不同钠盐和钙盐对狼尾草生长的影响

张楚涵等

摘要 [目的]为了解盐碱生境中外源钙对观赏草生长的作用。[方法]选用狼尾草（Pennisetum alopecuroides）为研究对象，采用三因素（氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠）和四因素（氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠、硝酸钙）盆栽正交试验，通过对狼尾草形态学和生理生化指标的测定，比较不同钠盐和钙盐对其生长的影响。[结果]随着钠盐浓度的增加，丙二醛（MDA）含量呈现先升高后降低的趋势，可溶性糖则相反，叶绿素含量呈下降趋势。钙盐加入后，丙二醛和可溶性糖含量均降低，而且随着钙盐浓度的增加，MDA含量表现出与钠盐处理下相反的变化。[结论] 硝酸钙可以缓解盐分的毒害。该研究可为盐碱地区观赏草的引种驯化提供科学依据。

关键词 狼尾草；钠盐；钙盐

中图分类号 S432.3+1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）20-06538-04

土壤中盐分过多会导致渗透胁迫和离子毒害，造成植物细胞失水，胞内离子平衡失调，引发代谢紊乱，降低光合作用，抑制植物生长，甚至死亡[1]。Ca是植物生长所必需的大量元素。它可以增强植物的抗逆性，减轻胁迫对植物造成的伤害，提高植物对高温、低温、干旱、盐害等胁迫因子的抵御能力[2]。在非盐分胁迫条件下，植物体正常生长所需的钙在盐分胁迫下就会变得不足。这与盐分离子抑制植物体对Ca的吸收和利用有关[3]。在盐分胁迫下施加适量的外源钙可以缓解盐分胁迫对植物的伤害，主要是通过保护细胞膜不受钠离子的伤害，抑制钠离子吸收，促进钾离子的吸收来维持离子和水分平衡[4]；与钙调素结合，调节多种酶活性和细胞功能，缓解盐胁迫对生长的抑制[5]；还可与胁迫诱导产生的次生代谢物草酸形成草酸钙晶体，减轻次生代谢物质对植物的伤害。钙离子不再被认为是单纯的矿质元素，而是作为一种代谢调节物质被广泛重视[6]。

据统计，天津市盐渍化土地面积为7 800 km2，约占天津市总土地面积的65.8%，其中土壤含盐量大于0.2%的土地有4 700 km2，占总土地面积的39.3%。天津滨海新区土质黏紧，透气性差，次生盐渍化情况严重，被称为“绿色植物的禁区”。随着滨海新区开发、开放及城市化进程的推进，盐碱地绿化已成为制约该地区环境发展的重要因素之一[7]。目前，滨海盐碱地所栽培的绿化植物品种较少，制约了城市现代化环境绿化体系的建设。近年来，观赏草以其丰富的株型、叶色、花序和较强的适应性等特点在环境绿化中得到越来越广泛的应用。笔者通过研究土壤钠盐胁迫对禾本科观赏草——狼尾草（Pennisetum alopecuroides）生长的影响以及外源钙（硝酸钙）对盐分胁迫的缓解作用，旨在为盐碱地区观赏草的引种驯化提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料 供试材料为狼尾草成熟种子，于2012年11月采自天津泰达园林植物资源库。

1.2 方法

1.2.1 试验设计。试验分为2期，分别于2013年6、8月在天津泰达绿化集团有限公司进行。一期试验是对狼尾草进行在不同土壤盐分（氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠）下的三因素四水平正交试验；二期试验是在一期试验的基础上施加硝酸钙，对狼尾草进行四因素四水平正交试验。

2013年6月1日进行一期试验，在规格为28 cm×30 cm（高×直径）的花盆中开展沙培试验。每盆装细沙7 kg，内衬塑料袋以防溶液渗漏。按照试验设计加入不同的钠盐溶液即氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠3个因素各4个水平，其中氯化钠浓度为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%，即7、14、21、28 g/盆；硫酸钠浓度为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%，即7、14、21、28 g/盆；碳酸氢钠浓度为0.3、0.6、0.9、1.2 g/kg，即21、42、63、84 g/盆，共16个处理。每个处理3个重复，共48盆，每盆播种100粒种子，定期通过称重补充损失的水分。

