林下不同土層浸提液對馬纓杜鵑幼苗生理指標的影響

田紅紅+李朝嬋+韋唯

摘要：采用馬纓杜鵑純林下土壤、腐殖質、枯落物這3種不同土層的浸提液澆灌馬纓杜鵑3年生幼苗，以清水處理為對照，測定馬纓杜鵑葉片酶活性、游離脯氨酸含量、丙二醛含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白質含量、葉綠素含量等指標，研究馬纓杜鵑幼苗對不同浸提液的生理響應。結果表明，與清水澆灌相比，土壤浸提液澆灌處理的幼苗葉片SOD、CAT、POD活性有明顯升高；3種浸提液處理的植株，其葉綠素含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量多低于清水處理，MDA含量多高于清水處理；枯落物層、土壤層浸提液澆灌的植株，其葉片可溶性蛋白質含量呈先升高后降低再升高趨勢。

關鍵詞：馬纓杜鵑；土壤浸提液；生理指標；林下土層

中圖分類號： S685.210.1 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2017）01-0128-03

馬纓杜鵑（Rhododendron delavayi Franch.）為杜鵑花科杜鵑屬植物，是素有“杜鵑王國”美稱的國家級森林公園貴州百里杜鵑林區主要樹種之一。貴州分布的杜鵑花種類有111種[1-2]，其中百里杜鵑林區有33種[1]。目前，百里杜鵑林區天然群落林下實生幼苗極少，高山杜鵑的天然更新成為林區可持續發展的障礙。周艷等研究凋落物對迷人杜鵑幼苗更新和種子萌發的影響發現，林下凋落物厚度和化感物質對杜鵑幼苗更新產生影響[3]，而種子萌發和幼苗生長往往受光照、營養、水分、捕食等生態因子及同一群落物種間相互作用的影響。本試驗在百里杜鵑實地調查的基礎上，對馬纓杜鵑樹種幼苗采用不同土層浸提液進行處理，評價浸提液對馬纓杜鵑幼苗生長的影響，以期為高山杜鵑群落的結構和更新提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

生長較為一致、粗壯的3年生馬纓杜鵑實生幼苗，葉革質，長圓狀披針形，長5.0～7.0 cm，寬1.5～4.5 cm，邊緣反卷，葉表面深綠至淡綠色，背面有白色至灰色或淡褐色海綿狀毛被，中脈向背面凸出。分層采集百里杜鵑景區馬纓杜鵑純林下的土壤層、腐殖質層、枯落物，用清水浸泡1周，所得液體即為處理液，以清水澆灌為對照。

1.2 處理方法

2015年6月，將馬纓杜鵑幼苗移植于長方形塑料花盆內，每盆5株；待生長正常（7月1日），對幼苗進行不同土層浸提液處理，每處理20株，重復3次；對浸提液處理過的植株進行形態觀察，每隔15 d取1次不同處理的馬纓杜鵑葉片，測定其生理指標。

1.3 測定方法

可溶性蛋白質、游離脯氨酸含量分別采用考馬斯亮藍法、酸性茚三酮比色法[4]測定；葉綠素含量采用分光光度法[5-6]測定；過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）活性分別采用愈創木酚法、高錳酸鉀（KMnO4）滴定法、氮藍四唑法（NBT）測定；丙二醛（MDA）、可溶性糖含量分別采用硫代巴比妥酸（TBA）反應法、苯酚硫酸比色法測定。

1.4 數據分析

采用Excel軟件對數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同浸提液持續澆灌對植株形態的影響

由表1可見，用不同浸提液持續30 d澆灌馬纓杜鵑幼苗，植株外部形態發生較大變化，其中對葉片的影響比較明顯；枯落物層水浸提液澆灌的植株葉片出現黃葉較多，植株生長最不明顯；腐殖質層、土壤層水浸提液澆灌的植株葉片形態沒有發生明顯的變化，只是在接近土壤處的部分植株出現不同程度的褐變；對照植株均生長正常，葉色亮綠；持續澆灌 60 d，葉片出現不同程度的掉落，其中以枯落物層水浸提液澆灌的植株葉片掉落最為嚴重。

