水分脅迫對刺槐生理特性的影響

●高宗淵（寧夏回族自治區(qū)固原市六盤山林業(yè)局掛馬溝國有林場 寧夏 固原 756500）

刺槐是豆科、刺槐屬植物，因其生長迅速，適應性強，材質(zhì)優(yōu)良，在我國已成為干旱、半干旱地區(qū)一種重要的造林樹種，在改善生態(tài)環(huán)境、防止水土流失方面意義重大[1]。在植物生長過程中，通常會面臨高溫、干旱、鹽堿等逆境，而干旱是作物生產(chǎn)能力、植被生態(tài)效益最為重要的影響因素。在干旱條件下，植物形態(tài)、生理特性等均會發(fā)展變化。趙楚等[2]研究了水分脅迫對棱角山礬生長和生理特性的影響，發(fā)現(xiàn)棱角山礬對干旱脅迫較為敏感會通過提升細胞滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量及抗氧化酶活性以應對水分脅迫；黃海霞等[3]以1 年生裸果木實生苗為研究對象，探討了裸果木幼苗根系形態(tài)和生理特征對水分脅迫的響應，發(fā)現(xiàn)在干旱條件下裸果木幼苗根冠比有所增加，代謝強度有所降低，酶活性有所增強。目前，已有研究探索了刺槐生長與土壤水分間的相互關系，但是由于環(huán)境條件的復雜性以及多樣性，試驗結果并不一致。因此，研究固原市六盤山不同水分梯度下刺槐幼苗的生理特性，以期為當?shù)卮袒狈N植產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料及方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究在固原市六盤山某試驗基地內(nèi)進行。試驗地地處寧夏南部的黃土高原，屬中溫帶半濕潤向半干旱過渡帶，兼具大陸性及海洋季風邊緣氣候特點，年平均氣溫5～6℃，年平均降雨量677 mm，年平均日照時長2200～2400 h。

1.2 試驗材料

試驗用材料為六盤山本地1 年生刺槐實生苗，試驗用土壤為過篩黃綿土，試驗用花盆規(guī)格為32 cm×29 cm×26 cm。

1.3 試驗設計

在2020 年4 月下旬，將刺槐幼苗植入花盆內(nèi)，每盆內(nèi)植入1 株幼苗及15 kg 土壤，維持土壤內(nèi)充足的水分，以確保刺槐幼苗健康成活。在刺槐幼苗正常生長60 d 后，選擇長勢一致的幼苗共120 盆進行控水試驗。本試驗共設置4 個處理，分別為CK（水分充足，土壤含水量控制在田間持水量的75%～90%）、W1 處理（輕度干旱，土壤含水量控制在田間持水量的60%～75%）、W2處理（中度干旱，土壤含水量控制在田間持水量的45%～60%）、W3 處理（重度干旱，土壤含水量控制在田間持水量的30%～45%）。在晴天將刺槐置于露天環(huán)境內(nèi)，雨天置于防雨棚內(nèi)。采用稱重法對土壤含水量進行控制，每3 d 對土壤稱重一次，測定土壤含水量，若含水量低于設計處理下限，將取相應水量均勻澆施于盆內(nèi)，需注意避免土壤含水量超過試驗設計水分上限。在試驗過程中，保持栽培土壤的自然肥力，無需施肥。在2020 年10 月中旬，測定刺槐幼苗各指標。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 形態(tài)指標用鋼尺測量刺槐幼苗苗高；用游標卡尺測量地徑；冠幅取刺槐幼苗東西冠幅及南北冠幅的平均值。

1.4.2 生物量每個處理選擇3 株代表性植株，用電子游標卡尺測量細根長度及直徑，利用量筒測量根部體積及葉體積。在測量結束后，將植物置于105℃條件下殺青20 min，接著將環(huán)境溫度控制為75℃，測定根干重、葉干重。

1.4.3 根、葉性狀用游標長尺測量刺槐幼苗葉片厚度；采用描形稱重法測定葉面積，計算比葉面積、葉組織密度、比根長、根組織密度等指標。公式：

采用重鉻酸鉀-外加熱法測定葉片、根系有機碳含量；采用全自動凱氏定氮儀測定氮含量；采用釩鉬黃比色法測定磷含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理及分析

