入侵植物替代策略:干旱与盐胁迫对女贞属(Ligustrum)观赏植物的形态生理影响评估

《Frontiers in Plant Science》:Evaluation of morpho-physiological responses to drought and salt stress in two ornamental alternatives to Invasive Ligustrum sinense Lour.

【字体: 时间:2026年04月24日 来源:Frontiers in Plant Science 4.8

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  为解决城市绿化中入侵物种(Ligustrum sinense)的生态风险及植物对干旱、盐胁迫(NaCl)的耐受性问题,研究人员开展了多因子胁迫(150/300 mM NaCl × 30%/60%/90% PC)实验。结果表明,L. sinense 仅耐受中度干旱,而 L. vulgare 与 L. japonicum ‘Texanum’ 在盐旱复合胁迫下仍具较高存活率,可作为欧洲城市绿化的优选替代种。

  

城市绿化新选择:两种女贞属植物在严苛环境下的生存挑战

随着城市化进程的加速,城市环境正面临着前所未有的压力。土壤盐渍化、干旱缺水,这些由人类活动和气候变化共同酿成的“苦果”,正严重威胁着城市绿地的健康与存续。更令人担忧的是,为了追求快速绿化效果,许多城市曾大量引入外来观赏植物,其中一些如小蜡(Ligustrum sinense),因其极强的适应性和繁殖力,已演变为入侵物种,对本地生态系统构成了严重威胁。
在此背景下,寻找既美观、生态安全,又能耐受城市恶劣环境的植物替代品,成为城市生态学研究的热点。近期发表在《Frontiers in Plant Science》上的一项研究,将目光投向了小蜡的两位“近亲”——欧洲本土的普通女贞(Ligustrum vulgare)与观赏品种日本女贞‘Texanum’(Ligustrum japonicum ‘Texanum’),试图通过一场严苛的“压力测试”,验证它们能否胜任替代者的角色。

为何关注城市环境下的盐旱胁迫?

城市,作为人类活动的中心,其环境条件对植物而言往往意味着“逆境”。除了一般的干旱,土壤盐渍化是一个极易被忽视却危害极大的问题。冬季道路融雪使用的化冰盐、为缓解水资源短缺而使用的再生水灌溉,都使得土壤中的钠离子(Na?)和氯离子(Cl?)浓度显著升高,导致土壤电导率(EC)远超植物正常生长阈值。
以往的研究多集中于单一胁迫,但在现实中,干旱和盐胁迫常常协同发生。这种“复合拳”对植物的伤害往往不是简单的叠加,而是指数级的增长。植物在应对时需要同时处理水分缺失造成的渗透胁迫,以及盐分过高引起的离子毒害,这对植物的生理机能是极大的考验。

实验设计:模拟城市极端环境的“压力舱”

为了模拟城市中可能出现的极端条件,研究人员设计了一套精细的“折磨”方案。他们选取了270株高度约25厘米的两年生幼苗(三种女贞各90株),在人工气候室内进行了为期约3个月的培养(2024年3月至6月)。
实验设置了双重压力梯度
  • 盐胁迫:设置了0(对照)、150 mM(中度)和300 mM(重度)三个浓度的NaCl溶液。300 mM这一高浓度旨在模拟城市中因过度使用融冰盐或再生水形成的“盐分热点”区域。
  • 干旱胁迫:通过控制灌溉量模拟干旱,设置了90%(对照)、60%(中度干旱)和30%(重度干旱)三个土壤持水量(PC)水平。
这9种处理组合(3盐水平 × 3水水平)构成了一个完整的胁迫矩阵,旨在全面评估植物在单独及复合胁迫下的耐受极限。

技术方法概览

研究采用随机区组设计,通过人工称重法精确控制土壤含水量。利用植物表型成像系统获取3D叶面积(3D leaf area)数字生物量(digital biomass)等无损生长指标,并结合归一化植被指数(NDVI)水分带指数(Water band index)及叶绿素含量等生理指标,系统量化了三种植物在胁迫下的形态与生理响应。实验结束后测定地上部与根系干重,以评估生物量分配策略。

研究结果:谁在逆境中更胜一筹?

1. 入侵种小蜡(L. sinense)的“滑铁卢”

出乎意料的是,通常被认为适应性强的小蜡,在这次测试中表现最为脆弱。
  • 生存红线:在重度干旱(30% PC)条件下,无论是否伴有盐胁迫,小蜡植株全部死亡。它仅能勉强存活于中度干旱(60% PC)环境。
  • 生长受限:即便在存活条件下,中度干旱也显著降低了其叶面积、生物量及叶绿素含量,并严重损害了根系发育。
这一结果打破了“入侵植物无敌”的刻板印象,表明在特定的高强度非生物胁迫下,入侵种的适应性优势可能荡然无存。

2. 日本女贞‘Texanum’(L. japonicum ‘Texanum’)的韧性

作为非入侵性观赏品种,日本女贞‘Texanum’展现了良好的耐受性。
  • 存活能力:它成功通过了所有胁迫处理,无一死亡。
  • 生长代价:虽然干旱和盐胁迫(单独或复合)显著降低了其叶面积和数字生物量,但根系干重并未受到影响。这表明该品种在逆境中采取了“舍地上、保地下”的策略,优先维持根系的生存功能,这为其在干旱后的恢复保留了潜力。高盐与复合胁迫对其水分状况影响较大。

3. 欧洲本土普通女贞(L. vulgare)的稳健表现

作为欧洲本土物种,普通女贞的表现同样稳健。
  • 生存能力:与日本女贞一样,它在所有处理中均存活下来。
  • 胁迫主因:对其而言,盐分是比干旱更主要的限制因子。特别是在盐旱复合胁迫下,其叶面积和生物量下降最为明显。高盐环境还加速了其叶片衰老(NDVI和叶绿素下降),并改变了根系结构。

结论与启示:构建韧性城市的植物选择策略

这项研究得出了几个对城市绿化实践具有重要指导意义的结论:
  1. 1.
    入侵种并非万能小蜡(L. sinense)无法耐受城市中常见的重度干旱与盐渍化复合环境,且具有生态入侵风险,应被排除出未来绿化名单。
  2. 2.
    优质替代者普通女贞(L. vulgare)日本女贞‘Texanum’(L. japonicum ‘Texanum’)在极端胁迫下表现出高存活率,是替代小蜡的优异候选者。
  3. 3.
    管理侧重点:对于日本女贞‘Texanum’,需关注其地上部生长受抑制的景观影响;对于普通女贞,则需严格管控土壤盐分,避免盐旱交加。
在气候变化与水资源短缺的双重挑战下,选择“对的植物”而非“强的植物”至关重要。这项研究为欧洲乃至全球类似气候区的城市绿化提供了一份科学的植物“白名单”,推动城市绿地向着更生态、更韧性、更可持续的方向发展。
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