盐胁迫对8种草本植物幼苗生长和生理
特性的影响
梁鹏飞1，郭全恩2，魏少萍1，陈洁1，李景峰1，刘鑫1，南丽丽1
（1.甘肃农业大学草业学院，草业生态系统教育部重点实验室，甘肃省草业工程实验室，中⁃美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃兰州730070；2.甘肃省农业科学院土壤肥料与
节水农业研究所，甘肃兰州730070）
摘要：为探明盐胁下8种草本植物的生长和生理特性，及其8种植物耐盐性差异，为兰州新区盐碱地园林绿化提供科学依据，研究了不同浓度NaCl处理（0、0.4%、0.8%、1.2%）对8种草本植物幼苗生长和生理指标的影响，并利用主成分和综合指标评价方法对其耐盐性进行评价。结果表明：随NaCl浓度增加，供试植物的根直径、根系活力、叶片相对含水量和叶、根可溶性蛋白含量显著降低；根体积、根表面积、根长、根尖数，叶、根可溶性糖、丙二醛（MDA）含量及超氧化物歧化酶（SOD）活性显著升高；叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和叶绿体色素含量先减小后增加；叶、根过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性先升高后降低，在NaCl浓度为0.8%时升至最大。主成分分析和综合指标评价表明，供试植物耐盐性强弱顺序为白三叶>多年生黑麦草>高羊茅>紫羊茅>波斯菊>红三叶>一年生黑麦草>早熟禾。
关键词：草本植物；盐胁迫；主成分分析；综合评价
中图分类号：Q945文献标志码：A文章编号：1009-5500（2022）03-0063-10
DOI：10.p.2022.03.008
盐渍土绿化是风景园林与生态修复领域的重要难题。我国盐碱土地面积约3.6×108hm2，占全国可利用土地面积的4.9%［1］，盐渍土是重要的土地后备资源［2］，亦是独具特色的景观要素，亟待保护和开发利用。
盐渍土中以中性盐NaCl为主，中高浓度的Na+和Cl-对植物生长有严重影响［2］。盐胁迫下，植物的形态特征和生理特性等会发生一系列变化。研究表明，植
物在萌发［3］和幼苗阶段［4］的耐盐能力较弱，是进行植物耐盐性筛选的关键时期。根系是最早感受胁迫信号的器官和受危害最直接的部位［5］。根长、根体积、根尖数、平均根直径等根系性状越发达的品种耐盐性越强［6］。盐胁迫会抑制根系呼吸，影响其代谢，导致根系吸收、运输水分和养分等功能紊乱［7］。可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸、丙二醛含量及超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性等作为耐逆相关指标，逆境胁迫下其活性高低可衡量植物对胁迫的耐受性［8］。研究表明，北美豆梨（Pyrus calleryana）丙二醛、脯氨酸和可溶性糖含量随NaCl浓度增加均
逐渐升高［9］；抗盐锻炼后盐碱地种植的樱桃（Cerasus pudocerasus）、番茄（Lycopersicon esculentum）幼苗超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性高于不抗盐锻炼［10］。
盐渍土是制约兰州新区绿化建设的瓶颈，新区建设的目标是“特色鲜明、宜居宜业的生态绿城、多湖水城、现代新城”［11］。然而，兰州新区的土壤含盐量
较
收稿日期：2021-10-08；修回日期：2021-11-10
基金项目：甘肃省科技厅重点研发计划（20YF3FA011）；
甘肃省农业科学院成果转化重点研发项目（201
9GAAS24）资助
作者简介：梁鹏飞（1998-），男，甘肃白银人，硕士研究生。
E-mail：
南丽丽为通信作者。
E-mail：nanll@gsau.edu
高，属于典型的土壤原生盐渍土，营养物质少，威胁着植物的生长，且绿化植物种类以乔木和灌木占绝对优势，草本植物次之，研究盐胁迫下绿化草本植物幼苗生长与生理特性，对于阐明草本植物耐盐机制、选育及栽培适宜兰州新区耐盐绿化草本植物、提高土地利用率具有重要意义。
1材料和方法
1.1试验材料
供试材料为兰州地区主栽绿化草种瑞文德白三叶（Trifolium repens‘Rivendel’，TR）、岷山红三叶（Trifolium preten‘Minshan’，TP）、伯乐一年生黑麦草（Lolium multiflorum‘Bole’，LM）、绿宝石