采用Excel 軟件對試驗數(shù)據(jù)進行預處理及統(tǒng)計學分析，利用SPSS 19.0 軟件進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 水分脅迫對刺槐幼苗形態(tài)指標的影響

不同處理刺槐幼苗形態(tài)指標，見表1。

表1 水分脅迫對刺槐幼苗形態(tài)指標的影響

由表1 可知，不同處理刺槐幼苗株高存在顯著差異，其中CK 與W1 處理（二者差異不顯著）刺槐幼苗株高顯著高于W2 和W3 處理（二者差異不顯著）；不同處理刺槐幼苗地徑變化趨勢與株高基本一致，CK 及W1 處理刺槐幼苗地徑更大（0.82～0.83 cm），而W2 與W3 處理刺槐幼苗地徑相對較?。?.61～0.64 cm）；刺槐幼苗冠幅，CK、W1、W2 三個處理刺槐幼苗冠幅差異不顯著，W2 與W3 處理刺槐幼苗冠幅差異不顯著，CK、W1 處理冠幅顯著高于W3 處理。

2.2 水分脅迫對刺槐幼苗葉功能性狀的影響

不同處理刺槐幼苗葉功能性狀，見表2。

表2 水分脅迫對刺槐幼苗葉功能性狀的影響

由表2 可知，水分脅迫對刺槐幼苗比葉面積、葉組織密度、葉氮含量無顯著影響；不同處理刺槐幼苗葉厚度差異顯著，CK、W1 處理葉厚度顯著大于W2、W3 處理；不同處理刺槐幼苗葉有機碳含量與葉厚度變化趨勢基本一致，CK與W1 處理差異不顯著，葉有機碳含量分別為475.38，486.24 g/kg，W2 與W3 處理葉有機碳含量分別為447.14，453.79 g/kg；隨著干旱程度的加重，刺槐幼苗葉磷含量呈降低趨勢，其中CK、W1、W2 處理刺槐幼苗葉磷含量差異不顯著。

2.3 水分脅迫對刺槐幼苗根功能性狀的影響

不同處理刺槐幼苗根功能性狀，見表3。

表3 不同處理刺槐幼苗根功能性狀

由表3 可知，水分脅迫對刺槐幼苗根有機碳含量、根氮含量無明顯影響；不同處理刺槐幼苗比根長差異顯著，其中CK 比根長最大，然后為W3、W2 處理，W1 處理刺槐幼苗比根長最小；W1、W2、W3 三個干旱處理刺槐幼苗根組織密度（三者差異不顯著）顯著高于CK；不同處理刺槐幼苗根磷含量變化趨勢與根組織密度基本一致，其中W1、W2、W3 處理根磷含量在0.93～1.05 g/kg，CK 最低，為0.75 g/kg。

2.4 水分脅迫對刺槐幼苗生物量積累及分配的影響

不同處理刺槐幼苗生物量積累及分配，見表4。

表4 不同處理刺槐幼苗生物量積累及分配

由表4 可知，刺槐幼苗總生物量以W1 處理最高，接著依次為CK、W2、W3 處理，其中CK與W1 處理刺槐幼苗總生物量差異不顯著，前二者與W2、W3 處理差異不顯著；在輕度干旱處理條件下，刺槐幼苗地上生物量無明顯變化，但是隨著干旱程度的進一步增加，刺槐幼苗地上生物量明顯降低；不同處理刺槐幼苗地下生物量差異顯著，其中以W1 處理最高（17.34 g），與其余3個處理差異顯著。

3 討論與結論

試驗發(fā)現(xiàn)，不同水分脅迫條件下刺槐幼苗形態(tài)、功能性狀、生物量積累及分配存在明顯的變化規(guī)律，表明刺槐可通過自身調(diào)節(jié)以適應干旱環(huán)境。在本試驗當中，中度干旱及重度干旱會抑制刺槐幼苗的生長，而輕度干旱對幼苗影響較小，甚至會促進幼苗的生長，表明輕度水分脅迫條件下，刺槐幼苗具有自動調(diào)節(jié)功能，獲取最大的生長效益。