盐度、氮、磷含量对翅碱蓬生长的影响

牟相蓉，王昌伟，姜亦松，崔修鑫，万婷，刘远，李鹤林，张舒畅，何洁

（1.大连海洋大学海洋科技与环境学院辽宁省高校近岸海洋环境科学与技术重点实验室，辽宁 大连 116023；2.辽宁省海洋生物资源恢复与生境修复重点实验室，辽宁 大连 116023）

湿地形成的生态系统与人类生活息息相关［1］。湿地保护是生态文明建设的重要内容［2］。作为“地球之肾”，湿地在涵养水源、净化水质、蓄洪抗旱、调节气候和维护生物多样性等方面发挥着重要作用［3］。作为辽河口湿地先锋植物的翅碱蓬群落遍布78公里海岸线，总面积近6000公顷，2004年被列入国际湿地保护名录［4］，然而近年来双台子河口两岸滩涂的翅碱蓬面积急剧减少，有显著退化的趋势［5-6］。

氮、磷是植物体内最基本的营养元素，以多种形式参与植物的生长发育以及各种代谢过程，N、P彼此独立又相互影响，在植物的群落组成及生态系统的结构与功能等方面发挥着重要作用［7-8］。陶韦等［9］认为：氮沉降增加促进了翅碱蓬积累磷，但积累相对较慢，翅碱蓬的生长情况可能受氮的限制作用。马宁［10］发现，在植物生长季时，植物对N、P需求量大，促进了N、P元素释放和吸收的波动变化。而环境中的盐度因子对翅碱蓬的生长也有很大影响。马林娜［11］的研究表明水域盐度对翅碱蓬具有生理上的调控作用，但盐度过高会导致翅碱蓬细胞内渗透压失衡，从而抑制其生长。陈文翰［12］研究了盐胁迫情况下翅碱蓬种子的发育情况，结果表明盐胁迫情况下翅碱蓬种子的发芽数降低，且发芽种子中的幼苗渗透调节物质升高。综上，盐度、氮含量和磷含量对植物的生长有着重要作用。

本文以翅碱蓬（Suaeda heteroptera）为研究对象，采用正交试验的方法，探究在不同水平的盐度，氮含量和磷含量的正交条件下翅碱蓬的生长情况，通过测定试验条件下翅碱蓬种子的发芽数以及幼苗的氮磷含量，叶绿素含量和相关生长指标，进行方差分析和显著性分析，探明影响翅碱蓬生长的主要因子，为探讨翅碱蓬退化原因提供一定依据，也为翅碱蓬种群修复提供一定的理论参考。

1 材料和方法

1.1 仪器与材料

721型分光光度计（上海菁华科技仪器有限公司）；vario PYRO cube元素分析仪（德国Elementar公司）；LWY84B控温式远红外消煮炉（四平电子技术研究所）。黑色的翅碱蓬种子购于辽宁省盘锦市红海滩（40°55＇24.54″N，121°46＇53.16″E），土壤取自于大 连 市 黑 石 礁 海 滩（38°87＇29.93″N，121°56＇41.92″E），配制不同盐度梯度海水的母液取自大连市黑石礁黄海沙滤海水。

1.2 试验方法

1.2.1 正交试验设计

采用盆栽方法，设计正交试验。盐度因子为A，氮添加因子为B，磷添加因子为C。其中氮用的是硝酸铵，磷用的是磷酸二氢钾。试验中各因子量的设计见表1。试验采用同水平正交表，记L9（33），各试验组因子设计及其试验号见表2，根据设定序号准备各试验土壤，进行翅碱蓬培育。

表1 试验因子水平的设定Tab.1 Setting of test factors and levels

表2 正交试验设计Tab.2 The design of the orthogonal test

1.2.2 翅碱蓬种子的培植

翅碱蓬的培植方式按照正交土培试验，每组试验配好土壤1 kg，播种前先将翅碱蓬种子用纯水浸泡一天让其吸收水分，再进行播种，在种植15天后记录发芽情况。

1.2.3 样品预处理

播种40天时将采集的完整翅碱蓬样品用纯水洗净，用吸水纸吸干表面水渍，分别测量其苗高，鲜重。而后于70℃烘箱烘干至恒重，研磨，装于棕色瓶。

1.2.4 样品的测定

（1）叶绿素［13］含量的测定：采用分光光度计法（GB/T22182-2008）测定。

（2）翅碱蓬全氮的测定：称取预处理好的植物干样2 mg于元素分析仪上测得翅碱蓬体内的全氮含量。

（3）翅碱蓬全磷［14］的测定：采用H2SO4-H2O2消解—钼锑抗比色法（NY/T 2421-2013）测定。

1.3 数据处理

利用Excel 2010进行数据处理，用IBM SPSS Statistics 25.0软件分析数据，使用三因素方差法对试验结果进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 翅碱蓬发芽数及生长指标

