香青兰水分逆境下的生理特性研究

张 静 罗彩云 白晓霞 延 荣

（榆林学院生命科学学院，陕西 榆林 719000）

香青兰水分逆境下的生理特性研究

张 静 罗彩云 白晓霞 延 荣

（榆林学院生命科学学院，陕西 榆林 719000）

针对香青兰水分逆境下的生理特性与香青兰最经济、合理用水的问题，采用盆栽控水法，设置土壤含水量在30%～42%为淹水逆境（WS），土壤含水量在18%～27%为正常浇水（CK），土壤含水量在8%～18%为中度干旱逆境（MD），试验期间未浇水为重度干旱逆境（DS）。结果表明：与对照组相比，气孔开张比，WS升高60.33%，MD、DS分别下降1.11%、7.93%；叶绿素含量，WS、MD、DS分别下降1.39%、16.45%、53.1%；水势，WS、MD、DS分别下降56.86%、28.37%、71.16%；可溶性糖，WS升高36.09%，MD、DS分别下降1.94%、34.20%。通过比较不同水分逆境下香青兰生长和生理指标的变化，可确定香青兰具有一定抗旱性，但淹水与重度干旱逆境严重影响香青兰生长与观赏性。

香青兰；水分逆境；生理特性

我国北方地区冬寒夏热、水资源极度匮乏，园林绿化选择的植物材料单调，如何科学地选择和推广观赏价值高且抗逆性强的植物材料，来应对目前多变的气候环境显得尤为重要。

香青兰（Dracocephalum moldavica L.），唇形科、青兰属一年生草本。我国引种香青兰已有多年历史，目前对其药用方面研究较深，并取得了很大的进展［1］。香青兰全株可以入药，具有缓解冠心病人的心绞痛［2］，抗老年痴呆的功效［3］。国外对香青兰抗氧化功能的研究开展较全面，并已经取得了一定的成果［4，5］。但水分逆境对香青兰的生理特性影响至今尚未报道。为此，通过不同水分逆境下的香青兰盛花期生长试验，观察叶片形态显微结构，测定叶绿素、水势、可溶性糖等生理变化，以期为香青兰栽培应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试香青兰种子收于陕西省横山县波罗镇，地处E109°26′26.68″，N38°03′31.02″，海拔1 056 m，试验开展于榆林学院生命科学学院实验室及西区花卉基地。

1.2 试验设计

试验于2015年4—10月在榆林学院实验基地进行，穴盘播种后待幼苗长到8～10片真叶，选择长势一致的植株移栽到土壤为腐叶土、沙土、壤土（比例为1∶2∶3）的盆中（盆高20 cm，直径为25 cm），进行正常的水肥管理，期间测得香青兰正常生长浇水量为800 mL（每5天浇水一次），土壤含水量在22%～28%。生长50 d后一次性浇透水，选用长势整齐的植株进行随机区组排列，设4个处理3次重复，每处理有植株12盆，共计144盆。摆放整齐后第5天开始盆栽控水实验，隔3 d浇一次水（7—8月），30 d后测定其生长生理指标。取材于9: 00—10:00，雨天用塑料大棚进行遮雨处理，以避免自然降水对试验的影响。

香青兰各处理为：①对照（CK，浇水量800 mL），土壤含水量在22%～28%；②淹水（WS，浇水量1200mL），土壤含水量在30%～42%；③中度干旱（MD，浇水量400 mL），土壤含水量在8%～18%；④重度干旱（DS，实浇水量0 mL），试验开始后一次浇透水后持续不浇水。

1.3 测定指标与方法

叶绿素的含量测定采用分光光度法［6］；水势测定采用小液流法［7］；可溶性糖的含量采用苯酚比色法［8］。

1.4 数据处理

试验所得数据利用Excel2010进行处理与分析。采用SPSS 16.0软件进行数据处理，并用LSD法进行多重比较（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 水分逆境对香青兰生长指标的影响

由表1可知，在生长方面，株高与分枝数表现为CK＞WS＞MD＞DS，茎粗表现为WS＞CK＞DS＞MD。在形态方面，对照组香青兰基本生长良好，水淹30 d后，香青兰生长受到较大影响，多数叶片下垂，植株萎蔫，生长势减弱，影响观赏效果。中度干旱组香青兰生长受到较小影响，少数叶片发黄，极少数叶片下垂。重度干旱组香青兰处理30 d后，2/3以上叶片变形下垂，叶片变黄，植株萎蔫，甚至脱落，表明其生长受到了严重影响，观赏效果极差。以上的变化表明，对照组的植株生长良好，水分过多与过少都对植株生长不利。

