青楊類苗木水分調控與抗旱能力研究

王薇娜 王福森 楊春柳 邢政華 趙曉 貫春雨

摘要：為了解青楊類苗木水分調控與抗旱能力，以青楊類樹種黑青楊、青山楊及小黑楊為材料，采用搭建人工塑料棚室，進行控根容器苗木水分控制脅迫技術方法，研究青楊類樹種苗木對水分需求與抗旱能力，以此探討和解決青楊類生產中苗木優質高效培育關鍵技術。研究結果表明，青楊類楊樹品種小黑楊、青山楊、黑青楊在苗期土壤含水率在降至10.82%即為嚴重干旱，將造成苗木的水分脅迫，此前需要及時灌溉，當土壤含水率達6.69 %以下時青楊類品種就已達到萎蔫系數。此項研究為青楊類楊樹工業資源材高效培育提供科學依據，其理論意義及實踐價值較大。

關鍵詞：青楊類楊樹；控根容器；水分脅迫；抗旱能力；苗木培育

水分是構成生物的必要成分，也是生物賴以生存的必不可少的物質，它對植物的光合作用、蒸騰作用、呼吸作用等有明顯的影響。植物的生長和發育過程會受到土壤水分、土壤鹽分、光照強度、溫度高低、土壤養分含量、土壤肥力和土壤質地等多種因素的影響，其中水分是限制植物生長發育的重要環境因子之一。在植物正常的生長環境里，土壤和空氣中的水分狀況往往高于植物各生育時期所要求的水分臨界點，此時植物就能夠順利地完成良種其生命史。在水分脅迫下，植物會產生一系列的內在的生理生化變化，影響植物的生長發育。所謂水分脅迫是指當植物失水大于吸水時，細胞和組織的緊張度下降，植物的正常生理功能受到干擾的狀態[1，2]。

楊樹具有生長快，適應性廣，抗逆性強，分布及用途廣泛等特點，因此成為紙漿、人造板等工業用材林、園林綠化、防護林等主要栽培樹種之一，也是我國北方主要的造林樹種。黑龍江省西部松嫩平原屬半干旱地區，自然環境惡劣，生態環境脆弱，是我省三北防護林的重點建設區，主要造林樹種是評價楊樹的抗旱能力是選育抗旱楊樹品種的重要一環，對林業生產也具有重大的現實意義。按照植物生長環境的不同，把抗旱性鑒定方法分為田間鑒定法、干旱棚法和人工氣候室法[3]。本研究以青楊為材料，采用干旱棚法，沒有自然降水的條件下人為控制灌水，造成不同的水分脅迫，以此進行青楊育苗水分調控及抗旱性觀察。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

綠源基地位于齊齊哈爾市富拉爾基區，嫩江西岸，地處松嫩平原，屬溫帶季風性氣候，東經123°56′，北緯47°20′。年降水量450 mm，年蒸發量1400 mm，年平均氣溫3.2 ℃，無霜期144 d，試驗地土層深厚、疏松，土壤較肥，為碳酸鹽栗鈣土，透水性良好，pH值7.4。該區域為黑龍江西部半干旱地區，氣候特點是寒冷、多風少雨，空氣干燥、風沙大，植被少，生態環境脆弱，樹木等植物對水分需求矛盾較高。該地是我省三北防護林、人工豐產用材林等重要建設區域，是楊樹重要栽培地區。

1.2 試驗材料

在齊齊哈爾綠源林業科技示范基地，選擇青楊樹種黑青楊、青山楊和小黑楊為試驗樹種，以當地主栽樹種小黑楊為對照。黑青楊和青山楊均為黑龍江省林業科學院齊齊哈爾分院選育的楊樹新品種，已通過黑龍江省林木品種審定委員會審定的良種，是我省工業資源材、退耕還林及生態環境建設的優良楊樹品種，已在黑龍江省西部大面積推廣應用采用3個品種1年生苗根在塑料控根容器內育苗培育。塑料控根容器為育苗桶狀，高為50cm，直徑為30cm。材質為黑色塑料，厚度2.5mm，其上打通氣孔。采用當地的栗鈣土進行育苗。用自來水控制苗木水分。

1.3 試驗方法

1.3. 1試驗設計

試驗采用隨機區組設計，3次重復，7株小區。每個樹種采用一年生母根栽植70個塑料控根容器，分成10組，每組依次按時間定期觀測，在控制給水前可循環觀測，3個樹種總計210容器桶。先培育苗木，待苗木長到1.0～1.2cm高度，搭建塑料拱棚，進行水分脅迫試驗，等到苗木葉子脫落到3/4接近死亡時，給水進行苗木恢復試驗。觀察苗木水分脅迫表現及土壤含水率變化狀況，測定青楊類苗木不同樹種凋萎系數。

1.3. 2試驗苗木培育

2019年5月初，在齊齊哈爾綠源林業科技示范基地，先按設計進行控根塑料容器裝土，土壤取自該基地的栗鈣土，稍加入適量的有機肥，充分攪拌均勻。然后取自本基地的黑青楊、青山楊和小黑楊當年生母根，母根的大小均勻一致，每個容器栽植2株，確保1株成活，栽植后正常澆水、抹芽定干、病蟲害防治等撫育管理，待確定成活后，每個容器保留一株苗木。

