尉犁县位于塔克拉玛干沙漠北缘和塔里木河下游，是新疆沙漠化和土壤盐渍化比较严重的地区。2004年，尉犁县的沙漠化土地面积达444．77万hm2，占该县土地总面积的75．49%;其中主体是流动沙地，占该县沙漠化土地总面积的61．43%［1］。尉犁县发生土地沙漠化和盐渍化的自然原因是气候干燥，降水少，蒸发强烈，封闭的盆地地形造成地表广泛积盐，沙源丰富，风大，沙尘暴频繁，植被种类少而且盖度低等;人为原因包括人口增长，樵采胡杨和柽柳等天然植物作为燃料，采挖甘草，麻黄和罗布麻等中药材，过度放牧，盲目垦荒种植棉花等经济作物，水资源分配和利用不合理，上游和中游过度用水导致下游来水量锐减，大片农田撂荒［2］，传统的大水漫灌方式导致地下水位升高，加剧土壤次生盐渍化［3］。在当地建立绿洲的防护林，除了考虑树种的防风固沙效益之外，必须重视树种的耐盐性，才能长期维持防护林的稳定性。因此，比较植物的耐盐性，了解植物的耐盐机理、有效控制和利用盐渍化土壤资源，对农业发展、粮食安全、生态环境改善等有重要的现实意义［4］。 杨树是尉犁县防护林的主栽乔木树种。目前，国内关于杨属植物耐盐性方面的研究比较少。例如，盐胁迫下新疆杨通过选择性吸收K+，抑制过多Na+进入根系，它对盐离子的选择性运输主要体现在根向边材的运输中，根系对Na+具有较强的截留作用，对Cl－和SO2－4也有一定截留作用［5］。胡杨能响应盐胁迫并提高超氧化物歧化酶SOD、抗坏血酸过氧化物酶APX和过氧化氢酶CAT等保护酶类的活性，降低盐诱导的膜脂过氧化，从而减少电解质外渗，最终提高耐盐性［6］。耐盐转基因中天杨在盆栽扦插条件下能够忍耐2g•kg－1的盐度，超过4g•kg－1盐度时陆续枯死［7］。这些实验均是在室内盆栽条件下研究各种杨树的耐盐性或耐盐机理，在大田条件下的实验报道比较少。文中通过测定防护林带树种的一些生理生态指标，对4种杨树进行了苗期耐盐性的综合评价，据此为尉犁县的盐渍化土壤改良和盐碱地造林等林业工程选择适宜的树种提供理论依据。 1材料和方法 1．1研究区概况 试验地位于新疆维吾尔自治区尉犁县兴平乡的尉北防沙治沙工程基地。尉犁县属巴音郭楞蒙古自治州管辖，该县地理坐标为40°10'30″～41°39'47″N，84°02'50″～89°58'50″E。尉犁县属于典型的暖温带大陆性干旱荒漠气候，年平均气温10．5°C;年平均降水量仅为50．7mm，年平均潜在蒸发量高达2730．3mm;主风向为东北向，年平均风速2．3m•s－1，最大风速可达24m•s－1(10级);每年春夏季节八级以上大风平均为15d，风沙日23．1d，浮尘天气平均达24．2d。境内主要天然植物有胡杨(PopuluseuphraticaOliv．)、灰胡杨(PopuluspruinosaSchrenk．)、柽柳(Tamarixspp．)、胀果甘草(GlycyrrhizainflataBat．)和罗布麻(Apoc-ynumvenetumLinn．)等［8］。 1．2研究材料及采样和测试方法 2008年4月，在活化沙地前沿栽植防风固沙林，林带分两段，东西走向的林带长750m，南北走向的林带长350m，林带宽12m。配置模式为:1行柠条锦鸡儿+1行沙枣+1行胡杨+1行中天杨+1行胡杨+1行银新杨+2行新疆杨。其中，柠条锦鸡儿株行距为1m×1m，沙枣为1．5m×2m，其余的为1．5m×1．5m，滴灌水量为每年8000m3•hm－2左右，每次灌溉约267m3•hm－2。选择林带中的中天杨(Populus×xi-aozhuanica"Zhongtian")［7］、新疆杨(PopulusalbaL．var．