水肥耦合效應(yīng)對核桃屬2種幼苗抗寒性的影響

楊夢思， 羅莎莎， 王如月， 葉春秀， 虎海防

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學林學與風景園林學院，新疆烏魯木齊 830052； 2.新疆林業(yè)科學院，新疆烏魯木齊 830063；3.新疆佳木果樹學國家長期科研基地，新疆阿克蘇 843000)

核桃屬植物適應(yīng)性強，用途多，果實含油率高，為重要的木本油料、干果樹種和用材樹種。核桃(L.)為核桃屬核桃種，是世界上最重要的堅果樹種之一，具有極高的經(jīng)濟價值。核桃栽培歷史悠久，種植規(guī)模巨大，是我國重要的經(jīng)濟林樹種。其產(chǎn)地大多分布于干旱半干旱地區(qū)，春夏季節(jié)干旱少雨，且降水不均勻，水分成為影響核桃苗木生長發(fā)育的關(guān)鍵因子。因此在干旱半干旱地區(qū)研究灌水對核桃生長發(fā)育的影響，對促進水分的高效利用有著重要意義。目前核桃的施肥情況仍是憑經(jīng)驗施肥，盲目施肥、隨意施肥的現(xiàn)象比較普遍，制約了核桃產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。黑核桃(L.)為核桃屬黑核桃組Rhycocaryon，原產(chǎn)于北美洲，具有生長快、抗風沙、耐低溫、耐干旱、耐鹽堿等特性，是經(jīng)濟價值較高的林果兼用樹種。由于黑核桃耐干旱、根系發(fā)達、生長快，且與核桃有較強的親和力，近年來被廣泛用作薄皮核桃的優(yōu)良砧木，以提高核桃的產(chǎn)量和品質(zhì)。在我國多處已引種栽培黑核桃，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟、生態(tài)及社會效益。新疆從1991年起引種栽培黑核桃，但在實際生產(chǎn)中，施肥和灌水依然存在一定的盲目性。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，水分和養(yǎng)分在植物生長發(fā)育過程中起著重要的相互作用。由于水分和肥料之間存在一定的協(xié)同效應(yīng)和激勵機制，即耦合效應(yīng)，因此在不同水肥條件下，植物生長會略有差異。在實際生產(chǎn)中，要充分利用水肥的耦合效應(yīng)，建立合理模式。核桃屬于喜溫樹種，抗寒性較差，容易遭受低溫和晚霜的危害，這已經(jīng)成為核桃生產(chǎn)中的重要限制因子。我國核桃砧木培育研究起步較晚，與其他果樹砧木相比，在培育、評價和應(yīng)用等方面還有待加強與完善。新疆豐富的核桃種質(zhì)資源在育種工作中得到較廣泛的應(yīng)用，利用新疆早實核桃結(jié)實早、增產(chǎn)潛力大等優(yōu)良性狀，我國以此作為改良核桃育種的主要親本取得了豐碩的成果。目前新疆核桃使用的砧木主要是晚實核桃，砧木育種滯后，沒有實現(xiàn)砧木良種化。與栽培品種選育工作相比，砧木育種評價難度大、周期長，缺乏廣適性強、抗性突出、綜合性狀優(yōu)良的砧木品種。

近年來，水肥耦合及抗寒性在核桃上的應(yīng)用主要集中在核桃樹上，而幼苗階段是核桃樹生長的必經(jīng)階段。本試驗以核桃屬2種幼苗為試材，采用田間水肥試驗分析核桃幼苗的抗寒指標，進一步選出各品種核桃幼苗最優(yōu)的水肥組合及抗寒性好的種類，以期為新疆核桃砧木良種化提供技術(shù)支撐，并為干旱半干旱地區(qū)核桃幼苗水肥耦合效應(yīng)研究提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地為新疆佳木果樹學國家長期科研基地。位于新疆阿克蘇地區(qū)溫宿縣(80°32′E，41°15′N)境內(nèi)，海拔1 103.8 m，屬暖溫帶大陸性干旱氣候，四季分明，晝夜溫差大，多晴少雨，光照充足，空氣干燥。年平均氣溫10.10 ℃，年平均降水量65.4 mm，年平均無霜期185 d。土壤為沙壤土，土層深厚，腐殖質(zhì)和有機質(zhì)含量較高，含有機質(zhì)10.787 g/kg、堿解氮81.329 mg/kg、速效磷18.780 mg/kg、速效鉀 83.088 mg/kg，pH值為6.547。

