高寒干旱荒漠地區引種的觀賞榆抗寒性研究

王晶

(張掖市甘州區兔兒壩天然植被管護站，甘肅 張掖 734000)

近年來，觀賞榆樹種以其獨特的顏色、良好的園林綠化效果，極強的適應性，被廣泛應用于城市園林綠化[1]。張掖市在園林綠化過程中也應用了觀賞榆樹種進行園林綠化，取得了很好的效果。但由于張掖市氣候寒冷，部分觀賞榆樹種的抗寒能力不強成為制約其種植的限制因素。所以本試驗的開展具有重要的現實意義。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料取自張掖市甘州區兔兒壩天然植被管護站苗圃，于2017年1月在樹體進入深度休眠期后，分別隨機采集中華金葉榆、大葉榆、圓冠榆、長枝榆、小葉垂榆和白榆6年生樹體上部外圍發育正常、無病蟲且粗度均勻一致的1年生休眠枝。每品種剪取30根枝條組成混合樣。去除枝條基部和頂端，剪成長30 cm左右的枝段，剪口封蠟后在0～4 ℃冰箱中冷藏備用。

1.2 方法

1.2.1 低溫脅迫處理[1]將冷藏的枝條用自來水和蒸餾水沖洗干凈，擦干表面水分，將各品種的供試枝條分成8組，用報紙包好，做好品種標記，以未處理的枝條為對照(CK)，將其中7組分別置于-5、-10、-15、-20、-25、-30和-35 ℃的低溫冰箱進行冷凍處理，以3 ℃·h-1的速度降溫，達到所需溫度后維持10 h，然后對各處理的枝條進行解凍，解凍速度為3 ℃·h-1[9]，將低溫處理好的枝條放在室溫下12 h后測定電解質滲出率。

1.2.2 測定指標及方法[2]

(1)組織含水量：采用烘干稱重法測定。

(2)自由水、束縛水含量：采用阿貝折射儀測定。

(3)電解質滲出率測定方法

將低溫處理后的不同品種觀賞榆枝條沖洗完吸凈表面水分，避開芽眼，用無菌消毒的剪刀將枝條剪成0.2 cm 左右的小段，混合均勻，稱取1.000 g，放入三角瓶試管中，每個品種3個重復，加入50 mL蒸餾水，封上保鮮膜，室溫放置12 h。用DOS-307型電導儀測出初電導率值S1；測定完后，將三角瓶再用保鮮膜封好放入水浴鍋中沸水浴20 min，取出后自然冷卻至室溫，再次測定其終電導率S2，用以代表電解質的全部滲出量。

Y(%)=S1/S2×100

式中,Y為相對電解質滲出率，S1為初電導值，S2為終電導值。

1.3 可溶性糖含量測定

取0.15 g形成層，加蒸餾水8 mL，研磨成漿后，轉移至帶塞試管，煮沸1 h,冷卻至室溫，吸取0.5 mL清液置于干凈試管中，加蒸餾水1.5 mL，加入1 mL9%的苯酚，最后加入5 mL濃硫酸，室溫下靜置10 min,最后在485 nm下比色，不同處理溫度采取同樣的測試方法。

1.4 游離脯氨酸含量測定

采用茚三酮比色法測定。

1.5數據處理[3，4 ]

試驗所得數據采用Excel軟件進行整理計算，用DPS軟件進行Logistic方程擬合。根據初電導值和終電導值，求出相對電解質滲出率，并對其進行回歸分析，將溫度(t)和相對電解質滲出率(Y)間的關系用Logistic方程Y=k(1+/ae-bt)進行擬合，其中，k、a、b為常數，Y為低溫處理下的電解質外滲率，t為處理溫度。若擬合度(r)顯著時，再計算半致死溫度(LT50)。

2 結果與分析

2.1不同榆樹品種枝條中組織含水量、自由水/束縛水含量的變化

注：大寫字母表示0.01水平上的差異顯著，小寫字母表示0.05水平上的差異顯著。

由表1可知，中華金葉榆、大葉榆、圓冠榆、長枝榆、小葉垂榆和白榆6個品種中的組織含水量分別為59.23%、62.63%、60.58%、62.16%、62.61%、63.83%，不同品種間的組織含水量有差異，且差異也達到極顯著水平；不同品種間的自由水/束縛水含量的差異均達到極顯著水平，其中白榆的自由水/束縛水含量的比值最小，為0.715，表明其抗寒性最強；圓冠榆的自由水/束縛水含量的比值最大，為1.080，表明其抗寒性最差，中華金葉榆、大葉榆、長枝榆、小葉垂榆抗寒性處于中等水平，6個品種抗寒性由大到小排序為白榆>長枝榆>小葉垂榆>大葉榆>中華金葉榆>圓冠榆。

