干旱脅迫對沙棘苗木生長的影響

作者簡介：田江釧（1988—），女，本科，中級獸醫師，研究方向：林草生態綜合監測技術。

摘 要：為了解干旱脅迫對沙棘幼苗生長的影響，設置4個土壤含水量處理，分別是田間最大持水量的75％±5％（CK）、60％±5％（T1）、45％±5％（T2）、30％±5％（T3），對比分析各處理沙棘幼苗生長性狀、光合參數和抗氧化酶活性的變化特征。結果表明，隨著干旱程度的增加，沙棘幼苗株高、地徑、凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率呈逐漸減小的趨勢，在輕度干旱下影響較小；超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性隨干旱程度的加重先升高后降低，說明在干旱脅迫下沙棘幼苗通過提高滲透調節物質含量和抗氧化酶活性以抵抗傷害，當傷害程度超過植物承受范圍時其調節能力下降。沙棘幼苗可以在輕度干旱下正常生長；在育苗生產中，應使田間最大持水量保持在60％以上。

關鍵詞：沙棘；干旱；苗木；生長

中圖分類號：S793.6 文獻標志碼：B 文章編號：1674-7909（2024）1-97-3

DOI：10.19345/j.cnki.xckj.1674-7909.2024.01.025

0 引言

近年來，隨著全球氣候暖干化趨勢不斷加強，降水格局也發生明顯變化，干旱成為影響植物生長的主要因素之一。一般情況下，植物能夠承受輕度的干旱脅迫；干旱程度加重會對植物造成不可逆的傷害［1］。沙棘雖然在干旱環境下具有較強的生存優勢，但也會受到干旱的影響［2］。干旱引起的植物水分虧缺會對植株的正常發育和生理代謝造成嚴重影響，導致植物體內水分虧缺、溶質分子積累，從而降低滲入勢，影響其滲透調節能力［3］。植物的自我調節能力在一定范圍內有效，超過一定范圍則其調節能力變弱或者失去調節能力，過度干旱會使植物的光合、呼吸、碳氮代謝受到影響［4］。還有研究表明，干旱脅迫會影響植物的正常生長，引起其形態特征變化，表現為葉片變薄、變小，葉色發黃，植株矮小，干旱嚴重時還會導致整株枯黃甚至死亡［5］。因此，干旱是影響沙棘生長和發育的重要因素。筆者研究不同干旱程度對沙棘苗木生長的影響，以期解釋沙棘幼苗對干旱脅迫的適應性，為沙棘抗旱栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2022年在甘肅省華池縣進行。該地屬于大陸性氣候區，年降水量為380～510 mm，年平均氣溫為7.8 ℃，無霜期為140～180 d，年日照時長為2 213.4～2 540.4 h，太陽總輻射量為523.23～606.95 kJ/m2，當地氣候總體呈干旱、溫和、光富的特點。

1.2 試驗材料

試驗材料為生長健壯、長勢一致的2年生沙棘苗，由慶陽市林業和草原局提供。

1.3 試驗設計

試驗從2022年5月開始進行，采用完全隨機設計，設置4個土壤含水量處理，分別是田間最大持水量的75%±5%（CK，正常土壤含水量）、60%±5%（T1）、45%±5%（T2）、30%±5%（T3），以盆栽的方式進行（便于定量控制干旱程度）。先將風干土壤裝于上口徑35 cm、下口徑24 cm、高36 cm的盆中，每盆裝12 kg；再將盆統一放在試驗區的防雨棚中，隨后進行充分灌水；放置2 d后，將準備好的幼苗栽植到盆中，每個處理設置25盆；緩苗7 d后開始進行干旱脅迫處理，采用EM-50和稱重法相結合的方式進行控水；脅迫120 d后，對各處理測定相關指標。

1.4 測定指標和方法

1.4.1 沙棘幼苗生長性狀相關指標的測定

脅迫結束后，測定各處理沙棘幼苗的株高、地徑和冠幅。株高為土壤表面到幼苗最高生長點的高度，地徑用游標卡尺測定（樹干地上1 cm處的直徑），冠幅為東西方向和南北方向長度的平均值，每個處理各形態指標測定5株沙棘幼苗。

1.4.2 沙棘幼苗光合參數的測定

沙棘幼苗光合參數的測定選擇在晴朗的上午進行，每個處理選擇長勢一致的沙棘幼苗3株，用Li-6400光合儀測定沙棘上部全展葉的氣孔導度、胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率和凈光合速率。

1.4.3 沙棘幼苗抗氧化酶活性的測定

每個處理選擇3株長勢一致的沙棘幼苗，取中部葉片，并將其帶回實驗室，將葉片剪成小塊，提取得到酶液，參考王學奎［6］的方法測定超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）、過氧化物酶（Peroxidase，POD）和過氧化氫酶（Catalase，CAT）活性。

1.5 數據分析

試驗數據采用Excel 2010進行匯總和整理，使用SPSS 24.0進行數據的方差分析和多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同干旱脅迫處理對沙棘幼苗部分生長指標的影響