在播种后的第15天进行翅碱蓬种子发芽数的测定，在播种第40天后进行植物相关生长指标的测定，如表3所示。

表3 翅碱蓬在试验条件下的发芽数及生长生理指标Tab.3 Germination rate and growth physiological indexes of S.heteroptera under experimental conditions

2.1.1 盐度、氮磷含量对翅碱蓬种子发芽数的影响

从表4可知，盐度因子在翅碱蓬种子发芽的过程中起着关键作用（P＜0.05），土壤的氮和磷含量因子对翅碱蓬种子发芽的作用不显著（P＞0.05）。随着盐度的增加，翅碱蓬种子的发芽数逐渐降低，在氮添加量为245.00 mg·kg-1的试验组中发芽数达到了最大值，在磷添加量为6.31 mg·kg-1的试验组中发芽数达到最大值。本次试验适宜翅碱蓬种子发芽的组合为A1B2C3试验组。

表4 各试验因子对翅碱蓬种子发芽数的显著性情况Tab.4 Significance of test factors on seed germination rate of S.heteroptera

2.1.2 盐度、氮磷含量对翅碱蓬苗高的影响

从表5可知，盐度因子和氮含量因子对翅碱蓬苗高的影响显著（P＜0.05），磷含量因子对翅碱蓬苗高的影响不显著（P＞0.05）。随着盐度的增加，翅碱蓬的苗高逐渐降低；随着土壤氮含量的增加，翅碱蓬的苗高逐渐增高；随着土壤磷含量的升高，翅碱蓬的苗高呈先降低后增加的生长趋势。本次试验适宜翅碱蓬苗高生长的组合为A1B3C2试验组。

表5 各试验因子对翅碱蓬幼芽苗高的显著性情况Tab.5 Significance of experimental factors on height growth of young buds and seedlings of S.heteroptera

2.1.3 盐度、氮磷含量对翅碱蓬苗重的影响

从表6可知，盐度因子对翅碱蓬苗重的影响显著（P＜0.05），氮和磷含量因子对翅碱蓬苗重的影响不显著（P＞0.05）。当盐度为0时翅碱蓬的苗重最大，随着盐度的增加翅碱蓬的苗重逐渐降低；随着氮含量的增加，翅碱蓬苗重逐渐升高，且这种趋势不随土壤盐度的增加而改变；随着磷含量的增加，翅碱蓬苗重呈现先降低后升高的趋势。本次试验适宜翅碱蓬苗重生长的组合为A1B3C3试验组。

表6 各试验因子对翅碱蓬苗重的显著性情况Tab.6 Significance of various experimental factors on the weight of young buds and seedlings of S.heteroptera

2.1.4 盐度、氮磷含量对翅碱蓬叶绿素积累的影响

从表7可知，盐度因子和氮含量因子对翅碱蓬叶绿素积累影响显著（P＜0.05），磷含量因子对翅碱蓬叶绿素的积累影响不显著（P＞0.05）。随着盐度的增加，翅碱蓬的叶绿素含量逐渐降低。在盐度为0时，叶绿素含量达到最大值（0.30±0.04）mg·g-1；在盐度为12‰时，叶绿素含量达到最小值（0.11±0.01）mg·g-1。随着氮含量的增加，翅碱蓬的叶绿素含量升高。本次试验适宜翅碱蓬叶绿素积累的组合为A1B3C3试验组。

表7 各试验因子对翅碱蓬叶绿素含量的显著性情况Tab.7 Significance of test factors on chlorophyll contents of S.heteroptera

2.1.5 盐度、氮磷含量对翅碱蓬吸收土壤氮的影响

从表8可知，盐度因子和氮含量因子对翅碱蓬吸收土壤氮的影响显著（P＜0.05），磷含量因子对翅碱蓬吸收土壤氮影响不显著（P＞0.05）。随着盐度的增加，翅碱蓬体内的氮含量逐渐减少。当盐度为0时翅碱蓬体内的氮含量达到了最大值（48.31±0.12）mg·g-1；在盐度为12‰时，翅碱蓬体内的氮含量达到了最小值（25.98±0.20）mg·g-1。随着土壤氮含量的增加，翅碱蓬体内的氮含量小幅升高；随着土壤磷含量的增加，翅碱蓬体内的氮含量变化不明显。本次试验适宜翅碱蓬吸收氮的组合为A1B3C3试验组。

表8 各试验因子对翅碱蓬体内氮吸收量的显著性情况Tab.8 Significance of various test factors on nitrogen absorption in S.heteroptera