1.2 試驗材料

試驗材料采用黑核桃品種東部黑核桃和普通核桃品種扎343。于2020年9月10日前從樣品樹上采集大小均勻飽滿的種子各3 000粒。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設(shè)計 采用大田育苗方式。選擇背風向陽、地勢平坦、排灌方便等條件良好的育苗地，對苗床進行土壤及水分處理。于2020年11月上旬播種，每100 m播種大約1 000粒種子，株行距為 20 cm×50 cm，各樣地之間間隔3 m，方便控水，各樣地內(nèi)播種相同面積的2種核桃。對施肥和灌水進行控制，肥料分別使用尿素(N≥46%)、磷酸二氫鉀(PO≥52%，KO≥34%)。施肥設(shè)置3個梯度(15、10、5 kg/667 m)，2021年5月底、6月底各追施尿素1次，7月底、8月底各施磷鉀肥1次；灌水設(shè)置3個梯度(10、15、30 d/次)，灌水處理從5月底苗木出苗整齊后開始進行，即在6、7、8月進行。9月初停水肥，防止幼苗徒長。水肥因子共9個耦合處理，分別為：1-1，高水高肥，灌水10 d/次，施肥 15 kg/667 m；1-2，高水中肥，灌水10 d/次，施肥10 kg/667 m；1-3，高水低肥，灌水10 d/次，施肥 5 kg/667 m；2-1，中水高肥，灌水15 d/次，施肥 15 kg/667 m；2-2，中水中肥，灌水15 d/次，施肥 10 kg/667 m；2-3，中水低肥，灌水15 d/次，施肥 5 kg/667 m；3-1，低水高肥，灌水30 d/次，施肥 15 kg/667 m；3-2，低水中肥，灌水30 d/次，施肥 10 kg/667 m；3-3，低水低肥，灌水30 d/次，施肥 5 kg/667 m。采取隨機區(qū)組設(shè)計，每個處理重復(fù)3次。

1.3.2 指標測定

1.3.2.1 木質(zhì)化程度指標的測定 于2021年11月下旬在各處理相對一致的部位上采集一年生枝條，采用紫外分光光度法進行木質(zhì)素及纖維素含量的測定，使用試劑盒(上海酶聯(lián)生物科技有限公司)根據(jù)測定的吸光度計算含量，各指標處理重復(fù)3次。

1.3.2.2 生理指標的測定 于2021年11月下旬在各處理相對一致的部位上采集一年生枝條，將枝條放入已貼好標簽的自封袋中，帶回實驗室用自來水清洗干凈后，用蒸餾水沖洗3次，用濾紙將枝條上的水分吸干。取自封袋將其分為4 組，置于冰箱中進行模擬低溫處理，設(shè)置溫度為-10、-20、-30 ℃，以 4 ℃ 作為對照，在冰箱中處理12 h。每次取出經(jīng)各溫度處理后的材料，馬上測定其相對電導率。將剩余的材料放于凍存管中并標注記號，在液氮中迅速冷凍之后置于-80 ℃的超低溫冰箱中保存以測定其余生理生化指標。每個指標處理重復(fù)3次。測定的苗木生理指標包括可溶性糖(SS)含量、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、過氧化物酶(POD)活性。

相對電導率采用電導率法測定。處理后的枝條去除分節(jié)部位，剪去節(jié)間部位，將樣品剪成3～5 mm的薄片，混合均勻后稱取2 g放入錐形瓶，分別置于20 mL去離子水的試管中，蓋上試管塞置于室溫下浸泡12 h，用雷磁DDS-307A型電導儀測定浸提液電導率()，然后沸水浴加熱30 min，冷卻至室溫，再次測定浸提液的電導率()，計算其相對電導率(REC)。相對電導率=×100%。然后擬合Logistic方程，計算各材料的半致死溫度(LT)。

式中：為電導率；為曲線漸近線，即為最大電解質(zhì)滲出率；、均為方程參數(shù)；求曲線的拐點(ln)，即為低溫半致死溫度(LT)。

可溶性糖(SS)含量采用蒽酮比色法測定；丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法測定；游離脯氨酸(Pro)含量采用酸性茚三酮法測定；過氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法測定；超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍四唑光還原法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Micrisoft Excel 2010軟件進行數(shù)據(jù)整理及圖表制作；指標先通過 Excel進行分析后，利用SPSS 24.0軟件進行方差分析、相關(guān)性分析、主成分分析，再采用隸屬函數(shù)值法對其抗寒能力進行綜合排序，最后通過聚類分析對抗寒能力進行分類。其中隸屬函數(shù)法求平均隸屬函數(shù)值分2種情況：

