7种园林植物耐涝性综合评价研究

徐丽 王红 陈文霞

摘要 本试验以薄壳山核桃、豆梨、榉树、娜塔栎、三角枫、香樟和紫叶李7种园林植物作为供试植物，选取叶绿素、可溶性糖、MDA、SOD活性和游离脯氨酸5个生理指标，以其耐湿系数和耐涝指数作为衡量耐涝性的评价指标，用主成分分析法对其进行综合评价后，得出7种供试植物的耐涝性强弱依次为紫叶李>薄壳山核桃>娜塔栎>香樟>三角枫>榉树>豆梨，为科学开展城市滨水区域园林绿化工作提供参考。

关键词 园林植物；耐涝性；涝害胁迫；综合评价

中图分类号 S688；S641.1 文献标识码 A

文章编号 1007-7731（2024）03-0044-04

植物的涝害胁迫是指水分过多造成植物生长发育不良甚至死亡的现象，其对植物的伤害并非因为水分过多而造成的直接伤害，而是淹水造成植物体内的次生胁迫，包括二氧化碳过多、缺氧胁迫等。缺氧胁迫对植物生长影响较大，会导致植物体内产生代谢毒物和还原性离子等，并出现营养离子亏缺等现象，使植物体内的叶绿素含量降低，脂膜过氧化程度加剧，渗透调节物质含量增加，抗氧化酶活性发生不同程度变化等，植物生长代谢紊乱失衡，从而导致植物生长发育不良甚至死亡。因此，开展园林植物耐涝试验有助于筛选出耐涝性较强的园林植物，对科学应用园林植物具有重要意义。

薄壳山核桃、豆梨、榉树、娜塔栎、三角枫、香樟和紫叶李7种植物在城市园林中应用较为广泛，但其耐涝性试验多以幼苗作为耐涝试验材料，采用田间苗木作为耐涝试验材料的研究相对较少。因此，本研究选择田间苗木进行耐涝试验，为城市园林耐涝性植物的选择和应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

耐涝试验在苗圃基地进行，对薄壳山核桃、豆梨、榉树、娜塔栎、三角枫、香樟和紫叶李7种园林植物进行围堰。娜塔栎和豆梨为容器苗，其他5种植物均为地栽苗。试验植物详细信息见表1。

1.2 设计方法

采用完全随机试验设计，2个处理水平，各处理水平每种植物10株，大小规格基本一致，每种植物选取20株作为供试材料。第一组为对照组（CK），按照日常田间管理方式正常养护；第二组为涝害组，土壤有积水，水面高于土面5 cm左右，模擬自然条件下的涝害环境。每日观察水位，补充失去的水分，使处理稳定在设定的水位范围内，处理时间为5月27日—7月2日。

1.3 测定方法

1.3.1 涝害指数  按照固定的时间间隔观察、统计各个等级受涝害的植物叶片的变化情况，计算涝害等级，采用涝害指数方法，研究各供试树种的耐涝能力。7种供试植物均采取处理结束当天即取7月2日测定的数值。具体判别标准和计算公式如下。

涝害指数=Σ各级受淹级数×各自株数÷（最高受淹级数×调查总株数） （1）

1.3.2 生理指标  叶绿素（Chl）：采用浸提法及分光光度计法测定。丙二醛（MDA）：采用硫代巴比妥酸比色法测定。游离脯氨酸（Pro）：采用磺基水杨酸浸提法测定。可溶性糖（SS）：采用蒽酮比色法测定。超氧化物歧化酶（SOD）活性：采用氮蓝四唑光化还原法测定。每个处理周期都对处理植物进行以上指标的测定，每个指标3次重复。通过检测指标，分析植物生理指标的周期性变化。

本试验在周期性采样时以雨水天气为主，为减少误差，生理指标采用耐湿系数的形式进行数据分析。因豆梨耐涝性较差，淹水胁迫下供试豆梨生物形态反应明显，主要表现在叶片，其叶片发黑且掉落迅速，故豆梨各指标数据采用6月10日涝害处理下的数值与对照组的比值，其他6种树种的各指标数据为7月2日的比值。

单项指标耐湿系数用公式（2）表示。

1.3.3 数据分析方法  主成分分析法可以在不损失或较少损失原有信息的前提下，将原来多个指标转化成少数彼此独立的新的综合指标。在此基础上，求出每种植物的各个综合指标值及相应隶属函数值后进行加权分析，便可得到各供试植物抗涝性的综合评价值，准确地评价各供试植物的耐涝性。本研究采用主成分分析法，使用涝害指数、叶绿素含量、可溶性糖含量、丙二醛含量、SOD活性及游离脯氨酸含量这6项指标进行耐涝性的综合评价，利用SPSS软件对6个指标进行主成分分析。具体步骤：首先，进行各生理生化指标的相关分析；其次，将其分析结果进行主成分分析；最后，通过隶属函数法和加权法对主成分分析的相关数据进行综合评价，从而较为准确地反映植物的耐涝能力。

（1）隶属函数分析。使用隶属函数分析，求得每一种植物各综合指标的隶属函数值，对于同一综合指标而言，根据各树种隶属函数值的大小，可对其耐涝性进行分级。具体公式如下。

