生境土壤水分變化下梭梭幼苗的生長特征

摘要：設置不同水分梯度，分析梭梭［Haloxylon ammodendron（C.A.Mey.）Bunge］幼苗根區(qū)不同土層土壤水分含量的變化以及梭梭幼苗生長的變化，探究梭梭幼苗在不同時期、不同干旱脅迫下的響應特征。結果表明，梭梭幼苗根區(qū)0～20 cm土層土壤水分含量小于20～40 cm土層，各時期土壤水分含量偏度系數和峰度系數均表現(xiàn)為0～20 cm土層大于20～40 cm土層；梭梭幼苗生長期（6月、8月、10月）各土層土壤水分含量變化在0.05的檢驗水平下符合正態(tài)分布。在不同干旱脅迫下，梭梭幼苗植株各形態(tài)指標（株高、冠幅面積、基徑）的增幅隨時間延長均呈遞減趨勢，6—8月，梭梭幼苗株高增幅表現(xiàn)為輕度干旱處理>中度干旱處理>重度干旱處理>CK，冠幅面積增幅表現(xiàn)為輕度干旱處理>CK>中度干旱處理>重度干旱處理，基徑增幅表現(xiàn)為CK>輕度干旱處理>中度干旱處理>重度干旱處理；8—10月，梭梭幼苗株高、冠幅面積、基徑增幅均表現(xiàn)為CK>輕度干旱處理>中度干旱處理>重度干旱處理。生長期梭梭幼苗生境不同土層深度土壤水分含量與植物的株高、冠幅和基徑均呈負相關，相關系數分別為-0.088、-0.506和-0.711，其中與基徑的相關性達顯著水平（P<0.05）。

關鍵詞：梭梭［Haloxylon ammodendron（C.A.Mey.）Bunge］幼苗；生長；生境；土壤水分

中圖分類號：S727.23 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2024）09-0042-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.09.008 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Growth characteristics of Haloxylon ammodendron seedlings under

soil moisture change in habitat

WANG Xiao-man， WANG Ze， REN Cai， ZHENG Han-han， SHI Ya-xin， WU Ming-zhe， TANG Ling， LI Shu-qi

（College of Resources and Environment/Xinjiang Key Laboratory of Soil and Plant Ecological Process/Xinjiang Green Planting Engineering Center， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052， China）

Abstract： Different water gradients were set up to analyze the changes of soil moisture content in different soil layers of the root zone and the growth of Haloxylon ammodendron seedlings， and to explore the responses characteristics of Haloxylon ammodendron seedlings at different stages and under different drought stresses. The results showed that the moisture content in 0～20 cm soil layer was less than that in 20～40 cm soil layer in the root zone of Haloxylon ammodendron seedlings， and the skewness coefficient and kurtosis coefficient of soil moisture content at each stage in 0～20 cm soil layer were higher than those in 20～40 cm soil layer. The change of water content in each soil layer during the growth period of Haloxylon ammodendron seedlings （June， August and October） conformed to normal distribution at the inspection level of 0.05. Under different drought stresses， the increase in various morphological indicators （plant height， crown area， basal diameter） of Haloxylon ammodendron seedlings showed a decreasing trend with time. From June to August， the increase of plant height of Haloxylon ammodendron seedlings showed mild drought treatment>moderate drought treatment>severe drought treatment>CK， the increase of crown area showed mild drought treatment>CK>moderate drought treatment>severe drought treatment， the increase of basal diameter showed CK>mild drought treatment>moderate drought treatment>severe drought treatment. From August to October， the increase of plant height， crown area， and basal diameter of Haloxylon ammodendron seedlings all showed CK>mild drought treatment>moderate drought treatment>severe drought treatment. During the growth period， the soil moisture content of different soil depths of Haloxylon ammodendron seedlings habitat was negatively correlation with the plant height， crown width and basal diameter， with correlation coefficients of -0.088， -0.506 and -0.711， respectively， and the correlation with basal diameter was significant （P<0.05）.

