7種園林植物耐澇性綜合評(píng)價(jià)研究

徐麗 王紅 陳文霞

摘要 本試驗(yàn)以薄殼山核桃、豆梨、櫸樹(shù)、娜塔櫟、三角楓、香樟和紫葉李7種園林植物作為供試植物，選取葉綠素、可溶性糖、MDA、SOD活性和游離脯氨酸5個(gè)生理指標(biāo)，以其耐濕系數(shù)和耐澇指數(shù)作為衡量耐澇性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，用主成分分析法對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)后，得出7種供試植物的耐澇性強(qiáng)弱依次為紫葉李>薄殼山核桃>娜塔櫟>香樟>三角楓>櫸樹(shù)>豆梨，為科學(xué)開(kāi)展城市濱水區(qū)域園林綠化工作提供參考。

關(guān)鍵詞 園林植物；耐澇性；澇害脅迫；綜合評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào) S688；S641.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 1007-7731（2024）03-0044-04

植物的澇害脅迫是指水分過(guò)多造成植物生長(zhǎng)發(fā)育不良甚至死亡的現(xiàn)象，其對(duì)植物的傷害并非因?yàn)樗诌^(guò)多而造成的直接傷害，而是淹水造成植物體內(nèi)的次生脅迫，包括二氧化碳過(guò)多、缺氧脅迫等。缺氧脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)影響較大，會(huì)導(dǎo)致植物體內(nèi)產(chǎn)生代謝毒物和還原性離子等，并出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)離子虧缺等現(xiàn)象，使植物體內(nèi)的葉綠素含量降低，脂膜過(guò)氧化程度加劇，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量增加，抗氧化酶活性發(fā)生不同程度變化等，植物生長(zhǎng)代謝紊亂失衡，從而導(dǎo)致植物生長(zhǎng)發(fā)育不良甚至死亡。因此，開(kāi)展園林植物耐澇試驗(yàn)有助于篩選出耐澇性較強(qiáng)的園林植物，對(duì)科學(xué)應(yīng)用園林植物具有重要意義。

薄殼山核桃、豆梨、櫸樹(shù)、娜塔櫟、三角楓、香樟和紫葉李7種植物在城市園林中應(yīng)用較為廣泛，但其耐澇性試驗(yàn)多以幼苗作為耐澇試驗(yàn)材料，采用田間苗木作為耐澇試驗(yàn)材料的研究相對(duì)較少。因此，本研究選擇田間苗木進(jìn)行耐澇試驗(yàn)，為城市園林耐澇性植物的選擇和應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

耐澇試驗(yàn)在苗圃基地進(jìn)行，對(duì)薄殼山核桃、豆梨、櫸樹(shù)、娜塔櫟、三角楓、香樟和紫葉李7種園林植物進(jìn)行圍堰。娜塔櫟和豆梨為容器苗，其他5種植物均為地栽苗。試驗(yàn)植物詳細(xì)信息見(jiàn)表1。

1.2 設(shè)計(jì)方法

采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，2個(gè)處理水平，各處理水平每種植物10株，大小規(guī)格基本一致，每種植物選取20株作為供試材料。第一組為對(duì)照組（CK），按照日常田間管理方式正常養(yǎng)護(hù)；第二組為澇害組，土壤有積水，水面高于土面5 cm左右，模擬自然條件下的澇害環(huán)境。每日觀察水位，補(bǔ)充失去的水分，使處理穩(wěn)定在設(shè)定的水位范圍內(nèi)，處理時(shí)間為5月27日—7月2日。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 澇害指數(shù)? 按照固定的時(shí)間間隔觀察、統(tǒng)計(jì)各個(gè)等級(jí)受澇害的植物葉片的變化情況，計(jì)算澇害等級(jí)，采用澇害指數(shù)方法，研究各供試樹(shù)種的耐澇能力。7種供試植物均采取處理結(jié)束當(dāng)天即取7月2日測(cè)定的數(shù)值。具體判別標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算公式如下。

澇害指數(shù)=Σ各級(jí)受淹級(jí)數(shù)×各自株數(shù)÷（最高受淹級(jí)數(shù)×調(diào)查總株數(shù)） （1）

1.3.2 生理指標(biāo)? 葉綠素（Chl）：采用浸提法及分光光度計(jì)法測(cè)定。丙二醛（MDA）：采用硫代巴比妥酸比色法測(cè)定。游離脯氨酸（Pro）：采用磺基水楊酸浸提法測(cè)定。可溶性糖（SS）：采用蒽酮比色法測(cè)定。超氧化物歧化酶（SOD）活性：采用氮藍(lán)四唑光化還原法測(cè)定。每個(gè)處理周期都對(duì)處理植物進(jìn)行以上指標(biāo)的測(cè)定，每個(gè)指標(biāo)3次重復(fù)。通過(guò)檢測(cè)指標(biāo)，分析植物生理指標(biāo)的周期性變化。

