青海云杉和祁連圓柏根系抗旱特性對(duì)比研究

摘? 要：在干旱半干旱區(qū)造林綠化中，為了選擇適宜的抗旱樹(shù)種和苗木，對(duì)比研究了青海云杉和祁連圓柏根系的抗旱特性。結(jié)果表明：青海云杉和祁連圓柏根系外觀形態(tài)、土壤空間分布、質(zhì)地和稀疏度方面都有很大差異。青海云杉根系的生物量、丙二醛、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量分別為3.51 kg·株-1、15.58mg·g-1、0.35mg·g-1、2.81mg·g-1和33.11mg·g-1，較祁連圓柏降低了21.65%、43.93%、35.19%、57.29%和34.49%;生長(zhǎng)地6—10月土壤相對(duì)含水量分別為55.23%、58.17%、61.70%、65.74%和58.73%，較祁連圓柏生長(zhǎng)地分別提高了22.27%、21.04%、20.27%、18.79%和17.53%。經(jīng)t測(cè)驗(yàn)，青海云杉和祁連圓柏根系的生物量、丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)含量均有顯著差異（P<0.05）。綜合對(duì)比分析認(rèn)為祁連圓柏抗旱性高于青海云杉。

關(guān)鍵詞：青海云杉;祁連圓柏;抗旱特性;對(duì)比研究

青海云杉（Picea crassifolia）和祁連圓柏（Sabina przewalskii）廣泛分布于我國(guó)青海、甘肅、寧夏和內(nèi)蒙古等地，青海云杉主要分布在陰坡，祁連圓柏主要分布在陽(yáng)坡。青海云杉和祁連圓柏是祁連山林區(qū)兩大建群樹(shù)種，也是祁連山周邊地區(qū)造林綠化和城市園林綠化的優(yōu)勢(shì)樹(shù)種，栽植量分別占栽植苗木總量的20%和15%[1]。在造林綠化中做到因地制宜、適樹(shù)適栽是提高林木栽植成活率、增加生長(zhǎng)量和降低造林成本的有效途徑之一，掌握林木的抗旱特性是做到適樹(shù)適栽的首要問(wèn)題，在生產(chǎn)實(shí)踐中人們對(duì)地上部分枝、葉的組織結(jié)構(gòu)、蒸騰變化和生理特性的研究較多，對(duì)減少枝葉蒸騰和阻隔水分散失等方面的抗旱機(jī)理研究較多，但對(duì)地下部分根系對(duì)水分的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)等方面的研究較少[2]。青海云杉和祁連圓柏天然林多分布在土壤貧瘠、干旱半干旱地區(qū)，在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中形成了各自獨(dú)有的抗旱特性，對(duì)比研究青海云杉和祁連圓柏根系抗旱特性可為兩個(gè)樹(shù)種的抗旱栽培提供技術(shù)參考，同時(shí)也為干旱半干旱區(qū)綠化樹(shù)種的引進(jìn)和馴化栽培提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)設(shè)在甘肅祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)古城自然保護(hù)站管轄林區(qū)內(nèi)，該地位于甘肅省天祝藏族自治縣，以大通河流域?yàn)橹?，平均海?850m，屬大陸性高原季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫1.8℃，年降水量350～450mm，其中60%分布在6～9月，無(wú)霜期120～150d，≥10 ℃的積溫1 500～1 900℃，140～170d。試驗(yàn)區(qū)以山地為主，最高峰馬牙雪山主峰海拔4447m。試驗(yàn)區(qū)海拔2 500～3 300m地帶分布著大面積的青海云杉和祁連圓柏天然林，郁閉度0.6～0.8，土壤類(lèi)型以山地栗鈣土為主。

1.2 材料

在試驗(yàn)區(qū)青海云杉和祁連圓柏天然植株中隨機(jī)抽取樹(shù)齡10 a、樹(shù)高1.5m、冠幅1.0m的植株5株，分別編號(hào)掛牌，并在抽取的青海云杉和祁連圓柏植株旁隨機(jī)抽取土壤采樣點(diǎn)5個(gè)，分別編號(hào)標(biāo)記。