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水肥處理對核桃幼苗抗寒性的影響

2.1.1 不同水肥處理對核桃幼苗木質(zhì)化程度指標的影響 如表1所示，水分、施肥及水肥交互作用對2種核桃幼苗木質(zhì)素、纖維素含量均能產(chǎn)生極顯著影響(<0.01)。不同水肥處理下對2種核桃幼苗木質(zhì)化程度的影響見表2。其中東部黑核桃幼苗木質(zhì)素含量2-1處理最高，為92.543 ng/L，3-2處理最低，為74.873 ng/L，纖維素含量2-1處理最高，為519.600 μg/mL，3-3 處理最低，為 417.299 μg/mL；扎343幼苗木質(zhì)素含量2-1處理最高，為98.118 ng/L，3-3處理最低，為 72.243 ng/L，纖維素含量2-1處理最高，為520.776 μg/mL，3-3處理最低，為395.545 μg/mL。

表1 不同水肥處理對核桃幼苗木質(zhì)素及纖維素含量

表2 不同水肥處理下核桃幼苗木質(zhì)素及纖維素含量

2.1.2 低溫脅迫對不同水肥處理下核桃幼苗相對電導率及半致死溫度的影響 如表3所示，水分、施肥及水肥交互作用對2種核桃幼苗相對電導率均能產(chǎn)生極顯著影響(<0.01)。由圖1可以看出，在低溫脅迫下，供試枝條的電解質(zhì)滲出率隨著溫度的下降而增加，說明隨著溫度的降低，細胞膜損害增加，膜透性增大，枝條對低溫脅迫的適應(yīng)能力降緩。其中在-10 ℃～-20 ℃之間電導率上升最快，-20 ℃～-30 ℃之間電導率增長逐漸減小，其變化曲線基本符合“S”型曲線變化趨勢。在-30 ℃處，東部黑核桃幼苗(圖1-a)所有處理中，1-1處理的相對電導率最小，為50.47%；1-3處理下最大，為60.84%。扎343幼苗(圖1-b)所有處理中， 2-1 處理的相對電導率最小，為50.58%；3-2處理最大，為64.22%。

表3 不同水肥處理對核桃幼苗抗寒指標的方差分析(F值)

LT的大小可用作判斷植物抗凍能力的依據(jù)。利用低溫脅迫對不同水肥處理下核桃幼苗相對電導率的變化與Logisitic方程相結(jié)合，可以計算出不同種類核桃幼苗在不同水肥處理下的半致死溫度(表4)。各方程擬合后的回歸系數(shù)均在0.9以上，擬合度較好。其中東部黑核桃幼苗半致死溫度從大到小為3-3>1-3>3-2>3-1>2-3>1-2>2-2>1-1>2-1；3-3處理下半致死溫度為 -18.639 1 ℃，抗寒性最弱；2-1處理下半致死溫度為-27.181 4 ℃，抗寒性最強。扎343幼苗半致死溫度從大到小為3-2>3-3>2-3>1-3>2-2>3-1>1-2>1-1>2-1；3-2處理下半致死溫度為-15.352 4 ℃，抗寒性最弱；2-1處理下半致死溫度為-27.770 8 ℃，抗寒性最強。

2.1.3 低溫脅迫對不同水肥處理下核桃幼苗可溶性糖含量的影響 當樹木遭受低溫傷害時，通常通過可溶性糖的積累來維護體內(nèi)細胞的滲透勢從而適應(yīng)低溫環(huán)境，提高抗寒性。不同水肥處理對核桃幼苗相對電導率的方差分析如表3所示。水分、施肥及水肥交互作用對2種核桃幼苗可溶性糖含量均產(chǎn)生了極顯著影響(<0.01)。由圖2可知，隨著溫度的下降，各處理下2種核桃幼苗的可溶性糖含量基本呈先下降后上升再下降的趨勢，并均在 -20 ℃ 出現(xiàn)最高值，說明在-20 ℃受到的傷害程度最大。到達峰值時，東部黑核桃幼苗(圖2-a)SS含量從高到低為2-1>1-1>2-3>1-2>3-1>2-2>3-3>1-3>3-2；3-2處理的SS含量為108.085 mg/g，抗寒性最弱； 2-1處理的SS含量為168.204 mg/g，抗寒性最強。扎343幼苗(圖2-b)SS含量從高到低為2-1>1-2>2-2>1-1>2-3>1-3>3-1>3-3>3-2；3-2處理的SS含量為101.937 mg/g，抗寒性最弱；2-1處理的SS含量為152.848 mg/g，抗寒性最強。

