【化学融雪剂胁迫对翠菊生理特性的影响】融雪剂成分化学式

　　摘要：选用吉农大红翠菊（Ｃａｌｌｉｓｔｅｐｈｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｎｅｅｓ ｃｖ． Ｊｉｎｏｎｇｄａｈｏｎｇ）为试材，研究了在不同处理水平化学融雪剂胁迫下相关生理指标的变化。结果显示，随着化学融雪剂胁迫处理水平的增大，翠菊体内丙二醛（ＭＤＡ）和可溶性糖的含量均在增大，且含量均高于正常情况；超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）活性呈现先降低后增高然后缓慢下降的变化趋势，在化学融雪剂０．１０％处理水平时活性最低，各处理ＳＯＤ活性低于正常情况；而过氧化物酶（ＰＯＤ）活性呈现先升高后降低的变化趋势，在化学融雪剂０．２０％处理水平时达到最大值，但当化学融雪剂处理水平继续增加时活性降低。
　　关键词：翠菊；化学融雪剂；生理特性
　　中图分类号：Ｓ６８１．９；Ｘ５０３．２３３文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）10－2044-03
　　
　　Effects of Chemical Deicing Salt Stress on the Physiological Characteristics
　　of Callistephus chinensis
　　
　　ＣＵＩ Ｈｕ－ｌｉａｎｇ，ＱＩＡＯ Ｃｏｎｇ，ＬＩ Ｘｉａ，ＨＯＵ Ｊｉａｎ－ｗｅｉ
　　（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｊｉｌｉｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３０１１８，Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｄｅｉｃｉｎｇ ｓａｌｔ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｃａｌｌｉｓｔｅｐｈｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｎｅｅｓ ｃｖ． Ｊｉｎｏｎｇｄａhong ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｄｅｉｃｉｎｇ ｓａｌｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ， ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ＭＤＡ ａｎｄ ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ； ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ＳＯＤ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｆｉｒｓｔ， ｉｎｃｒｅａｓｅｄ subsequently ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ａｎｄ ｒｅａｃｈｅｄ ｔｈｅ ｍｉｎｉｍｕｍ ｖａｌｕｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗａｓ ０．１０％； ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ＰＯＤ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｉｒｓｔ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｖａｌｕｅ ａｐｐｅａｒｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ０．２０％．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｃａｌｌｉｓｔｅｐｈｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｎｅｅｓ； ｃｈｅｍｉｃａｌ ｄｅｉｃｉｎｇ ｓａｌｔ； physiological ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
　　
