摘要
为探究混合盐碱（NaCl-NaHCO3）胁迫对大丽花（Dahlia pinnata）生长生理的影响，并为盐碱地大丽花品种的筛选与利用提供理论依据，该研究以其4个品种（‘奶油桃子’‘牛奶咖啡’‘克里夫灵感’和‘双吉尔’）为试材，采用盆栽法设置0、50、100、150 mmol·L-1 共4个盐碱胁迫浓度，分别于胁迫7、14、21 d测定其生长、光合参数、渗透调节和抗氧化酶活性等指标。结果表明：（1）盐碱胁迫显著抑制大丽花幼苗生长，且抑制程度随浓度和时间递增；品种间差异显著，耐盐碱性最强品种‘双吉尔’的生长量远高于盐碱敏感品种‘克里夫灵感’。（2）随着盐碱胁迫加剧，净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著降低，而胞间CO2浓度先降后升，其中‘双吉尔’始终保持最高的净光合速率。（3）随着胁迫浓度增加，叶片相对含水量持续下降，但‘双吉尔’在重度胁迫下仍维持66.4%的较高水平；丙二醛含量大幅升高，膜脂过氧化加剧，同时脯氨酸和可溶性糖持续积累，抗氧化酶系统在轻中度胁迫下被激活，重度胁迫下仅‘双吉尔’能维持较高酶活性。（4）100 mmol·L-1为耐盐碱性分化临界浓度，盐碱敏感品种‘克里夫灵感’出现不可逆损伤。（5）品种间耐盐碱性差异显著（P<0.05），隶属函数综合评价得出耐盐碱性强弱顺序为‘双吉尔’>‘牛奶咖啡’>‘奶油桃子’>‘克里夫灵感’。综上，混合盐碱胁迫下大丽花幼苗的生理适应性表现为品种特异性，耐盐碱性品种‘双吉尔’通过维持较高的光合能力、水分保持能力和抗氧化酶活性，在重度胁迫下仍能保持相对稳定的生理状态，可作为盐碱地绿化推广的优选品种。
Abstract
To investigate the effects of mixed saline-alkali stress (NaCl-NaHCO3 ) on the growth and physiology of Dahlia pinnata, and to provide a theoretical basis for the selection and utilization of D. pinnata cultivars in saline-alkali areas, four cultivars (‘Cream Peach’‘Milk Coffee’‘Cliff Inspiration’ and ‘Double Gill’) were subjected to four stress concentrations (0, 50, 100, 150 mmol·L-1) in a pot experiment. Growth, photosynthetic parameters, osmotic adjustment, and antioxidant enzyme activities were measured at 7, 14, and 21 d after stress initiation. The results were as follows: (1) Saline-alkali stress significantly inhibited the growth of D. pinnata seedlings, and the inhibition increased with stress concentration and duration; significant differences were observed among cultivars, and the growth of the most saline-alkali tolerant cultivar ‘Double Gill’ was much higher than that of the saline-alkali sensitive cultivar ‘Cliff Inspiration’. (2) With increasing saline-alkali stress, net photosynthetic rate, stomatal conductance, and transpiration rate all decreased significantly, while intercellular CO2 concentration firstly decreased and then increased. Among the cultivars, ‘Double Gill’ consistently maintained the highest net photosynthetic rate. (3) As stress concentration increased, leaf relative water content continuously decreased, but ‘Double Gill’ still maintained a relatively high level of 66.4% under severe stress; malondialdehyde content increased sharply, and membrane lipid peroxidation was aggravated. Meanwhile, proline and soluble sugars accumulated continuously. The antioxidant enzyme system was activated under mild and moderate stresses, but under severe stress, only ‘Double Gill’ maintained high enzyme activity. (4) The concentration of 100 mmol·L-1 was identified as the critical concentration for saline-alkali tolerant differentiation, at which the saline-alkali sensitive cultivar ‘Cliff Inspiration’ exhibited irreversible damage. (5) There were significant differences in saline-alkali tolerance among cultivars (P<0.05). The comprehensive evaluation of membership functions showed that the order of saline-alkali resistance strength was ‘Double Gill’ > ‘Milk Coffee’ > ‘Cream Peach’ > ‘Cliff Inspiration’. In conclusion, the physiological adaptability of D. pinnata seedlings under mixed saline-alkali stress is cultivar-specific. The saline-alkali tolerant cultivar ‘Double Gill’ maintains relatively stable physiological status under severe stress by sustaining higher photosynthetic capacity, water retention ability, and antioxidant enzyme activities, making it a promising candidate for greening in saline-alkali areas.
