不同配比基質對香合歡幼苗抗寒性的影響

王琨 袁高慶 林緯 賴家業

摘 要 采用正交試驗法將天然土（A）、泥炭土（B）、珍珠巖（C）和椰糠（D）按不同的體積比例配成9種栽培基質，進行香合歡容器苗抗寒性研究試驗。低溫處理香合歡離體葉片后，測定相對電導率、丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物酶（POD）活性和過氧化氫酶（CAT）活性，并擬合Logistic方程求出低溫半致死溫度（LT50），采用隸屬函數法綜合評價不同配比基質對香合歡抗寒性的影響。結果表明：不同基質下，香合歡幼苗LT50變化范圍為-3.68～-0.88 ℃;依據隸屬函數綜合評價結果，篩選出最強抗寒性培養基質為N6基質，即A、B、C、D比例為1∶2∶0.5∶1。

關鍵詞 香合歡;基質;容器苗;抗寒性

香合歡（Albizia odoratissima （Linn. f.） Benth）又稱香須樹（中國高等植物圖鑒）、香茜藤（海南）、黑格（廣東）和牛角森（廣西），是豆科合歡屬植物，分布于我國的廣西、廣東、云南、福建和貴州等地，以及菲律賓、馬來西亞等國[1]。香合歡樹干通直，心材占比大，木材硬度大，木材氣干密度達0.843 g·cm-3，尺寸穩定性好，是制作高級家具、運動器材、雕刻及各種裝飾的優質原材料[2]，因其具有根瘤和良好的固氮能力，對改良土壤、改善林間生態環境及提高單位面積蓄積量有良好的作用，是混交營林以及生態造林的先鋒樹種。隨著對香合歡生態價值和商品價值認識的不斷深入，營造香合歡人工林正在成為關注熱點，市場對香合歡優質苗木的需求也在不斷增加。因此迫切需要研究和推廣香合歡優質苗木培育技術[2]。

容器育苗技術已被證明是培育優質苗木的重要技術之一。目前，篩選育苗基質普遍關注苗木生長指標和出圃率指標，而在對基質作為植物馴化成敗的主導影響因子和苗木抗性的改良方面的研究卻比較薄弱[3-4]。國內外關于不同基質對植物抗寒、抗旱性影響的研究已有報道[5-6]。

在香合歡容器育苗方面，僅見有不同基質對香合歡發芽影響的報道。羅群鳳等[2]探討了天然土、細沙、椰糠及泥炭土播種基質對香合歡種子發芽的影響，結果表明天然土和椰糠對芽苗根系和莖生長發育較好，但是天然土播種發芽率顯著低于椰糠。在低溫脅迫下，植物的生理生化變化表現在細胞膜系統受損、平衡滲透壓和清除活性氧等多個方面。沈惠娟等[7]的研究結果發現，杉木幼苗葉電導率隨處理溫度的下降而增加。鄭威等[8]對番荔枝幼苗進行室內控溫實驗，發現丙二醛（MDA）含量隨溫度降低呈先增后減的趨勢。超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）等生理指標變化也被應用于文冠果[9]、風鈴木[10]、閩楠[11]等樹種的抗寒性鑒定。基于此，以天然土、泥炭土、椰糠和珍珠巖4種材料作為基質，采用4因素3水平正交試驗法配制成香合歡容器苗栽培基質，進行香合歡容器苗抗寒性相關指標的分析試驗，旨在探索出香合歡幼苗生長最適宜的栽培基質配比，以及香合歡抗寒性與栽培基質的關系，為香合歡優質苗木培育和香合歡人工林建設提供理論和技術依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料香合歡種子于2018年11月采于廣西國有雅長林場，采集的種子在4 ℃冰箱中保存。試驗地點為南寧市廣西大學農學院實驗基地。2019年7月5日，挑選大小一致、無病蟲害的種子用0.3%高錳酸鉀溶液浸種15 min后置于育苗穴盤中播種。7月20日挑選生長相對一致的幼苗移栽到不同基質的容器中，共設11個處理，每處理20株苗，按常規進行澆水、除草。11月，各個處理隨機選取5株標準苗，采集植株中部葉片分別測定抗寒指標，所有指標重復測定3次。

1.2 育苗基質配比設計

育苗基質采用天然土（A）、泥炭土（B）、珍珠巖（C）和椰糠（D），如表1所示，按不同體積倍數比例配制，按照正交設計法組成9種配方，另設天然土（CK1）與泥炭土（CK2）2個對照。基質充分混勻后裝入容器袋待用，容器為加厚18 cm×26 cm的無紡布種植袋。

