休斯頓鳳梨耐干旱試驗分析

徐 燕

（西南林業(yè)大學園林園藝學院，云南 昆明 650224）

0 引言

休斯頓鳳梨，為鳳梨科鐵蘭屬多年生草本、單子葉植物，是空氣鳳梨的一個品種。休斯頓鳳梨葉互生，由短縮莖上長出，植株呈蓮座狀、筒狀、線狀等；有灰色、銀白色鱗片，鱗片光澤感好，是其吸收水分和養(yǎng)分的器官［1］。在長期的進化過程中，空氣鳳梨已不再像其他植物一樣需要靠根系吸收水分和養(yǎng)分，而是依靠葉片上密布的白色鱗片吸收水分和養(yǎng)分，其根系已經(jīng)退化成木質(zhì)纖維，只能起到一定的固定作用，所以人們稱其為“空氣花”。由于空氣鳳梨的觀賞性較高，21世紀初我國開始引進這一物種，空氣鳳梨逐漸在我國園林藝術、環(huán)境保護方面嶄露頭角。

1 研究現(xiàn)狀

目前，我國對空氣鳳梨的研究主要集中于其葉面表皮解剖結構與功能的關系；組培快繁技術；葉片的水分吸收及其抗逆性；空氣鳳梨葉表附屬物對大氣顆粒滯留物及再懸浮的影響；對中國引種的31種鐵蘭屬植物系統(tǒng)分類及微形態(tài)研究；空氣鳳梨的形貌、比表面積、液體浸潤性及其對氫氣的響應能力；乙烯利、萘乙酸和赤霉素對空氣鳳梨開花性狀的影響；空氣鳳梨對大氣污染物甲醛的凈化作用，對天然放射性氣體氡的吸收及輻射響應等。對空氣鳳梨抗旱性能的研究少有報道［2］。

國外對空氣鳳梨的研究主要集中在空氣鳳梨對大氣粉塵污染物的吸收率［3］，空氣鳳梨的葉毛、邊界層和氣體交換，空氣鳳梨的葉毛和水通道吸收率，空氣鳳梨的濕潤特征和葉片的吸收率，某一空氣鳳梨品種的抗旱性及葉毛的水通道吸收率等。國外少部分學者已經(jīng)開始針對空氣鳳梨抗干旱能力進行相關研究［4］。

2 研究意義

空氣鳳梨為打破空氣中有限的水分、養(yǎng)分及空氣中水分散失速度快的限制，勢必會進化出一系列適應環(huán)境生長的特殊結構，而葉片作為其暴露在空氣中最多的部分，勢必會成為吸收水分和營養(yǎng)物質(zhì)的主要器官。空氣鳳梨在室內(nèi)花卉、園林綠化中有著其獨特的觀賞價值，研究其抗旱能力、干旱脅迫下葉片的變化等方面，對空氣鳳梨作為室內(nèi)、園林花卉進行推廣有著重要意義。

隨著全球干旱現(xiàn)象頻發(fā)，研究和提升植物的抗旱能力有著現(xiàn)實意義。葉脈是植物葉片重要的水分輸導系統(tǒng)，研究葉脈網(wǎng)絡結構與植物光合特性及其之間的關系具有重要意義。植物葉片可作為反映植物在不同生長環(huán)境條件下適應性的重要器官，其葉片大小、厚薄、形狀等結構特點是對自身水分生理代謝的需要和對外界環(huán)境的適應。干旱脅迫后，植物為適應逆境、增強抗性，其器官組織結構會發(fā)生變化。通過深入研究植物忍耐干旱脅迫的生理和分子機制，開展植物耐干旱脅迫和水分利用效率的遺傳改良，選育并推廣干旱能力強的植物基因型，有利于提高植物對水資源的生物學利用效率。

3 試驗材料與方法

筆者選取18株個體大小相似且健康的休斯頓鳳梨作為試驗對象，分為3組（組1、組2、組3），每組6株，采用觀察記錄的方法進行試驗。每組用植物專用穴盤進行分裝。組1、組2在試驗期間前期干旱脅迫10 d后進行復水，試驗后期完全斷水處理；組3試驗中全程不給水。試驗時間為2021年4月12日至5月22日，試驗地點為西南林業(yè)大學，試驗周期50 d，分別記錄休斯頓鳳梨的株高、葉長、葉寬、葉莖直徑及質(zhì)量變化。

10 d進行1次株高、葉長、葉寬、葉莖直徑及質(zhì)量數(shù)據(jù)記錄，其間給水以泡水方式進行，葉片完全浸泡水中30 min，給水24 h后植物完全干透后稱質(zhì)量，測定數(shù)據(jù)并記錄。葉片長度、寬度取值為每株試驗體的3片葉片的平均值（此后固定調(diào)查這3片葉）。葉長為植物根部到葉尖的長度，葉寬為此葉片1/2處的寬度。株高是指空氣鳳梨根莖底部到頂部之間的距離，測量時將尺子從底部測量到植株頂部。葉莖直徑是測量空氣鳳梨主莖的大小，用軟尺測量主莖的直徑。質(zhì)量使用電子秤測定。