不同干旱處理下，沙棘幼苗部分生長指標測定結果見表1。由表1可知，當干旱程度加重時，株高逐漸降低，除T1處理外，T2處理和T3處理顯著低于CK（分別比CK低8.95%和16.90%）；地徑變化趨勢和株高相似，T1處理、T2處理和T3處理分別比CK低1.97%、6.14%和11.07%；冠幅變化特征也和株高相似，T1處理和CK沒有顯著差異，T2處理和T3處理顯著低于CK（分別比CK低9.36%和19.44%）。以上說明T1處理對沙棘幼苗生長性狀影響較小。

2.2 不同干旱脅迫處理對沙棘幼苗光合參數的影響

不同干旱脅迫處理下，沙棘幼苗的光合參數見表2。由表2可知，在干旱脅迫下，凈光合速率表現為T1處理gt;CK處理 gt;T2處理 gt;T3處理，即隨著干旱程度的增加先升高后降低，其中T1處理和CK無顯著差異，T2處理和T3處理顯著低于CK（分別比CK低21.10%和43.08%）；胞間二氧化碳濃度T1處理和CK無顯著差異，T2處理和T3處理顯著高于CK；氣孔導度T1處理顯著高于CK，T2處理和T3處理顯著低于CK（分別比CK低10.46%和38.82%）；蒸騰速率隨著干旱程度的增加呈先升高后降低的變化趨勢，其中T1處理和CK沒有顯著差異，T2處理和T3處理顯著低于CK（分別比CK低24.14%和47.06%）。以上說明干旱程度越高對沙棘光合作用的影響越大。

2.3 不同干旱脅迫處理對沙棘幼苗抗氧化酶活性的影響

在不同干旱脅迫處理下，沙棘幼苗的抗氧化酶活性見表3。由表3可以看出，干旱對沙棘幼苗抗氧化酶活性有顯著影響。各干旱脅迫處理下的沙棘幼苗SOD活性均顯著高于CK，從大到小依次是T2處理gt;T1處理gt;T3處理gt;CK，T1處理、T2處理和T3處理分別比CK高出15.29%、31.60%和10.87%，各處理間在0.05水平上差異均顯著。各干旱脅迫處理下的沙棘幼苗POD活性均顯著高于CK，從大到小依次是T2處理gt;T1處理gt;T3處理gt;CK，T1處理、T2處理和T3處理顯著高于CK，分別高出44.44%、64.09%和12.97%，各處理間在0.05水平上差異均顯著。各處理沙棘幼苗的CAT活性從大到小依次是T2處理gt;T1處理gt;T3處理gt;CK，T1處理、T2處理和T3處理顯著高于CK，分別高出44.12%、60.16%和25.67%，各處理間在0.05水平上差異均顯著。

3 討論

干旱是影響植物生長最重要的限制因素之一［7］。在受到干旱脅迫時，植物的根、莖、葉等器官能夠反映其受到脅迫的傷害程度，因此它們被用來評價植物的抗旱能力。相關研究表明，干旱會阻礙植物的正常生長，出現株高變矮、葉片變小等現象［8］。此研究結果表明，干旱脅迫會導致沙棘幼苗的株高、地徑和葉面積變小，在輕度干旱脅迫下其生長受到的抑制作用不明顯，在中度和重度脅迫下抑制作用顯著。

光合作用是植物生長發育過程中最為重要的生化反應，光合能力的高低直接影響植物生長發育和形態建成。該研究結果表明，干旱會對植物的光合作用產生抑制作用，光合參數會隨著干旱程度的加重逐漸降低。這一方面是由于植物受到干旱脅迫后，其根系對水分的吸收受到顯著影響，而水分是光合作用的重要物質基礎；另一方面，植物光合作用和其他生理代謝緊密相關，缺水會使植物內的滲透平衡、物質轉化能力受到顯著影響，使植物的能量下降，進而使光合作用中的能量供應受到限制，最終降低植株的株高、地徑等形態指標［9］。

受到外界環境的傷害時，為了維持正常生長，植物會對這種脅迫產生一定的抵抗。研究表明，植物對外界不良環境的抵抗主要從兩個方面進行：一方面是增強抗氧化酶活性，以清除脅迫導致積累過量的活性氧［10］；另一方面是通過改善滲透調節物質含量，維持植物細胞的滲透平衡［11］。該研究結果表明：干旱脅迫顯著提高了沙棘幼苗的抗氧化酶活性；但是當脅迫程度超過幼苗承受范圍時，其抗氧化酶活性開始下降。

4 結論

綜上所述，沙棘幼苗SOD、POD、CAT活性隨干旱程度的加重呈先升高后降低的趨勢，株高、地徑、凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率隨著干旱程度的增加呈逐漸減小的趨勢。這說明在干旱脅迫下，沙棘幼苗通過提高滲透調節物質含量和抗氧化酶活性以抵抗傷害，在輕度干旱下影響較小，但傷害程度超過植株承受范圍時其調節能力下降。從試驗結果判斷，沙棘幼苗可以在輕度干旱下正常生長；在沙棘育苗生產中，應使田間最大持水量保持在60%以上。

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