多年生黑麦草（Lolium perenne‘Emerald’，LP）、正义高羊茅（Festuca arundinacea‘Justice’，FA）、优异早熟禾（Poa annua‘Excellent’，PA）、派尼紫羊茅（Festuca rubra‘Penny’，FR）、大花波斯菊（Cosmos bipinnata ‘Grandiflorus’，CB），其种子由甘肃农业大学草业学院提供。
1.2试验设计
选用消毒后的细沙（121℃，高温灭菌8h）1000g 装入花盆中（外口径、内口径、高和底径分别为13.2、12.0、14.0和9.2cm），用0.1%HgCl2溶液对种子进行消毒并清洗干净后均匀撒播在花盆中，其中TR、TP、PA、FR播深为1~2cm，LM、LP、FA、CB播深为3~4cm，每个植物播种12盆；出苗后间苗，每盆保留生长一致、分布均匀的幼苗20株，每隔2d浇灌100mL Hoagland营养液。待其生长42d后，进行NaCl处理，其盐溶液设为0（CK）、0.4%、0.8%和1.2%共4个梯度，每个梯度重复3盆。每隔2天每盆浇灌100mL不同盐浓度的Hoagland营养液，连续胁迫处理30d后采集各植物的叶片和根系分别测定其形态、生理指标。
1.3指标测定及方法
株高（Plant height，PH）；采用台式扫描仪对根系进行扫描并将图像存入电脑，用WinRHIZO根系分析系统软件获得根系总长度（Root length，RL）、根系总表面积（Root surface area，RSA）、根系平均直径（Average root diameter，ARD）、根体积（Root volume，RV）和根尖数（Root tip numb
er，RTN）等根系形态指标。
生理指标参考邹琦［12］的方法进行，采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法测定根系活力（Root activity，RA），采用饱和称重法测定叶片相对含水量（Relative water content，RWC），采用分光光度法测定叶绿素a（chloro⁃phyll a，chl a）、叶绿素b（chlorophyll b，chl b）、叶绿素a+b（chlorophyll a+b，chl a+b）、叶绿体色素（Chloro⁃plast pigment，CP）含量，采用蒽酮比色法测定可溶性糖（Soluble sugar，SS）含量，采用考马斯亮蓝G-250染色法测定可溶性蛋白（Soluble protein，SP）含量，采用硫代巴比妥酸法测定丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量，采用酸性茚三酮比色法测定脯氨酸（Pro⁃line，Pro）含量，采用愈创木酚法测定过氧化物酶（per⁃oxida，POD）活性，采用氮蓝四唑（NBT）光化还原法测定超氧化物歧化酶（Superoxide dismuta，SOD）活性，采用高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶（Catala，CAT）活性。
1.4数据分析
采用Excel2019处理数据，用SPSS16.0进行方差分析、聚类分析和主成分分析。
1.4.1综合指标
F(X j)=a1j X1j+a2j X2j+...a ij X ij（i=1，2，…，n；j=1，2，…，n）
式中：F（X j）为第j个综合指标值；a ij为各单一指标的特征值所对应的特征向量；X ij为各单一指标的标准化处理值。
1.4.2各综合指标的权重
W j=P j∑P j（j=1，2，…，n）
式中：W j表示第j个综合指标的权重；P j表示各植物第j个综合指标的方差贡献率。
1.4.3综合评价值
D=∑[F(X j)×W j]（j=1，2，…，n）
式中：D值为各植物耐盐能力的综合评价值。
2结果与分析
2.1盐胁迫对幼苗形态指标的影响
除TR外，各供试植物的株高随盐浓度的升高呈先减少后增加的变化趋势，且在盐浓度为0.4%时株高最低；盐浓度为1.20%时，LP的株高最高，FR和CB的最矮。根直径随盐胁迫浓度增加逐渐降低，并
在盐浓度为1.20%时降至最低，且FA的最大，TR的
最小，各供试植物间差异显著（P<0.05）。与CK相比，随盐胁迫浓度增加，根尖数、根体积、根表面积、根长均显著增加（P<0.05），并在盐浓度为1.20%时达到最大，其中TR的根尖数较CK增幅最大，TP的根表面积和根长较CK增幅最大（表1）。
2.2盐胁迫对幼苗叶片相对含水量、根系活力及叶绿素含量的影响