土壤盐渍化作为全球性生态问题，在气候变化与人为活动加剧的背景下持续恶化。据联合国粮农组织（FAO）统计，全球约20%的灌溉农业区遭受盐碱化威胁，覆盖可耕地总面积的1/3，预计至2050年受影响区域将超50%（王佳丽等，2011）。我国作为盐渍化重灾国，现有盐碱地面积约3 690万hm2，其中西北干旱区因蒸发强烈、盐分表聚，土壤盐碱化问题尤为突出（杨劲松等，2022）。西北地区盐碱化土壤类型主要为中性盐（NaCl）与碱性盐（NaHCO3），二者通过渗透胁迫、离子毒害及高pH值协同作用，严重制约植物生长与生态修复进程（于宝勒，2021）。在此背景下，解析植物耐盐碱机制并筛选适应性种质资源，对盐碱地生态治理与可持续开发具有迫切意义。
盐碱胁迫对植物的生长发育与生态适应能力均会造成严重影响（付丽等，2021）。土壤盐碱化主要通过离子干扰、渗透失衡与氧化损伤三重互作机制胁迫植物（詹振楠和纪婷，2019）。第一，高浓度Na+竞争性置换细胞膜脂双分子层中的Ca2+，导致膜透性增加与K+外流，破坏离子稳态，同时HCO\begin{equation}_{3}^{-}\end{equation}引发的碱性环境（pH>8.5）降低Fe2+和Mn2+等微量元素有效性，抑制叶绿素合成关键酶活性（戴森焕等，2022）。第二，盐离子积累形成低水势环境，阻碍根系水分吸收，引发细胞生理性脱水，迫使气孔关闭以减少蒸腾，进而降低胞间CO2浓度（Ci）与净光合速率（Pn）（郭丽丽等，2018）。更为关键的是，离子毒害与渗透胁迫协同触发活性氧（reactive oxygen species, ROS）爆发，其氧化攻击使膜脂不饱和度下降，丙二醛（malondialdehyde, MDA）含量升高标志着膜系统损伤，此时超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）、过氧化物酶（peroxidase, POD）、过氧化氢酶（catalase, CAT）构成的三级抗氧化防御体系被激活以清除ROS（张绪超等，2019）。植物通过积累脯氨酸、甜菜碱及可溶性糖等渗透调节物质维持膨压，但持续胁迫将耗尽代谢资源，最终表现为生长抑制（株高增量减缓、叶面积萎缩）与生物量分配失衡（根冠比下降）（张天鹏和杨兴洪，2017）。当前研究多聚焦于经济作物（如水稻、油菜、紫花苜蓿等）及耐盐先锋物种（如锦鸡儿、滨藜等）（王佳婕等，2025），对观赏花卉在混合盐碱胁迫（NaCl-NaHCO3）下的生理响应机制亟待系统阐明。相较于单一盐胁迫（NaCl），混合盐碱胁迫因叠加高pH效应，对植物光合器官与膜稳定性的破坏更具协同性（Hu et al., 2021），这种复合伤害的机制在观赏植物中尚不明确，亟待系统阐明。
大丽花（Dahlia pinnata）是菊科（Asteraceae）大丽花属（Dahlia Cav.）多年生草本植物，作为兼具观赏价值与经济价值的菊科著名球根花卉，因其丰富的花型、持久的花期及较强的环境适应性而被广泛应用于切花生产、园林绿化及药用开发（姚梅国等，1995；刘安成等，2010）。甘肃省临洮县在大丽花的育种、推广和产业发展方面处于国内领先地位，栽培面积广、品种自成体系且产品销往国内外，是中国的大丽花生产与销售中心。然而，尽管大丽花产业优势突出，但目前研究多集中于其栽培管理（宋亚东，2021）、遗传育种（段善德等，2025）及单一非生物胁迫响应，如干旱（袁先峰等，2020）、耐热性（张映婵，2022）等，针对其在盐碱地推广所必需的盐碱耐受机制，目前尚缺乏系统研究，存在明显空白。赵海新（2020）研究表明，植物耐盐碱性依赖于渗透调节物质（脯氨酸、可溶性糖）积累、抗氧化酶系统（超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶）激活及光合机构稳定性维持等多途径协同，但不同物种乃至品种间的响应策略存在显著性差异。大丽花独特的块根储养结构可储存大量水分和营养物质，可赋予其应对盐碱胁迫的特殊缓冲能力，但迄今缺乏针对商业化品种在混合盐碱胁迫下的系统比较研究。基于此，本研究以4个大丽花品种为研究材料，采用不同浓度NaCl-NaHCO3进行处理，系统测定其生长指标、光合参数、叶片相对含水量、渗透调节物质含量、抗氧化酶活性及膜脂过氧化程度等生理指标，通过双因素方差分析（two-way ANOVA）揭示品种与胁迫浓度的交互效应，并结合主成分分析（principal component analysis，PCA）与隶属函数值法（subordinate function values，SFV）对品种耐盐碱性进行综合评价。本研究拟探讨以下问题：（1）阐明混合盐碱胁迫下4个大丽花品种生长与生理特性的动态响应规律；（2）比较不同品种在渗透调节、抗氧化防御等关键耐盐机制上的差异；（3）筛选耐盐碱性强的大丽花品种，并明确其核心生理适应特征。本研究以期为盐碱地区大丽花品种筛选与园林应用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
