盐胁迫对废弃物载体植生带建植黑麦草生理生态的影响

赵 彬，赵树兰，多立安

（a.天津师范大学 生命科学学院，天津300387；b.天津市细胞遗传与分子调控重点实验室，天津 300387）

盐胁迫对废弃物载体植生带建植黑麦草生理生态的影响

赵 彬，赵树兰，多立安

（a.天津师范大学 生命科学学院，天津300387；b.天津市细胞遗传与分子调控重点实验室，天津 300387）

盐碱土上分别铺设两种废弃物载体植生带（棉布－纱布，报纸－纱布）建植黑麦草，研究了盐胁迫对废弃物载体植生带建植黑麦草生理生态的影响.结果表明：随着盐浓度的增加，黑麦草的生长受到抑制，生物量下降，3种保护酶的活性增加，MDA含量增加.同一盐浓度下，废弃物载体植生带建植黑麦草生物量均高于直接播种建植的对照处理，保护酶的活性、MDA含量均低于对照.当盐质量分数为0.5%和0.8%时，棉布－纱布植生建坪的POD、SOD活性与对照的差异分别达到了显著水平（P＜0.05）；当盐质量分数为0.8%时，棉布－纱布、报纸－纱布植生带中黑麦草叶片中的MDA含量分别比对照降低80.76%和84.95%，差异显著（P＜0.05）.在高盐浓度下，叶绿素含量出现了较明显的增加，但植生建坪的叶绿素含量均不及对照，当盐质量浓度为0.8%时，2种不同废弃物载体植生建坪处理的总叶绿素含量与对照间差异显著（P＜0.05）.在高盐浓度下，植生建坪的相对电导率显著低于对照.综合上述结果，废弃物载体植生带建坪可以减轻盐胁迫对草坪植物带来的伤害，促进植物生长.

盐胁迫；废弃物载体；植生带；黑麦草；生理生态

植生带是一种新兴的草坪建植技术，它是在专用设备上按照特定的生产工艺，把草坪种子和其他成分，按照一定的密度和排列方式压植在可以降解的无纺布基带上形成的工业化产品.草坪植生带具有体积小、重量轻、便于运输、贮藏和铺设（如强制绿化）等优点.植生带特别适宜在坡地种植，能防止雨水冲刷，保持水土［1］.但无纺布植生带成本高，推广起来有一定难度.所以，寻找一种来源丰富、成本低廉的载体替代无纺布已成为植生带研究的新课题.

利用部分生活废弃物代替无纺布载体，通过简化技术工艺，组建废弃物资源化利用体系，可以使环境中废弃物资源得到充分有效的利用，降低植生带生产成本，拓宽环保新产业，最终实现环境生态工程中的环境与经济效益的高效统一［2］.多立安等［3－4］根据无纺布草坪植生带建植原理，利用生活中废报纸、废面巾纸、废纱布和废棉布等废弃物作为植生带载体，以无纺布作为对照进行草坪建植研究的结果表明，随着时间的延长，大多数废弃物植生带组合与无纺布载体组合差异缩小，说明废弃物性能符合植生带生产.就不同草种而言，黑麦草各组合初期成坪效果相对较好.这些文献报道充分证明废弃物载体植生带建坪可以保证草坪植物正常生长.但是，将废弃物载体植生带运用到盐碱地上建植后草坪植物的抗盐能力如何还未见报道.我国盐渍土总面积约1×108hm2，主要分布在东部沿海及北方干旱地区，盐渍土给城市绿化特别是沿海城市的草坪建植带来了很大困难，研究草坪植物对盐胁迫的反应可为不同含盐量的盐碱地区草坪的栽培种植提供理论依据［5］.作者选用废棉布、废报纸、废纱布几种生活废弃物为植生载体，与常见草坪植物黑麦草进行建植，以研究各种植生带建植在不同浓度盐碱土上的生长情况和生理响应，为盐碱土上草坪建植提供参考和依据.

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 废弃物载体与植生带制作

选取来源一致的废弃物作为植生带的载体材料，包括废弃棉布（以C表示）；废弃报纸（以N表示）；废弃纱布（以G表示）.将各材料在阳光下暴晒一周，再用质量分数1%的过氧化氢溶液浸泡10 min取出，在阳光下晒干，起消毒作用，以保证草坪草种子的正常萌发.分别将废弃报纸和废弃棉布作为植生带建植体的下层，将废弃纱布作为植生带建植体的上层，得到的植生带类型分别表示为C－G与N－G.挑选籽粒饱满、均匀一致的多年生黑麦草种子，每个植生带中均匀撒播0.5 g，并与以上载体固定制成黑麦草植生带.

