甘肅14種野生季節(jié)變色植物適應(yīng)性研究

陳翠蓮,薛 睿，陳守憲，張繼強(qiáng)，柴春山，羅文麗

(1.甘肅省林業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730020； 2.甘肅省小隴山林業(yè)實(shí)驗(yàn)局 麥積植物園，甘肅 天水 741020)

甘肅省地處西北內(nèi)陸，受自然條件和環(huán)境因素的制約，城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)可選擇的季節(jié)變色植物種類相對較少，目前可供選擇的只有火炬樹、紅葉李、紅葉小檗、金葉女貞、紅瑞木等品種，并且部分品種還面臨著嚴(yán)重退化現(xiàn)象[1-3]，園林綠化的重點(diǎn)長期以植綠為主，現(xiàn)有的季節(jié)變色植物種類相對較單調(diào)，缺乏更新，遠(yuǎn)不能滿足市場多元化的需求，而鄉(xiāng)土野生季節(jié)變色植物資源開發(fā)方面嚴(yán)重滯后，許多具有較高生態(tài)價(jià)值和觀賞價(jià)值的鄉(xiāng)土野生資源未能被有效利用。為了盡快開發(fā)本地鄉(xiāng)土季節(jié)變色植物資源，我們開展了季節(jié)變色植物野生資源調(diào)查，通過引種栽培，對其生態(tài)習(xí)性、抗逆性等各項(xiàng)因子進(jìn)行觀測研究，以篩選出適合甘肅半干旱區(qū)園林綠化的季節(jié)變色植物，為改善當(dāng)?shù)爻鞘猩鷳B(tài)環(huán)境、提高城市景觀價(jià)值、促進(jìn)旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展等提供參考。

1 自然概況

1.1 引種區(qū)概況

興隆山國家級自然保護(hù)區(qū)位于甘肅省中部，地理坐標(biāo)為103°50′～104°10′E、35°38′～35°58′N。保護(hù)區(qū)系祁連山東延余脈，主要由馬啣山、興隆山和棲云山三大山峰組成，總面積33 301 hm2[4]。氣候類型屬高寒半濕潤多雨氣候，林區(qū)年平均氣溫4.1 ℃，年均降水量621.6 mm，年均水面蒸發(fā)量918.6 mm，降水分布不均，多集中在7—9月，期間降水量占全年降水量的55%左右，平均無霜期110 d左右。受地形與海拔的影響，保護(hù)區(qū)內(nèi)氣候差異較大，垂直分帶現(xiàn)象明顯。保護(hù)區(qū)內(nèi)土壤主要是石質(zhì)山地發(fā)育的灰褐土、高山草甸土、亞高山草甸土和栗鈣土[5]。

1.2 試驗(yàn)區(qū)概況

野生馴化試驗(yàn)地設(shè)在甘肅省林業(yè)科學(xué)研究院五星坪試驗(yàn)基地，位于蘭州市七里河區(qū)五星坪后街，地理坐標(biāo)為103°47′19″E、36°02′50″N，海拔1 500 m。氣候類型屬于溫帶大陸性氣候[6]，特點(diǎn)是冬季寒冷漫長，春夏界線不分明，夏季短促、氣溫高，秋季降溫快；年平均氣溫9.8 ℃，極端最高氣溫39.1 ℃，極端最低氣溫-23.1 ℃；年均降水量318.3 mm，主要集中在6—9月；年均水面蒸發(fā)量1 437.7 mm，年均日照時(shí)數(shù)2 446 h，無霜期154 d。土壤為黑壚土，pH值為7.8～8.3。

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

在查閱相關(guān)資料[4,7-9]和訪問專家的基礎(chǔ)上，于2014年秋季在甘肅興隆山國家級自然保護(hù)區(qū)開展了野外季節(jié)變色植物資源調(diào)查工作，根據(jù)生長環(huán)境、觀賞特性和生長表現(xiàn)等指標(biāo)，初步篩選出具有較高觀賞價(jià)值，適宜在當(dāng)?shù)爻鞘芯G化中應(yīng)用的野生季節(jié)變色植物14種，分別隸屬于9科9屬，其中喬木3種、灌木半灌木10種、多年生高大草本1種，詳見表1。