2.1.4 低溫脅迫對不同水肥處理下核桃幼苗脯氨酸含量的影響 游離脯氨酸作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，參與細胞水分調(diào)節(jié)，誘導植物抗逆性，在低溫脅迫下能夠主動積累，提高植物的抗寒能力。不同水肥處理對核桃幼苗脯氨酸含量的方差分析如表3所示。除了水肥交互作用對扎343幼苗脯氨酸含量未產(chǎn)生顯著影響(>0.05)之外，水分、施肥及水肥交互作用對2種核桃幼苗脯氨酸含量均產(chǎn)生極顯著影響(<0.01)。由圖3可知，隨著溫度的下降，2種核桃幼苗在各處理下脯氨酸含量均呈先上升后下降的趨勢，并均在-20 ℃出現(xiàn)最高值，說明在 -20 ℃ 受到的傷害程度最大。到達峰值時，東部黑核桃幼苗(圖3-a)Pro含量從高到低為2-1>1-2>3-1>1-1>2-3>2-2>3-3>1-3>3-2；3-2處理下Pro含量為0.262 μg/g，抗寒性最弱；2-1處理下Pro含量為0.394 μg/g，抗寒性最強。扎343幼苗(圖3-b)Pro含量從高到低為2-1>1-1>3-1>1-2>1-3>2-2>2-3>3-2>3-3；3-3處理下Pro含量為0.182 μg/g，抗寒性最弱，2-1處理下Pro含量為0.330 μg/g，抗寒性最強。

表4 低溫脅迫下不同水肥處理核桃幼苗的半致死溫度

2.1.5 低溫脅迫對不同水肥處理下核桃幼苗丙二醛(MDA)含量的影響 植物在遭受低溫傷害時會發(fā)生膜脂過氧化，在這個過程會產(chǎn)生丙二醛，對細胞質(zhì)膜有毒害作用，丙二醛的含量能夠體現(xiàn)出植物受到不良環(huán)境傷害時的嚴重程度。不同水肥處理對核桃幼苗丙二醛含量的方差分析如表3所示。水分、施肥及水肥交互作用對2種核桃幼苗丙二醛含量均能產(chǎn)生極顯著影響(<0.01)。如圖4所示，隨著溫度的下降，2種核桃幼苗在各處理下的丙二醛含量均呈先上升后下降的趨勢，前期上升趨勢十分緩慢，說明受到的傷害脅迫較??；隨著溫度的降低，MDA含量逐漸升高，到達-20 ℃時出現(xiàn)最高值，說明在-20 ℃受到的傷害程度最大。到達峰值時，東部黑核桃幼苗(圖4-a)MDA含量從高到低為3-3>1-3>3-2>2-2>2-3>1-2>3-1>2-1>1-1；3-3處理下MDA含量為6.812 nmol/L，抗寒性最弱；1-1處理下MDA含量為5.501 nmol/L，抗寒性最強。扎343幼苗(圖4-b)MDA含量從高到低為3-2>3-3>3-1>1-2>2-2>1-3>2-3>2-1；3-2處理下MDA含量為 6.770 nmol/L，抗寒性最弱；2-1處理下MDA含量為5.728 nmol/L，抗寒性最強。

2.1.6 低溫脅迫對不同水肥處理下核桃幼苗超氧化物歧化酶活性的影響 在低溫脅迫下，植物會產(chǎn)生大量的活性氧，會破壞植物細胞膜，對植物造成傷害。此時，植株會通過增強超氧化物歧化酶的活性來清除活性氧的傷害。不同水肥處理對核桃幼苗SOD活性的方差分析如表3所示。除了水肥交互作用對東部黑核桃幼苗SOD活性產(chǎn)生顯著影響(<0.05)之外，水分、施肥及水肥交互作用對2種核桃幼苗SOD活性均產(chǎn)生極顯著影響(<0.01)。如圖5所示，隨著溫度的下降，2種核桃幼苗在各處理條件下SOD活性均呈先下降后上升再下降的趨勢，并均在-20 ℃出現(xiàn)最高值，說明在 -20 ℃ 受到的傷害程度最大。當溫度持續(xù)下降時，細胞受到的脅迫超出自身耐受范圍，SOD活性下降。到達峰值時，東部黑核桃幼苗(圖5-a)SOD活性從高到低為2-1>1-1>2-3>1-2>3-1>2-2>3-2>1-3>3-3；3-3處理下SOD活性為4 087.125 U/L，抗寒性最弱；2-1處理下SOD活性為5 087.125 U/L，抗寒性最強。扎343幼苗(圖5-b)SOD活性從高到低為2-1>1-1>1-2>2-3>3-1>1-3>2-2>3-2>3-3；3-3處理下SOD活性為3 920.758 U/L，抗寒性最弱；2-1 處理下SOD活性為4901.906 U/L，抗寒性最強。