pyramidalis)［5］、银新杨(Populusalba×Populusalbavar．pyramidalisBunge)［9］以及胡杨为研究材料。其中，胡杨为2年生的实生苗，其他3种杨树为2年生扦插苗。在该防护林带中选择3块土壤含盐量不同的地块作为样地，从7月初开始采样，每月1次，连续采样3次。每种植物设置3个样方作为重复(样方间距大于50m)，每个样方包括3棵植物，选择中部向阳叶片，部分用于测定SOD(超氧化物歧化酶)活性和丙二醛(MDA)含量的叶片立即放入液氮罐;其余试验植物的叶片放入信封，采样完毕立即做杀青处理(85℃下烘20～30min)，然后在75℃下烘24h。在选择的每块样地中，沿对角线方向选择两端和中心3个点使用土钻进行分层取土壤样品(0～10，10～20，20～40，40～60cm)，用烘干法(105℃，12h)测定土壤含水量，用重量法(残渣烘干法)测定土壤含盐量［10］。叶片脯氨酸含量用茚三酮比色法测定;SOD活性用NBT(氯化硝基四氨唑蓝)光化还原法测定;Na+和K+含量用火焰分光光度法测定［11］;Cl－含量用比色法测定(以明胶－乙醇水溶液为胶体保护剂，加入AgNO3溶液，300nm处比色)［12］;MDA含量用硫代巴比妥酸法测定［13］。部分叶片粉碎后过80目筛，在中国林业科学研究院的稳定同位素比率质谱实验室用FinniganMATDeltaVadvantage质谱仪测定叶片δ13C值。每个样品重复测定3次。 1．3数据分析 利用SPSS16．0，通过单因素方差分析(one－wayANOVA)分析不同样地内4种杨树的各项指标变化以及土壤含水量和含盐量的变化是否显著(p＜0．05)，如果显著，再用Tukey＇stest检验样地之间的差异性。 2结果 2．1土壤含盐量变化 2008年7月，样地1的0～10cm表层土壤含盐量显著高于样地2和3(p＜0．05)。3个样地的10～20cm的土壤含盐量差异不显著(p＞0．05)。20cm以下不同样地之间的土壤含盐量之间显著差异(p＜0．05)，其中20～40cm时，样地1和2的土壤含盐量显著高于样地3(p＜0．05);40～60cm时，样地2的土壤含盐量最高，样地3最低。在各个样地中，不同深度土壤的含盐量之间差异均不显著(p＞0．05)(图1A)。8月，10～20cm土壤层3个样地之间含盐量差异显著(p＜0．05)，样地1＞样地2＞样地3。在各个样地中，不同深度土壤含盐量之间差异均不显著(p＞0．05)(图1B)。9月，0～20cm和40～60cm不同样地之间的土壤含盐量差异显著(p＜0．05)，0～10cm和40～60cm土壤深度下，样地1＞样地2和样地3。在10～20cm，样地1的土壤含盐量显著高于样地3(p＜0．05)。在同一样地内的不同深度，样地1在0～10cm的土壤含盐量显著高于其他土层(p＜0．05)。在样地2中，0～10cm土壤含盐量显著高于10～20cm和40～60cm(p＜0．05)。样地3在不同深度的土壤含盐量之间差异均不显著(p＞0．05)(图1C)。由于9月3个样地的土壤表层盐分高于7月和8月(图1)，土壤盐胁迫最强，所以选择9月植物的各项生理指标进行分析。#p#分页标题#e# 2．2土壤含水量变化 在各样地内，土壤含水量随着深度的增加而逐渐增加。但是，同一深度的不同样地之间以及同一样地的不同深度之间土壤含水量差异均不显著(p＞0．05)(表1)。 2．3四种杨树的叶片脯氨酸含量变化 三个不同样地中，四种杨树的叶片脯氨酸含图3不同样地内四种杨树的叶片K+/Na+变化Fig．