表1 野生季節(jié)變色園林觀賞植物資源名錄及生境

2.2 研究方法

2015年將收集整理到的14種野生觀賞植物移栽到五星坪試驗(yàn)基地，開展野生馴化試驗(yàn)，每個(gè)品種引進(jìn)20株。連續(xù)3年在生長季對單株植物露天形態(tài)(越冬、越夏和病蟲害侵染狀況)進(jìn)行觀測統(tǒng)計(jì)，運(yùn)用抗逆性平均指數(shù)，分別對14種野生觀賞植物整體的抗寒性、耐熱性和抗病蟲害能力進(jìn)行評價(jià)，計(jì)算公式[10]為

I=(1x1+2x2+3x3+4x4+5x5)/X

(1)

式中：I為抗逆性(抗寒性/耐熱性/抗病蟲害能力)平均指數(shù)；1、2、3、4、5分別代表單株植物不同的抗逆性等級；x1、x2、x3、x4、x5分別為不同等級的受害株數(shù)；X為調(diào)查總株數(shù)。

計(jì)算出的抗逆性平均指數(shù)越高，則整體抗逆性等級就越高，抗逆性也越強(qiáng)。整體抗逆性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 植物整體抗逆性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2.2.1 抗寒性觀測

參照徐金華等[10-11]采用的引種彩葉植物抗寒性檢測標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合引進(jìn)的14種野生植物的具體情況，制定單株植物抗寒性等級與特征標(biāo)準(zhǔn)，見表3。通過連續(xù)對單株植物露天越冬形態(tài)觀察、統(tǒng)計(jì)和分析，計(jì)算出抗寒性平均指數(shù)，評價(jià)其整體抗寒性。觀測時(shí)第一年令其自然越冬，次年春季氣溫回升趨于穩(wěn)定時(shí)，逐株觀測記錄干凍梢和低溫脅迫受害情況，調(diào)查觀測時(shí)間為樹木萌芽之后倒春寒過后2～3天氣溫回升時(shí)，即4月上旬至5月上旬。

2.2.2 耐熱性觀測研究

通過對植物越夏形態(tài)觀察來評價(jià)其耐熱性，參照相關(guān)樹木[11-13]耐熱性評價(jià)指標(biāo)，結(jié)合引進(jìn)的14種野生馴化植物的具體情況，制定單株植物耐熱性等級與特征標(biāo)準(zhǔn)(表4)。通過連續(xù)對單株植物露天越夏形態(tài)觀察、統(tǒng)計(jì)和分析，計(jì)算出耐熱性平均指數(shù)，評價(jià)其整體耐熱性。觀測時(shí)間為蘭州市年極端高溫期，即7月下旬至8月下旬，每周觀測1次，測定、記錄極端高溫天氣及每株出現(xiàn)的受害癥狀，并記錄極端高溫受害期的溫度、濕度及持續(xù)時(shí)間。

表3 單株植物抗寒性評價(jià)指標(biāo)

表4 單株植物耐熱性評價(jià)指標(biāo)

2.2.3 抗病蟲害觀測

參照馮天爽[14]在北京地區(qū)對彩葉植物適應(yīng)性研究中采用的植物抗病蟲害能力評價(jià)指標(biāo)，結(jié)合引進(jìn)的14種野生馴化植物的具體情況，制定單株植物抗病蟲害等級與特征標(biāo)準(zhǔn)(表5)。觀測時(shí)間為植物整個(gè)生長季節(jié)，即4月初至10月中旬，采用全樣本調(diào)查，每周觀測1次。

表5 單株植物抗病蟲害評價(jià)指標(biāo)

3 結(jié)果與分析

3.1 抗寒性觀測結(jié)果

通過連續(xù)3年對14種野生觀賞植物越冬形態(tài)的觀測、統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示(表6)：抗寒性等級為Ⅴ級的有10種，其中遼東櫟、樺葉四蕊槭、灰栒子和多花栒子生長狀況良好，完全不受凍害，甘肅小檗、短柄小檗、鮮黃小檗、美麗胡枝子、沙梾和黃瑞香有個(gè)別植株不同程度受凍，但總體上對生長影響不大，抗寒等級為Ⅴ級的10種植物在蘭州地區(qū)栽培不必采取防寒措施即可安全過冬；抗寒性等級為Ⅳ級的有1種，為血滿草，在每年秋天經(jīng)第一次霜凍后(10月中旬)地上部分枯死，但次年仍能正常發(fā)芽，通過馴化可以在蘭州地區(qū)生長；抗寒性等級為Ⅰ級的有3種，分別為少齒小檗、槲櫟和馬桑，這3種植物抗寒能力最差，不能在蘭州市順利越冬。