Key words： Haloxylon ammodendron（C.A.Mey.）Bunge seedlings； growth； habitat； soil moisture

荒漠化是目前中國面臨的重點問題，它使土地的生產潛力衰退，生產力下降，草場質量下降，由于土地沙化的危害，牧業(yè)發(fā)展長期受阻，已出現(xiàn)下降趨勢。2023年6月5日，習近平總書記在內蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市召開“關于加強荒漠化綜合防治和推進‘三北’等重點生態(tài)工程建設座談會”上明確指出，要堅持山水林田湖草沙一體化保護和系統(tǒng)治理、推進生態(tài)優(yōu)先、節(jié)約集約、綠色低碳發(fā)展［1］。由于受到自然因素和人為因素的影響，荒漠化問題加劇，影響了自然界的平衡狀態(tài)，干擾了生物多樣性，導致中國經濟損失加大，荒漠化和貧困加重，形成惡性循環(huán)［2］。目前植物恢復和營建是荒漠化防治的重要手段，要科學合理地選擇植被恢復模式，因地制宜、推廣應用行之有效的治理模式。

梭梭［Haloxylon ammodendron（C.A.Mey.）Bunge］屬藜科（Chenopodiaceae）梭梭屬（Haloxylon），是中國典型的荒漠鹽生、旱生植物，在新疆、內蒙古、青海、甘肅、寧夏等省區(qū)分布面積較廣。在極端高溫、干旱、荒漠、鹽堿、風蝕等不同生境下，梭梭均展現(xiàn)出了較強的適應性［3］，以梭梭為優(yōu)勢種的植物群落為近200種荒漠植物提供了繁衍和棲息生境的場所［4］，并在防沙固沙、減緩荒漠化、維護區(qū)域生態(tài)平衡和生態(tài)安全、促進國民經濟發(fā)展中起重要作用［5］。由于自然因素和人為因素的影響，梭梭林面積不斷減小，已被列為國家瀕危三級保護植物［6］。因此，梭梭林的恢復與營建工作對西北地區(qū)荒漠化治理進程有重要意義。

對于荒漠生態(tài)系統(tǒng)而言，水是植物生長發(fā)育和群落分布最主要的限制因子［7］?；哪参镞m應嚴酷的生態(tài)環(huán)境條件，因植物葉片退化，以減少蒸發(fā)貯存水分，大多數荒漠植物具有發(fā)達的根系，以利于從深層的土壤中吸收水分。在干旱荒漠地區(qū)，植物組織的水分狀態(tài)在一定程度能夠反映植物適應外界環(huán)境的能力［8］?；哪瞪参镌陂L期干旱環(huán)境的進化過程中形成了其獨特的水分生理抗旱機制［9］。

關于荒漠植物梭梭幼苗的研究集中在梭梭幼苗的結構特征和生理響應特征方面，如王春玲等［10］研究了不同生境下梭梭群落的結構特征，表明不同生境梭梭群落幼苗的分布格局均為聚集分布，其中平緩低洼地上的數量最多；韓超等［11］研究了梭梭幼苗同化枝中可溶性蛋白質含量的變化特征，發(fā)現(xiàn)隨鹽濃度的增加和脅迫時間的延長可溶性蛋白質含量下降，表明鹽脅迫下幼苗體內可溶性蛋白質轉變成氨基酸，以此降低滲透勢維持平衡。關于梭梭生境與生長方面的研究集中在群落空間分布和抗旱生理機制上［12-17］，而關于幼苗生境土壤水分與生長之間的關系研究較少，尤其缺乏幼苗生長響應機制方面研究。為此，本研究以新疆荒漠生態(tài)系統(tǒng)中具有重要生態(tài)功能的梭梭幼苗為試驗材料，研究干旱脅迫下幼苗生境土壤水分的動態(tài)特征、生長期幼苗的生長響應特征以及生境土壤水分對幼苗生長的影響關系，揭示干旱環(huán)境下生境土壤水分與幼苗生長之間的關系及其抗旱響應機制，為荒漠梭梭幼苗的抗逆機理研究提供數據支撐，進而為旱生植物的生態(tài)撫育管理與保護利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于新疆烏魯木齊市新疆農業(yè)大學荒漠試驗田內（87°33′49″E，43°48′50″N），屬于溫帶大陸性干旱氣候，晝夜溫差大，寒暑期變化劇烈，無霜期短，年平均氣溫7.0 ℃，年平均最高氣溫12.0 ℃，年平均最低氣溫2.0 ℃，年平均降水量286 mm。年降水量由平原向山區(qū)遞增，北郊平原200 mm左右，南山丘陵300～400 mm，迎風坡可達500～800 mm，海拔高于3 km以上的山區(qū)，降水量隨高度增高而減少。研究區(qū)地勢南高北低，三面環(huán)山，城南海拔為900 m左右，城北海拔為600 m，平均海拔800 m左右。自然坡度12%～15%。