　　中国北方城市在冬季除雪普遍采用播撒化学融雪剂的方法，而化学融雪剂的主要成分是盐类，长期使用对生态环境造成的一系列问题已引起广泛的关注［１，２］。化学融雪剂对植物的危害主要是通过含融雪剂的积雪融化后在土壤中积累，引起土壤盐分过高，造成植物出现盐胁迫［３］，并且这种盐胁迫对园林植物生长的抑制作用非常明显［４，５］。草本花卉在城市绿地中的栽培通常是当年春季冰雪融化后带土坨直接定植于绿地当中，且多为浅根系植物，至于土壤中融雪剂残留对之的影响鲜有报道。翠菊（Ｃａｌｌｉｓｔｅｐｈｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｎｅｅｓ），又名江西腊、七月菊，属菊科（Ａｓｔｅｒａｃｅａｅ）一年生草本，是典型的城市绿地常用草本花卉。吉农大红翠菊（Ｃ． ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｎｅｅｓ ｃｖ． Ｊｉｎｏｎｇｄａｈｏｎｇ）是长春市常见的草本花卉，具有很高的观赏价值［６］。试验采用吉农大红翠菊为试材，从草本花卉栽培的实际出发，就化学融雪剂胁迫对翠菊生理的影响进行了探讨，旨在为进一步研究化学融雪剂对城市园林植物的危害提供科学依据。
　　１材料与方法
　　１．１材料与设计
　　试材吉农大红翠菊由吉林农业大学园艺学院提供。试验用化学融雪剂选用ＲＸＪ型融雪剂，由长春市经纬化工股份合作公司提供。试验采用单因素随机区组试验设计方法，共设５个处理，处理１（Ｔ１）化学融雪剂水平（以干土重量百分比计，下同）为０．０５％，处理２（Ｔ２）化学融雪剂水平为０．１０％，处理３（Ｔ３）化学融雪剂水平为０．２０％，处理４（Ｔ4）化学融雪剂水平为０．４０％，对照（Ｔ０）不用化学融雪剂。每个处理３次重复，每个重复１５株。
　　１．２田间试验方法
　　试验于２０１０年４月至９月在吉林农业大学园艺学院园林试验基地进行。２０１０年４月２０日于园林试验基地温室播种育苗，待翠菊幼苗长出２片真叶后分苗供试验用。２０１０年６月１５日进行试验处理，选择长势一致的翠菊幼苗，将不同处理水平的基质（园土∶草炭∶炉渣的体积比为３∶２∶１）分置于２０ ｃｍ×２０ ｃｍ×２０ ｃｍ的培养钵中，每个培养钵定植１株，各处理随机排列，处理２０ ｄ后选取上部功能叶片测量有关生理指标。
　　１．３测定项目与方法
　　超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）、过氧化物酶（ＰＯＤ）、可溶性糖含量和丙二醛（ＭＤＡ）含量等指标按文献［７］的方法测定，并略作改进。细胞膜透性的测定采用相对电导率法，用电导率仪（ＤＤＳ－１１Ａ型，上海虹益仪器厂）测定。每项测定重复３次，试验数据用Ｅｘｃｅｌ 2000和ＤＰＳ专业版软件进行统计分析。
　　１．４盐害调查以及盐害指数的计算
　　在处理缓苗后每５ ｄ观察一次受害情况，在第３０ ｄ时进行盐害调查统计，调查盐害级别按单株幼苗受害程度和生成侧根数的多少，将幼苗的盐害程度由轻到重分成５级。０级――幼苗生长正常，表现该品种应有的生长特征；１级――幼苗生长稍微受到抑制，株高、侧根数、真叶数及叶面积等形态指标部分稍低于0级，有少数叶尖、叶脉或叶缘变黄；２级――幼苗生长受到一定抑制，株高低于0级，叶面积减小，有大约１／２的叶尖、叶缘焦枯；３级――幼苗生长受到抑制，株高明显低于0级，叶片较小，大部分叶尖、叶缘焦枯，出现落叶；４级――植株生长受到明显抑制，株高明显低于３级植株，真叶刚显露，子叶面积明显小于对照，最终叶落趋于死亡。根据所调查的盐害级别计算盐害指数（Ｓａｌｔ ｉｎｊｕｒｅ ｉｎｄｅｘ，ＳＩＩ）和盐害率（Ｓａｌｔ ｉｎｊｕｒｙ ｒａｔｅ，ＳＩＲ）。ＳＩＩ＝∑（盐害代表级别×受害株数）／（总株数×盐害最高级别）×１００％；ＳＩＲ＝（盐害株数／调查总株数）×１００％。
　　２结果与分析
　　２．１盐害指数和盐害率
　　不同化学融雪剂处理对翠菊幼苗的盐害指数和盐害率影响结果见表１，由表１可见，随着化学融雪剂处理浓度的增大，翠菊的盐害率和盐害指数也不断增大；对各处理间盐害指数进行方差分析后发现，各处理间差异显著。并且化学融雪剂处理的盐害率均比对照的差异显著。
　　２．２对抗氧化酶活性的影响
　　植物体细胞保护酶系统是植物体防御逆境伤害的有效体系，不同化学融雪剂浓度处理对翠菊幼苗抗氧化酶活性的影响结果见图１，从图１可见，翠菊幼苗的ＰＯＤ活性呈先升后降的变化趋势，在０．２０％化学融雪剂处理水平下达到最高值，比对照增加了２４１．００％，处理达到０．４０％化学融雪剂水平时略有下降，但依旧高于对照２３２．５９％，说明在化学融雪剂０．０５％和０．１０％处理水平下刺激了ＰＯＤ活性，而到０．４０％水平时ＰＯＤ活性又受到了抑制。正常情况下翠菊幼苗的ＳＯＤ活性较高，化学融雪剂各处理间大致呈现先降低再升高又下降的趋势，在０．１０％化学融雪剂处理水平下达到最低值，比对照下降了５５．３９％，０．２０％化学融雪剂处理下却明显升高，但依旧比对照下降了２９．１７％，０．４０％化学融雪剂处理下略有下降，却仍高于最低值。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 　　２．３对可溶性糖含量的影响