2.1.7 低溫脅迫對不同水肥處理下核桃幼苗過氧化物酶活性的影響 過氧化物酶是植物體內(nèi)普遍存在的一種保護酶，在低溫引起膜脂過氧化時能通過酶促系統(tǒng)的響應(yīng)來增強植物的抗寒能力。不同水肥處理對核桃幼苗POD活性的方差分析如表3所示。水分、施肥及水肥交互作用對2種核桃幼苗POD活性均能產(chǎn)生極顯著影響(<0.01)。如圖6所示，隨著溫度的下降，2種核桃幼苗在各處理下POD活性基本呈先下降后上升再下降的趨勢，并均在-20 ℃出現(xiàn)最高值，說明在 -20 ℃ 受到的傷害程度最大，當溫度持續(xù)下降時，細胞受到的脅迫超出自身耐受范圍，POD活性進一步下降。到達峰值時，東部黑核桃幼苗(圖6-a)POD活性從高到低為1-1>2-1>2-3>1-2>2-2>3-1>3-2>1-3>3-3；3-3處理下POD活性為27.923 mU/L，抗寒性最弱；1-1處理下POD活性為32.950 mU/L，抗寒性最強。扎343幼苗(圖6-b)POD活性從高到低為1-1>2-1>1-2>1-3>2-3>2-2>3-1>3-2>3-3；3-3處理下POD活性為 26.354 mU/L，抗寒性最弱；1-1處理下POD活性為32.239 mU/L，抗寒性最強。

2.1.8 各抗寒指標間的相關(guān)性分析 將測定的9個抗寒指標進行相關(guān)性分析(表5)。半致死溫度與丙二醛含量存在顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.335；與可溶性糖、脯氨酸、木質(zhì)素、纖維素含量存在極顯著負相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.756、-0.692、-0.872、-0.910；與超氧化物歧化酶活性存在顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.343。以半致死溫度作為抗寒評價標準，可以反映出各指標與抗寒性之間的關(guān)系，即可溶性糖含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性、過氧化物酶活性、木質(zhì)素含量、纖維素含量與抗寒性呈正相關(guān)，指標越高，抗寒性越強；丙二醛含量、相對電導率、半致死溫度與抗寒性呈負相關(guān)，指標越高，抗寒性越弱。

2.1.9 不同水肥處理下核桃幼苗抗寒能力綜合評價分析 抗寒性是多項指標綜合作用的結(jié)果，用單一指標評價植物的抗寒性不具有代表性。本研究為了較全面地反映核桃幼苗的抗寒性，分別運用主成分分析、隸屬函數(shù)值分析及聚類分析進行綜合分析。

2.1.9.1 指標主成分分析 利用SPSS 24.0進行主成分分析。由表6可知，東部黑核桃幼苗第1主成分的特征根大于1，且對綜合抗寒性的貢獻率達到87.988%，可以反映大部分的信息，所以提取第1主成分對東部黑核桃幼苗抗寒性作綜合評價；扎343幼苗第1主成分的特征根大于1，且對綜合抗寒性的貢獻率達到84.147%，可以反映大部分的信息，所以提取第1主成分對扎343幼苗抗寒性作綜合評價。抗寒指標的權(quán)重通過第1主成分中各指標負荷量與貢獻值計算各抗寒性指標對抗寒性的作用大小，確定權(quán)重。由表6可知，對東部黑核桃幼苗抗寒性影響由強到弱的指標依次是SOD活性、半致死溫度、纖維素含量、可溶性糖含量、丙二醛含量、木質(zhì)素含量、相對電導率、POD活性、脯氨酸含量；對扎343幼苗抗寒性影響由強到弱的指標依次是相對電導率、半致死溫度、纖維素含量、木質(zhì)素含量、SOD活性、POD活性、丙二醛含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量。