供试植物叶片相对含水量除TR、TP随盐胁迫浓度增加呈先增加后减少的变化趋势外，其余植物的叶片相对含水量均呈降低趋势，盐浓度为1.2%时降至最低，其中LP、LM、PA、FA、FR、CB较CK分别降低了0.31、0.11、0.24、0.26、0.14倍；随盐浓度的升高根系活力显著减小（P<0.05），盐浓度为1.2%时降至最低，TR、TP、LP、LM、PA、FA和FR较CK分别降低54.89%、64.68%、48.20%、75.63%、63.13%、34.06%、58.95%；叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b、叶绿体色素含量均随着盐浓度增加呈先降低后升高趋势（P<0.05），当盐浓度为0.80%时降至低谷，各供试植物间差异显著（P<0.05）；TP的叶绿体色素均最大，PA的均最小（表2）。
表1盐胁迫下供试植物形态指标
Table1Effects of salt stress on morphological indices of tested plants
植物TR TP LP LM PA FA FR CB 盐胁迫
0（CK）
0.4%
0.8%
1.2%
0（CK）
0.4%
0.8%
1.2%
0（CK）
0.4%
0.8%
1.2%
0（CK）
0.4%
0.8%
1.2%
0（CK）
0.4%
0.8%
1.2%
0（CK）
0.4%
0.8%
1.2%
0（CK）
0.4%
0.8%
1.2%
0（CK）
0.4%
0.8%
1.2%
株高/cm
12.73aG
11.46bE
11.50bE
11.23bF
18.71abE
18.34bD
19.34aC
19.42aD
42.04bB
39.03cA
41.27bA
44.93aA
46.99aA
36.77dB
40.24cA
42.37bB
24.08aC
17.12cD
20.99bC
23.52aD
21.32cD
21.07cC
24.08bB
27.39aC
14.36aF
12.49bE
13.83aD
14.08aE
14.36aF
12.49bE
13.83aD
14.08aE
根长/mm
258.79bA
285.09aA
288.30aA
290.13aAB
216.18dC
229.34cD
257.37bC
289.07aB
240.02bB
285.42aA
286.04aA
287.58aB
236.64dB
249.44cC
264.89bBC
295.96aA
229.21bB
234.03bD
238.35bD
259.93aD
212.08cC
258.33bB
272.04aB
272.26aC
231.84cB
253.29bBC
262.71aBC
265.88aD
206.46cC
219.06bE
267.30aB
275.81aC
根表面积/mm2
12.00bA
12.77aA
12.82aA
12.90aA
11.39bA
11.79abBC
12.13abBC
12.84aA
11.55bA
12.54aAB
12.72aAB
12.94aA
11.90bA
12.60aAB
12.66aAB
12.76aA
10.64bA
过年几号
10.96bC
11.80aC
11.87aB
11.72bA
12.26aAB
12.29aABC
12.31aAB
11.79bA
12.49aAB
12.50aAB
12.52aAB
11.05bA
11.79aBC
12.18aABC
12.33aAB
根直径/mm
0.25aA
0.23abC
0.23abD
0.21bD
0.31aAB
0.26bC
0.25bC
0.24bC
0.31aAB
0.28aBC
0.27bC
0.26bC
0.27aA
0.23bC
0.23bD
0.22bD
0.28aA
0.28aBC
0.27aC
0.24bC
0.36aB
0.35aA
0.32bB
0.31bA
0.35aB
0.32aAB
0.29bC
0.28bB生态环境保护措施
0.37aB
0.37aA
0.36aA
0.28bB
根尖数
552.67dE
837.67cE
1045.33bE
1710.33aC
494.00dF
531.00cG
634.67bG
1443.67aD
829.00dD
1216.67cB
1605.67bB
1882.67aB
1538.67dA
1901.00cA
2009.00bA
2610.00aA
1037.33cB
1045.00cD
1125.00bF
1306.67aE
415.67dG
