 d后土壤pH分别为8.95、9.87、10.23、10.28，呈不断增大的趋势，最后达到10.28，与高盐碱处理的最终pH基本一致；期间，对照的pH基本保持在7.75左右。

表2 盐碱处理期间土壤pH的变化

2.2 盐碱胁迫对美国红枫4个品种叶片含水率的影响

试验期间，盐碱胁迫对4个品种美国红枫叶片含水率均有轻微影响(见图1和图2)。在中盐碱胁迫处理中，4个品种叶片含水率在试验初期均缓慢下降，中后期均出现波动，其中‘秋火焰’波动最为剧烈，于第5次试验出现峰值，叶片含水率达到65.9 %，中后期渐渐回落至50.8 %。其余3个品种叶片含水率均在此区间内，无明显变化趋势。高盐碱胁迫中，4个品种叶片含水率则波动较小，基本在51.9 %～62.5 %变化。分析认为，盐碱胁迫或对‘秋火焰’‘十月光辉’‘红点’‘秋日梦幻’4个品种叶片含水率影响不显著。

图1 中盐碱胁迫对美国红枫4个品种叶片含水率的影响Fig. 1 Effect ofmoderate salt and alkali stress on water content in leaves of four Acer rubrum varieties

图2 高盐碱胁迫对美国红枫4个品种叶片含水率的影响Fig. 2 Effect of heavy salt and alkali stress on water content in leaves of four Acer rubrum varieties

2.3 盐碱胁迫对美国红枫4个品种叶片可溶性蛋白含量的影响

从图3中可以看出，中盐碱胁迫试验初期，4个品种叶片可溶性蛋白含量均略有增加，其中‘红点’增势最显著。试验中期，‘秋火焰’叶片可溶性蛋白含量出现激增，峰值为1 107.64 mg·g-1，4个品种均表现出较好抗逆性。‘秋火焰’叶片可溶性蛋白含量激增后下降，试验中后期可溶性蛋白含量持续平稳上升，表现出较好的抗盐碱性；其余3个品种‘红点’‘秋日梦幻’‘十月光辉’在试验中后期，叶片可溶性蛋白含量则先下降、后上升。‘十月光辉’和‘红点’出现持续波动，表现不稳定；‘秋日梦幻’持续缓慢下降，分析是受到一定盐碱胁迫影响。

从图4中可以看出，高盐碱胁迫试验初期，‘秋日梦幻’‘红点’叶片可溶性蛋白含量缓慢下降；‘秋火焰’‘十月光辉’叶片可溶性蛋白含量则略有增幅，分别是6.3 %、10.0 %。高盐碱胁迫试验中期，‘秋火焰’同样出现激增后平稳下降，后期则呈平稳上升趋势，表现出一定的抗盐碱性。‘秋日梦幻’‘红点’‘十月光辉’叶片可溶性蛋白含量在试验中后期均处于波动不稳定状态。4个品种均表现出受高盐碱胁迫影响较大，其中‘秋火焰’出现显著应激反应。

图3 中盐碱胁迫对美国红枫4个品种叶片可溶性蛋白含量的影响Fig. 3 Effect of moderate salt and alkali stress on soluble protein content in leaves of four Acer rubrum varieties

图4 高盐碱胁迫对美国红枫4个品种叶片可溶性蛋白含量的影响Fig. 4 Effect of heavy salt and alkali stress on soluble protein content in leaves of four Acer rubrum varieties