本试验选取4个大丽花品种‘奶油桃子’（CP）、‘牛奶咖啡’（MC）、‘克里夫灵感’（CI）和‘双吉尔’（DG）作为供试材料（表1），材料均购自甘肃省临洮县大丽花培养基地。本试验所用土壤为园林栽培用土，栽培基质选用购自甘肃省绿能农业科技股份有限公司的“壮苗1号”。试验土壤理化性质如下：全碳含量为85.734 mg·kg-1，全氮含量为6.736 g·kg-1，全磷含量为0.797 mg·kg-1，土壤容重为1.537 g·cm-3，田间持水量为75.5%，pH为6.3。
1.2 试验方法
1.2.1 材料培育
盆栽试验于2025年6月在甘肃农业大学林学院育苗实验室内进行。为确保试验材料的遗传背景和初始状态高度一致，减少个体差异的影响，本研究采用分根催芽法进行育苗。试验前筛选大小、重量、健康状况一致且无损伤的块根，经0.5%高锰酸钾溶液表面消毒10 min后，用蒸馏水漂洗3次。随后，将块根埋置于湿润蛭石中，于25 ℃恒温条件下催芽。待芽点萌发至约1 cm时，用消毒刀片将块根按一芽一块分割，确保每段均附有健壮芽点及相连根体，切口涂抹草木灰防菌（秦秀芬，2010）。将分切好的单芽块根按每盆5株的定植方案，播种于装有2 kg风干基质的塑料盆（直径21 cm、高20 cm）中，浇透水后置于温室自然萌发，并进行常规管理。待幼苗长至六叶一心时，依据株高、茎粗、叶片大小及色泽等指标，筛选长势均一、健壮的植株用于后续胁迫试验。
1.2.2 试验处理
试验通过添加NaCl与NaHCO3混合盐溶液（摩尔比1∶1）模拟盐碱胁迫，并设置4个盐碱水平：CK（对照，0 mmol·L-1）、S1（轻度胁迫，盐碱浓度50 mmol·L-1）、S2（中度胁迫，盐碱浓度100 mmol·L-1）、S3（重度胁迫，盐碱浓度150 mmol·L-1）（表2），每个处理3次重复，每个重复1盆，共计48盆，每盆3株。盐碱溶液添加时按土壤干重比例添加，每盆用量约为200 mL。为避免盐冲激效应，每隔1 d浇灌1次，5 d各处理达到土壤预定盐浓度。在全部处理达到目标浓度时定为盐胁迫处理的第1 天，并在胁迫处理后的7、14、21 d进行形态观测并取样测定各生理指标。
表
1
供试的4个大丽花品种
Table
1
Four tested Dahlia pinnata cultivars
表
2
盐碱浓度处理递增表
Table
2
Increment table of saline-alkali concentration treatment
1.3 测定指标及方法
1.3.1 形态观测及生长指标
（1）植株表型性状观测
观察植株整体长势、株型开张度、叶色变化、叶片形态及胁迫症状类型与程度，并辅以尺度参照物拍照记录。
（2）株高生长量测定
采用精度0.01 cm的游标卡尺分别测定1、7、14、21 d时的株高（自基部土壤表面至茎尖生长点），以相邻时间点差值计算相对生长量。
（3）叶片相对含水量测定（CRW）
取叶片称鲜重（WF），蒸馏水浸泡12 h后测饱和鲜重（WT），70 ℃烘干2 h后测干重（WD），按公式CRW=(WF-WD)/(WT-WD)×100%计算。
1.3.2 光合指标
使用Yaxin-1101光合测定仪（北京雅欣理仪科技有限公司，中国），在红蓝光源提供1 000 μmol·m-2·s-1光强条件下（CO2浓度400 μmol·mol-1、气流量500 μmol·s-1）测定大丽花功能叶片的光合参数。选择各处理组生长状态一致的3株植株，于上午9:00—11:00测定第2至第3节位完全展开叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr），每个叶片重复测定10次以确保数据可靠性。
1.3.3 生理指标
使用80%乙醇-丙酮混合液（1∶1，V/V）浸提法测定叶绿素含量；考马斯亮蓝G-250法测定可溶性蛋白含量；蒽酮比色法测定可溶性糖含量；茚三酮显色法测定脯氨酸含量；硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid, TBA）法测定丙二醛（MDA）含量。抗氧化酶活性测定如下：氮蓝四唑（nitroblue tetrazolium, NBT）光还原法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性；紫外吸收法测定过氧化氢酶（CAT）活性；愈创木酚法测定过氧化物酶（POD）活性。各生理指标的测定均参照李合生(2000)的方法。
1.4 耐盐碱性评价方法