　　植物在逆境中可通过大量合成可溶性糖来维持自身的渗透压，以缓解逆境带来的伤害。不同化学融雪剂浓度处理对翠菊幼苗可溶性糖含量的影响结果见图２，从图２结果分析可得出，化学融雪剂各处理的含量均高于对照，０．０５％～０．２０％各处理水平间的变化缓慢，到０．４０％处理水平时显著升高，比对照增加了１９５．１６％，这说明化学融雪剂各处理对翠菊幼苗均造成了逆境伤害，０．４０％处理水平下翠菊幼苗体内的可溶性糖含量显著升高，说明翠菊幼苗的体细胞渗透调节能力很强，受到的伤害较大。
　　２．４对相对电导率的影响
　　植物细胞的膜损伤较大时，会导致植物体内的电解质和有机质大量外渗，而相对电导率的变化反映了电解质外渗的程度。不同化学融雪剂浓度处理对翠菊幼苗相对电导率的影响结果见图３，从图３可见，翠菊幼苗相对电导率的变化呈现缓慢升高的趋势，且化学融雪剂各处理均高于对照，０．０５％和０．１０％两个处理水平比对照增加了８．３２％，０．２０％处理水平比对照增加了１４．８６％，０．４０％处理水平比对照增加了１６．２７％，这说明植物体内的电解质和有机质在逆境下大量外渗，不过单从变化趋势还无法全面判断化学融雪剂胁迫对植物相对电导率的显著影响。
　　２．５对丙二醛含量的影响
　　植物受到逆境伤害时会发生膜脂化作用，丙二醛（ＭＤＡ）是植物膜脂化过程的最终分解产物，所以它的含量可以反映出植物受逆境伤害的程度。不同化学融雪剂浓度处理对翠菊幼苗丙二醛含量的影响结果见图４，从图４可看出，正常情况下丙二醛含量很低，随着化学融雪剂处理水平的升高，各处理间的丙二醛含量也逐渐升高，并且在０．４０％处理水平下升高较明显，达到最大值，比对照增加了１２９．１８％，这说明化学融雪剂处理水平的升高导致翠菊的膜脂氧化程度加重，其中尤以０．４0％的处理水平对细胞膜系统造成的伤害较大。
　　３小结与讨论
　　盐胁迫主要通过离子胁迫和水分胁迫影响植物的一系列代谢过程［８］，从而影响植物的生长。盐害指数（ＳＩＩ）可反映盐胁迫对植物生长的抑制程度，在胁迫条件下，植物盐害指数和盐害率与植物的耐盐性呈负相关关系。植物抗氧化系统的活性与植物的抗性密切相关，盐胁迫会导致植物体内活性氧的产生增加，从而产生氧化胁迫［９］。本试验中，随着化学融雪剂胁迫程度的增加，翠菊幼苗的ＰＯＤ活性不断增强，表明翠菊叶片在化学融雪剂胁迫下清除自由基的能力在不断增强，当化学融雪剂处理水平进一步升高时，ＰＯＤ活性略微下降，表明ＰＯＤ活性受到抑制，可认为化学融雪剂胁迫已超出了翠菊幼苗自身的调节能力，这与于爽等［１０］的研究结果相似，但是翠菊幼苗ＳＯＤ活性却呈现出先下降后升高然后又下降的变化趋势，在处理水平达到０．１０％时活性最低，随着浓度的增加活性又升高，之后又降低，但仍高于最低值。分析认为，在化学融雪剂低浓度胁迫下，翠菊幼苗的ＳＯＤ活性降低可能是ＳＯＤ活性已受到抑制，但随着ＰＯＤ活性的增强，翠菊幼苗叶片清除自由基的能力增加，使得翠菊幼苗叶片细胞膜氧化伤害得以缓解，从而使ＳＯＤ活性抑制程度减轻，开始升高；但在高胁迫水平下，ＰＯＤ和ＳＯＤ活性均受到抑制，表明在高胁迫水平下，翠菊幼苗可能受到了较大的伤害。
　　盐胁迫对植物的直接危害之一是渗透胁迫，在盐胁迫来临后，植物体通过调节体内的渗透调节物质含量来缓解渗透压力。可溶性糖就是植物体内重要的渗透调节物质，其含量变化可反映植物体渗透调节的能力。随着胁迫程度的加深，其含量也不断增加。试验中翠菊幼苗叶片的可溶性糖含量各处理水平均高于对照，说明翠菊自身通过提高可溶性糖含量来缓解渗透压力，以减少盐害。研究表明，相对电导率和丙二醛含量之间存在着线性正相关关系［１１］；也有研究认为，用电导率法测定的相对电导率的改变并不能完全反映盐胁迫导致的细胞膜透性的改变［１２］。本试验中，随着化学融雪剂胁迫浓度的增加，翠菊幼苗叶片的相对电导率和丙二醛含量均在不断地增加，尤其在化学融雪剂０．４０％处理水平下丙二醛含量明显升高，说明此时翠菊的细胞膜透性较高，但相对电导率升高变化趋势并不显著，表明该处理水平对翠菊生长有较大的伤害。因此，化学融雪剂胁迫处理水平达到０．４０％时，各项指标变化较大，此时的有关生理指标不宜反映翠菊受化学融雪剂胁迫的程度。
　　
　　参考文献：