本試驗(yàn)在周期性采樣時(shí)以雨水天氣為主，為減少誤差，生理指標(biāo)采用耐濕系數(shù)的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。因豆梨耐澇性較差，淹水脅迫下供試豆梨生物形態(tài)反應(yīng)明顯，主要表現(xiàn)在葉片，其葉片發(fā)黑且掉落迅速，故豆梨各指標(biāo)數(shù)據(jù)采用6月10日澇害處理下的數(shù)值與對(duì)照組的比值，其他6種樹(shù)種的各指標(biāo)數(shù)據(jù)為7月2日的比值。

單項(xiàng)指標(biāo)耐濕系數(shù)用公式（2）表示。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析方法? 主成分分析法可以在不損失或較少損失原有信息的前提下，將原來(lái)多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化成少數(shù)彼此獨(dú)立的新的綜合指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，求出每種植物的各個(gè)綜合指標(biāo)值及相應(yīng)隸屬函數(shù)值后進(jìn)行加權(quán)分析，便可得到各供試植物抗?jié)承缘木C合評(píng)價(jià)值，準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)各供試植物的耐澇性。本研究采用主成分分析法，使用澇害指數(shù)、葉綠素含量、可溶性糖含量、丙二醛含量、SOD活性及游離脯氨酸含量這6項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行耐澇性的綜合評(píng)價(jià)，利用SPSS軟件對(duì)6個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。具體步驟：首先，進(jìn)行各生理生化指標(biāo)的相關(guān)分析；其次，將其分析結(jié)果進(jìn)行主成分分析；最后，通過(guò)隸屬函數(shù)法和加權(quán)法對(duì)主成分分析的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從而較為準(zhǔn)確地反映植物的耐澇能力。

（1）隸屬函數(shù)分析。使用隸屬函數(shù)分析，求得每一種植物各綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，對(duì)于同一綜合指標(biāo)而言，根據(jù)各樹(shù)種隸屬函數(shù)值的大小，可對(duì)其耐澇性進(jìn)行分級(jí)。具體公式如下。

U（X）=（X-X）÷（X-X）?（3）

式（3）中，X表示第i個(gè)綜合指標(biāo)，X表示第i個(gè)綜合指標(biāo)的最小值，X表示第i個(gè)綜合指標(biāo)的最大值。

（2）指標(biāo)權(quán)重確定。根據(jù)綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率大小計(jì)算得出綜合指標(biāo)的權(quán)重值。具體公式如下。

W=P÷ Σi?（4）

式（4）中，W表示第i個(gè)綜合指標(biāo)在所有綜合指標(biāo)中的重要程度，P表示各樹(shù)種第i個(gè)綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率。

（3）各樹(shù)種耐澇性評(píng)價(jià)。計(jì)算各供試植物的綜合耐澇能力。具體公式如下。

D=Σ[U（X）×W]?（5）

式（5）中，D值為供試植物在澇害處理下用綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)所得的耐澇性綜合評(píng)價(jià)值，其大小反映了各供試植物的綜合耐澇能力，數(shù)值越大表明其耐澇性越強(qiáng)。根據(jù)D值大小，對(duì)供試植物的耐澇性進(jìn)行排序。

2 結(jié)果與分析

2.1 澇害指數(shù)

7種供試植物澇害指數(shù)如表2所示。澇害指數(shù)越大說(shuō)明其耐澇性越差，澇害指數(shù)越小則其耐澇性越強(qiáng)。由表2可得，紫葉李的澇害指數(shù)最小，為0，這說(shuō)明其在澇害試驗(yàn)階段抗?jié)衬芰O強(qiáng)；豆梨的澇害指數(shù)最大，為0.80，說(shuō)明其在澇害試驗(yàn)階段抗?jié)衬芰ψ钊?。因植物抗逆性受多種因素影響，且不同植物的抗逆機(jī)制也不同，使得其在相同逆境條件下針對(duì)某一具體研究指標(biāo)的反應(yīng)也有所不同，因此某單一抗逆性評(píng)價(jià)指標(biāo)較難全面地反映某種植物抗逆性的強(qiáng)弱。

2.2 生理指標(biāo)

在澇害條件下，7種供試植物的正常生理代謝受到不同程度的抑制，產(chǎn)生了一系列的生理生化反應(yīng)，體現(xiàn)了植物對(duì)環(huán)境脅迫的反應(yīng)以及對(duì)環(huán)境改變的適應(yīng)結(jié)果。測(cè)定植物的葉綠素含量、可溶性糖含量、MDA含量、SOD活性和游離脯氨酸含量是篩選與檢驗(yàn)植物適應(yīng)澇害逆境脅迫的重要方式。7種供試植物生理指標(biāo)的耐濕系數(shù)如表3所示，單一指標(biāo)因素難以直接解釋植物耐澇能力，因此需要利用綜合評(píng)價(jià)法研究植物的耐澇性。