2.2 不同浸提液持續澆灌對植株葉綠素含量的影響

由圖1可見，不同處理液對馬纓杜鵑幼苗葉綠素含量的影響有不同，隨處理時間的延長，不同浸提液持續澆灌馬纓杜鵑幼苗其葉片的葉綠素含量呈先降低后升高再降低的趨勢；澆灌0～15 d時，枯落物、腐殖質層處理的杜鵑幼苗葉綠素含量急劇下降，之后回升，二者葉綠素含量變化趨于穩定，差異不大，幼苗有少數老葉輕度萎蔫，新葉較少，顏色為暗綠色；土壤浸提液澆灌30 d時，杜鵑幼苗葉綠素含量下降到最小值，為0.076 9 mg/g，葉片有明顯的變色癥狀，接近土壤處的葉片及莖褐變；對照處理的幼苗葉綠素含量整體高于其他浸提液處理。

2.3 不同浸提液持續澆灌對馬纓杜鵑葉片保護酶活性的影響

2.3.1 對SOD活性的影響 由圖2可見，不同溶液澆灌處理的馬纓杜鵑幼苗葉片，其SOD活性有明顯變化，呈不同趨勢的波浪形曲線，達到峰值的時間不同；土壤層浸提液澆灌持續30 d時，SOD含量達到最大值，為108.00 U/g；枯落物、腐殖質層浸提液在澆灌持續45 d時，SOD含量各自達到最大值，分別為136.07、114.15 U/g；與對照組比較，不同浸提液處理幼苗時葉片中的活性氧不斷產生，SOD響應迅速，枯落物層浸提液處理幼苗時SOD活性與對照有顯著差異，腐殖質層、土壤層浸提液與對照差異不明顯。

2.3.2 對CAT活性的影響 由圖3可見，不同浸提液持續澆灌馬纓杜鵑幼苗，其葉片CAT活性有明顯變化，總體呈下降趨勢；與對照組相比，枯落物層浸提液處理的幼苗，其葉片CAT活性變化相對平緩；腐殖質層浸提液處理的幼苗，其葉片CAT活性在澆灌15 d時達到最大值，為8.09 mg/（g·min），后一直呈下降趨勢；土壤層水浸提液處理的幼苗，其葉片CAT活性一直呈下降趨勢，0～15、30～45 d這2個階段出現急速下降，而15～30、45～60 d下降相對緩慢；與3種不同浸提液相比，對照組葉片CAT活性在澆灌45 d后出現緩慢上升，這說明3種浸提液持續澆灌馬纓杜鵑幼苗可對其葉片CAT活性的產生起抑制作用。

2.3.3 對POD活性的影響 由圖4可見，對照和3種浸提液處理的馬纓杜鵑葉片，其POD活性總體呈先下降后緩慢升高的趨勢，其中對照的葉片POD活性始終同期高于其他處理；枯落物、土壤層浸提液持續澆灌30 d時，葉片POD活性達到最小值，分別為80.68、93.28 U/（g·min），45 d后趨于穩定，此時大多數幼苗死亡，生長緩慢；腐殖質層浸提液處理的馬纓杜鵑幼苗，其葉片POD活性在澆灌45 d內達到最小值，為87.02 U/（g·min）。

2.4 不同浸提液持續澆灌對馬纓杜鵑葉片可溶性糖和脯氨酸含量的影響

2.4.1 對可溶性糖含量的影響 可溶性糖是衡量植物體內碳素營養狀況的重要指標。由圖5可見，隨澆灌時間的延長，馬纓杜鵑葉片可溶性糖含量呈波浪形變化；在澆灌45 d時，對照、枯落物層、腐殖質層、土壤層的可溶性糖含量各自下降到最低點，分別為16.78%、11.85%、14.11%、17.24%；腐殖質層浸提液處理的幼苗，對可溶性糖的響應比其他2種浸提液更為迅速，這與腐殖質層中含有大量的代謝物有關，植物凋落物處于腐爛時期，微生物頻繁活動，有機物被分解成可以供給植物生長所需的各種營養物質[7-8]；土壤層浸提液與對照處理的可溶性糖含量變化趨勢基本相近，這可能是由于土壤浸提液中抑制或促進植物生長的物質相對較少，從而對植物產生的逆境脅迫也較小。