表5 核桃幼苗抗寒指標的相關(guān)性分析

表6 不同水肥處理下核桃幼苗抗寒指標的特征根、貢獻率及負荷量、權(quán)重

通過綜合得分模型計算2種不同處理核桃幼苗的綜合得分，并進行排序得到表7。東部黑核桃幼苗不同處理抗寒能力從強到弱排序為2-1>1-1>1-2>2-3>3-1>2-2>1-3>3-2>3-3；扎343幼苗不同處理抗寒能力從強到弱排序為2-1>1-1>1-2>2-2>2-3>3-1>1-3>3-2>3-3。

2.1.9.2 指標隸屬函數(shù)值分析 運用隸屬函數(shù)法，用隸屬度對不同水肥處理的2種核桃幼苗的抗寒能力進行綜合評價。通過對所測指標進行相關(guān)性分析可知，可溶性糖含量、脯氨酸含量、SOD活性、POD活性、木質(zhì)素含量、纖維素含量采用升型函數(shù)公式，丙二醛含量、相對電導率、半致死溫度采用降型函數(shù)公式。根據(jù)各項指標隸屬度值與權(quán)重，通過加成法則=×，為各指標權(quán)重，為各指標隸屬度值，對各項指標進行合成，得到抗寒性綜合指數(shù)。由表8可知，根據(jù)抗寒性綜合指數(shù)的大小，東部黑核桃幼苗不同處理抗寒能力從強到弱排序為2-1>1-1>2-2>1-2>3-1>2-3>1-3>3-2>3-3；扎343幼苗不同處理抗寒能力從強到弱排序為2-1>1-1>1-2>2-2>2-3>3-1>1-3>3-2>3-3。

表7 不同水肥處理下核桃幼苗抗寒指標主成分綜合排序

綜合表6、表7，主成分分析法所得結(jié)論與隸屬函數(shù)值法所得結(jié)論基本一致，說明用這2種方法中的任何一種，都可以作為核桃幼苗抗寒能力的評價方法。

2.1.9.3 聚類分析 利用SPSS 24.0進行聚類系統(tǒng)分析。東部黑核桃幼苗(圖7-a)9種處理根據(jù)其抗寒能力的強弱及抗寒指標所占比重，在遺傳距離為10時可以分為3組：第1組為2-1、1-1，抗寒能力最強； 第2組為1-2、2-2、3-1、2-3，抗寒能力中等；第3組為3-3、3-2、1-3，抗寒能力最弱。

扎343幼苗(圖7-b)9種處理根據(jù)其抗寒能力的強弱及抗寒指標所占比重，在遺傳距離為10時可以分為3組：第1組為2-1、1-1，抗寒能力最強；第2組為1-2、2-3、3-1、2-2、1-3，抗寒能力中等；第3組為3-3、3-2，抗寒能力最弱。

2.2 2種核桃幼苗抗寒性的差異

2.2.1 2種核桃幼苗木質(zhì)化程度的差異 由表9可知，2種核桃幼苗木質(zhì)素和纖維素含量存在顯著差異(<0.05)。東部黑核桃、扎343幼苗的木質(zhì)素含量分別為84.90、82.96 ng/L，東部黑核桃>扎343；東部黑核桃、扎343幼苗纖維素含量分別為462.635、450.615 μg/mL，東部黑核桃>扎343。

表8 不同水肥處理下核桃幼苗抗寒指標隸屬函數(shù)值綜合排序

表9 2種核桃幼苗木質(zhì)素及纖維素含量

2.2.2 低溫脅迫對2種核桃幼苗相對電導率及半致死溫度的影響 由圖8-a可以看出，在低溫脅迫下，供試枝條的電解質(zhì)滲出率隨著溫度的下降而增加，說明隨著溫度的降低，細胞膜損害增加，膜透性增大，枝條對低溫脅迫的適應(yīng)能力降低。在-30 ℃處，東部黑核桃幼苗相對電導率最大，為56.74%；扎343幼苗相對電導率最大，為58.63%。LT的大小可用作判斷植物抗凍能力的依據(jù)。利用低溫脅迫對2種核桃幼苗相對電導率的變化與Logisitic方程相結(jié)合，可以計算出2種核桃幼苗的半致死溫度(表10)。各方程擬合后的回歸系數(shù)均在0.9以上，擬合度較好。扎343的半致死溫度高于東部黑核桃，扎343幼苗半致死溫度為 -20.526 4 ℃，抗寒性較弱；東部黑核桃幼苗半致死溫度為-22.632 2 ℃，抗寒性較強。

