自然降溫狀態下楊樹抗寒性能生理指標動態分析

李藝峰

(國有朝陽縣朝陽林場，遼寧 朝陽 122000)

楊樹有著較強的適應能力，廣泛培育于我國各地，在我國有著悠久的栽培歷史。近些年來，楊樹在我國北方地區用材林造林中應用較多，在改善當地生態環境、防風固沙等方面起到了積極的作用，特別是近幾年來，楊樹造林的速度逐年加快[1，2]。受到全球氣候異常變化的影響，我國北方地區冬季或者春季經常發生的寒流對楊樹產生了一些不利的影響，造成低溫凍害，因此在選擇造林樹種時要充分考慮其對寒冷的抵抗能力。目前對林木抗寒能力進行評定的標準包括形態、生理代謝等方面的指標[3，4]。為了比較我國北方地區不同的楊樹品種在自然降溫條件下的生理代謝變化情況，選出比較適合在北方寒冷條件下廣泛推廣的楊樹品種，特選擇了遼育1號楊、新疆楊、84K、遼河楊4種1年生扦插苗進行了自然降溫狀態下其抗寒性生理指標的測定，為北方地區建設耐寒性強的楊樹防護林樹種選擇提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在遼寧省朝陽縣境內進行，丘陵地帶，為溫帶大陸性季風氣候，雨熱同期，有充足的光熱資源，晝夜溫差大，年均溫8.6 ℃左右，年均日照時數2 861.7 h左右，日照率超過60%，無霜期平均149 d，極端最低、最高氣溫分別為-31.1、40.6 ℃。試驗地土壤類型為棕土，土壤有機質含量為13.0 g·kg-1，全氮含量為1.12 g·kg-1，速效磷、速效鉀含量分別為4.9、45.28 mg·kg-1。

1.2 試驗材料

供試材料分別為遼育1號楊、新疆楊、84K、遼河楊扦插苗發育樹木的1年生枝條，均來源于遼寧省楊樹研究所；其他試驗工具設備包括修枝剪、石蠟、溫度記錄儀(U23-001)等。

1.3 試驗設計

試驗共設4個處理，即以每個楊樹品種1年生扦插苗為一個處理，每個處理重復3次，每個重復栽植40株楊樹。小區排列方式完全隨機。從2017年11月到2018年5月之間每個月不定期采集各處理楊樹樹冠外圍各個方向的1年生枝條的中部，每個小區隨機選擇10株楊樹作為采集對象，每株楊樹上東南西北4個方向上分別剪下3條1年生枝條，并截成長為30 cm的小段，經過清水、蒸餾水分別沖洗后輕輕用濾紙將小段上殘留的水分吸干，并用石蠟封住剪口裝在干凈的聚乙烯塑料袋中帶回[5]。

1.5 測試內容與方法

2017年11月到2018年5月期間，每天測定試驗地空氣的溫度；對采回的枝條進行可溶性蛋白質、脯氨酸、可溶性糖、過氧化物酶活性、超氧化物歧化酶活性等進行測定，每個處理采集的多個枝條取平均值，測定的方法參考相關的文獻資料[5，6]。

2 結果與分析

2.1 試驗期間氣溫動態

通過對2017年11月到2018年5月氣溫的測定統計，結果見表1。從表1可看出，試驗地上2017年11月到2018年5月各月的最低氣溫、月均溫呈現出先降低，再逐漸增加的趨勢，最低溫度出現在1月。

表1 試驗期間的氣溫狀況 ℃

2.2 自然降溫對楊樹枝條抗寒性生理指標的影響

在逆境條件下，細胞最先受到影響的為細胞質膜，當受到低溫等逆境的作用時，細胞需要通過滲透調節來維持細胞內外的滲透平衡，因此細胞內參與滲透調節的物質、酶活性等都會有變化[7]。將各階段采集各品種楊樹在自然降溫狀態下的枝條帶回實驗室，檢測其主要抗寒性生理指標的變化情況，結果見表2。

表2 參試楊樹不同時期枝條抗寒性生理指標狀況

2.2.1 低溫對主要滲透調節物質含量的影響 植物面對低溫等逆境環境下會通過滲透調節予以調節，以降低逆境損傷。一般可以通過積累溶質來降低細胞液的滲透勢，提高植物抗逆能力[7]。自然降溫狀態下各楊樹品種枝條中可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸等溶質的含量變化情況見表2。根據表2可以看出，各品種楊樹在休眠期間的可溶性蛋白質、可溶性糖、脯氨酸等滲透調節物質隨著自然溫度的變化而有所變化。11—1月這段時間，溫度逐漸降低，滲透調節物質的含量均明顯增加，其中增加幅度最大的品種是遼育1號楊，滲透調節物質整體水平最高，在最冷的1月可溶性蛋白質、可溶性糖、脯氨酸的含量均達到最高值，分別為0.242 mg·g-1、4.234%、25.641μg·g-1，遼河楊增加幅度最小；1—5月這段時間內溫度逐漸回升，滲透調節物質的含量逐漸降低，其中以遼育1號降低幅度最慢。

2.2.2 低溫對主要酶的影響 一般植物體內的活性氧一直處于一種動態平衡狀態，當植物遇到低溫的逆境環境，則這種平衡就會被打破而有大量的活性氧物質積累，最終對細胞的膜系統產生損傷，超氧化物歧化酶、過氧化物酶等可以清除植物體內過多的活性氧物質，有效保護植物的細胞膜，降低植物細胞的低溫損傷[7]。不同楊樹品種在自然降溫狀態下枝條中的超氧化物歧化酶、過氧化物酶變化情況見表2。根據表2可以看出，不同品種在自然降溫條件下枝條中超氧化物歧化酶、過氧化物酶活性均隨溫度的降低(11月到1月)而逐漸升高，在1月達到最高值，其中以遼育1號楊升高幅度最快，2種酶的活性最強，之后隨著溫度的升高(1—5月)，2種酶活整體來說表現出先降低，在3月左右達到最低值，之后隨著溫度的繼續升高休眠期的楊樹枝條開始萌動，2種酶活性開始緩慢增加。

3 結論

通過對自然降溫狀態下朝陽縣不同楊樹品種枝條抗寒性指標的分析，結果表明，本地區在2017年11月到翌年的1月之間，隨著溫度的降低，4個楊樹品種枝條中的滲透調節物質，即可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸和超氧化物歧化酶、過氧化物酶的活性均有不同程度的增加，其中以遼育1號楊的增加幅度最大，最冷的1月含量最高，之后1—5月隨著溫度的升高，可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸等主要的滲透調節物質的含量均表現出降低的態勢，其中以遼育1號楊的降幅相對最慢，超氧化物歧化酶、過氧化物酶隨著溫度的升高表現出先降低再增加的趨勢，在3月酶活性最低，之后枝條逐漸復蘇，其酶活性也開始增加。