2.4.2 對脯氨酸含量的影響 由圖6可見，與對照相比，3種土層浸提液澆灌的馬纓杜鵑葉片脯氨酸含量有明顯變化，枯落物層浸提液處理的幼苗其脯氨酸含量變化趨于平緩，腐殖質層浸提液澆灌的杜鵑幼苗其脯氨酸含量在0～15 d有緩慢上升，后一直呈下降趨勢；土壤層浸提液澆灌的幼苗其脯氨酸含量呈先上升后降低再上升趨勢。

2.5 不同浸提液澆灌對可溶性蛋白質含量的影響

由圖7可見，枯落物、腐殖質層浸提液持續澆灌幼苗，其可溶性蛋白質變化趨勢基本相同，呈先下降后升高再下降趨勢，澆灌30 d時達到峰值，枯落物、腐殖質層可溶性蛋白質含量分別為13.03、11.81 mg/g，且含量高于對照；與土壤層浸提液處理相比，枯落物、腐殖質層浸提液處理的可溶性蛋白質含量變化更為明顯，這與自然狀態下枯落物與腐殖質中含有的有機物量較多相符。

2.6 不同浸提液處理對丙二醛含量的影響

由圖8可知，3種浸提液澆灌的馬纓杜鵑，其葉片中MDA含量有明顯變化，且變化趨勢基本相同，呈單峰趨勢，對照、枯落物層、腐殖質層、土壤均在澆灌45 d時達到峰值，MDA含量分別為0.059、0.055、0.076、0.054 μmol/g，腐殖質層澆灌的幼苗MDA含量最大值遠高于其他處理；枯落物、土壤層澆灌的幼苗葉片MDA含量多低于同期對照，這是由于馬纓杜鵑對不同浸提液澆灌有適應過程，當保護酶系統產生防御作用時，MDA含量下降。

3 結論與討論

植物體在整個生命過程中會不斷產生次生代謝物質如活性氧等，而植物體內清除活性氧的防衛系統也會相應產生，并維持動態平衡。SOD、POD、CAT是生物體內清除活性氧自由基的重要保護酶[9]。測得的CAT值越高，說明其酶活性越強，其抗逆性也越強；超氧陰離子自由基（O-2· ）在生物遭到脅迫時會過量積累，從而氧化、破壞生物大分子，甚至導致細胞死亡，而SOD普遍存在于動植物體內參與分解O-2· ，其值越高，植株適應環境變化的能力越強，植物清除O-2· 的能力增強；保護酶的生成對葉綠素降解起到一定的作用[10]，植株葉片POD活性發生變化，往往會加重葉片細胞的質膜過氧化程度，導致植物葉片葉綠素含量也發生變化。不同提取液澆灌方式下，馬纓杜鵑幼苗為滿足自身生長，植物體內生化反應活躍，并對幼苗生長產生刺激，導致葉片發黃掉落。

隨不同浸提液的持續澆灌，葉片中可溶性蛋白質含量呈先降低后升高再下降又升高的變化趨勢，可能與不同土層代謝物被提取的種類與數量有關[11-12]，這將是后續研究的重點。與清水處理相比，枯落物層、腐殖質層、土壤層水浸提液澆灌的幼苗葉片，其可溶性蛋白質含量變化不明顯，這是浸提液澆灌處理一段時間后幼苗適應環境的表現。

脯氨酸和可溶性糖是重要的滲透調節物質。在持續澆灌后期，馬纓杜鵑幼苗葉片可溶性糖和脯氨酸含量呈上升趨勢，以維持植株正常的生長狀態。MDA積累往往是植株受到環境傷害時產生的[13-14]，使植物蛋白質和核酸變性，脂膜的流動性下降。持續用3種不同浸提液澆灌馬纓杜鵑幼苗，隨時間的延長，葉片MDA含量呈單峰變化趨勢，與植物適應環境、保護酶防御系統的產生基本一致。

通過采用馬纓杜鵑純林林內不同土層浸提液澆灌馬纓杜鵑3年生幼苗，對其葉片各生理指標測定，結果表明，不同土層浸提液對生長過程中的馬纓杜鵑幼苗其生理指標有明顯影響，這對百里杜鵑林區杜鵑屬植物林下天然更新障礙研究提供了一定的科學依據。

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