不同防寒措施對國槐幼苗生理特性的影響

陳 澤

(張掖市甘州區(qū)兔兒壩天然植被管護站，甘肅 張掖 734000)

1 引言

國槐(SophorajaponicaLinn.)為豆科多年生落葉喬木，其枝葉茂密，適作庭蔭樹，多用作行道樹[1]。具有生命力強、根系深、壽命長的特點，耐旱澇、較抗寒，也是防風(fēng)固沙，用材及經(jīng)濟林兼用的樹種[2]。

隨著全球氣候變暖，極端性的低溫冷害時常發(fā)生，溫度是影響國槐種植和生長最重要的氣象因子[3]。冬季寒冷而漫長，國槐幼苗由于抗旱能力弱，極易受到冷害的危害，導(dǎo)致植株物質(zhì)代謝紊亂、生長受到阻礙，甚至造成死亡[4]。大量研究表明，冬季進行防寒保護能夠確保樹體越冬[5]，樹木冬季防凍常用措施有覆蓋稻草、地膜、遮陽網(wǎng)、套袋、熏煙、噴保護劑、撒草木灰等[6～8]。馮一峰等[9]采用3種不同防寒措施處理軟籽石榴植株，結(jié)果表明，秸稈+棉被和秸稈+黑膜處理下的植株死亡率最低，秸稈+棉被和秸稈+黑膜處理的新梢抽干率最低，相對電導(dǎo)率和脯氨酸含量變化，可作為有效評價軟籽石榴抗寒性的標準。高美英等[4]研究表明，莖干裹黑膜防寒效果最好，越冬后保溫帶包裹處理的葡萄萌芽率最高，綜合經(jīng)濟成本考慮建議在塑料大棚內(nèi)以玉米稈20 cm+覆膜效果較好，在露地栽培可使用保溫被覆蓋。然而有關(guān)防寒措施對國槐幼苗生理特性的研究較少，因此，本試驗以不做處理為對照，設(shè)置5種防寒措施，研究國槐幼苗生理特性的變化特征，為國槐的栽培提供理論參考。

2 材料與方法

2.1 試驗地點材料

張掖屬溫帶大陸性干旱氣候，氣候特點是干燥，年平均氣溫6 ℃，1月份最冷，7月份最熱。具有光能豐富、溫差大、夏季短而炎熱、冬季長而嚴寒，干燥少雨，分布不均的特點。全市平均氣溫6～8 ℃，年降水量104～328 mm，年蒸發(fā)量1639～2341 mm，年日照時數(shù)3000～3600 h，無霜期112～145 d。試驗用國槐以2年生扦插苗為材料。樹干涂白劑由天水中澤農(nóng)業(yè)高新科技有限公司，其它試驗材料均購自當?shù)厥袌觥?/p>

2.2 試驗設(shè)計

試驗采用完全隨機設(shè)計，以不進行任何防護措施為對照，設(shè)置5種防寒處理措施，分別為樹干涂白(T1)、玉米秸稈覆蓋(T2)、地膜覆蓋(T3)、樹干保溫帶包裹(T4)和樹干地膜包裹(T5)。T1處理將樹主干用涂白劑進行涂白，T2處理將玉米秸稈粉碎，覆蓋在幼苗基部1 m范圍內(nèi)，覆蓋厚度為20 cm。T3處理用黑色地膜將地表進行覆蓋。T4處理使用莖稈保溫帶將主干包裹嚴實并綁扎。T5處理用黑色地膜將樹干包裹，包裹厚度為5層地膜。每個處理隨機選擇長勢相同、健康的國槐幼苗，處理期間所有管理均相同。于2020年11月7日開始處理，2021年3月進行取樣測定。

2.3 測定項目及方法

2.3.1 枝條滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的測定

將未完全木質(zhì)化的枝條切成2 mm的小段，用蒽酮比色法測定可溶性糖、用考馬斯G-250法測定可溶性蛋白含量，用茚三酮比色法游離氨基酸含量。

2.3.2 枝條抗氧化酶活性的測定

酶液的制備：取新鮮葉片0.5 g于研缽中，加入5 mL 0.01 M pH=7.0的PBS，冰浴研磨成勻漿，冷凍離心，4000 R 離心20 min，上清液(酶液)倒入試管中，置于0～4℃下保存待用。測定超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性。