755.67cF
933.67bD
1175.67aG
980.33dC
1064.67cC
1148.67bC
1222.67aF
311.67dH
334.33cH
363.00bH
542.00aH
根体积/mm3
0.05bB
0.08abA
0.12aA
0.12aAB
0.05cB
0.07bA
0.09abA
0.10aB
0.08bAB
0.10bA
0.11bA
0.14aAB
0.07bAB
0.08abA
0.10abA
0.11aB
0.05bB
0.07bA
0.08bA
0.13aAB
0.07bAB
0.07bA
0.09bA
0.13aAB
0.06bA
0.11aA
0.12aA
0.17aAB
0.07bAB
0.11aA
0.13aA
0.27aA
注：不同大写字母表示同一盐浓度下8种草本植物间差异显著（P<0.05）；不同小写字母表示同一植物在不同盐浓度下差异显著（P<0.05）。下同
2.3盐胁迫对幼苗渗透调节物质及MDA含量的影响
供试植物叶片、根系可溶性糖和丙二醛含量随盐梯度的增加显著增加（P<0.05），当盐浓度为1.2%时升至最高，各供试植物间差异显著（P<0.05），其中TP的叶片、FR的根系可溶性糖含量较CK增幅最大，FR的叶片、LP的根系较CK增幅最低；FA的叶片、LP 的根系丙二醛较CK增幅最小，CB的叶片、TR的根系增幅最大。叶片、根系可溶性蛋白含量随盐梯度的增加显著降低（P<0.05），当盐浓度为1.2%时降至最低，各供试植物间差异显著（P<0.05），其中TP的叶片、PA的根系可溶性蛋白含量较CK降幅最大，CB的叶片和根系较CK降幅最小。除TR、TP的叶片和根系脯氨酸含量随盐浓度增加呈先升高后降低（P< 0.05）外，其余植物叶片和根系脯氨酸含量均显著增加（P<0.05），当盐浓度为1.2%时增至最大，且CB 的叶片、LP的根系脯氨酸含量较CK增幅最大。同一盐浓度下，供试植物叶片可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸和丙二醛含量大多高于根系（表3）。
2.4盐胁迫对幼苗抗氧化物酶活性的影响
供试植物叶片和根系SOD活性随盐梯度的增加显著增加（P<0.05），盐浓度为1.2%时增至最高，各
表2盐胁迫下供试植物叶片相对含水量、根系活力、叶绿素含量
Table2Effects of salt stress on leaf relative water content，root activity and chlorophyll contents of tested plants
植物TR TP LP LM PA FA FR CB 盐胁迫
CK
0.4%
0.8%
1.2%
CK
0.4%
0.8%
1.2%
CK
0.4%
0.8%
1.2%
CK
0.4%
0.8%
1.2%
CK
0.4%
0.8%
1.2%
CK
0.4%
0.8%
1.2%
CK
0.4%
0.8%
1.2%
CK
0.4%
0.8%
1.2%
叶片相对含水量/%
60.55aB
65.08aB
66.47aC
61.13aB
62.49cB
67.93bB
76.73aAB
56.65dB
56.91a B
49.81bC
48.65bD
39.02cC
44.58aC
44.24aC
43.40aE
39.49bC
87.00aA
80.09aA
69.50bC
66.05bB
81.84aA
74.90bAB
68.21cC
60.38dB
82.61aA
74.54bAB
73.80bB
61.05cB
88.45aA
83.33bA
78.73cA
75.83cA
根系活力/
（μg·g-1·h-1）
30.17aD
19.04bE
16.33bC
13.61bD
30.41aD
17.98bE
14.29cC
10.74dD
21.07aE
13.34bE
12.00bC
10.91bD
22.18aE
16.71bE
11.96cC
5.41dE
152.50aA
126.35bA
61.37cB
56.22dB
66.63aC
55.33bD
48.05cB
43.94cC
89.13aB
75.08bB
49.16cB
36.59dD
153.20aA
126.83bC
79.64cA
77.02cA
叶绿素a/美味的妈妈
（mg·g-1）
0.97aB
0.85cB
0.68cB
0.89bA
1.14aA
1.13aA
0.88dA
0.95cA
0.30aE
0.25bD
0.19cE
0.26bC