4 結果與分析

4.1 株高

休斯頓鳳梨株高如表1所示，組1、組2休斯頓鳳梨在干旱脅迫10 d后，平均株高變化不明顯；干旱脅迫20 d后，株高明顯降低；復水后干旱脅迫進行到第3次數(shù)據(jù)記錄（30 d），株高明顯增加。這說明植物在干旱脅迫一段時間進行復水后仍能正常生長，但隨著干旱脅迫時間的增加，總體上株高呈降低趨勢。組3在整個試驗周期中完全不澆水，其株高一直呈降低趨勢。

表1 參試休斯頓鳳梨株高

4.2 葉長

如表2所示，組1、組2休斯頓鳳梨在干旱脅迫10 d后進行復水后，組1的葉長平均值減小，組2的葉長平均值增加2.9 mm；干旱脅迫進行到30 d后，組1葉長平均值變化并不明顯，而組2葉長平均值大幅度減小；干旱脅迫40 d后，組1葉長平均值一致呈下降趨勢，從最初的167.23 mm下降至161.92 mm，而組2的葉長平均值出現(xiàn)了小幅度上升，但整個過程也呈下降趨勢，變化沒有組1明顯。組3的葉長數(shù)據(jù)整體變化不明顯，甚至在干旱脅迫進行到30 d時不降反升，增加了3.25 mm；干旱脅迫40 d后，葉長減少 3.43 mm，但對比一開始的記錄，僅僅減少了0.18 mm。

表2 參試休斯頓鳳梨葉長

4.3 葉寬

如表3所示，干旱脅迫后組1、組2、組3的葉寬均有所減小，組1在整個周期中減小了0.57 mm，組2減小了1.25 mm，植株整體縮水現(xiàn)象較為明顯。組3是一直未給水的一組，干旱脅迫40 d其葉寬變化最明顯，與組1的5.82 mm相差了1.31 mm。

表3 參試休斯頓鳳梨葉寬

4.4 葉莖直徑

如表4所示，葉莖直徑是休斯頓鳳梨干旱脅迫試驗中數(shù)據(jù)變化最不明顯，甚至有些組別的葉莖直徑最后呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)與最初相比有所增加。其中，組3變化最為明顯?？諝怿P梨通過葉寬、葉長的減少來減少葉面積，從而降低蒸騰速率，以維持體內(nèi)相對高的含水量，因此，葉莖直徑在整個干旱脅迫過程中幾乎沒有變化。

表4 參試休斯頓鳳梨葉莖直徑

4.5 質(zhì)量

如表5所示，質(zhì)量在整個休斯頓鳳梨干旱脅迫試驗中數(shù)據(jù)變化最為明顯，其數(shù)值持續(xù)下降，且并未出現(xiàn)反彈。組1在干旱脅迫期間質(zhì)量共減少5.482 g，組2減少6.512 g，組3干旱脅迫20～40 d質(zhì)量共減少2.737 g。由此可見，水分對于植物質(zhì)量變化起著至關重要的作用。

表5 參試休斯頓鳳梨質(zhì)量

5 結論與討論

對休斯頓鳳梨進行50 d干旱脅迫后發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量變化最明顯，質(zhì)量明顯變少，植株明顯變?。唤?jīng)過復水處理的株高變化不明顯，全程干旱處理的組3植株明顯變矮；組1、組2、組3的植株葉片都明顯內(nèi)卷，葉片長度和寬度整體呈時減小趨勢，是植物普遍缺水的征兆，組3的葉片內(nèi)卷尤其明顯；而葉莖直徑在50 d的干旱脅迫中變化最不明顯，幾乎與一開始的大小持平。組1、組2在干旱脅迫下植物均未出現(xiàn)死亡情況，組3植株在長達50 d的干旱脅迫下仍然存活。由此可看出，休斯頓鳳梨是極其耐干旱的植物，在長時間的干旱脅迫下植株的生命仍然沒有受到威脅，部分數(shù)據(jù)甚至出現(xiàn)了不降反升的情況，其耐干旱的真正原因值得大家去深入探究。值得一提的是，5月22日停止試驗數(shù)據(jù)記錄，停止數(shù)據(jù)記錄后所有的植物均沒有正常給水，11月24日檢查植物時發(fā)現(xiàn)所有植株均活著，只是株高、葉長、葉寬等數(shù)據(jù)都比5月22日更小。

研究表明，低溫鍛煉能引導冬黑麥對高溫脅迫的抗性，高溫鍛煉能誘導綠豆對低溫環(huán)境的適應能力。但過去大多研究植物的單一脅迫反應，所以人們對脅迫之間的相互關系知之甚少，因此尚存許多交叉適應的機制需要人們?nèi)パ芯俊?/p>