1.3 方法

根系結(jié)構(gòu)觀察和抗逆性物質(zhì)含量測(cè)定：將抽取的青海云杉和祁連圓柏植株根系完整挖出，用高壓水槍洗掉泥沙，觀察根系的分枝特性和空間分布，測(cè)定根長(zhǎng)（主根長(zhǎng)）和根幅，并在根系區(qū)隨機(jī)抽樣，測(cè)定鮮根抗逆性物質(zhì)丙二醛、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量。然后將根系從根頸處鋸下晾曬至恒質(zhì)量后稱(chēng)取干質(zhì)量（生物量）。丙二醛含量參照張憲政[3]方法測(cè)定，脯氨酸含量參照商家胤[4]方法測(cè)定，可溶性糖含量參照鐘海霞等[5]方法測(cè)定，可溶性蛋白質(zhì)含量參照李云仙等[6]方法測(cè)定。

生長(zhǎng)地土壤濕度測(cè)定：在抽取的土壤采樣點(diǎn)采取地表以下20cm土樣，參照魏杰等[7]方法測(cè)定青海云杉和祁連圓柏生長(zhǎng)期6—10月土壤相對(duì)含水量。

所有數(shù)據(jù)求平均值，利用Excel2003、DPS6.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行t測(cè)驗(yàn)，計(jì)算∣t∣與t0.05對(duì)比分析顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 青海云杉和祁連圓柏根系結(jié)構(gòu)對(duì)比分析

觀察青海云杉和祁連圓柏根系后，發(fā)現(xiàn)青海云杉根系整體呈倒圓錐形，根系在土壤中分布稀疏，主根明顯，以主根為對(duì)稱(chēng)軸，兩側(cè)二級(jí)側(cè)根呈線性分布，主根直徑6.5～7.2cm，二級(jí)側(cè)根直徑2.8～4.2cm，三級(jí)毛根直徑1.5～2.5cm。根系橫截面木質(zhì)部和韌皮部明顯分層，質(zhì)地柔軟。發(fā)現(xiàn)祁連圓柏根系整體呈球形，在土壤中分布稠密，主根不明顯，以根莖為輻射點(diǎn)，兩側(cè)根系分級(jí)不明顯，均為細(xì)狀毛根，兩側(cè)毛根呈“人”字形網(wǎng)狀延伸，根莖直徑6.0～7.5cm，毛根直徑0.5～1.2cm，根系橫截面木質(zhì)部和韌皮部分層不明顯，質(zhì)地硬實(shí)。

2.2青海云杉和祁連圓柏根系大小對(duì)比分析

由表1可以看出，青海云杉的根長(zhǎng)、根幅和根系生物量分別為57.94cm、46.99cm和3.51kg/株，根長(zhǎng)較祁連圓柏根長(zhǎng)57.94cm提高了15.07%，根幅和根系生物量較祁連圓柏根幅49.24cm和根系生物量4.48kg/株分別降低了4.57%和21.65%。經(jīng)t測(cè)驗(yàn)，得知青海云杉和祁連圓柏根長(zhǎng)、根幅和根系生物量的∣t∣分別為3.530、0.921和4.264，與t0.05=2.306相比，青海云杉和祁連圓柏根長(zhǎng)、根系生物量的∣t∣均大于t0.05，根幅的∣t∣小于t0.05。因此，青海云杉和祁連圓柏的根長(zhǎng)和根系生物量均有顯著差異，而根幅沒(méi)有顯著差異。

2.3 青海云杉和祁連圓柏生長(zhǎng)地土壤濕度對(duì)比分析

由表2可以看出，青海云杉生長(zhǎng)地土壤6月、7月、8月、9月和10月的相對(duì)含水量分別為55.23%、58.17%、61.70%、65.74%和58.73%，較祁連圓柏生長(zhǎng)地土壤6月、7月、8月、9月和10月的相對(duì)含水量45.17%、48.06%、51.30%、55.34%和49.97%分別提高了10.06、10.11、10.40、10.40和8.76個(gè)百分點(diǎn)。經(jīng)t測(cè)驗(yàn)，得知青海云杉和祁連圓柏生長(zhǎng)地6月、7月、8月、9月、10月土壤相對(duì)含水量的∣t∣分別為6.911、8.465、9.405、7.593和8.141，均大于t0.05=2.306，因此，青海云杉和祁連圓柏生長(zhǎng)地6月、7月、8月、9月、10月土壤相對(duì)含水量均有顯著差異。E80EE231-FD80-4D69-9167-C2B066251B60