2.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19.0 和Microsoft Excel 2010 軟件分析試驗所得數(shù)據(jù)和作圖，采用LSD方法進行方差分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同防寒措施對國槐幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)是維持植株體內(nèi)滲透平衡的關(guān)鍵，由表1可知，不同防寒措施顯著影響國槐幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可溶性糖含量表現(xiàn)為T4

表1 不同防寒措施對國槐幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響 mg/g

3.2 不同防寒措施對國槐幼苗抗氧化酶活性的影響

由表2可知，不同防寒措施對國槐幼苗抗氧化酶活性有顯著影響，SOD活性表現(xiàn)為T4

表2 不同防寒措施對國槐幼苗抗氧化酶活性的影響 U/g

4 討論

低溫作為一個重要的環(huán)境逆境，影響植物的生長發(fā)育，已經(jīng)成為世界最為嚴重的災(zāi)害之一[10]，植物在受到低溫脅迫時，通常會產(chǎn)生一些生理變化來應(yīng)對外界傷害[11]。大量研究表明，可溶性糖和可溶性蛋白作為植物主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在植物遇到低溫脅迫時，會逐漸積累，在胞液中濃度上升，降低滲透勢，從而提高植物抗寒性[12]。本研究結(jié)果表明，5種防寒措施均能降低國槐幼苗可溶性糖、可溶性蛋白和游離氨基酸含量，可能是由于防寒措施能夠提高植株體內(nèi)溫度，降低溫度的變化幅度，使樹體合成新的物質(zhì)參與生長代謝，從而樹體的抗旱能力增加，物質(zhì)轉(zhuǎn)化速度加快，可溶性糖、可溶性蛋白和游離氨基酸轉(zhuǎn)化降解，導(dǎo)致其含量下降，以此來提升整體的抗寒性。本研究中，樹干保溫帶包裹處理的可溶性糖、可溶性蛋白和游離氨基酸含量最低，主要是由于樹干保溫帶包裹能夠保持恒定的溫度。

植株在受到低溫冷害時，會產(chǎn)生大量的氧自由基，自由基的產(chǎn)生參與細胞膜脂過氧化[13]。超氧基陰離子和過氧化氫同屬植物中的活性氧系統(tǒng)，細胞受到脅迫時，酶的活性降低，自由基則會逐漸增加，加速膜脂過氧化反應(yīng)，破壞膜系統(tǒng)，導(dǎo)致細胞代謝出現(xiàn)異常，對機體造成傷害，從而破壞質(zhì)膜，最終可能導(dǎo)致細胞死亡[14]，植株體內(nèi)存在的抗氧化系統(tǒng)在受到脅迫時啟動，其中SOD、POD、CAT和APX是最為重要的抗氧化酶，能夠有效地清除植物細胞內(nèi)積累的活性氧，維持正常的生理代謝，抗氧化酶活性能夠反映出在一定范圍內(nèi)植株受到脅迫的程度，研究表明，采取一定的措施能夠提高植株的抗寒能力[14]，本研究結(jié)果表明：5種防寒措施處理下SOD、POD、CAT和APX表現(xiàn)出不同的變化趨勢，其中樹干保溫帶包裹和樹干地膜包裹處理的抗氧化酶活性較低，說明在該處理下植株受到的脅迫較輕。綜合比較，采用防寒措施顯著降低國槐幼苗可溶性糖、可溶性蛋白和游離氨基酸含量，且各處理的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量從小到大依次為樹干保溫帶包裹、樹干地膜包裹、玉米秸稈覆蓋、地膜覆蓋、樹干涂白，抗氧化酶活性樹干保溫帶包裹處理最低，因此，可采用樹干保溫帶包裹來提高國槐抗寒能力。