为综合评价4个大丽花品种的耐盐碱性，在测定各单项指标的基础上，采用主成分分析（PCA）与隶属函数值法（SFV）进行量化评价。
1.4.1 数据标准化
在进行主成分分析前，对原始数据进行标准化处理，以消除量纲影响，公式如下：
（1）
式中：\begin{equation}Z_{ij}\end{equation}为第i个样本第j个指标的标准化值；\begin{equation}X_{ij}\end{equation}为原始测定值；和Sj分别为第j个指标所有样本的平均值和标准差。
1.4.2 主成分分析
基于标准化数据矩阵Z，计算相关系数矩阵R，并求解其特征值(\begin{equation}λ_{k}\end{equation}) 和特征向量(\begin{equation}u_{k}\end{equation})。第k个主成分（PCk）得分由下式计算：
（2）
式中：\begin{equation}F_{ik}\end{equation}为第i个样本在第k个主成分上的得分；P为指标总数；\begin{equation}u_{jk}\end{equation}为第 j个指标在第k个主成分特征向量中的载荷。
1.4.3 隶属函数值计算
采用隶属函数法对每个品种的耐盐碱性进行量化。对于与耐盐性呈正相关的指标，隶属函数值U(\begin{equation}X_{j}\end{equation})计算公式如下：
（3）
对于与耐盐性呈负相关的指标，计算公式如下：
（4）
式中：\begin{equation}X_{j}\end{equation}为某品种第j个指标的平均值（通常为各胁迫处理下的均值或综合值）；Xmax和Xmin分别为所有品种中该指标的最大值和最小值。
1.4.4 权重确定与综合评价值（D值）计算
各指标的权重（\begin{equation}W_{j}\end{equation}）基于主成分分析结果确定，使用各主成分的贡献率及其因子载荷计算：
（5）
式中：m为选取的主成分个数（特征值>1）；\begin{equation}λ_{k}\end{equation}为第k个主成分的特征值；|\begin{equation}l_{jk}\end{equation}|为第j个指标在第k个主成分上的载荷绝对值。
最终，耐盐碱性综合评价值（D值）由下式计算：
（6）
式中：D值范围为0~1，值越大，代表该品种的耐盐碱性越强。
1.5 数据处理与分析
采用SPSS 26.0进行统计分析。通过双因素方差分析（two-way ANOVA）检验品种与盐碱浓度交互效应，差异显著性采用Duncan’ s新复极差法（P<0.05），采用Pearson进行相关性分析。耐盐碱性综合评价采用主成分分析（PCA）与隶属函数值法（SFV）。采用Origin 2023与R 4.2.2绘制图表。
2 结果与分析
2.1 盐碱胁迫对4个大丽花品种幼苗的形态变化及生长指标的影响
由图1可知，4个大丽花品种的形态变化均受到不同程度抑制，表现出显著的浓度梯度效应与时间累积效应。随胁迫浓度升高与时间增长，各品种依次出现胁迫症状，但其发生时序与严重程度存在显著性差异：在S1胁迫下，‘奶油桃子’和‘克里夫灵感’在14 d时出现叶片失绿与内卷，而‘牛奶咖啡’和‘双吉尔’至21 d时仍保持正常形态；在S2和S3胁迫下，‘奶油桃子’和‘克里夫灵感’在7 d时出现失绿与内卷，14 d时出现萎蔫状态，21 d时衰退至半枯死状态；‘牛奶咖啡’在14 d时开始渐进性叶缘焦枯；‘双吉尔’仅在S3胁迫下出现中度萎蔫与叶片脱落，但仍能维持植株正常存活。这表明‘双吉尔’耐盐碱性最强，‘牛奶咖啡’次之，‘奶油桃子’与‘克里夫灵感’则较为敏感。
由图2可知，混合盐碱胁迫对4个大丽花品种的株高净生长量均表现为显著的抑制效应，且呈明显的浓度与时间依赖性。在胁迫7 d时，S1、S2和S3处理下，所有品种的平均株高净生长量相比对照组分别下降0.9%、12.8%和23.1%；至胁迫14 d，其总体平均降幅进一步扩大至29.8%、45.5%和56.8%；随着胁迫持续至21 d，其总体平均降幅进一步扩大至23.0%、54.0%和69.7%。品种间耐性差异显著，其中‘双吉尔’在整个胁迫过程中始终保持最强的生长稳定性，其在21 d的S3处理下的株高净生长量分别为敏感品种‘奶油桃子’和‘克里夫灵感’的1.3倍和9.4倍，而‘牛奶咖啡’的耐受性居于中等。该生长指标分析结果表明，‘双吉尔’与‘牛奶咖啡’对盐碱环境具备相对优良的形态适应能力。
图
1
盐碱胁迫下4个大丽花品种的形态变化
Fig.
1
Morphological changes of four cultivars of Dahlia pinnata under saline-alkali stress
图
2
盐碱胁迫下4个大丽花品种幼苗的株高净生长量
Fig.