2013年8月1日，每盆随机选取10株，测量株高、叶宽，同时每盆随机采集成熟叶片于封口袋中，-20 ℃保存。

2013年8月2日，进行二期试验，即在一期试验处理的基础上加入硝酸钙，组成四因素四水平正交试验。按照四因素四水平正交试验设计向一期试验的盆中加入不同的硝酸钙溶液，硝酸钙浓度为2、4、8、12 g/kg，即17、28、56、84 g/盆。

2013年9月1日，每盆随机选取10株，测定株高、叶宽，同时每盆随机采集成熟叶片于封口袋中，-20 ℃保存。

1.2.2 测定方法。丙二醛、可溶性糖和叶绿素含量的测定均采用分光光度法。

1.3 数据处理

在Excel 2003中对正交試验数据进行K值和R值的计算。同时，计算土壤不同钠盐和钙盐处理的组间平均值、标准误，并且作柱状图，在柱上标注经SPSS方差分析时检验的组间平均值显著性结果。

2 结果与分析

2.1 不同钠盐对狼尾草生长的影响

由表1可知，在氯化钠、硫酸钠和碳酸氢钠3个盐分胁迫因素中，氯化钠对狼尾草形态学、生理生化指标的影响最大。其中，株高、叶绿素a、叶绿素b随着氯化钠浓度的增大均有下降趋势。叶宽有增大趋势，丙二醛含量先增加后降低，可溶性糖含量的变化则相反，先降低后增加。这说明氯化钠对狼尾草的生长有抑制作用，但是在降低株高的同时可以增加叶宽。碳酸氢钠对叶绿素b/a有最大的影响，呈上升趋势，而随着氯化钠和硫酸钠含量的增加，叶绿素b/a呈现下降趋势。

在盐分胁迫下，随着不同盐分浓度的增加，狼尾草形态学、生理生化指标表现出不同的变化趋势。由图1可知，株高随着氯化钠浓度的升高呈0.05水平显著下降趋势，随硫酸钠和碳酸氢钠浓度的升高，先增加后减小，均在第2个梯度，即硫酸钠含量

为0.2%，碳酸氢钠含量为0.6%时达到最大值。叶宽随盐分浓度的升高呈增加趋势，但并不显著，说明盐分对叶宽的

影响比较小。由图2可知，氯化钠对丙二醛含量有0.05水平显著影响，随着氯化钠和硫酸钠浓度的升高，丙二醛含量呈先上升后降低的趋势，而随碳酸氢钠浓度的增大，丙二醛含量的变化趋势相反。可溶性糖含量呈先降低后升高的趋势，但都不显著。3种盐分对叶绿素b/a的影响均不显著，随着氯化钠和硫酸钠浓度的升高，叶绿素b/a呈下降趋势，而随碳酸氢钠浓度的升高呈上升趋势。

2.2 不同钠盐和钙盐对狼尾草生长的影响

由表2可知，氯化钠对丙二醛、可溶性糖和叶绿素a的影响最大，趋势与一期试验相同。硫酸钠对株高和叶绿素b/a的影响最大，均呈先降低再升高的趋势，在0.3%时达到最小值。碳酸氢钠对叶绿素b含量的影响最大，呈先增加后减少的趋势，在0.9%时达到最大值。硝酸钙对叶宽的影响最大，呈先上升后下降的趋势。

通过2期试验的K和R值的比较，发现除株高、叶宽和叶绿素以外的指标，2期试验的K值和极差值基本都小于1期，说明硝酸钙的加入降低了钠盐对植物生长的影响。

由图3可知，加入硝酸钙之后，形态学指标随钠盐浓度的升高变化均不显著。仅有叶宽随硝酸钙浓度的增加呈0.05水平显著变化，先升高后降低，在第2个浓度即含量为0.4%时达到最大值。由图4可知，随着氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠浓度的升高，丙二醛呈现先上升后下降的趋势，且变化在0.05水平显著，分别在浓度为0.3%、0.3%、0.6%时达到最大值，而随着钙盐浓度的增加呈先降低后上升的趋势，变化在0.0水平显著，在浓度为0.8%时达到最小值。这说明钙盐与钠盐对狼尾草的生长有相反的效果。可溶性糖的变化不显著，随着氯化钠和硫酸钠浓度的增加呈先降低后升高的趋势，与丙二醛的变化相反。随着硝酸钙浓度的增加呈先降低后升高的趋势，与丙二醛的变化相同。叶绿素b/a没有明显的变化，与1期试验相同，说明钠盐和钙盐对狼尾草叶绿素的作用不明显。