U（X）=（X-X）÷（X-X） （3）

式（3）中，X表示第i个综合指标，X表示第i个综合指标的最小值，X表示第i个综合指标的最大值。

（2）指标权重确定。根据综合指标的贡献率大小计算得出综合指标的权重值。具体公式如下。

W=P÷ Σi （4）

式（4）中，W表示第i个综合指标在所有综合指标中的重要程度，P表示各树种第i个综合指标的贡献率。

（3）各树种耐涝性评价。计算各供试植物的综合耐涝能力。具体公式如下。

D=Σ[U（X）×W] （5）

式（5）中，D值为供试植物在涝害处理下用综合指标评价所得的耐涝性综合评价值，其大小反映了各供试植物的综合耐涝能力，数值越大表明其耐涝性越强。根据D值大小，对供试植物的耐涝性进行排序。

2 结果与分析

2.1 涝害指数

7种供试植物涝害指数如表2所示。涝害指数越大说明其耐涝性越差，涝害指数越小则其耐涝性越强。由表2可得，紫叶李的涝害指数最小，为0，这说明其在涝害试验阶段抗涝能力极强；豆梨的涝害指数最大，为0.80，说明其在涝害试验阶段抗涝能力最弱。因植物抗逆性受多种因素影响，且不同植物的抗逆机制也不同，使得其在相同逆境条件下针对某一具体研究指标的反应也有所不同，因此某单一抗逆性评价指标较难全面地反映某种植物抗逆性的强弱。

2.2 生理指标

在涝害条件下，7种供试植物的正常生理代谢受到不同程度的抑制，产生了一系列的生理生化反应，体现了植物对环境胁迫的反应以及对环境改变的适应结果。测定植物的叶绿素含量、可溶性糖含量、MDA含量、SOD活性和游离脯氨酸含量是筛选与检验植物适应涝害逆境胁迫的重要方式。7种供试植物生理指标的耐湿系数如表3所示，单一指标因素难以直接解释植物耐涝能力，因此需要利用综合评价法研究植物的耐涝性。

由相关性分析可知，所测指标间存在相关性（表4）。为准确地反映各树种的耐涝能力，本研究采用主成分分析法提取公因子，结果显示，大部分公因子方差大于0.8，因子分析效果较理想。

主成分累积贡献率大于80%即可认为信息具有代表性。在主成分分析结果中，综合指标CI1和CI2的累计贡献率达到93.051%，能够解释所有指标的绝大部分信息，基本保留了抗涝相关指标的全部信息。因此，选取前2个主成分作为分析的依据。由表5可知，综合指标CI1和CI2具备绝大部分信息，同时也显现出各指标间的相关关系。其中：综合指标CI1选出其特征向量中较大的指标，如叶绿素、可溶性糖和MDA；综合指标CI2选取其特征量较大的生理指标，如SOD。

由综合评价值计算公式得出7种植物的D值，根据D值大小对7种植物的耐涝性进行排序。7种供试植物生理指标的耐涝顺序由强到弱依次为紫叶李>薄壳山核桃>娜塔栎>香樟>三角枫>榉树>豆梨（表6）。

3 结论与讨论

植物的抗涝能力主要取决于植物的形态结构和生理代谢对缺氧的适应能力。在淹水试验的整个过程中，7种供试植物中紫叶李的耐涝性表现最强，植物长势良好，各项生理指标浮动较小；豆梨的耐涝性表现最弱，淹水短时间内豆梨叶片很快发黑且掉落明显，各项生理指标浮动很大。淹水试验结束后迅速抽离供试植物树池内的积水，2个月后紫叶李、薄壳山核桃和娜塔栎生长良好，香樟、三角枫和榉树则有不同程度的死亡现象。植物在受到水淹胁迫时，光合速率下降，光合产物的运输减慢，根系严重缺氧，叶片气孔关闭，二氧化碳扩散的气孔阻力不断增加，影响光呼吸及相关酶活性，叶绿素含量持续下降。

因植物抗逆性受多种因素影响，且不同植物的抗逆机制也不同，使得其在相同逆境条件下针对某一具体研究指标的反应也不尽相同，因此某单一抗逆性评价指标难以全面地反映某种植物抗逆性的强弱，会对植物抗逆性的评价结果造成一定偏差。如果评价植物抗逆性的指标较多，各评价指标间又会存在一定关联，彼此相互影响和制约，同样会对植物抗逆性的评价结果造成一定影响。因此，主成分分析法能够将原来个数较多的评价指标转换为少数彼此独立的新综合指标，计算得到各供试植物抗逆性的综合评价值。

本试验以薄壳山核桃、豆梨、榉树、娜塔栎、三角枫、香樟和紫叶李7种园林植物作为供试植物，选取叶绿素、可溶性糖、MDA、SOD活性和游离脯氨酸5个生理指标，以其耐湿系数和耐涝指数作为衡量耐涝性的评价指标，用主成分分析法对其进行综合评价后，得出7种供试植物的耐涝性强弱依次为紫叶李>薄壳山核桃>娜塔栎>香樟>三角枫>榉树>豆梨，为城市园林耐涝植物的应用选择提供参考。

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（责编：王 菁）

作者简介 徐丽（1982—），女，安徽阜阳人，硕士，高级工程师，从事园林相关工作。

收稿日期 2023-11-03