1.3 葉片電導率的測定及半致死溫度

采用離體葉片低溫處理法，將所采葉樣分別用自來水和蒸餾水沖洗后擦干，裝入自封袋。根據百色市極端低溫達到過-5.3 ℃和香合歡在-2 ℃低溫時不致受害[1]，設置5個溫度梯度（3 ℃、0 ℃、-3 ℃、-6 ℃、-9 ℃），以11月南寧市室溫（約20 ℃）作為對照。參照梁莉等[12]和趙棟[13]的試驗方法略作改動，將自封袋放入低溫冰箱中，以3 ℃·h-1的速率降溫，降至所需溫度后維持12 h，取出試驗材料用濾紙吸干表面水分。用直徑5 mm的打孔器打取60片葉圓片，分為3份放入50 mL燒杯中，加入20 mL蒸餾水。將50 mL燒杯放于真空泵內抽氣30 min，取出后放在20 ℃的室溫下浸泡1 h，用DDS-11A型電導儀測定浸泡液的電導值R1，測完后將燒杯放在沸水中水浴30 min，冷卻至室溫搖勻后測定浸泡液的電導值R2，計算相對電導率REC（R1和R2的比值）。

將低溫脅迫下的相對電導率值與Logistic方程進行擬合，計算拐點溫度即為半致死溫度。Logistic方程如式1所示。

1.4 生理指標測定

參考Logistic方程求得的不同基質香合歡低溫半致死溫度介于-3.68～-0.88 ℃，香合歡低溫脅迫生理指標測定試驗將溫度設定為4 ℃、-2 ℃及-6 ℃，以室溫20 ℃為對照，試驗材料處理法同上。MDA活性測定采用硫代巴比妥酸顯色法[14];POD、SOD活性測定參照鄒琦[15]實驗中的方法;CAT活性測定參照楊蘭芳等[16]實驗中的方法。

1.5 數據處理與分析

采用Excel 2003進行數據統計，SPSS 19.0進行數據分析。運用隸屬函數法綜合各項指標進行抗寒性評價，計算公式如式2所示。

式中，X（fc）表示隸屬函數值，X表示各種苗木某項指標測定值，Xmax、Xmin表示某項指標測定值所有供試苗木中的最小值和最大值;與抗寒性呈負相關的MDA采用反隸屬函數計算，計算公式如式3所示。

2 結果與分析

2.1 低溫脅迫對香合歡葉片相對電導率和半致死溫度的影響

不同低溫處理下，香合歡葉片相對電導率及低溫半致死溫度（LT50）見表2。由表可知，隨著處理溫度的降低，11種不同基質香合歡葉片相對電導率均呈現先緩慢升高、再快速升高、最后保持平穩（S型曲線）的變化趨勢，說明不同基質香合歡葉片對低溫脅迫的響應具有一致性;但不同基質香合歡葉片相對電導率差異性顯著（P<0.05），擬合Logistic方程求出的LT50各不相同。

低溫半致死溫度（LT50）與抗寒性呈負相關關系，LT50值越低，說明植物抗寒性越強。根據LT50得出11種不同基質香合歡幼苗的抗寒性順序為N6>N3>CK2>N9>N5>N4>N8>N7>CK1>N2>N1。不同基質香合歡幼苗的LT50差異較大，變化范圍為-3.68～-0.88 ℃，基質處理間的差異達到顯著水平，說明基于電導法的LT50可以很好地區分香合歡容器苗的抗寒性。

2.2 低溫脅迫對香合歡葉片MDA含量的影響

MDA是膜脂過氧化作用的終產物，反映質膜損害的程度[17-18]。由表3可知，在室溫20 ℃時，11種不同基質香合歡葉片的MDA含量差異顯著（P<0.05），說明不同基質香合歡對外界栽培環境有不同程度的適應;隨著溫度的降低，不同基質香合歡葉片的MDA含量呈先上升后下降的趨勢，均在-2 ℃出現峰值，說明香合歡受低溫的影響，葉片細胞被破壞，產生物質的能力降低，因此呈下降趨勢。在-2 ℃脅迫下，基質N1、N2、N7、N8、N9、CK1和CK2香合歡葉片的MDA含量較高，但是CK2的MDA含量變化幅度較小，僅為1.83 μmol·g-1。含量增幅最小的是基質N6，其次是基質N3和CK2，說明這3組基質培育的香合歡幼苗在低溫脅迫下的膜脂過氧化程度較弱，抗寒性較強。

2.3 低溫脅迫對不同基質香合歡葉片抗氧化酶活性的影響

從表4可知，隨低溫脅迫程度的加深，香合歡葉片的SOD、POD和CAT活性變化趨勢均表現為先增后降。在低溫逆境下，SOD、POD和CAT協同作用防御活性氧或過氧化物自由基對細胞膜系統的傷害，從而降低逆境對植物的傷害[17-18]。