2
Net growth of plant height of four Dahlia pinnata cultivars under saline-alkali stress
2.2 盐碱胁迫对4个大丽花品种幼苗光合参数的影响
由图3可知，盐碱胁迫对4个大丽花品种的光合特性产生了显著抑制效应。随着胁迫浓度升高与时间增长，各品种的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）均呈持续下降趋势，而胞间CO2浓度（Ci）则先降后升。在胁迫7 d时，S3处理下，‘奶油桃子’和‘克里夫灵感’的Pn值已分别降至7.3、6.8 μmol·m-2·s-1，较对照下降超过60%；而‘双吉尔’的Pn值显著高于其他品种（P<0.05）。至21 d时，各品种在S3胁迫下的Pn值进一步降至极低水平。在胁迫初期（7 d）和轻度胁迫（S1）下，Ci的降低表明气孔限制是光合下降的主要原因；但随着胁迫加剧与时间延长，Ci的回升表明非气孔限制（如叶绿体结构破坏、光合酶活性受损）成为主导因素。‘双吉尔’在整个胁迫过程中始终保持相对较高的Gs和Pn，显示出其光合机构更强的稳定性。
图
3
盐碱胁迫下4个大丽花品种幼苗的光合参数
Fig.
3
Photosynthetic parameters of seedlings of four Dahlia pinnata cultivars under saline-alkali stress
2.3 盐碱胁迫对4个大丽花品种幼苗水分状况、渗透调节及抗氧化酶活性的影响
2.3.1 盐碱胁迫对叶片相对含水量的影响
叶片相对含水量（CRW）是反映植物水分状况的关键指标。由图4可知，盐碱胁迫使大丽花叶片CRW随浓度升高和时间增长持续下降，品种间差异显著。胁迫初期（7 d），轻度胁迫（S1）对多数品种影响不显著，但中度（S2）和重度（S3）胁迫导致水分亏缺。在7 d时，S3处理下，‘克里夫灵感’的CRW降至67.1%，而‘双吉尔’仍保持77.9%。随胁迫时间增长，各品种CRW进一步下降，品种间差异增大。至21 d的S3处理下，‘奶油桃子’‘牛奶咖啡’‘克里夫灵感’和‘双吉尔’的CRW分别降至49.9%、59.2%、47.6%和66.4%，较对照下降41.5%、31.5%、44.2%和23.4%。整个胁迫期间，‘双吉尔’的CRW显著高于其他品种（P<0.05），在21 d的S3处理时分别比‘牛奶咖啡’‘奶油桃子’和‘克里夫灵感’高7.2%、16.5%和18.8%。这表明‘双吉尔’可能通过更有效的水分吸收与运输系统、优化的气孔调节机制及高效的渗透调节能力，更好地维持了细胞水分平衡，从而为其在盐碱胁迫下保持正常的生理代谢活动提供了重要保障。
2.3.2 盐碱胁迫对叶片MDA含量和渗透调节物质的影响
由图5可知，盐碱胁迫引发了4个大丽花品种叶片膜脂过氧化程度的加剧。随着胁迫浓度与时间的增加，各品种叶片MDA含量均显著上升。在胁迫21 d时，S3处理下，4个品种‘奶油桃子’‘牛奶咖啡’‘克里夫灵感’‘双吉尔’的MDA含量分别为各自对照的11.5倍、9.9倍、12.0倍和8.5倍。品种间相比，‘双吉尔’的MDA积累量始终最低，而‘克里夫灵感’最高，表明‘双吉尔’细胞膜受损伤程度最轻。这说明为应对胁迫，大丽花通过积累渗透调节物质以维持细胞渗透平衡。脯氨酸和可溶性糖含量在整个胁迫期间呈持续上升趋势。在S3胁迫21 d时，‘奶油桃子’‘牛奶咖啡’‘克里夫灵感’‘双吉尔’的脯氨酸含量分别为对照的11.9倍、8.0倍、13.7倍和7.4倍，可溶性糖含量也呈现类似的大幅积累模式。可溶性蛋白含量在轻中度胁迫下有所升高，但在重度胁迫下出现下降，尤其在耐性较弱的‘奶油桃子’和‘克里夫灵感’中下降更为明显，表明持续重度胁迫可能破坏了蛋白质合成系统。总体而言，‘双吉尔’和‘牛奶咖啡’在维持较高水平渗透调节物质的同时，其积累模式更为有效。
图
4
盐碱胁迫下4个大丽花品种幼苗的叶片相对含水量
Fig.