表6 14種野生季節(jié)變色植物整體抗寒性評定

3.2 耐熱性觀測結(jié)果

14種待評價(jià)的植物中，由于少齒小檗、槲櫟和馬?？购圆睿荒茉谔m州自然越冬，因此未對其進(jìn)行耐熱性觀測統(tǒng)計(jì)，僅對剩余的11種植物進(jìn)行了觀測統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表7。由表7可知，耐熱性等級為Ⅴ級的有10種，其中：遼東櫟、樺葉四蕊槭、多花栒子和灰栒子4種植物未發(fā)現(xiàn)有高溫傷害現(xiàn)象，且生長狀況良好；甘肅小檗、短柄小檗、鮮黃小檗、美麗胡枝子、血滿草和黃瑞香6種植物的個(gè)別植株有葉片焦黃、卷縮和脫落現(xiàn)象，但總體上發(fā)生的比例較小，對生長沒有太大影響，也沒有對整體景觀效果造成影響。試驗(yàn)地2017年極端高溫為38.8 ℃，出現(xiàn)在7月下旬，高溫時(shí)間長達(dá)10余天，同期高溫時(shí)間為近30年最長，經(jīng)歷如此長時(shí)間的高溫仍可基本正常生長，說明耐熱性等級為Ⅴ級的10種植物耐熱性較強(qiáng)，可以在該地區(qū)安全越夏，完全能適應(yīng)當(dāng)?shù)叵募镜臍夂?。耐熱性等級為Ⅰ級的?種，為沙梾，在觀測的過程中出現(xiàn)了不同程度的高溫傷害現(xiàn)象，大部分植株整株死亡，受害嚴(yán)重，說明沙梾不能在試驗(yàn)區(qū)安全越夏，不適應(yīng)當(dāng)?shù)叵募镜臍夂颉?/p>

表7 11種野生季節(jié)變色植物整體耐熱性評定

3.3 抗病蟲害能力觀測結(jié)果

通過對抗寒性和耐熱性的觀測發(fā)現(xiàn)，少齒小檗、槲櫟、馬桑和沙梾4種植物抗寒性和耐熱性較差，不適應(yīng)試驗(yàn)區(qū)的氣候，因此未對其抗病蟲害能力進(jìn)行觀測記錄。對其余10種抗寒性和耐熱性較強(qiáng)的野生季節(jié)變色植物進(jìn)行了抗病蟲害能力觀測，結(jié)果顯示(表8)，10種植物抗病蟲害能力均較強(qiáng)，總體抗病蟲害能力評價(jià)均為Ⅴ級。這10種植物整個(gè)生長期植株生長旺盛，除血滿草部分植株上發(fā)現(xiàn)蚜蟲外，其余都沒有受到病蟲侵害；血滿草植株上的蚜蟲總體上數(shù)量較少，植株受害輕，對其生長及觀賞性狀影響不大。

表8 10種野生季節(jié)變色植物整體抗病蟲害能力評定

4 結(jié)論與討論

在對野生季節(jié)變色植物資源調(diào)查整理的基礎(chǔ)上，將初步篩選出的14種野生季節(jié)變色園林觀賞植物收集到五星坪試驗(yàn)基地建立種質(zhì)資源圃，開展野生馴化試驗(yàn)，通過連續(xù)3年對植物生長季露天形態(tài)的觀測，應(yīng)用3種抗逆性平均指數(shù)分別評價(jià)了植物的整體抗寒性、耐熱性和抗病蟲害能力。從觀測結(jié)果來看：14種野生植物中，少齒小檗、槲櫟和馬?？购暂^差，在試驗(yàn)區(qū)無法順利越冬；沙梾耐熱性較差，在試驗(yàn)區(qū)無法安全越夏，不適應(yīng)當(dāng)?shù)叵募镜臍夂?；其?0種抗寒性和耐熱性較強(qiáng)的植物抗病蟲害能力均較強(qiáng)，其中血滿草相對較差，在調(diào)查的過程中部分植株上發(fā)現(xiàn)蚜蟲，但總體上數(shù)量較少，植株受害輕，對生長及觀賞性狀影響不大。

當(dāng)然，初步選出的結(jié)果能否適應(yīng)城市園林中各種復(fù)雜的立地條件，還需要在以后的研究中進(jìn)一步探索。