11種不同基質香合歡葉片的SOD活性均在-2 ℃出現峰值，其中增幅最大的是基質N6，比常溫下增加了59.09 U·g-1·min-1，基質CK2和N9次之。基質N1、N2及CK1香合歡葉片的POD和CAT活性在低溫4 ℃時出現峰值且增幅小，其余基質在-2 ℃出現峰值且增幅較大。POD活性增幅最大的是基質N6，其次是基質N3和CK2，分別增加了69.43 U·g-1·min-1、55.79 U·g-1·min-1和42.47 U·g-1·min-1。基質N3的CAT活性增幅最大，為10.84 mg H2O2·g-1·min-1，其次是基質N5和N6，基質N2的增幅最小，僅占最大值的16.8%。綜上可得，基質N6培育的香合歡幼苗在低溫脅迫下SOD、POD和CAT活性增幅均較大，具有較強的抗寒性。

2.4 不同基質香合歡幼苗抗寒性綜合評價

運用隸屬函數法，以MDA、SOD、POD和CAT 4項抗寒生理指標從室溫20 ℃到-6 ℃的增幅值來計算隸屬函數值，根據隸屬函數的總值對11種不同基質香合歡幼苗進行綜合評價并排序，隸屬度總值越大，抗寒性越強。從表5可以看出，11種不同基質香合歡幼苗抗寒性強弱依次為N6>N3>CK2>N5>N9>N4>N8>N7>CK1>N2>N1。

3 討論與結論

本試驗中，11種不同基質香合歡幼苗葉相對電導率均隨溫度的降低呈現上升趨勢，是由于經過低溫處理，植物細胞的生物膜發生物相變化，透性增大，電解質向膜外滲漏導致。相對電導率配以Logistic回歸方程求出的半致死溫度（LT50）是應用最廣泛、最能準確反映植物抗寒性的間接方法，已廣泛應用于梨[19]、蘋果和降香黃檀等[20]樹木的抗寒性鑒定，如李俊才等[19]發現洋梨半致死溫度與田間凍害級別極顯著相關。此次試驗發現不同基質培育的香合歡幼苗的LT50變化范圍為-3.68～-0.88 ℃，基質處理間的差異達到顯著水平，與羅詩等[21]用巖棉、粗砂和刨花為栽培基質進行黃瓜抗寒性實驗得出巖棉栽培的黃瓜幼苗抗寒性較強相似，說明栽培條件影響植物抗寒性的強弱。

自由基傷害學說認為，植物在低溫脅迫下，細胞自由基產生和清除的平衡被破壞而出現自由基的積累，過剩自由基會引起生物膜膜脂的過氧化作用，產生有毒的膜脂過氧化產物MDA;在生物進化過程中，植物體形成了防御活性氧毒害的酶促保護系統，包括SOD、POD、CAT，從而提高植物體清除自由基的能力，減輕或避免自由基積累對細胞造成的傷害[17-18]。組織內MDA含量、SOD活性、POD活性、CAT活性等指標也在鑒定橡膠樹[22]、相思樹[23]及風鈴木等林木抗寒性方面取得很好的應用效果。植物的抗寒生理過程受多種因素的影響，采用單一的指標難以反映其抗寒性本質，采用多個生理指標去衡量的隸屬函數綜合鑒定法更能準確判斷植物的抗寒性[18]，這種方法已經廣泛應用于板栗[24]、核桃[25]和楊樹[26]等樹木的抗寒性鑒定，且研究結果與果樹田間抗寒性表現基本一致。此次試驗采用隸屬函數法綜合MDA、SOD、POD和CAT 4個生理特性指標對11種不同基質香合歡幼苗進行抗寒性綜合評價，抗寒性強弱結果依次為N6>N3>CK2>N5>N9>N4>N8>N7>CK1>N2>N1。

利用低溫半致死溫度（LT50）間接法和隸屬函數綜合法對11種不同基質香合歡幼苗抗寒性進行鑒定，發現兩種評價結果除基質N5和N9排名順序顛倒外基本一致，說明不同基質香合歡幼苗試驗評價結果能夠較為科學地評價和區分香合歡容器苗的抗寒性強弱。因此，篩選出基質N6（A、B、C、D比例為1∶2∶0.5∶1）為具有最強抗寒性的培養基質，其次是基質N3（A、B、C、D比例為0∶2∶2∶2）和CK2（泥炭土）。

香合歡苗木抗寒性評價是優質苗木評價體系的重要組成部分，對香合歡育苗、訓化、引種及推廣具有重要的理論價值和實踐意義。要徹底了解不同基質香合歡苗木抗寒能力的穩定性，尚需結合造林實踐情況進行評判。

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（責任編輯：劉昀）