1.2 試驗設計

采用控水法將梭梭幼苗隨機均勻設置4個水分梯度處理組，用稱重法按每株60 g水灌溉，分為CK（每月灌水4次）、輕度干旱（每月灌水3次）、中度干旱（每月灌水2次）和重度干旱（每月灌水1次），分別于6月、8月和10月采集幼苗根的生境土壤水分含量（土壤垂直剖面0～20 cm層和20～40 cm層）及幼苗株高、冠幅和基徑數據。使用土壤水分測定儀分別測定生長期梭梭幼苗根區(qū)0～20 cm、20～40 cm土層含水量，使用游標卡尺測定生長期梭梭幼苗的基徑，使用卷尺測定幼苗的株高，并計算冠幅面積（東西方向枝的寬度×南北方向枝的寬度）。

1.3 試驗材料

于2022年6月前選取具有代表性長勢優(yōu)良且大小一致的梭梭幼苗40株，移栽至研究區(qū)試驗田中，每株幼苗前后左右間隔30 cm。待幼苗生長成活后，于2022年6月開始對梭梭幼苗進行抗旱試驗，每個處理10株。

1.4 數據處理

數據采用SPSS19.0統(tǒng)計軟件進行土壤含水量最小值、最大值、均值、標準差、變異系數、偏度系數、峰度系數的計算及K-S檢驗，最后用Excel 2010軟件對數據進行處理并作圖。

2 結果與分析

2.1 幼苗生境土壤水分的變化特征

6月、8月、10月幼苗根區(qū)不同土層土壤水分含量特征見表1。由表1可知，生長期6月、8月、10月20～40 cm土層幼苗根區(qū)平均土壤水分含量比0～20 cm土層分別高203.14%、202.53%、153.62%。各月土壤水分含量的變異系數均屬于中等變異水平，最大值為10月0～20 cm土層，變異系數為0.35。各土層土壤水分含量的偏度系數和峰度系數均為0～20 cm土層大于20～40 cm土層，偏度系數在0.10～0.68，峰度系數在-1.44～-0.52。各土層土壤水分含量的K-S檢驗結果在0.40～0.63。偏度系數、峰度系數和K-S檢驗結果表明，生長期6月、8月、10月幼苗根區(qū)各土層水分含量變化在0.05的檢驗水平下符合正態(tài)分布。

2.2 生長期幼苗生長的變化特征

2.2.1 幼苗株高的響應特征 不同時間各干旱處理下梭梭幼苗株高的變化見圖1。由圖1可知，不同灌水處理下隨時間的延長梭梭幼苗株高增幅變化不同。CK梭梭幼苗株高增幅隨時間逐漸升高，幼苗 6—8月株高增幅為1.92%，較8—10月的5.66%低3.74個百分點。各干旱處理梭梭幼苗株高增幅隨時間延長呈下降趨勢，輕度、中度、重度干旱處理梭梭幼苗株高由6月的40.87、42.56、41.12 cm增長至8月的43.27、44.65、42.56 cm，增幅分別達5.87%、4.91%、3.50%，再到10月的45.59、45.81、43.25 cm，增幅分別達5.36%、2.60%和1.62%，6—8月輕度、中度、重度干旱處理下的梭梭幼苗株高增幅較8—10月分別高0.51、2.31、1.88個百分點。