4
Leaf relative water contents of seedlings of four Dahlia pinnata cultivars under saline-alkali stress
2.3.3 盐碱胁迫对叶片抗氧化酶活性的影响
盐碱胁迫诱导植物体内活性氧（ROS）大量积累，从而激活抗氧化酶防御系统。如图6所示，4个大丽花品种的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性对盐碱胁迫表现出显著的浓度和时间依赖性。在胁迫初期（7 d），轻中度胁迫即显著诱导了各品种抗氧化酶活性的升高。在S2胁迫下，‘双吉尔’的SOD、POD和CAT的活性分别为其对照的1.7倍、2.8倍和1.8倍，增幅均显著高于其他品种（P<0.05）。‘牛奶咖啡’对其的响应也较为明显，而‘克里夫灵感’的酶活性增幅最小。至胁迫14 d时，各品种抗氧化酶活性变化更为明显。在S2胁迫下，‘双吉尔’的POD活性持续上升至1 597.2 U·g-1；而‘克里夫灵感’的SOD和CAT活性呈现下降趋势。至21 d时，差异更为显著：在S3胁迫下，‘克里夫灵感’的SOD和CAT活性已低于其对照水平；相反，‘双吉尔’的POD和CAT活性能够保持在较高水平。在重度胁迫下，除‘双吉尔’的POD与CAT活性仍能维持在较高水平以外，其余品种的抗氧化酶活性均出现明显下降或增长停滞，表明重度胁迫已超出敏感品种的生理调节范围，导致其抗氧化系统功能严重受损。综合而言，‘双吉尔’在整个胁迫过程中表现出最强且最持久的抗氧化酶系统激活能力，能够在胁迫各阶段维持较高的酶活性水平，从而有效清除活性氧，减轻膜脂过氧化损伤。
图
5
盐碱胁迫下4个大丽花品种幼苗的丙二醛和渗透调节物质的含量
Fig.
5
Contents of MDA and osmotic adjustment substances of seedlings of four Dahlia pinnata cultivars under saline-alkali stress
图
6
盐碱胁迫下4个大丽花品种幼苗的抗氧化酶活性
Fig.
6
Antioxidant enzyme activities of seedlings of four Dahlia pinnata cultivars under saline-alkali stress
2.4 耐盐碱性综合分析
2.4.1 主成分分析与隶属函数分析
主成分分析结果（表3）显示，前3个主成分的特征值均大于1，其累积贡献率达到89.7%，能够充分代表原始9个指标的大部分信息。第一主成分（PC1）的贡献率最高（52.4%），其中株高净生长量、Pn、SOD等生长和光合指标具有较高的正载荷，而MDA具有较高的负载荷，表明PC1主要综合了与生长抑制和氧化损伤相关的信息；第二主成分（PC2）的贡献率为25.1%，主要代表了脯氨酸、可溶性糖等渗透调节物质的响应；第三主成分（PC3）的贡献率为12.2%，与叶片相对含水量（CRW）密切相关。基于主成分分析结果，确定各指标的权重，并计算各品种在各指标上的隶属函数值，进而求得耐盐碱性综合评价值（D值），D值越大，代表耐盐碱性越强。由表4可知，4个大丽花品种的耐盐碱性综合评价值（D值）存在明显差异，其强弱顺序为‘双吉尔’(D=0.82)> ‘牛奶咖啡’(D=0.61)>‘奶油桃子’(D=0.38)>‘克里夫灵感’(D=0.24)。
2.4.2 相关性分析
相关性分析揭示了盐碱胁迫下大丽花各生长生理指标之间的协同和拮抗关系。由图7可知，株高净生长量、Pn、Gs、Tr与CRW均呈现极显著正相关，形成紧密相连的“生长-光合-水分”协同模块。由此可知，耐盐品种能在逆境下保持良好的生长，说明其水分供应和光合能力有所保障。相反，MDA含量与该协同模块中的所有指标均呈高度显著负相关，表明膜脂过氧化引起的氧化损伤直接抑制了生长和光合作用。同时，Ci、Pn和Gs呈高度显著负相关，支持光合作用主要是非气孔限制的观点。脯氨酸和可溶性糖作为子叶调节因子，与株高净生长量和Pn呈极显著负相关，表明它们的积累是对严重胁迫的被动反应，而不是促进生长的因素。此外，SOD、POD和CAT的活性显示出很强的正相关，形成了协同的抗氧化防御系统。然而，它们与生长和光合指标的弱相关性表明，它们的保护作用具有一定的局限性。综上，相关性分析从统计层面阐明，大丽花的耐盐碱性并非依赖于单一过程，而是由一个以生长、光合和水分为核心，并受到氧化损伤程度与渗透调节、抗氧化防御系统有效支撑的综合生理网络共同决定，耐性品种正是该网络中各环节协调性更优的体现。
表
3
9个单项指标耐盐碱系数的主成分载荷矩阵
Table
3
Principal component loading matrix of saline-alkali tolerance coefficients for nine individual indicators
表
4
4个大丽花品种耐盐碱性的综合评价
Table
4
Comprehensive evaluation of saline-alkali tolerance of four Dahlia pinnata cultivars
图
7
相关性分析热图
Fig.