0.53aC
0.27bD相机快门寿命
0.21cDE
0.22cC
0.22aF
0.15bE
0.03cF
0.05cE
0.34abE
0.29bD
0.27bD
0.40aB
0.31aE
0.24abD
0.10bF
0.13bD
0.44aD
0.43aC
皮冻的制作方法
0.37bC
0.44aB
叶绿素b/
（mg·g-1）
0.32aC
0.28bB
0.26bB
0.33aB
1.16aA
0.75bA
0.33cA
0.37cA
0.03aF
0.03aE
0.02aE
0.03aE
0.17aD
0.09bD
0.07bD
0.08bD
0.08aEF
0.06aE
0.01bE
0.02bE
0.11aE
0.11aD
0.09aD
0.12aC
0.11aE
0.09aD
0.05bDE
0.06bE
0.43aB
0.21bC
0.14bC
0.35aB
叶绿素a+b/
（mg·g-1）
1.26aB
1.13bB
0.95cB
1.22aB
2.31aA
1.88bA
1.21dA
1.33cA
0.39aEF
0.33bD
0.25cE
0.35bE
0.70aD
0.36bD
0.28cDE
0.30bcE
0.30aF
0.21bE
0.05cG
0.07cF
0.45abE
0.40bD
0.36bD
0.52aD
0.42aE
0.33abD
0.15bF
0.19bF
0.87aC
0.65bC
0.51cC
0.78aC
叶绿体色素/
（mg·g-1）
1.49aB
1.32bB
1.09cB
1.37bB给我5分钟
2.32aA
2.08bA
1.47dA
1.56cA
0.45aD
0.38cD
0.29dE
0.41bD
0.81aC
0.43bD
0.34cD
0.36cD
0.19aF
0.14bF
0.03c F
0.04cE
0.28abE
0.25bE
狮子男和金牛女
0.24bE
0.35aD
0.27aE
0.21abE
0.09bF
0.11bE
0.77aC
0.66bC
0.51cC
0.75aC
供试植物间差异显著（P<0.05），且CB的叶片、PA的根系SOD活性较CK增幅最大，TR的叶片、TP的根系SOD活性较CK增幅最小；除TP外，其余植物叶片SOD活性均高于根系。叶片和根系POD和CAT活性均随着盐浓度的增加先升高后降低（P<0.05），在盐浓度为0.80%时达到峰值，各供试植物间差异显著（P<0.05），其中LM的叶片、CB的根系POD活性较CK增幅最大，PA的叶片和根系较CK增幅均最小；CB的叶片、FA的根系CAT活性较CK增幅最高，FA 的叶片、CB的根系增幅最低。同一盐浓度下，叶片POD活性均大于根系，而叶片和根系CAT活性无明显变化规律（表4）。
2.5主成分分析
前5个主成分的贡献率分别为26.14%、25.16%、14.26%、8.08%、7.45%，累计贡献率为81.08%。其中第1、2、3、4、5主成分各自的特征值分别为4.966、4.780、2.708、1.535、1.415，对应较大的特征向量分别是根系活力、叶绿体色素、过氧化物酶，过氧氢化酶叶片相对含水量，因此这5个指标可作为供试植物耐盐性筛选与评价的重要指标（表5）。
表3盐胁迫下供试植物渗透调节物质及丙二醛含量
Table3Effects of salt stress on osmoregulation substances and MDA content of tested plants
植物TR TP LP LM PA FA FR CB 盐胁迫
0（CK）
0.4%
0.8%
1.2%
0（CK）
0.4%
0.8%
1.2%
0（CK）
0.4%
0.8%
1.2%
0（CK）
0.4%
0.8%
1.2%
0（CK）
0.4%
0.8%
1.2%
0（CK）
0.4%
0.8%
1.2%
0（CK）
0.4%
0.8%
1.2%
0（CK）
0.4%
0.8%
1.2%
叶
SS/
（mg·g-1）
6.48dD
7.93cE
12.29bG
19.09aE
11.29dC
15.97cD
23.96bE
37.75aD
27.64bB
42.05aB
44.19aB
44.48aC
12.87cC
15.24cD
18.08bF
25.71aE
31.29bA
35.42bC
38.04bD
53.42aB
28.16cB
57.17bA
60.89abA
64.97aA
32.36bA
39.92aB
41.25aC
43.23aC
7.70bD
8.08bE
12.28aG