不同灌水量下梭梭幼苗株高增幅隨時間延長 6—8月表現(xiàn)為輕度干旱處理>中度干旱處理>重度干旱處理>CK，8—10月表現(xiàn)為CK>輕度干旱處理>中度干旱處理>重度干旱處理。輕度、中度和重度干旱處理下梭梭幼苗在6—8月株高增量比同時期CK分別高140.00%、109.00%和44.00%，8—10月株高增量比同時期CK分別低22.67%、63.33%和77.00%。

2.2.2 幼苗冠幅面積的響應特征 不同處理時間各灌水量下的梭梭幼苗冠幅面積的變化見圖2。由圖2可知，不同灌水處理下隨時間的延長梭梭幼苗冠幅面積增幅變化不同。CK梭梭幼苗冠幅面積增幅隨時間的延長呈上升趨勢，6—8月梭梭幼苗的冠幅面積增幅為23.43%，較8—10月的38.89%低15.46個百分點。各干旱處理梭梭幼苗冠幅面積增幅隨時間的延長呈下降趨勢，輕度、中度、重度干旱處理冠幅面積由6月的288.75、296.46、297.50 cm2上升至8月的380.25、356.16、336.60 cm2，增幅分別為31.69%、20.14%、13.14%，再到10月的431.83、386.28、357.12 cm2，增幅分別為13.56%、8.46%和6.10%，6—8月輕度、中度、重度干旱處理下梭梭幼苗冠幅面積增量較8—10月分別高18.13、11.68、7.04個百分點。

不同灌水量下梭梭幼苗冠幅面積增幅隨時間延長6—8月表現(xiàn)為輕度干旱處理>CK>中度干旱處理>重度干旱處理，8—10月表現(xiàn)為CK>輕度干旱處理>中度干旱處理>重度干旱處理。6—8月輕度干旱處理梭梭幼苗冠幅面積增量較CK高11.59%，中度和重度干旱處理梭梭幼苗冠幅增量較同時期CK分別低27.20%和52.32%；8—10月輕度、中度和重度干旱處理冠幅面積增量較同時期CK分別低69.30%、82.07%和87.79%。

2.2.3 幼苗基徑的響應特征 不同處理時間各灌水量下的幼苗基徑的變化見圖3。由圖3可知，不同灌水處理下隨時間延長梭梭幼苗基徑增幅變化不同。CK梭梭幼苗基徑增幅隨時間延長呈下降趨勢，幼苗6—8月基徑增幅為9.43%，較8—10月的6.90%高2.53個百分點。各干旱處理梭梭幼苗基徑增幅隨時間延長呈下降趨勢，輕度、中度和重度干旱處理幼苗基徑分別由6月的4.09、3.98、3.85 mm增長至8月的4.26、4.10、3.94 mm，增幅分別為4.16%、3.02%和2.34%，再到10月的4.39、4.21、4.01 mm，增幅分別為3.05%、2.68%和1.78%，6—8月輕度、中度、重度干旱處理下梭梭幼苗基徑增幅較8—10月分別高1.11、0.34、0.56個百分點。

不同灌水量處理梭梭幼苗基徑的增幅大小隨時間延長表現(xiàn)為CK>輕度干旱處理>中度干旱處理>重度干旱處理。輕度、中度和重度干旱處理6—8月的梭梭幼苗基徑增量比CK分別低66.00%、76.00%和82.00%，8—10月幼苗基徑增量較同時期CK分別低67.50%、72.50%和82.50%。

2.3 生境土壤水分與梭梭幼苗生長之間的關系

梭梭幼苗生長期不同土層土壤水分含量與梭梭幼苗生長指標的相關性分析見圖4。由圖4可知，生長期梭梭幼苗生境不同對土壤水分含量與植物的株高、冠幅和基徑的關系各不相同。生長期幼苗生境不同土層深度土壤水分含量與植物的株高、冠幅呈負相關，相關性較弱，未達顯著水平，而與基徑的相關性較強，呈顯著負相關（P<0.05），相關系數分別為-0.088、-0.506和-0.711。

