自然降溫狀態(tài)下楊樹抗寒性能生理指標動態(tài)分析

李藝峰

(國有朝陽縣朝陽林場，遼寧 朝陽 122000)

楊樹有著較強的適應能力，廣泛培育于我國各地，在我國有著悠久的栽培歷史。近些年來，楊樹在我國北方地區(qū)用材林造林中應用較多，在改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、防風固沙等方面起到了積極的作用，特別是近幾年來，楊樹造林的速度逐年加快[1，2]。受到全球氣候異常變化的影響，我國北方地區(qū)冬季或者春季經(jīng)常發(fā)生的寒流對楊樹產(chǎn)生了一些不利的影響，造成低溫凍害，因此在選擇造林樹種時要充分考慮其對寒冷的抵抗能力。目前對林木抗寒能力進行評定的標準包括形態(tài)、生理代謝等方面的指標[3，4]。為了比較我國北方地區(qū)不同的楊樹品種在自然降溫條件下的生理代謝變化情況，選出比較適合在北方寒冷條件下廣泛推廣的楊樹品種，特選擇了遼育1號楊、新疆楊、84K、遼河楊4種1年生扦插苗進行了自然降溫狀態(tài)下其抗寒性生理指標的測定，為北方地區(qū)建設(shè)耐寒性強的楊樹防護林樹種選擇提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在遼寧省朝陽縣境內(nèi)進行，丘陵地帶，為溫帶大陸性季風氣候，雨熱同期，有充足的光熱資源，晝夜溫差大，年均溫8.6 ℃左右，年均日照時數(shù)2 861.7 h左右，日照率超過60%，無霜期平均149 d，極端最低、最高氣溫分別為-31.1、40.6 ℃。試驗地土壤類型為棕土，土壤有機質(zhì)含量為13.0 g·kg-1，全氮含量為1.12 g·kg-1，速效磷、速效鉀含量分別為4.9、45.28 mg·kg-1。

1.2 試驗材料

供試材料分別為遼育1號楊、新疆楊、84K、遼河楊扦插苗發(fā)育樹木的1年生枝條，均來源于遼寧省楊樹研究所；其他試驗工具設(shè)備包括修枝剪、石蠟、溫度記錄儀(U23-001)等。

1.3 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)4個處理，即以每個楊樹品種1年生扦插苗為一個處理，每個處理重復3次，每個重復栽植40株楊樹。小區(qū)排列方式完全隨機。從2017年11月到2018年5月之間每個月不定期采集各處理楊樹樹冠外圍各個方向的1年生枝條的中部，每個小區(qū)隨機選擇10株楊樹作為采集對象，每株楊樹上東南西北4個方向上分別剪下3條1年生枝條，并截成長為30 cm的小段，經(jīng)過清水、蒸餾水分別沖洗后輕輕用濾紙將小段上殘留的水分吸干，并用石蠟封住剪口裝在干凈的聚乙烯塑料袋中帶回[5]。

1.5 測試內(nèi)容與方法

2017年11月到2018年5月期間，每天測定試驗地空氣的溫度；對采回的枝條進行可溶性蛋白質(zhì)、脯氨酸、可溶性糖、過氧化物酶活性、超氧化物歧化酶活性等進行測定，每個處理采集的多個枝條取平均值，測定的方法參考相關(guān)的文獻資料[5，6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗期間氣溫動態(tài)

通過對2017年11月到2018年5月氣溫的測定統(tǒng)計，結(jié)果見表1。從表1可看出，試驗地上2017年11月到2018年5月各月的最低氣溫、月均溫呈現(xiàn)出先降低，再逐漸增加的趨勢，最低溫度出現(xiàn)在1月。

表1 試驗期間的氣溫狀況 ℃

2.2 自然降溫對楊樹枝條抗寒性生理指標的影響

在逆境條件下，細胞最先受到影響的為細胞質(zhì)膜，當受到低溫等逆境的作用時，細胞需要通過滲透調(diào)節(jié)來維持細胞內(nèi)外的滲透平衡，因此細胞內(nèi)參與滲透調(diào)節(jié)的物質(zhì)、酶活性等都會有變化[7]。將各階段采集各品種楊樹在自然降溫狀態(tài)下的枝條帶回實驗室，檢測其主要抗寒性生理指標的變化情況，結(jié)果見表2。

表2 參試楊樹不同時期枝條抗寒性生理指標狀況

2.2.1 低溫對主要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響 植物面對低溫等逆境環(huán)境下會通過滲透調(diào)節(jié)予以調(diào)節(jié)，以降低逆境損傷。一般可以通過積累溶質(zhì)來降低細胞液的滲透勢，提高植物抗逆能力[7]。自然降溫狀態(tài)下各楊樹品種枝條中可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸等溶質(zhì)的含量變化情況見表2。根據(jù)表2可以看出，各品種楊樹在休眠期間的可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)隨著自然溫度的變化而有所變化。11—1月這段時間，溫度逐漸降低，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量均明顯增加，其中增加幅度最大的品種是遼育1號楊，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)整體水平最高，在最冷的1月可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、脯氨酸的含量均達到最高值，分別為0.242 mg·g-1、4.234%、25.641μg·g-1，遼河楊增加幅度最?。?—5月這段時間內(nèi)溫度逐漸回升，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量逐漸降低，其中以遼育1號降低幅度最慢。

2.2.2 低溫對主要酶的影響 一般植物體內(nèi)的活性氧一直處于一種動態(tài)平衡狀態(tài)，當植物遇到低溫的逆境環(huán)境，則這種平衡就會被打破而有大量的活性氧物質(zhì)積累，最終對細胞的膜系統(tǒng)產(chǎn)生損傷，超氧化物歧化酶、過氧化物酶等可以清除植物體內(nèi)過多的活性氧物質(zhì)，有效保護植物的細胞膜，降低植物細胞的低溫損傷[7]。不同楊樹品種在自然降溫狀態(tài)下枝條中的超氧化物歧化酶、過氧化物酶變化情況見表2。根據(jù)表2可以看出，不同品種在自然降溫條件下枝條中超氧化物歧化酶、過氧化物酶活性均隨溫度的降低(11月到1月)而逐漸升高，在1月達到最高值，其中以遼育1號楊升高幅度最快，2種酶的活性最強，之后隨著溫度的升高(1—5月)，2種酶活整體來說表現(xiàn)出先降低，在3月左右達到最低值，之后隨著溫度的繼續(xù)升高休眠期的楊樹枝條開始萌動，2種酶活性開始緩慢增加。

3 結(jié)論

通過對自然降溫狀態(tài)下朝陽縣不同楊樹品種枝條抗寒性指標的分析，結(jié)果表明，本地區(qū)在2017年11月到翌年的1月之間，隨著溫度的降低，4個楊樹品種枝條中的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，即可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸和超氧化物歧化酶、過氧化物酶的活性均有不同程度的增加，其中以遼育1號楊的增加幅度最大，最冷的1月含量最高，之后1—5月隨著溫度的升高，可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸等主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量均表現(xiàn)出降低的態(tài)勢，其中以遼育1號楊的降幅相對最慢，超氧化物歧化酶、過氧化物酶隨著溫度的升高表現(xiàn)出先降低再增加的趨勢，在3月酶活性最低，之后枝條逐漸復蘇，其酶活性也開始增加。