3LeafK+/Na+offourPopulustreesindifferentplots注释:根据Tukey＇s检验，图中以不同小写字母标记表示同一样地内，不同植物的叶片K+/Na+之间差异是显著的，以不同大写字母标记表示不同样地间，同一植物的叶片K+/Na+之间差异是显著的(p＜0．05)。量之间的差异均显著(p＜0．05)。在3个样地中，胡杨的叶片脯氨酸含量最高，而且显著高于其他3种杨树(p＜0．05)，而中天杨的叶片脯氨酸含量最低。中天杨在样地1和2的脯氨酸含量显著高于样地3(p＜0．05)。新疆杨叶片脯氨酸含量在3个样地之间的差异不显著(p＞0．05)。样地1中银新杨和胡杨的叶片脯氨酸含量显著高于样地2和3(p＜0．05)(图2)。 2．4四种杨树的叶片K+/Na+变化 三个样地中四种杨树的叶片K+/Na+之间的差异均达到显著水平(p＜0．05)。在样地1中，胡杨的叶片K+/Na+显著高于其他3种杨树，而中天杨的叶片K+/Na+显著低于其他3种杨树(p＜0．05)。在样地2中，新疆杨的叶片K+/Na+显著高于其他3种杨树(p＜0．05)，胡杨次之。在样地3中，新疆杨和胡杨的叶片K+/Na+显著高于中天杨和银新杨(p＜0．05)。不同样地间各种杨树的K+/Na+比较时，差异均达到显著水平(p＜0．05)。其中，中天杨在样地1的叶片K+/Na+显著高于样地3(p＜0．05)。新疆杨在样地1和2的叶片K+/Na+显著高于样地3(p＜0．05)。银新杨和胡杨在样地1的叶片K+/Na+显著高于样地2和3(p＜0．05)(图3) 2．5四种杨树的叶片Cl－含量变化 在三个样地中，四种杨树的叶片Cl－含量之间的差异均达到显著水平(p＜0．05)。在样地1中，胡杨的叶片Cl－含量显著高于其他3种杨树(p＜0．05)。在样地2和样地3中，中天杨的叶片Cl－含量显著高于其他3种杨树(p＜0．05)，新疆杨次之。不同样地间4种杨树的叶片Cl－含量比较时，差异均达到显著水平(p＜0．05)。其中，中天杨和银新杨在样地2和3的叶片Cl－含量均显著高于样地1(p＜0．05)。新疆杨在样地2中的叶片Cl－含量显著高于其他2个样地(p＜0．05)。胡杨在样地1和2的叶片Cl－含量显著高于样地3(p＜0．05)(图4)。 2．6四种杨树的叶片SOD活性变化 三个样地中四种杨树的叶片SOD活性之间的差异均达到显著水平(p＜0．05)。样地1和样地2中，中天杨的叶片SOD活性显著高于其他3种杨树(p＜0．05)。样地3中，银新杨的叶片SOD活性显著高于其他3种杨树(p＜0．05)。不同样地间4种杨树的叶片SOD活性比较时，差异均达到显著水平(p＜0．05)。其中，中天杨在样地1和2的SOD活性显著高于样地3(p＜0．05)。新疆杨的叶片SOD活性在样地2中显著高于其他2个样地(p＜0．05)。银新杨叶片SOD活性在样地3显著高于其他2个样地(p＜0．05)。胡杨叶片SOD活性在样地1中显著高于样地3(p＜0．05)(图5)。 2．7四种杨树的叶片MDA含量变化 在三个样地中，四种杨树的叶片MDA含量之间的差异均达到显著水平(p＜0．05)。在样地1和2中，新疆杨的叶片MDA含量显著高于其他3种杨树(p＜0．05)。在样地3中，新疆杨和银新杨的叶片MDA含量显著高于其他2种杨树(p＜0．05)。在不同样地间4种杨树的叶片MDA含量比较时，差异均达到显著水平(p＜0．05)。中天杨在样地1和2的MDA含量显著高于样地3(p＜0．05)。新疆杨和银新杨的叶片MDA含量在样地3中显著高于其他2个样地。胡杨的叶片MDA含量在样地2中显著高于其他2个样地(图6)。 