2.2低溫脅迫下不同榆樹品種枝條電解質滲出率的變化[5]

表2 不同觀賞榆品種枝條中的電解質滲出率隨溫度變化 %

注：大寫字母表示0.01水平上的差異顯著，小寫字母表示0.05水平上的差異顯著。

圖1 不同觀賞榆品種枝條中的電解質滲出率隨溫度變化

由表2可知，低溫處理后的觀賞榆休眠枝條，其電解質滲出率與處理溫度之間呈現一定的相關性。由圖1可知，電解質滲出率與處理溫度間呈“S”形增長曲線關系，隨著處理溫度的不斷降低，各品種榆樹枝條的電解質滲出率呈現上升趨勢，但上升的幅度并不相同。當處理溫度在-5～-25 ℃范圍內，6個品種觀賞榆枝條的電解質滲出率隨著處理溫度的下降而緩慢上升；當處理溫度下降至-25～-35 ℃時，隨著處理溫度的下降，各品種的相對電導率明顯增大。0 ℃時中華金葉榆、大葉榆、圓冠榆、長枝榆、小葉垂榆和白榆的電導率分別為28.67%、29.29%、29.59%、28.39%、28.79%、28.14%；-35 ℃ 時各品種的相對電導率分別增大到87.34%、86.29%、91.39%、83.63%、85.79%、77.63%。從圖2也可以明顯看出，普通白榆每個處理溫度的相對電導率均低于嫁接的觀賞榆品種。6個觀賞榆品種枝條抗寒性大小依次為白榆>長枝榆>小葉垂榆>大葉榆>金葉榆>圓冠榆。

圖2 不同觀賞榆品種可溶性糖吸光值隨溫度變化

2.3應用Logistic方程擬合觀賞榆的低溫半致死溫度[6,7]

表3 不同品種觀賞榆枝條的低溫處理半致死溫度

由表3可知，Logistic方程是一個“S”形曲線方程。根據各品種在不同低溫脅迫處理后的相對電解質滲出率，進行Logistic方程擬合，所確定LT50見表3。LT50作為植物細胞膜傷害的半致死溫度，其值越低，對細胞膜傷害程度越小，抗寒性越強；其值越高，對細胞膜傷害越大，抗寒性越弱。由表3可以看出：普通白榆的半致死溫度最低，達到了-34.65 ℃，長枝榆半致死溫度僅次于白榆，為-30.76 ℃，垂榆為-29.93 ℃，大葉榆為-29.87 ℃，金葉榆為-29.44 ℃，圓冠榆的值為-24.67 ℃，說明其抗寒性最小，6個觀賞榆品種枝條抗寒性依次為白榆>長枝榆>垂榆>大葉榆>金葉榆>圓冠榆，這與圖2反映的結果相符，同時理論測試分析結果與實際基本一致。如圓冠榆的致死溫度為-24.67 ℃，而張掖正常年份溫度在-22～-25 ℃時，圓冠榆存在較嚴重的枝條凍害現象，溫度再低，凍害加重。

表4 不同觀賞榆品種可溶性糖吸光值隨溫度變化 mg.g-1

注：大寫字母表示0.01水平上的差異顯著，小寫字母表示0.05水平上的差異顯著。

2.4低溫脅迫下不同觀賞榆品種可溶性糖吸光值測定[8,9]

由表4與圖2的變化趨勢來看，隨著處理溫度的降低，觀賞榆枝條形成層中的可溶性糖含量逐漸增加，從-20 ℃開始可溶性糖含量逐漸增加，從-30 ℃開始逐漸處于平穩，即變化局勢呈“S”形，且普通白榆的可溶性糖含量增加最高，與其他品種相比差異極顯著，長枝榆、小葉垂榆次之，與其他樹種表現極顯著差異，圓冠榆的可溶性糖含量最小，與其他樹種表現極顯著差異。幾個樹種由可溶性糖含量反映的抗寒性為白榆>長枝榆>垂榆>大葉榆>金葉榆>圓冠榆。