表10 低溫脅迫下2種核桃幼苗的半致死溫度

2.2.3 低溫脅迫對2種核桃幼苗可溶性糖含量的影響 由圖8-b可以看出，隨著溫度的下降，2種核桃幼苗可溶性糖含量呈先下降后上升再下降的趨勢，并均在-20 ℃出現(xiàn)最高值，說明在-20 ℃受到的傷害程度最大。到達峰值時，SS含量為東部黑核桃>扎343，扎343幼苗SS含量為120.283 mg/g，抗寒性較弱；東部黑核桃幼苗SS含量為129.271 mg/g，抗寒性較強。

2.2.4 低溫脅迫對2種核桃幼苗脯氨酸含量的影響 由圖8-c可以看出，隨著溫度的下降，2種核桃幼苗的脯氨酸含量呈先上升后下降的趨勢，在 -20 ℃ 出現(xiàn)最高值，說明在-20 ℃受到的傷害程度最大。到達峰值時，Pro含量為東部黑核桃>扎343，扎343幼苗 Pro含量為0.264 μg/g，抗寒性較弱；東部黑核桃幼苗Pro含量為0.308 μg/g，抗寒性較強。

2.2.5 低溫脅迫對2種核桃幼苗丙二醛含量的影響 由圖8-d可以看出，隨著溫度的下降，2種核桃幼苗的丙二醛含量呈先上升后下降的趨勢，并在-20 ℃出現(xiàn)最高值，說明在-20 ℃受到的傷害程度最大。到達峰值時，MDA含量為扎343>東部黑核桃，扎343幼苗MDA含量為6.334 nmol/L，抗寒性較弱；東部黑核桃幼苗MDA含量為 6.227 nmol/L，抗寒性較強。

2.2.6 低溫脅迫對2種核桃幼苗超氧化物歧化酶活性的影響 由圖8-e可以看出，隨著溫度的下降，2種核桃幼苗的SOD活性呈先下降后上升再下降的趨勢，并均在-20 ℃出現(xiàn)最高值，說明在 -20 ℃ 受到的傷害程度最大。到達峰值時，SOD活性為東部黑核桃>扎343，扎343幼苗SOD活性為4 454.766 U/L，抗寒性較弱；東部黑核桃幼苗SOD活性為4 553.271 U/L，抗寒性較強。

2.2.7 低溫脅迫對2種核桃幼苗過氧化物酶活性的影響 由圖8-f可以看出，隨著溫度的下降，2種核桃幼苗POD活性呈先下降后上升再下降的趨勢，并均在-20 ℃出現(xiàn)最高值，說明在 -20 ℃ 受到的傷害程度最大。到達峰值時，POD活性為東部黑核桃>扎343，扎343幼苗 POD活性為29.175 mU/L，抗寒性較弱；東部黑核桃幼苗POD活性為 30.387 mU/L，抗寒性較強。

2.2.8 2種核桃幼苗抗寒能力綜合評價分析

2.2.8.1 指標主成分分析 利用SPSS 24.0進行主成分分析。由表11所示，第1主成分與第2主成分的特征根均大于1，且對綜合抗寒性的累計貢獻率達到95.141%，可以反映大部分的信息，所以提取第1主成分及第2主成分對2種核桃幼苗抗寒性作綜合評價?？购笜说臋?quán)重通過第1主成分及第2主成分中各指標負荷量與貢獻值計算各抗寒性指標對抗寒性的作用大小，確定權(quán)重。由表11可知，對核桃幼苗抗寒性影響由強到弱的指標依次是脯氨酸含量、丙二醛含量、木質(zhì)素含量、可溶性糖含量、POD活性、SOD活性、纖維素含量、半致死溫度、相對電導率。通過綜合得分模型計算2種核桃幼苗綜合得分，并進行排序得到表12。2種核桃幼苗抗寒能力為東部黑核桃>扎343。

2.2.8.2 指標隸屬函數(shù)值分析 運用隸屬函數(shù)法，綜合各項相關(guān)指標用隸屬度對2種核桃幼苗的抗寒能力進行綜合評價(表13)。根據(jù)抗寒性綜合指數(shù)的大小，2種核桃幼苗抗寒能力為東部黑核桃>扎343。