13.18aG
SP/
（mg·g-1）
16.25aA
15.67aA
11.67bA
8.87cB
7.44aF
5.24bE
5.10bE
3.13cE
7.41aF
6.98aD
5.68bE
5.36bD
11.55aD
10.07bC
8.86cB
7.17dC
12.98aB
12.17abB
11.99abA
11.08bA
11.00aE
7.73bD
6.59cD
6.40cC
12.31aC
10.10bC
8.02cC
7.17cC
4.02aG
3.99aE
3.96aF
3.93aE
Pro/
（μg·g-1）
265.25dE
1519.86cE
3686.69aC
3398.61bD
635.96dD
723.69cG
2394.60aF
2040.54bE
922.37dC
2700.33cC
4306.14bA
4528.49aA
990.84dC
1125.57cF
3217.07bE
4059.03aC
3144.80dA
3313.71cB
4234.23bA
4443.94aAB
681.53dD
3907.05cA
4016.23bB
4383.90aB
2436.50dB
2553.74cD
3353.04bD
4165.92aC
612.49dD
2632.19cC
3181.64bE
4315.86aB
MDA/
（μmol·mg-1）
58.04cA
66.34bA
68.69aA
69.17aA
19.61dB
24.85cB
26.56bB
29.25aC
13.16cD
15.64bDE
15.73bF
24.01aD
11.21dE
14.92cE
17.49bE
20.05aE
15.05cC
15.84cD
19.83bC
20.67aE
11.15cE
11.64cG
12.11bG
12.68aG
15.32cC
16.86bC
16.91bE
18.99aF
11.13dE
13.59cF
18.64bD
32.03aB
根
SS/
（mg·g-1）
5.65cF
11.42bB
11.99bG
14.76aE
29.05dB
35.49cA
40.48bB
52.89aB
44.97cA
46.89bcE
49.92bA
62.38aA
13.56cD
17.08bF
17.67bF
25.89aD
9.48dE
12.06cF
24.45bE
27.05aD
17.58cC美国一号公路
29.43bC
38.00aC
40.05aC
7.78dEF
23.95cD
31.45bD
40.10aC
3.17bG
3.39bG
4.53aH
4.54aF
SP/
（mg·g-1）
4.53aA
4.24aA
2.90bB
2.54bAB
4.55aA
4.09bA
3.68cA
2.60dAB
2.65aC
2.37aC
1.80bD
1.65bC
2.89aC
2.70aBC
2.21bC
1.60cC
4.14aB
3.23bB
2.43cC
1.23dD
4.02aB
2.94bBC
2.45bC
2.32bB
4.07aB
3.24abB
2.93bB
2.79bA
1.54aD
1.51aD
1.45bE
1.11cD
Pro/
（μg·g-1）
66.09dE
458.84cE
818.50aE
617.40bF
119.82dDE
467.20cE
797.94aE
719.75bF
230.67dD
3489.50cA
3693.17bA
4057.73aB
2061.28cA
3494.44bA
3819.14aA
4104.61aB
684.28dB
1109.68cC
2255.49bC
2696.57aD
428.65dC
3425.70cA
3590.49bA
4451.37aA
260.24dD
1788.51cB
3325.56bB
3536.01aC
657.10dB
922.06cD
1138.23bD
2087.84aE
MDA/
（μmol·mg-1）
17.56dA
19.89cA
35.09bA
40.23aA
11.58dB
15.33cB
16.32bB
17.81aB
8.03cD
8.50bE
8.76bF
9.36aG
7.35dE
8.99cE
14.84bC
15.49aC
7.40cE
9.66bD
9.82bE
11.07aF
10.91cC
11.48bC
11.77bD
13.25aD
6.95dE
10.04cD
11.20bD
11.97aE
3.23cF
3.78bF
4.93aG
5.17aH