2．8四种杨树的叶片δ13C值变化 在3个样地中，中天杨的叶片δ13C值均显著高于其他3种杨树(p＜0．05)，而且在土壤含盐量较高的样地1中，中天杨的叶片δ13C值显著高于其他2个土壤含盐量低的样地(p＜0．05)。在样地1和样地3中，胡杨的叶片δ13C值较高，显著高于银新杨和新疆杨(p＜0．05)(图7)。 3讨论与结论 脯氨酸是一种重要的有机渗透调节物质。在盐胁迫下，植物体内积累的脯氨酸具有平衡液泡中的高浓度盐分，避免细胞质脱水，稳定细胞蛋白质结构，防止酶变性失活和保持氮含量等作用［14］。文中实验结果表明，4种杨树栽植后，当年秋季在土壤盐度不同的3个样地内，叶片脯氨酸含量随着样地土壤表层盐度的增加而增加;而且，3个样地内胡杨的叶片脯氨酸含量均显著高于其他3种杨树。 植物的耐盐性与其地上部分限制Na+和Cl－积累及保持高的K+/Na+值的能力有关［15，16］。随着土壤表层盐度的增加，4种杨树的叶片K+/Na+增加，中天杨的叶片Cl－含量则逐渐降低。在土壤表层盐度最高的样地1中，中天杨的叶片K+/Na+显著高于其他3种杨树;而胡杨叶片的Cl－含量显著高于其他3种杨树。 盐胁迫下，植物体内一些酶类能够抵御和清除活性氧，抑制膜脂过氧化，维持膜系统的稳定性。其中SOD处于核心地位，是植物保护酶系统的第一道防线，是主要的"清洁工"，可使细胞内自由基维持在一个低水平，减轻对植物细胞的危害［17－19］。随着不同样地上土壤表层盐度的增强，中天杨和胡杨的SOD活性增加。在土壤表层盐度最高的样地1中，中天杨的叶片SOD活性最高，胡杨次之，均显著高于其他2种杨树。 MDA是逆境胁迫下膜质中不饱和脂肪酸发生膜质过氧化作用的最终分解产物，其含量可以反映植物遭受逆境伤害的程度［20，21］。随着3个样地中土壤盐度的增强，中天杨的叶片MDA含量逐渐增加。在土壤盐度最高的样地1中，中天杨的叶片MDA含量显著低于其他3种杨树，表明它受到的土壤盐胁迫程度最轻。#p#分页标题#e# C3植物的叶片δ13C值可以反映其长期水分利用效率，干旱条件下C3植物的水分利用效率会增加。植物遭受盐胁迫时同时受到生理干旱的影响，盐胁迫通过在土壤中积聚过多可溶性盐分从而使土壤水势降低，导致植物吸水困难甚至死亡，对植物造成生理干旱胁迫，其对植物的部分生理特征的影响类似于干旱胁迫。因此，盐胁迫下C3植物的叶片δ13C值也可能增加，提高水分利用效率。该结论已在一些红树科植物中得到验证［22］。文中研究的4种杨树均为C3植物。在土壤盐度最高的样地1中，中天杨的叶片δ13C值显著高于其他2个样地，而且也显著高于其他3种杨树。这表明中天杨可以在土壤盐度较高条件下提高长期水分利用效率，降低盐胁迫对水分吸收和利用的危害。 总之，在尉犁县的防护林带内，中天杨和胡杨的耐盐性高于新疆杨和银新杨。这2种杨树所受的土壤盐胁迫较轻，表现在其叶片MDA含量较低，而且δ13C值较高。其中，中天杨主要通过提高叶片的Cl－含量和SOD活性耐盐，而胡杨主要通过增加叶片脯氨酸含量和K+/Na+来耐盐。植物的耐盐性是一个由位于不同染色体上的多个基因控制的性状［23，24］。不同的植物以及同一植物在不同的发育阶段抗盐基因有着不同的表达。文中实验材料均是两年生苗，因此对植物耐盐性的评价结论具有限制性，需要继续对它们生长期和成熟期的耐盐性进行研究。此外，文中只测定了6个生理生态指标，不能包含植物在遭受土壤盐胁迫时体内发生的所有生理生化反应，今后有必要对其他形态和生理生态指标在盐胁迫下的变化进行研究，以更加全面的了解植物的耐盐机理，评价植物的耐盐性，为防护林选择耐盐树种提供理论依据。