7
Correlation analysis heatmap
3 讨论
3.1 盐碱胁迫对4个大丽花品种幼苗形态及生长的影响
植物外部形态与生长状况可直接反映盐碱伤害程度。本研究中，盐碱胁迫对大丽花生长的抑制表现出明显的剂量与时间效应，这与四翅滨藜（张震中等，2017）和三色堇（苏世平等，2022）在盐碱胁迫下的研究结果一致。在轻度胁迫（S1，50 mmol·L-1）条件下，耐盐碱性品种‘双吉尔’和‘牛奶咖啡’通过自身的耐受机制使得生长受抑制程度较轻，而盐碱敏感品种‘奶油桃子’和‘克里夫灵感’较早出现叶片失绿、内卷等胁迫症状，说明其耐受阈值较低。当胁迫浓度升高至150 mmol·L-1（S3）时，所有品种的生长均受到显著抑制，但品种间差异仍较为显著，‘双吉尔’的株高净生长量仍为最敏感品种的10倍以上，具有较强的耐盐碱性。这主要在于采取了“保守型”资源分配策略，优先维持根系活力和基础代谢，将有限的光合产物用于保障水分吸收和渗透调节，而非地上部分的快速生长。相同胁迫下不同品种生长下降幅度不同，这与盐碱胁迫下犁头草和长萼堇菜（张忠正等，2025）的研究结果一致。该生长差异也与植株水分代谢有关（Valentovič et al., 2018），耐盐碱品种通过维持较高叶片相对含水量，缓解了渗透胁迫与生理干旱（杨志新等，2022），这可能源于其更发达的根系与更强的渗透调节能力。同时，大丽花作为多年生球根花卉，其生长规律和资源分配策略可能影响品种间的耐性差异，耐性品种可能在胁迫下优先维持根系和基础代谢，而将有限资源用于保障地上部分的生长，这种“保守型”资源分配策略有助于其在逆境中维持存活，类似四翅滨藜通过调整生物量分配维持生长的机制（顾虎利等，2025）。从全生命周期看，幼苗期的这种资源分配模式会直接影响块根的早期发育。耐盐碱性品种‘双吉尔’在胁迫下仍能保持一定的生长能力，为块根储存更多养分，从而为安全越冬和来年萌芽打下基础；而盐碱敏感品种‘克里夫灵感’因叶片过早枯死、生长停滞，块根无法获得充足养分，不仅当年开花质量下降，还会导致块根瘦小、活力降低，来年长势越来越差。
3.2 盐碱胁迫对4个大丽花品种幼苗光合特性的影响
光合作用是植物生长发育的基础，也是对盐碱胁迫最敏感的生理过程之一（杨志新等，2022）。本研究中，盐碱胁迫使4个大丽花品种幼苗的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著下降，并表现出浓度与时间依赖性，这与张远兰等（2021）在苦楝上的研究结论一致。胁迫初期，各品种胞间CO2浓度（Ci）下降，说明气孔限制是光合下降的主要原因，由盐分胁迫引起渗透失衡，导致气孔部分关闭，既减少了水分的散失，也阻碍了CO2供应（党培培等，2019）。随着胁迫加重和时间的延长，出现关键性变化：Pn持续下降，Ci却转为上升，这表明非气孔限制（叶绿素含量降低、光合酶活性受抑及叶绿体结构受损）已代替气孔限制成为主导因素，这一转换规律与顾虎利等（2025）对四翅滨藜的研究结果一致。在此过程中，耐盐碱品种‘双吉尔’表现出其光合机制的稳定性，不仅在整个胁迫过程中维持了相对较高的Pn，还表现出更好的水分利用效率，这体现了其在碳获取与水分散失之间具有良好的调节能力（韩燕青等，2017；宗毓铮等，2021），这与大丽花作为菊科植物的光合特性有关，菊科植物通常具有较高的光合可塑性，能够在逆境中通过调整光能分配和热耗散来保护光合机构（张昊等，2026）。‘双吉尔’可能具有更高效的叶黄素循环或光系统Ⅱ修复能力，从而在盐碱胁迫下维持更稳定的光合性能，与敏感品种‘克里夫灵感’光合参数的快速下降形成对比。因此，大丽花的光合响应是一个由气孔限制向非气孔限制转变的动态过程，不同品种在这一过程中维持与调节能力的差异，是决定其耐盐碱性强弱的关键生理原因。从整个生长周期来看，幼苗期叶片光合作用的稳定程度，直接决定了植株能否为块根积累足够的养分。耐性品种在盐碱胁迫下仍能保持较好的光合能力，做到了“收支平衡”，从而为越冬和来年萌芽储备了充足的能量，而敏感品种则因光合系统过早衰退，养分积累越来越少，块根发育不良，后续长势变差。
3.3 盐碱胁迫对4个大丽花品种幼苗生理特性的影响