2.2 水分逆境对香青兰叶片显微结构的影响

表1 不同水分处理下香青兰生长量及形态特征

图1 不同水分处理对香青兰叶片上表皮气孔开张比的影响

由图1可知，气孔开张比以WS最大，且均高于其他水分处理。以CK为对照，WS的气孔开张比增加60.33%，MD、DS的气孔开张比分别减少1.11%、7.93%。淹水逆境下，气孔开张比增大，说明淹水使香青兰气孔开，散失过多的水分，保持体内水分平衡。干旱逆境下，气孔开张比减小，说明随着干旱程度的增大，香青兰通过气孔调节程度随之增大，同时，在显微镜下观察，发现香青兰叶片表面密被茸毛，这有利于减少叶片的水分散失，提高水分利用效率（见图2）。以上分析表明，香青兰具有一定的抗旱性。

图2 香青兰叶片上表皮气孔的显微镜观察

2.3 水分逆境对香青兰叶绿素含量的影响

由图3可知，叶绿素含量以CK最大，WS、MD、DS的叶绿素含量与CK相比分别下降1.39%、16.45%、53.16%。分析表明：淹水逆境下，叶绿素含量并无明显变化，说明淹水对香青兰叶绿素影响较小；中度干旱逆境下，叶绿素含量下降较小；随着干旱逆境程度的加深，叶绿素含量下降幅度明显增大，使香青兰叶片发黄、卷曲，甚至枯萎，严重影响其观赏效果，说明香青兰无法忍受过度干旱。

图3 不同水分处理对香青兰叶片叶绿素含量的影响

2.4 水分逆境对香青兰水势的影响

由图4可知，WS、MD、DS的水势分别比CK的下降56.86%、28.37%、71.16%。MD的叶水势下降不足45%，说明植物未遭受严重的干旱胁迫，DS的叶水势急剧下降，表明香青兰遭到了严重的干旱胁迫。淹水逆境下，植物的水势升高表明其具有一定的耐淹性，而香青兰水势下降；干旱逆境下，香青兰对其均作出了一定的反应与调节。以上分析表明，香青兰具有一定的抗旱性，但不耐淹水。

图4 不同水分处理对香青兰叶片水势的影响

2.5 水分逆境对香青兰可溶性糖含量的影响

由图5可知，与CK相比，WS的可溶性糖增长36.09%，MD、DS的可溶性糖分别减少1.94%和34.20%。淹水逆境下，植物体内的可溶性糖含量通常减少，干旱逆境下，可溶性糖含量增加，然而香青兰的可溶性糖变化相反，同时WS与DS糖含量的峰值与CK相比，差异明显，说明淹水与重度干旱逆境严重影响可溶性糖的调节机制，对香青兰在水分逆境下的调节作用较小。

图5 不同水分处理对香青兰叶片可溶性糖含量的影响

3 结论

3.1 水分逆境对香青兰生长、形态和内部结构的影响

以上分析表明，香青兰耐旱不耐水淹。香青兰在水分逆境30 d后，与对照组相比，WS、MD、DS组的株高、茎粗、分枝数都下降。淹水对香青兰形态影响较大，气孔开张比增大，植株叶片发黄，少数下垂，其生长状况与观赏效果不佳，说明香青兰并无耐淹能力。中度干旱对香青兰的形态稍有影响，气孔开张比减小，极少部分叶片下垂，1/3以上叶片变黄，其生长状况与观赏效果较差；重度干旱对香青兰的形态影响较大，气孔开张比减小，2/3以上叶片变黄下垂、萎蔫甚至脱落，其生长状况与观赏效果极差。对照组的生长状况与观赏效果最佳。

3.2 水分逆境对香青兰生理特性的影响

淹水逆境下，叶绿素含量与水势明显下降，可溶性糖含量明显升高，香青兰不耐水淹。中度干旱逆境下，叶绿素含量与水势下降，说明香青兰具有一定的抗旱能力；重度干旱逆境下叶绿素含量、水势下降比明显增大。随着干旱逆境程度的加深，香青兰受到的伤害程度越大。通常，植物体内的可溶性糖含量会增加，以适应干旱环境，但香青兰的可溶性糖含量与对照组相比明显下降，由此可知虽然植物对水分逆境均有调节作用，不同植物的调节机制不同，调节物质也存在很大差异。香青兰则可能通过气孔开张比、水势与叶绿素进行调节。总结发现干旱和淹水胁迫对香青兰的伤害程度不同，表现为淹水逆境下香青兰的伤害较严重，中度干旱伤害较轻，重度干旱伤害最严重。

本研究虽然取得了一定的阶段性成果，但仍有问题值得今后进一步研究探讨。根据本试验的结果来看，香青兰最适用水量可能处于对照组与中度干旱之间，还需进一步探讨研究，得出更准确的结论。

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S567.216

B

1674-7909（2016）29-81-4

节约型乡土地被植物资源与园林应用研究（2014cxy-10）；培养学生创新意识的思考与实践——以《植物生理学》教学为例（JG1533）；榆林学院-陕北农业节水综合研究创新团队（2013KCT-29）；地域文化在大学景观文化建设中的应用研究-以榆林学院为例（12yk29）。

张静（1982-），女，硕士，讲师，研究方向：植物与植物生理教学和园林植物节水技术。