2.5低溫脅迫下不同觀賞榆品種脯氨酸含量測定與抗寒性

脯氨酸在植物的凍害研究中具用重要的指示作用，低溫脅迫伴隨著脯氨酸含量的變化，抗寒性越強，其值越高，由表5脯氨酸含量變化分析結果反映出的幾個觀賞榆抗寒性為白榆>長枝榆>垂榆>大葉榆>金葉榆>圓冠榆。且幾個觀賞榆品種間表現極顯著差異，普通白榆抗寒性最強，圓冠榆抗寒性最差。

表5不同觀賞榆品種脯氨酸含量隨溫度變化 mg·g-1

注：大寫字母表示0.01水平上的差異顯著，小寫字母表示0.05水平上的差異顯著。

3 小結與討論

3.1 試驗表明中華金葉榆、大葉榆、圓冠榆、長枝榆、小葉垂榆和白榆6個品種中的組織含水量分別為59.23%、62.63%、60.58%、62.16%、62.61%、63.83%，不同品種間的組織含水量有差異，且差異也達到極顯著水平；不同品種間的自由水/束縛水含量的差異均達到極顯著水平，其中白榆的自由水/束縛水含量的比值最小，為0.715，表明其抗寒性最強；圓冠榆的自由水/束縛水含量的比值最大，為1.080，表明其抗寒性最差，中華金葉榆、大葉榆、長枝榆、小葉垂榆抗寒性處于中等水平，由自由水/束縛水指標反映的6個品種抗寒性為白榆>長枝榆>小葉垂榆>大葉榆>中華金葉榆>圓冠榆。

3.2 低溫處理后的觀賞榆休眠枝條，其電解質滲出率與處理溫度之間呈現一定的相關性，電解質滲出率與處理溫度間呈“S”形增長曲線關系，隨著處理溫度的不斷降低，各品種榆樹枝條的電解質滲出率呈現上升趨勢，但上升的幅度并不相同。當處理溫度在-5～-25 ℃范圍內，6個品種觀賞榆枝條的電解質滲出率隨著處理溫度的下降而緩慢上升；當處理溫度下降至-25～-35 ℃時，隨著處理溫度的下降，各品種的相對電導率明顯增大。0 ℃時中華金葉榆、大葉榆、圓冠榆、長枝榆、小葉垂榆和白榆的電導率分別為28.67%、29.29%、29.59%、28.39%、28.79%、28.14%；-35 ℃ 時各品種的相對電導率分別增大到87.34%、86.29%、91.39%、83.63%、85.79%、77.63%。普通白榆每個處理溫度的相對電導率均低于嫁接的觀賞榆品種。由電解質滲出率反映的6個觀賞榆品種枝條抗寒性為白榆>長枝榆>小葉垂榆>大葉榆>金葉榆>圓冠榆。

3.3 普通白榆的半致死溫度最低，達到了-34.65 ℃，長枝榆半致死溫度僅次于白榆，為-30.76 ℃，垂榆為-29.93 ℃，大葉榆為-29.87 ℃，金葉榆為-29.44 ℃，圓冠榆為-24.67 ℃，說明其抗寒性最小，6個品種枝條抗寒性為白榆>長枝榆>垂榆>大葉榆>金葉榆>圓冠榆，這與圖2反映的結果相符，同時理論測試分析結果與實際基本一致。

3.4 通過測試溫度變化與枝條形成層中的可溶性糖含量變化規律，隨著處理溫度的降低，觀賞榆枝條形成層中的可溶性糖含量逐漸增加，從-20 ℃開始可溶性糖含量逐漸增加，從-30 ℃開始逐漸處于平穩，即變化局勢呈“S”形，且普通白榆的可溶性糖含量增加最高，與其他樹種相比差異極顯著，長枝榆、小葉垂榆次之，與其他樹種表現極顯著差異，圓冠榆的可溶性糖含量最小，與其他樹種表現極顯著差異。幾個樹種由可溶性糖含量反應的抗寒性由大到小排序為白榆>長枝榆>垂榆>大葉榆>金葉榆>圓冠榆。

3.5 脯氨酸含量隨溫度變化表明，幾個觀賞榆抗寒性為白榆>長枝榆>垂榆>大葉榆>金葉榆>圓冠榆。且幾觀賞榆品種間表現極顯著差異，普通白榆抗寒性最強，圓冠榆抗寒性最差。