渗透调节是植物适应盐碱环境的重要方式。本研究显示，脯氨酸和可溶性糖含量在胁迫期间呈持续上升的趋势，表明大丽花通过积累这些物质来维持细胞渗透平衡，这与植物在逆境胁迫下的普遍响应机制（王昊伟等，2020）一致。从机理上分析，脯氨酸作为重要的渗透调节物质，不仅能够维持细胞的渗透势，还能作为活性氧清除剂和蛋白质稳定剂，从而保护细胞结构。然而，可溶性糖除调节渗透势以外，还能为逆境下的代谢活动提供碳架和能量（Fang et al., 2021；付娆等，2021）。其中，耐盐碱性品种‘双吉尔’和‘牛奶咖啡’的渗透调节物质积累模式更为有效，在达到相同渗透调节效果时消耗更少的代谢资源，这表明耐性品种采用了更有效的渗透调节策略。这种高效的资源利用策略可能与其品种遗传背景有关：‘双吉尔’为中日合作选育的F1代杂交品种，具有更强的杂种优势，在抗逆性相关基因的表达调控上可能更为协调；而‘牛奶咖啡’为美国选育的稀有色系品种，其育种过程中可能已筛选出更强的环境适应性，这种高效的资源利用策略可能是其耐盐碱的重要机制之一。可溶性蛋白在重度胁迫下的下降，特别是在敏感品种中更为明显，说明长期胁迫破坏了蛋白质合成与降解的平衡，蛋白质变性加剧，这与赵海新等（2020）在水稻碱胁迫研究中的发现相似。
在生理生化响应层面，盐碱胁迫通过离子毒害和渗透胁迫的协同作用，引起了严重的氧化应激（尚培培等，2015）。丙二醛含量显著上升，说明细胞膜发生膜脂过氧化，这与三色堇在NaHCO3胁迫下（刘小娥和苏世平，2022）的研究结果一致。耐盐碱性最弱的‘克里夫灵感’丙二醛积累量最高，而‘双吉尔’始终维持在较低水平，表明二者的抗氧化能力差异明显。为了抵抗氧化损伤，植物会激活超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶等抗氧化防御系统（魏婧等，2020）。在轻中度胁迫下，各品种的抗氧化酶活性均有所升高，但耐性品种的激活能力更强、更持久。在重度胁迫下，‘双吉尔’的过氧化物酶和过氧化氢酶活性仍维持在较高水平，表明其抗氧化系统具有较强的稳定性与持续清除活性氧的能力，这可能与其作为菊科植物的特有次生代谢有关，菊科植物富含黄酮类、酚酸类等抗氧化物质，这些物质可作为非酶促抗氧化系统的重要补充。耐盐碱性品种‘双吉尔’可能具有更丰富的次生代谢产物储备，在酶促抗氧化系统能量不足时发挥协同保护作用，这与其较低的丙二醛积累水平相一致。然而，敏感品种的抗氧化系统在长期重度胁迫下则表现出调节能力不足，酶活性增长停滞甚至下降，导致活性氧清除效率降低，膜脂过氧化加剧。这种抗氧化系统响应能力的差异，是导致不同大丽花品种耐盐碱性强弱分化的关键生理机制之一。
采用主成分分析和隶属函数值法进行综合评价，整合了各生理指标信息，得出4个品种耐盐碱能力的顺序为‘双吉尔’>‘牛奶咖啡’>‘奶油桃子’>‘克里夫灵感’。该顺序反映了各品种在生长维持、光合稳定性、膜完整性及抗氧化能力等方面的整体差异。这表明‘双吉尔’和‘牛奶咖啡’具有较强的耐盐碱性，其耐盐碱机制包含多层次的生理生化调节：在形态上，保持生长与水分平衡；在光合方面维持光合机构稳定；在生理生化层面，通过有效抗氧化防御和渗透调节系统来维持细胞稳态。因此，这两个品种可作为西北盐碱地区园林绿化的优先选择材料。从资源分配策略看，耐性品种的“保守型”策略，优先保障根系和基础代谢。虽然短期内生长较慢，但提高了在盐碱环境中的存活概率和多年生持续能力；而敏感品种的“耗竭型”响应，过度消耗渗透调节物质和修复氧化损伤，透支代谢资源，形成负向的“胁迫后效”。因此，基于幼苗期筛选出的耐性品种，在多年生栽培中具有更强的持续适应能力。建议未来研究追踪不同耐性品种在块根膨大期、休眠越冬期及第二生长季的表现，为盐碱地大丽花长期栽培提供更全面的理论指导。
4 结论
本研究通过模拟不同程度的混合盐碱（NaCl-NaHCO3）胁迫，分析了4个大丽花品种在盐碱胁迫下的生长生理响应，结果表明混合盐碱胁迫显著抑制了大丽花的生长发育，表现为株高生长量下降、叶片含水量降低、膜脂过氧化程度加重，同时光合性能与抗氧化系统也受到显著影响。为应对胁迫，大丽花通过激活抗氧化酶（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶）活性和积累渗透调节物质（脯氨酸、可溶性糖）来维持细胞稳态，但持续重度胁迫会导致敏感品种的防御系统崩溃。4个大丽花品种的耐盐碱性也存在显著性差异，其耐盐碱能力强弱顺序为‘双吉尔’>‘牛奶咖啡’>‘奶油桃子’>‘克里夫灵感’。其中，‘双吉尔’和‘牛奶咖啡’具有较强的耐盐碱性，其核心在于能够协同维持水分平衡、保护光合机构稳定、高效激活抗氧化系统，从而减轻膜脂过氧化损伤，因此推荐将其作为盐碱地园林应用的潜力品种。