3 討論

隨著土層深度的增加，土壤含水量不易受地表氣象條件影響，因此土壤含水量隨土壤深度的增加呈增加趨勢。本試驗測量了6—10月梭梭幼苗根區(qū)土壤垂直剖面的水分含量，結果顯示測量期間20～40 cm土層土壤水分含量均明顯高于0～20 cm土層。6—10月土壤水分含量總體呈下降趨勢，其中6—8月土壤水分含量下降較快，8—10月因降雨，土壤水分含量有所回升。

郭慧等［18］的研究表明，植株生長狀況是衡量其在干旱狀態(tài)下抗旱性能的重要指標，主要是株高、基徑的情況等。本試驗中不同水分梯度下梭梭幼苗的株高、冠幅面積、基徑的增量隨干旱時間延長和干旱程度的加劇均呈下降趨勢，與李麗霞等［19］對盆栽沙棘在不同水分條件下生長狀況研究一致。輕度、中度和重度干旱處理梭梭幼苗在6—8月的株高增量比同時期CK分別高140.00%、109.00%和44.00%； 6—8月輕度干旱處理梭梭幼苗冠幅面積增量較同時期CK高11.59%，原因在于適度的干旱對旱生植物生長具有一定的促進作用，其抗旱性相對較強。

本試驗中輕度、中度和重度干旱條件下，幼苗10月的冠幅面積分別為431.83、386.28、357.12 cm2，大于楊海梅等［20］在不同干旱脅迫幼苗上的研究結果，其輕度、中度和重度干旱條件下幼苗的冠幅面積分別為340.00、137.60、215.00 cm2，推測冠幅響應特征的不同可能與干旱脅迫的方式和干旱梯度有關。

本試驗數據計算顯示，幼苗生境不同土層深度土壤水分含量與植物的株高、冠幅和基徑的生長速率均呈負相關，相關系數分別為-0.088、-0.506和 -0.711，與張毅［21］對荒漠植物在不同水分條件下的生存適應研究的試驗結論一致。不同土層土壤水分含量與株高、冠幅間的相關性較弱，而與基徑的相關性較強，可能與外界環(huán)境的變化和水分含量程度的不同有關，位于植物地上的部位容易受到外部水源的干擾，而基徑這一指標的測量受到外來水源的干擾較小，因此不同土層土壤水分含量與基徑的相關性較強。

4 小結

1）梭梭幼苗生長期6月、8月、10月土壤水分含量均值呈20～40 cm土層大于0～20 cm土層，其變異系數、偏度系數、峰度系數均呈0～20 cm土層大于20～40 cm土層。

2）植株生長狀況是衡量其在干旱狀態(tài)下抗旱性能的重要指標，主要包括株高、基徑、冠幅等。輕度、中度、重度干旱處理梭梭幼苗株高、冠幅面積、基徑增量隨時間延長呈下降趨勢。

3）輕度、中度和重度干旱處理梭梭幼苗在6—8月的株高增量較CK分別高140.00%、109.00%和44.00%；6—8月輕度干旱處理的梭梭幼苗冠幅面積增量較CK高11.59%，表明適度的干旱對旱生植物生長具有一定的促進作用，其抗旱性相對較強。

4）生長期幼苗生境不同土層深度土壤水分含量與梭梭幼苗的株高、冠幅間的相關性較弱，未達到顯著水平，而與基徑的相關性較強，達顯著水平。

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收稿日期：2023-10-30

基金項目：國家自然科學基金項目（32260424；32160412）；新疆農業(yè)大學大學生創(chuàng)新項目（S202310758012）

作者簡介：王瀟曼（2002-），女，河南滎陽人，在讀本科生，研究方向為土壤與植物的相互作用，（電話）18198002943（電子信箱）2930534297@qq.com；通信作者，王 澤（1984-），男，新疆昌吉人，副教授，主要從事荒漠生態(tài)恢復與重建研究，（電話）13999952631（電子信箱）wz@xjau.edu.cn。

王瀟曼，王 澤，任 財，等. 生境土壤水分變化下梭梭幼苗的生長特征［J］. 湖北農業(yè)科學，2024，63（9）：42-46．