1.1.2 盐碱土的准备

实验所用盐碱土来自河北省黄骅市海边，使用前测定各盐碱土含盐量，通过配比，得到实验所需盐碱土，其盐的质量分数分别为0.2%、0.5%、0.8%p H 分 别 为 7.75、7.84、7.93；容 重 分 别 为 0.98 1.04、1.20 g／m L；电导率分别为1.39×103、1.49×103、1.99×103μS／cm；持水量分别为0.98、1.04 1.20 m L／g；总孔隙度分别为63.33%、64.52%和66.67%.

1.2 实验设计

采用盆栽的方法，所用容器为直径8 cm，高10 cm的圆柱形塑料容器.容器中加入200 g烘干的盐碱土，其含盐量的质量分数分别为0.2%、0.5%和0.8%，把植生带平铺在盐碱土上层，均匀撒播0.5 g黑麦草种子，每个处理3次重复；分别以无植生带覆盖的盐碱土直接均匀撒播0.5 g黑麦草种子为对照.播种后，保证每天所需水量.萌发40 d后，测量黑麦草各生理生化指标，并刈割地上部分.继续培养40 d，收获二茬草和地下部分，总培养周期为80 d实验室平均室温为18～22℃，平均湿度为30%～40%，光线为透入室内的自然光.

1.3 指标测定

1.3.1 生物量的测定

将草坪植物齐根刈割，地上部分和地下部分分别用蒸馏水冲洗干净，吸水纸吸干表面水分，放入烘箱中，在105℃下杀青1 h，80℃烘干至恒重，测量其地上部分和地下部分的干重（以下生物量均为干重）.

1.3.2 保护酶含量的测定

准确称取0.2 g样叶，用磷酸缓冲液（PBS p H7.8）冰浴研磨提取，定容至10 m L，于10 000 r·min－14℃离心20 min，上清液为粗酶提取液POD活性采用愈创木酚法测定［6］，在25℃下直接测定，由于愈创木酚氧化而引起波长470 nm处吸光值的变化，以每分钟吸光度值变化0.01表示酶活性的大小，即1U表示.SOD活性测定：采用氮蓝四唑（NBT）光还原法［7，8］，以抑制 NBT光化还原50%为1 U.CAT活性测定采用过氧化氢法［9］，在25℃下直接测定波长240 nm处由于H2O2分解而引起吸光值的下降速率，以每分钟△A240变化0.01为1 U.

1.3.3 叶绿素、丙二醛和相对电导率的测定

叶绿素含量和丙二醛含量参照《植物生理学实验指导》的方法采用鲜样测定［6］，其中，丙二醛的测定采用硫代巴比妥酸法.相对电导率采用电导率仪的测量方法进行测定［10］.

1.4 数据处理

数据分析采用Microsoft Excel 2003和SPSS 13.0进行两样本的独立数据T检验分析.

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对废弃物载体植生带建植黑麦草生物量的影响

图1为盐胁迫对废弃物载体植生建植黑麦草生物量的影响.由图1可见，黑麦草地上和地下生物量均随着盐胁迫浓度的增加而降低，盐浓度越高，降低得越多，说明高浓度的盐胁迫明显抑制了黑麦草的生长，尤其抑制了根系的生长.在不同的盐浓度胁迫下，不同的植生带对黑麦草生物量产生了积极的影响，当盐胁迫质量分数达到质量分数为0.5%时，各植生带建植体的地上生物量均明显高于对照，C－G是对照的149.47%，N－G是对照的126.88%；当盐胁 迫 质 量 分 数 达 到 0.8% 时，C－G 是 对 照 的178.51%，达 到 了 显 著 水 平，N－G 是 对 照 的139.33%.而对于地下生物量而言，在所有盐浓度胁迫下，均表现出各植生带建植体的地下生物量高于对照，在质量分数0.2%、0.5%和0.8%的盐浓度下，C－G 分 别 是 对 照 的 112.32%、133.93% 和133.67%；N－G 分别是对照的104.04%、128.48%和125.45%.可见，植生带建植体对于缓解盐胁迫对黑麦草生物量的抑制有明显的效果；从2种植生带建制体比较来看，C－G的影响更加显著.

图1 盐胁迫对废弃物载体植生建植黑麦草生物量的影响Fig.1 Effects of salt stress on biomass of L.perenne by belt seeding

2.2 盐胁迫对废弃物载体植生带建植黑麦草保护酶活性的影响

研究结果表明，盐胁迫和植生带处理明显改变了黑麦草叶片中保护酶SOD和POD活性，结果见表1.