　　［１］ ＧＯＤＷＩＮ Ｋ Ｓ，ＨＡＦＮＥＲ Ｓ Ｄ，ＢＵＦＦ Ｍ Ｆ． Ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ ｓｏｄｉｕｍ ａｎｄ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｍｏｈａｗｋ ｒｉｖｅｒ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ： Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｆｉｆｔｙ ｙｅａｒｓ ｏｆ ｒｏａｄ－ｓａｌｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，２００３，１２４（２）：２７３－２８１．
　　［２］ ＳＴＥＦＡＮ Ｌ． Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｅｉｃｉｎｇ ｓａｌｔ ｏｎ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｓｔｒｅａｍ ｗａｔｅｒ ｏｆ ｆｉｖｅ ｃａｔｃｈｍｅｎｔｓ ｉｎ ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｓｗｅｄｅｎ ［Ｊ］． Ｗａｔｅｒ Ａｉｒ ａｎｄ Ｓｏｉｌ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，２００１，１３０（１－４）：８６３－８６８．
　　［３］ ＲＩＣＨＢＵＲＧ Ｊ Ａ，ＰＡＴＴＥＲＳＯＮ Ｗ Ａ，ＬＯＷＥＮＳＴＥＩＮ Ｆ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｒｏａｄ ｓａｌｔ ａｎｄ ｐｈｒａｇｍｉｔｅｓ ａｕｓｔｒａｌｉｓ ｉｎｖａｓｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｗｅｓｔｅｒｎ Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ ｃａｌｃａｒｅｏｕｓ ｌａｋｅ－ｂａｓｉｎ ｆｅｎ［Ｊ］． Ｗｅｔｌａｎｄｓ，２００１，２１（２）：２４７－２５５．
　　［４］ 严霞，李法云，刘桐武，等． 化学融雪剂对小麦和玉米种子发芽的影响［Ｊ］．气象与环境学报，２００７，２３（４）：６２－６６．
　　［５］ 李法云，严霞，刘桐武，等． 化学融雪剂胁迫对糖槭和复叶槭生长及钾、钠吸收的影响［Ａ］． 任海．第五届中国青年生态学工作者学术研讨会论文集［Ｃ］． 广州，２００８． １５６－１６３．
　　［６］ 侯建伟，赵春莉，侯铁梅． 翠菊新品种“吉农大蓝翠菊”［Ｊ］． 园艺学报，２００９，３６（６）：９３４．
　　［７］ 张治安，张美善． 植物生理学实验指导［Ｍ］． 长春：吉林大学出版社，２００６．
　　［８］ ＰＡＲＩＤＡ Ａ Ｋ，ＤＡＳ Ａ Ｂ． Ｓａｌｔ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ａｎｄ ｓａｌｉｎｉｔｙ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｐｌａｎｔｓ：ａ ｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］． Ｅｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓａｆｅｔｙ，２００５，６０：３２４－３４９．
　　［９］ ＨＥＲＮＡＮＤＥＺ Ｊ Ａ，ＣＡＭＰＩＬＬＯ Ａ，ＡＬＡＡＲＣＯＮ Ｊ Ｊ，ｅｔ ａｌ． Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｌｅａｆ ｗａｔｅｒ ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｔｏ ＮａＣｌ ｓｔｒｅｓｓ ｉｎ ｐｅａ ｐｌａｎｔｓ［Ｊ］． Ｎｅｗ Ｐｈｙｔｏｌ，１９９９，１４１：２４１－２５１．
　　［１０］ 于爽，任玉兰，王晶晶，等． ＮａＣｌ对苦瓜幼苗生理特性的影响［Ｊ］． 东北农业大学学报，２０１０，４１（３）：４３－４７．
　　［１１］ 常乐，夏宜平． 盐胁迫下东方百合的生理生化响应［Ａ］． 张启翔． 中国观赏园艺研究进展２００８――中国园艺学会观赏园艺专业委员会２００８年学术年会论文集［Ｃ］． 哈尔滨，２００８． ４４３－４４６．
　　［１２］ 邹日，柏新富，朱建军． 盐胁迫对三角叶滨藜根选择透性和反射系数的影响［Ｊ］． 应用生态学报，２０１０，２１（９）：２２２３－２２２７．
　　
　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文