2.4 盐碱胁迫对美国红枫4个品种叶片丙二醛含量的影响

丙二醛是生物膜氧化的产物，具有很强的细胞毒性，其含量可以作为植物受到胁迫时衡量受伤害程度的重要指标。从图5、图6中可以看出，试验初期，4个品种叶片丙二醛含量未受到明显盐碱胁迫影响，表现出较强抗盐碱能力，其中‘红点’‘十月光辉’叶片丙二醛含量锐减。在中盐碱、高盐碱胁迫初期，‘红点’叶片丙二醛含量分别由76.4 mg·g-1降至18.5 mg·g-1、 45.6 mg·g-1降至18.9 mg·g-1； ‘十月光辉’叶片丙二醛含量分别由73.4 mg·g-1降至43.1 mg·g-1、63.6 mg·g-1降至33.5 mg·g-1。试验中期，‘秋火焰’叶片丙二醛含量呈平稳下降趋势，在中盐碱、高盐碱胁迫中均表现出较强的耐受性，其他3个品种叶片丙二醛含量略有起伏，均维持在较低水平，表现出一定的耐受性。试验后期，‘红点’‘十月光辉’‘秋日梦幻’叶片丙二醛含量出现波动，急剧上升后下降，表现不稳定，分析是受到一定程度盐碱胁迫。‘秋火焰’叶片丙二醛含量持续平稳，数据无显著差异，在中、高盐碱试验中均表现出较强耐受力。

图5 中盐碱胁迫对美国红枫4个品种叶片丙二醛含量的影响Fig. 5 Effect of moderate salt and alkali stress on MDA content in leaves of four Acer rubrum varieties

图6 高盐碱胁迫对美国红枫4个品种叶片丙二醛含量的影响Fig. 6 Effect of heavy salt and alkali stress on MDA content in leaves of four Acer rubrum varieties

2.5 盐碱胁迫对美国红枫4个品种叶片脯氨酸含量的影响

在盐碱胁迫下，植物体内脯氨酸的含量显著增加。植物体内脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性。从图7、图8中可以看出，不同品种盐碱处理期间，叶片脯氨酸含量呈显著差异。试验初期，4个品种叶片脯氨酸含量均呈平稳波动，未有显著变化，表现出一定的抗盐碱性。中盐碱胁迫中期‘红点’‘十月光辉’脯氨酸含量出现浮动，总体呈平稳上升趋势，表现出一定的抗盐碱性；‘秋火焰’‘秋日梦幻’脯氨酸含量未见波动，呈平稳上升趋势，表现出较好的抗逆性。试验进行45 d左右，‘秋火焰’叶片中脯氨酸含量急剧增加，中盐碱胁迫试验中最大增幅至133 %，高盐碱胁迫试验中最大增幅至65 %，其他3个品种脯氨酸含量均先上升后下降，表现不稳定，分析是受到一定盐碱胁迫影响。‘秋火焰’始终表现出较强的耐受性，其余3个品种在一定盐碱胁迫条件下表现出一定的耐受性。

图7 中盐碱胁迫对美国红枫4个品种叶片脯氨酸含量的影响Fig. 7 Effect of moderate salt and alkali stress on proline content in leaves of four Acer rubrum varieties

图8 高盐碱胁迫对美国红枫4个品种叶片脯氨酸含量的影响Fig. 8 Effect of heavy salt and alkali stress on proline content in leaves of four Acer rubrum varieties

3 结论与讨论

大量盐碱胁迫试验结果表明，植物对盐胁迫反应的综合体现是植物的成活和生长情况[8]。与此同时，生理指标的测定同样可以反映许多植物在盐碱环境中的耐受能力[9]。本试验通过对盐碱胁迫生境下植物叶片含水率、可溶性蛋白含量、丙二醛含量、脯氨酸含量的测定，分析认为在美国红枫4个品种中，‘秋火焰’始终表现出较强的耐盐碱能力。植物生长在盐碱地上时，蛋白质合成过程受阻，分解过程加强，导致叶片蛋白质含量下降。试验初期，‘秋火焰’甚至出现强烈应激反应，叶片可溶性蛋白含量急剧增加。尤其在中盐碱胁迫中，‘秋火焰’叶片蛋白含量经过峰值回落后，试验中后期始终呈稳定缓升趋势，植株合成蛋白质能力几乎未受影响。

本试验初步研究了中盐碱和高盐碱胁迫下美国红枫4个品种耐受性，而具体每个树种能够耐受的盐碱浓度还不能确定，需要进一步研究。试验中还发现4个品种在盐碱胁迫下，叶片出现黄色斑块受害性状不同，秋季叶色较对照组在色相上也表现出明显差异。植株耐盐碱能力与其秋季叶色关系，以及在吉林省西部盐碱地应用推广有待进一步研究。