表1 盐胁迫对废弃物载体植生带建植黑麦草保护酶活性的影响Tab.1 Effects of salt stress on the activities of protective enzymes of L.perenne by belt seeding

由表1可知，随着盐浓度的升高，保护酶也有不同程度的升高，各植生带对保护酶的波动起到了一定的积极作用.当盐的质量分数为0.2%、0.5%和0.8%时，C－G组的POD活性分别为对照组的79.51%、83.24%和77.40%，N－G 组的 POD 活性分别为对照组的84.75%、87.70%和89.64%；C－G组的SOD活性分别为对照组的94.50%、95.90%和92.65%，N－G组的SOD活性分别为对照组的97.08%、99.34%和96.30%；C－G 组的 CAT 活性分别为对照组的95.30%、94.46%和89.24%，N－G组的CAT活性分别为对照组的92.48%、96.83%和95.19%.

2.3 盐胁迫对废弃物载体植生带建植黑麦草叶绿素含量的影响

随着盐碱土浓度的升高，植物吸收水分减少，导致叶片含水量降低，叶片开始变窄，颜色加深，其中叶绿素并没有显著升高，只是因为叶片鲜重的降低，表现为叶绿素含量的相对上升.从表2可以看出，在盐质量分数为0.2%时，各植生带与对照之间叶绿素含量并无显著差异.当盐质量分数升至0.5%时，各植生带的叶绿素a和叶绿素b的含量与对照有显著差异（P＜0.05）.当盐质量分数升至0.8%时，CG和N－G的总叶绿素含量分别达到2.82 mg·g－1和2.97 mg·g－1，对照的总叶绿素含量达到最大值3.40 mg·g－1，C－G和对照之间的差异显著（P＜0.05）.由此可见，随着盐碱土浓度的升高，植物叶片含水量下降造成叶绿素相对含量升高.因此植生带的作用是对植物叶片的失水起到了缓解作用，即对叶绿素相对含量的增加起到了一定的减轻作用，从而可以帮助植物积极抵抗土壤中盐度所造成的不良影响，提高光合作用.

表2 盐胁迫对废弃物载体植生建植黑麦草叶绿素含量的影响Tab.2 Effects of salt stress on the chlorophyll content of L.perenne by belt seeding

2.4 盐胁迫对废弃物载体植生带建植黑麦草丙二醛含量和相对电导率的影响

在植物抗逆过程中，MDA是反应植物抗性的重要生理指标.作为脂质过氧化作用的产物，MDA含量的高低和细胞质膜透性的变化是反映细胞膜脂过氧化作用强弱和质膜破坏程度的重要指标［11］.从图2可以看出，无论有无植生带，随着盐质量分数的增加，丙二醛的含量都不断升高.当盐质量分数达到0.8%时，C－G、N－G黑麦草叶片中的 MDA 含量比对照分别降低80.76%和84.95%，差异显著（P＜0.05），说明植生带能显著降低丙二醛含量.

相对电导率是反应细胞受破坏程度的生理指标.在高盐、严寒等逆境胁迫下，细胞膜首先受损，透性增加，随之表现为相对电导率的升高.由图3可见，随着盐浓度的升高，各植生带相对电导率含量的变化并不明显，对照的相对电导率含量逐渐增加.在盐质量分数为0.8%时，C－G和N－G的相对电导率分别比对照减少了25.23%和24.16%，达到了显著水平（P＜0.05），说明植生带对缓解盐胁迫下细胞膜的损害起到了积极作用.

图2 盐胁迫对废弃物载体植生建植黑麦草丙二醛含量的影响Fig.2 Effects of salt stress on MDA content of L.perenne by belt seeding

图3 盐胁迫对废弃物载体植生建植黑麦草相对电导率的影响Fig.3 Effects of salt stress on relative electrical conductivity of L.perenne by belt seeding

3 讨论与结论

盐碱土中含有的大量可溶性盐，遏制植物的正常生长，表现为生物量的减少，该实验中，黑麦草在盐碱土环境下的生物量随着盐质量分数的升高而逐渐降低，这与李孔晨和卢欣石［12］的研究相一致.

盐主要通过改变植物细胞吸收Na＋和K＋的量、产生渗透胁迫以及使细胞积累过氧化氢（H2O2）和超氧阴离子（O2·一）等活性氧（ROS）对植物产生毒害［13－15］.该研究发现，对照组的保护酶含量明显高于植生带建植的黑麦草叶片中保护酶含量，说明在无植生带的情况下，植物受到的盐胁迫伤害更大，体内产生的活性氧更多，从而需要更多的保护酶来维持体内的平衡.盐质量分数越大，这种差异就越明显，当盐质量分数达到0.8%时，C－G较对照组的POD和SOD均具有显著的差异.