2.1.6 盐度、氮磷含量对翅碱蓬吸收土壤磷的影响

从表9可知，盐度因子和氮含量因子对翅碱蓬体内磷含量的积累有显著影响（P＜0.05），磷含量因子对翅碱蓬吸收磷的影响不显著（P＞0.05）。随着盐度的增加，翅碱蓬体内磷含量逐渐减少。在盐度为0时翅碱蓬体内的磷含量达到了最大值（5.36±0.07）mg·g-1；在盐度为12‰时翅碱蓬体内的磷含量达到了最小值（3.01±0.15）mg·g-1。随着土壤氮含量的增加，翅碱蓬体内的磷含量逐渐增高。本次试验适宜翅碱蓬吸收磷的组合为A1B3C3试验组。

表9 各试验因子对翅碱蓬体内磷积累量的显著性情况Tab.9 Significance of various test factors on phosphorus accumulation in S.heteroptera

3 讨论

3.1 盐度、氮磷含量对翅碱蓬种子发芽的影响

盐度是影响翅碱蓬种子发芽的最主要因子。盐度的增加，会降低种子的发芽数［15-16］，这可能是因为盐分抑制了植物体内可溶性蛋白和糖类的合成［17-18］。种子的萌发还与水分的吸收有关，翅碱蓬在不同的水盐平衡条件下，渗透调节物质和相对含水量会发生变化［19］。高盐分条件下，缺少水分会使翅碱蓬种子的发芽数降低［20］。

3.2 盐度、氮磷含量对翅碱蓬苗高的影响

盐度和氮含量是影响翅碱蓬苗高的主要因子，但起相反作用。宋红丽研究认为，增加氮含量可以在一定程度上缓解盐分对翅碱蓬的毒害作用［16］。翅碱蓬会通过调节环境中和自身体内生物量的分配以适应高盐胁迫环境［20］。林磊等［21］通过对木荷（Schima superbaGardn.et Champ.）的研究发现，在高盐胁迫下，较少的磷也可促进木荷的生长。

3.3 盐度、氮磷含量对翅碱蓬苗重的影响

盐度是影响翅碱蓬苗重的最主要因子。土壤盐分会抑制植物苗重，这与赵肖依、李俊贞等人的研究结果相一致［22-23］。氮含量因子对翅碱蓬苗重影响大于磷含量因子，可能是因为翅碱蓬对氮的需求量高，氮元素参与翅碱蓬生长的代谢过程多，磷元素则相对较少。有研究表明，氨态氮的增加会促进植物根系对土壤中钾离子的吸收，而钾离子则参与了许多植物生长所需要的酶的合成［24］。

3.4 盐度、氮磷含量对翅碱蓬叶绿素含量积累的影响

盐度和氮含量是影响翅碱蓬叶绿素积累的主要因子。颜色变化研究表明，植物叶片的叶绿素含量与NaCl浓度呈负相关关系［25］。盐度的增加抑制了翅碱蓬对氮和磷的吸收，从而影响到植物的光合作用［26］；氮含量同样影响叶绿素合成，范志强［27］的研究证明了这一点。这是因为氮含量的增加在一定程度上缓解了盐分对植物的毒害作用，使得植物解抑进行光合作用［28］，调节叶绿素含量也是翅碱蓬应对高盐环境的机制之一［29］，短时间内翅碱蓬可以通过自身的应激反应来抵抗逆境［30］。

3.5 盐度、氮磷含量对翅碱蓬吸收土壤氮、磷的作用

盐度和氮含量是影响翅碱蓬吸收氮和磷的主要因子，盐度的增加会抑制翅碱蓬吸收土壤中的氮和磷，但增加土壤的氮浓度，植物体内的氮和磷含量会上升。土壤营养元素与盐沼植被生长之间的关系，已有大量的监测和研究成果［31-32］。在高盐坏境下，翅碱蓬出现严重的肉质化［33］，其生长器官和功能也出现明显的变化，而氮含量的增加可缓解翅碱蓬受盐分的毒害作用，从而增强植物的相关生理活性，这是植物面对逆境时的一种自我进化作用。植物吸收氮的量大于磷的量［34］，土壤中高浓度的氮磷配比对碱蓬生长具有明显促进作用［35］。

4 结论

（1）盐度因子是影响翅碱蓬生长的关键因子，低盐环境有利于翅碱蓬生长。增加的盐分会抑制翅碱蓬吸收土壤中的氮和磷，但高氮环境能减少此种抑制作用。

（2）氮含量因子是影响翅碱蓬生长的重要因子，氮含量的增加促进翅碱蓬的生长，高氮低磷的配比可以有效减缓盐分胁迫对植物的危害。

（3）磷含量因子对翅碱蓬生长的影响不显著，土壤中的氮会促进翅碱蓬吸收磷。与氮相比，翅碱蓬对磷的需求量小。