3 討論

在低溫脅迫下， 植物中的酚類化合物的合成速度加快，隨后這些酚類物質(zhì)就會進入細胞壁間，最終形成木質(zhì)素。國外研究者認為，木質(zhì)化與軟木質(zhì)沉積物可以作為細胞壁之間的防水屏障，可以提高植物的抗寒能力。在逆境中，植物可以通過調(diào)控體內(nèi)一系列的生理生化過程來增強抵御逆境的能力。苗陽通過對野杏抗寒能力的研究，發(fā)現(xiàn)LT與大多數(shù)生理指標之間都存在著顯著正或負相關(guān)，因此，LT可以作為鑒定植物抗寒能力簡單快捷的單因素指標。利用相對電導率結(jié)合Logistic曲線方程可推導半致死溫度，植物半致死溫度作為評價植物抗寒性強弱的指標， 能準確反映植物所耐受的低溫極限。本研究采用Logistic方程對低溫處理后2種核桃幼苗不同水肥處理核桃枝條相對電導率與溫度關(guān)系曲線進行擬合，所有處理的擬合度值均達顯著水平，所求半致死溫度可靠。2種核桃幼苗在9個水肥處理中，LT由低到高順序有所差別，但最低均為2-1處理，說明在2-1處理下抗寒能力最強；2種核桃幼苗枝條的LT中，東部黑核桃半致死溫度低于扎343，黑核桃抗寒能力要強于普通核桃，與前人研究結(jié)果一致。

表11 2種核桃幼苗抗寒指標的特征根、貢獻率及負荷量、權(quán)重

表12 2種核桃幼苗抗寒指標主成分綜合排序

表13 2種核桃幼苗抗寒指標隸屬函數(shù)值綜合排序

本研究中，LT與木質(zhì)化程度指標及生理指標均存在顯著相關(guān)性，可以用來評價抗寒能力。相關(guān)性分析表明，LT與MDA含量呈顯著正相關(guān)；與SS、Pro、木質(zhì)素、纖維素含量存在極顯著負相關(guān)關(guān)系；與SOD活性存在顯著負相關(guān)關(guān)系；POD活性和相對電導率雖然沒有達到顯著水平，但也有一定的規(guī)律性。這些抗寒指標與LT之間沒達到顯著水平，其原因可能是由于測定的指標本身就涉及到復(fù)雜的生理過程，受到多種因素的影響。最后各指標與抗寒性的關(guān)系為可溶性糖含量、脯氨酸含量、SOD活性、POD活性、木質(zhì)素含量、纖維素含量與抗寒性呈正相關(guān)，指標越高，抗寒性越強；丙二醛含量、相對電導率、半致死溫度與抗寒性呈負相關(guān)，指標越高，抗寒性越弱。

植物抗寒性是一個復(fù)雜的生理生化變化過程，用單一指標很難反映其抗寒本質(zhì)。為克服單個抗寒指標的不足，隸屬函數(shù)法、主成分分析法及聚類分析法等已經(jīng)廣泛應(yīng)用于植物抗寒性的綜合評價。本研究通過比較主成分分析法與隸屬函數(shù)法發(fā)現(xiàn)，兩者所得結(jié)論基本一致，說明這2種方法都可以作為核桃幼苗抗寒能力的評價方法。9種處理下2種核桃幼苗排序略有區(qū)別，但均為2-1處理排序第一；2種核桃幼苗抗寒能力為東部黑核桃>扎343。利用聚類分析法對不同水肥處理抗寒能力的強弱進行歸類分析，最終可將2-1、1-1分為一組，抗寒能力最強，2-1 處理(中水高肥)為最強抗寒能力水肥組合。抗寒能力表現(xiàn)為黑核桃>普通核桃。

4 結(jié)論

本研究通過比較核桃屬2種幼苗在不同水肥處理下的抗寒性，采用主成分分析、隸屬函數(shù)值分析、聚類分析等方法對不同水肥處理下及不同種類核桃幼苗進行綜合評價。研究表明，不同的水肥處理顯著影響核桃幼苗的抗寒性，合理的水肥管理有利于促進核桃幼苗抗寒能力的提高。中水高肥下核桃幼苗抗寒能力最強，黑核桃抗寒能力強于普通核桃。期望本研究結(jié)果可以為新疆核桃砧木良種化提供技術(shù)支撐，并為干旱半干旱地區(qū)核桃幼苗水肥耦合效應(yīng)研究提供理論基礎(chǔ)，同時為鑒定、篩選和培育優(yōu)良核桃種質(zhì)資源提供科學依據(jù)。本研究僅對核桃砧木實生苗進行了評價，下一步工作應(yīng)考慮實際生產(chǎn)中砧木與接穗間的互作效應(yīng)，進而為核桃砧穗的正確選擇、抗逆栽培及優(yōu)良抗寒砧木品種的選育提供參考。