随着盐质量分数的升高，植物叶片萎蔫，颜色加深，测得的叶绿素含量增大.这是因为叶片中含水量的下降导致叶绿素含量的相对升高.植生带处理黑麦草的叶绿素含量变化较对照小，说明植生带覆盖在土壤表层后，对基质土壤起到了一定的保水作用，植物根系吸收水分较多，叶片中含水量增加，从而加强植物的光合作用，提高了叶绿素含量.

质膜是活细胞与环境之间的界面与屏障，各种不良环境因素对细胞的影响往往首先作用于质膜［16］.植物体内盐分的增加会破坏细胞膜的结构，引起相对电导率的升高以及MDA含量增加显著，进而使细胞膜受到的伤害越重.C－G和N－G的相对电导率比对照要低，尤其在高浓度时差异达到显著水平.

总之，在盐碱土上覆盖植生带后，可以明显改善黑麦草的生长状况.植生带作为有机载体，在浇水后可以吸附浅层土壤的部分可溶性盐，从而植物在萌发过程中相对降低了接触到的盐碱土的浓度，保证了黑麦草幼苗时期的生长.随着黑麦草的生长，所需水分也逐渐增多，覆盖了植生带后，可以减少表层土壤水分的蒸发，起到了一定的保水作用，这样就增加了土壤中水分的含量，相对降低了基质中可溶性盐的浓度，使植物根系在吸水时吸入体内的盐分减少，从而缓解了盐碱土对黑麦草生长产生的负面影响.相比较而言，C－G组较N－G组有更加明显的效果，说明在盐碱土上，应用C－G这种植生带对黑麦草的生长更为有利，这为利用植生带在盐碱土上种植黑麦草提供了理论基础和依据.另外，该实验所选用的植生带载体均为生活垃圾废弃物，原料丰富，成本低廉，如将此类生活废弃物制作成植生带，用于草坪铺设和城市绿化，则可起到废弃物综合再利用的效果［4］.该研究表明，用废弃物制成的植生带可使黑麦草在盐碱土环境下正常生长，说明可利用植生带作为草坪草抗盐的一种方法，更为在盐碱土上建植草坪提供了理论依据.

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Effects of salt stress on physio－ecological characteristics ofLoliumperenneL.established by belt seeding with waste carrier

ZHAOBin，ZHAOShu－lan，DUOLi－an

（a.College of Life Science，Tianjin Normal University，Tianjin 300387，China；b.Tianjin Key Laboratory of Cyto－Genetical and Molecular Regulation，Tianjin 300387，China）

LoliumperenneL.was established by belt seeding with two kind of waste carriers （cotton－gauze and newspaper－gauze）on saline alkali soil to investigate physio－ecological responses ofLoliumperenneL.to salt stress under belt seedings establishment.The results showed that the effect of belt seeding establishment was obviously different from CK.With the increase of salt concentration，the growth ofL.perennewas inhibited，the biomass decreased，the activities of three protective enzymes and MDA content increased.At the same salt concentration，the aboveground and underground biomass ofL.perennein belt seeding treatments were higher than CK，and the activities of protective enzymes and MDA content were lower than CK.At the salt concentrations of 0.5%and 0.8%，there were significant differences（P＜0.05）in the activities of POD and SOD between belt seeding of cotton－gauze and CK.At the salt concentrations of 0.8%，MDA contents ofL.perenneby belt seedings of cotton－gauze and newspaper－gauze were 80.76%and 84.95%less than that of CK respectively，and showing significant difference（P＜0.05）.At high salt concentration，chlorophyll content increased markedly，but the chlorophyll contents in belt seeding treatments were lower than CK.At the salt concentration of 0.8%，there were significant differences（P＜0.05）in total chlorophyll content between the two kind of belt seeding treatments and CK.At high salt concentration，the relative electrical conductivity in belt seedings treatments was significantly lower than CK.All the results suggested that belt seeding establishment could reduce the influence of salt stress and promote turfgrass growth.

salt stress；waste carrier；belt seeding；LoliumperenneL.；physio－ecological characteristics

S688.4

A

1671－1114（2012）01－0080－05

2011－09－11

天津市科技支撑计划重点资助项目（09ZCGYSH02100）

赵 彬（1985—），女，硕士研究生.

多立安（1962—），男，教授，主要从事生态学方面的研究.

（责任编校 纪翠荣）