由相關(guān)性分析可知，所測(cè)指標(biāo)間存在相關(guān)性（表4）。為準(zhǔn)確地反映各樹(shù)種的耐澇能力，本研究采用主成分分析法提取公因子，結(jié)果顯示，大部分公因子方差大于0.8，因子分析效果較理想。

主成分累積貢獻(xiàn)率大于80%即可認(rèn)為信息具有代表性。在主成分分析結(jié)果中，綜合指標(biāo)CI1和CI2的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到93.051%，能夠解釋所有指標(biāo)的絕大部分信息，基本保留了抗?jié)诚嚓P(guān)指標(biāo)的全部信息。因此，選取前2個(gè)主成分作為分析的依據(jù)。由表5可知，綜合指標(biāo)CI1和CI2具備絕大部分信息，同時(shí)也顯現(xiàn)出各指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系。其中：綜合指標(biāo)CI1選出其特征向量中較大的指標(biāo)，如葉綠素、可溶性糖和MDA；綜合指標(biāo)CI2選取其特征量較大的生理指標(biāo)，如SOD。

由綜合評(píng)價(jià)值計(jì)算公式得出7種植物的D值，根據(jù)D值大小對(duì)7種植物的耐澇性進(jìn)行排序。7種供試植物生理指標(biāo)的耐澇順序由強(qiáng)到弱依次為紫葉李>薄殼山核桃>娜塔櫟>香樟>三角楓>櫸樹(shù)>豆梨（表6）。

3 結(jié)論與討論

植物的抗?jié)衬芰χ饕Q于植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理代謝對(duì)缺氧的適應(yīng)能力。在淹水試驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程中，7種供試植物中紫葉李的耐澇性表現(xiàn)最強(qiáng)，植物長(zhǎng)勢(shì)良好，各項(xiàng)生理指標(biāo)浮動(dòng)較??；豆梨的耐澇性表現(xiàn)最弱，淹水短時(shí)間內(nèi)豆梨葉片很快發(fā)黑且掉落明顯，各項(xiàng)生理指標(biāo)浮動(dòng)很大。淹水試驗(yàn)結(jié)束后迅速抽離供試植物樹(shù)池內(nèi)的積水，2個(gè)月后紫葉李、薄殼山核桃和娜塔櫟生長(zhǎng)良好，香樟、三角楓和櫸樹(shù)則有不同程度的死亡現(xiàn)象。植物在受到水淹脅迫時(shí)，光合速率下降，光合產(chǎn)物的運(yùn)輸減慢，根系嚴(yán)重缺氧，葉片氣孔關(guān)閉，二氧化碳擴(kuò)散的氣孔阻力不斷增加，影響光呼吸及相關(guān)酶活性，葉綠素含量持續(xù)下降。

因植物抗逆性受多種因素影響，且不同植物的抗逆機(jī)制也不同，使得其在相同逆境條件下針對(duì)某一具體研究指標(biāo)的反應(yīng)也不盡相同，因此某單一抗逆性評(píng)價(jià)指標(biāo)難以全面地反映某種植物抗逆性的強(qiáng)弱，會(huì)對(duì)植物抗逆性的評(píng)價(jià)結(jié)果造成一定偏差。如果評(píng)價(jià)植物抗逆性的指標(biāo)較多，各評(píng)價(jià)指標(biāo)間又會(huì)存在一定關(guān)聯(lián)，彼此相互影響和制約，同樣會(huì)對(duì)植物抗逆性的評(píng)價(jià)結(jié)果造成一定影響。因此，主成分分析法能夠?qū)⒃瓉?lái)個(gè)數(shù)較多的評(píng)價(jià)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為少數(shù)彼此獨(dú)立的新綜合指標(biāo)，計(jì)算得到各供試植物抗逆性的綜合評(píng)價(jià)值。

本試驗(yàn)以薄殼山核桃、豆梨、櫸樹(shù)、娜塔櫟、三角楓、香樟和紫葉李7種園林植物作為供試植物，選取葉綠素、可溶性糖、MDA、SOD活性和游離脯氨酸5個(gè)生理指標(biāo)，以其耐濕系數(shù)和耐澇指數(shù)作為衡量耐澇性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，用主成分分析法對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)后，得出7種供試植物的耐澇性強(qiáng)弱依次為紫葉李>薄殼山核桃>娜塔櫟>香樟>三角楓>櫸樹(shù)>豆梨，為城市園林耐澇植物的應(yīng)用選擇提供參考。

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（責(zé)編：王 菁）

作者簡(jiǎn)介 徐麗（1982—），女，安徽阜陽(yáng)人，碩士，高級(jí)工程師，從事園林相關(guān)工作。

收稿日期 2023-11-03