注：柱体上不同字母表示差异显著（P< 0.05）。氯化钠和硫酸钠的盐分梯度为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%，碳酸氢钠的盐分梯度为0.3%、0.6%、0.9%、1.2%，硝酸钙的浓度梯度为0.2%、0.4%、0.8%、1.2%。

图3 不同钠盐和钙盐处理下狼尾草形态学指标的差异显著性检验结果

注：柱体上不同字母表示差异显著（P<0.05）。氯化钠和硫酸钠的盐分梯度为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%，碳酸氢钠的盐分梯度为0.3%、0.6%、0.9%、1.2%，硝酸钙的浓度梯度为0.2%、0.4%、0.8%、1.2%。

图4 不同钠盐和钙盐处理下狼尾草生理生化指标的差异显著性检验结果

3 结论与讨论

盐分胁迫可以直接或间接地引起植物一系列代谢功能的变化。在正常情况下，植物体内自由基的产生与清除处于动态平衡，而当植物受到盐分胁迫时，这种平衡会遭到破坏，自由基大量积累，膜脂过氧化作用启动，造成膜的损伤和破坏，电解质外渗[8]，严重时导致植物死亡。丙二醛是膜脂过氧化的末端产物，可以间接表示膜受损状况，其含量高低是判断膜脂过氧化程度的重要指标[9]。同时，盐分胁迫会引起渗透胁迫。可溶性糖是一种重要的渗透调节物质。在胁迫条件下，植物可溶性糖含量增加。它对细胞膜和原生质体有一定的保护作用，起到保护酶类的作用[10]。研究表明，随着氯化钠和硫酸钠浓度的升高，丙二醛呈先升后降的趋势，可溶性糖的变化则相反。由此可知，随着盐分浓度的增加，狼尾草受到的胁迫程度加深，当盐分含量达到一定程度时植物体内的胁迫响应调节机制启动，合成大量可溶性糖来保护膜脂免受盐分伤害，缓解过氧化程度[11]。

在盐分胁迫下，植物的光合速率明显下降，主要是与叶绿体的活性下降有关[12]。在胁迫条件下，叶绿素a会氧化为叶绿素b，随着时间的延长，叶绿体逐渐解体，叶绿素a、叶绿素b及葉绿素总量均会下降。植物叶片叶绿素含量直接关系着植物的光合同化过程，是衡量植物耐盐性的重要生理指标之一[13]。研究表明，碳酸氢钠对叶绿素b/a的影响最大，呈上升趋势，氯化钠对叶绿素a、叶绿素b的影响最大，而随着氯化钠和硫酸钠浓度的增加，叶绿素b/a呈下降趋势。这可能是由于氯化钠导致叶绿体解体，叶绿素总量减少，也可能是由于碳酸氢钠胁迫下叶绿素a的氧化程度大于另2种钠盐。具体是哪种盐对叶绿素的影响较大，还需进一步研究。

大量研究表明，氯化钠对植物生理代谢有负面的影响[14]。氯化钠对除叶绿素b/a以外的所有指标的影响大于另2种钠盐，而且株高随着氯化钠浓度的增加而显著下降，随另2种盐浓度的增加呈先升高再下降的趋势，说明氯化钠可以明显地抑制狼尾草的株高，低浓度的硫酸钠和碳酸氢钠有促进狼尾草生长的作用。同时，叶宽均呈增加趋势，说明钠盐可以促进狼尾草叶宽的增加。因此，氯化钠对狼尾草的胁迫作用更明显。这可能是由于氯离子的毒害作用[15]。对