2.4 青海云杉和祁連圓柏根系抗逆性物質(zhì)含量對(duì)比分析

由表3可以看出，青海云杉的根系抗逆性物質(zhì)丙二醛、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量分別為13.58、0.35、2.81和33.11 mg·g-1，較祁連圓柏根系分別降低了43.93%、35.19%、57.29%和34.49%。經(jīng)t測(cè)驗(yàn)，得知青海云杉和祁連圓柏根系抗逆性物質(zhì)丙二醛、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)含量的∣t∣分別為7.08、2.217、6.157和6.274，均大于t0.05=2.306，脯氨酸含量的∣t∣小于t0.05。因此，青海云杉和祁連圓柏根系抗逆性物質(zhì)丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)含量均有顯著差異，而脯氨酸沒(méi)有顯著差異。

3 結(jié)論與建議

本試驗(yàn)結(jié)果表明，青海云杉和祁連圓柏根系在外觀形態(tài)、土壤空間分布、質(zhì)地和稀疏度方面都有很大差異，生長(zhǎng)地土壤相對(duì)含水量和根系抗逆性物質(zhì)含量也有顯著差異。整體上表現(xiàn)出祁連圓柏根系生物量高于青海云杉，以毛根為主，在土壤空間分布上稠密緊湊，生長(zhǎng)地土壤相對(duì)含水量低于青海云杉，在此生長(zhǎng)條件下根系丙二醛、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量均高于青海云杉。從根系外觀形態(tài)、生長(zhǎng)土壤濕度、抗逆性物質(zhì)含量和地上枝葉生長(zhǎng)量等方面綜合判斷，祁連圓柏根系的抗旱性高于青海云杉。在綠化過(guò)程中可參考祁連圓柏根系和生長(zhǎng)地土壤含水量，選擇抗旱樹(shù)種和抗旱苗木。

植物根系對(duì)水分和礦質(zhì)離子的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)主要集中在毛根區(qū)，以毛根根尖和根冠最為高效，毛根的數(shù)量和更新速率直接影響著根系對(duì)水分和礦質(zhì)離子的利用[8]。耐旱植物的特點(diǎn)是細(xì)胞較小，束縛水比例高，細(xì)胞滲透勢(shì)較低，尤其是細(xì)胞滲透勢(shì)的調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，干旱時(shí)細(xì)胞內(nèi)積累可溶性糖、氨基酸、有機(jī)酸等，使細(xì)胞水勢(shì)降低，從土壤中繼續(xù)吸水，保持一定的膨壓，因而能夠維持正常的代謝活動(dòng)[9]。李振松等[10]研究表明在干旱條件下植物體內(nèi)游離脯氨酸含量增加。本試驗(yàn)中祁連圓柏的毛根數(shù)量、細(xì)胞滲透勢(shì)調(diào)節(jié)物質(zhì)可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量均高于青海云杉，抗旱性指示丙二醛含量和脯氨酸含量也高于青海云杉，其正常生長(zhǎng)地土壤濕度則低于青海云杉生長(zhǎng)地。這些從根系形態(tài)、數(shù)量和抗旱滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、指示物質(zhì)含量等層面進(jìn)一步說(shuō)明了兩者的抗旱差異和祁連圓柏的抗旱優(yōu)勢(shì)。

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作者簡(jiǎn)介：代文秀（1971-），女，甘肅天祝人，大專(zhuān)，工程師，主要從事林業(yè)資源管護(hù)和技術(shù)推廣工作E80EE231-FD80-4D69-9167-C2B066251B60