1.3. 3觀測分析

在待苗木生長到一定高度，進行室外搭建塑料拱棚控制給水，觀測水分變化下各樹種苗木形態變化。從2019年8月29日至9月28日每3天測定土壤含水率。測定一段時間后，待苗木落葉枯黃時測定含水率后馬上給水，觀察苗木恢復情況，直到苗木真正死亡，給水不能復活為止。用土壤水分速測儀測定土壤含水率。

1.3.4 數據統計分析

采用SPSS 22.0 統計軟件進行數據處理分析。

2 結果與分析

2.1.1 干旱脅迫下青楊類苗木生長、形態表現

青楊類苗木在塑料拱棚內，在水分脅迫下，各品種土壤含水率在水分控制初期開始下降，在缺水情況下，苗木葉片由綠色轉為黃綠色、黃色、葉子下垂、葉子干枯、枝條干枯。青山楊、黑青楊和小黑楊在水分脅迫下第9天苗木土壤含水率在12.32 %～13.72 %時，葉的顏色開始變黃，在10.22 %～11.42 %時，逐漸變下垂和脫落，青山楊和小黑楊至6.52 %～6.82 %時苗干皮部萎縮，最后葉子全部脫落，干枯死。在葉片3/4干枯時給水，觀察苗木成活情況。試驗結果表明，青山楊、黑青楊、小黑楊在土壤含水率6.52 %、6.72 %和6.82 %時給水苗木不復活，是苗木致死含水率，即青楊類苗木的萎蔫系數（表1）。

2.1.2 青楊類不同品種干旱脅迫的差異分析

在干旱脅迫前期，青楊類黑青楊、青山楊和小黑楊不同品種土壤含水率差異較明顯，其中黑青楊和小黑楊的土壤含水率較大，達10.22 %～11.42 %，青山楊土壤含率相對較低，在9月10日，葉子變黃、開始下垂時3個品種的土壤含水率很相近，直到葉子、枝條干枯給水不能復活，3個青楊類品種的土壤含水率更接近，為6.52 %～6.82 %（表1和圖1）。試驗表明，青楊類苗木對水分需求從正常到干旱脅迫整體表現分三個階段，一是苗木正常生長階段，土壤含水率為15.72%～22.72%，具體苗木表現葉子綠色，生長常，土壤水分適中；二是干旱脅迫階段，此時土壤含水率為7.72%～13.22%，苗木葉子變黃，下垂，個別葉子干枯或脫落，苗木不能正常生長，受到嚴重水分脅迫，但此時給水苗木還不至于死亡；三是苗木死亡階段，土壤含水率為6.32%～6.69，苗木葉子干枯或脫落，上部枝梢彎曲和干枯，給水不能復活，此時苗木已經死亡。

2.1.3 青楊類苗木培育水分調控分析

對青楊類不同品種的干旱脅迫試驗研究主要目的是掌握青楊類苗木培育過程中水分調控機制，有效控制水分的供給，實現節水、降低苗木培育成本、提高苗木質量的目標。本項試驗，黑青楊、青山楊和小黑楊等青楊類品種對水分需求及干旱脅迫的反應相近，即對這3種青楊類品種的苗木培育可采取一致相似的水分調控技術。可在苗木葉子變黃綠前給水，不影響苗木正常生長，即此時的土壤含水率大于13.22%。此時土壤的含水率是個苗木正常生長和干旱脅迫的分水嶺。生產中觀察苗木是否水分缺少，葉子由綠變黃綠，是重要外部形態表現，此時的土壤含水率是的土壤缺水的重要指標。根據此土壤含水率指標可現實青楊類苗木培育精準水分調控，實現苗木培育經濟效益最大化，生產中意義重大。

3 ?結論與討論

楊樹五大派中，青楊派樹種在黑龍江省種類最多，生產中應用最普遍。選取青楊派樹種中小黑楊、青山楊、黑青楊作為研究對象，經試驗證明，青楊類楊樹品種小黑楊、青山楊、黑青楊在苗期初始土壤含水率20.52 %～23.92 %，當土壤含水率降至12.32 %～13.72 %時，葉片顏色開始變黃，降至10.22 %～11.42 %時，葉片逐漸下垂和脫落，降至6.52 %～6.82 %時苗干皮部萎縮，最后干枯至死。因此，當初始含水率青楊類楊樹品種小黑楊、青山楊、黑青楊在苗期土壤含水率在降至10.82 %～13.72 %即為嚴重干旱，將造成苗木的水分脅迫，此前需要及時灌溉，當土壤含水率達6.69 %以下時青楊類品種就已達到萎蔫系數。

青楊類楊樹品種黑青楊、青山楊與小黑楊品種在苗期水分脅迫下表現無明顯差別，即具有相似的抗旱性。綜上所述在青楊類楊樹樹葉開始失綠變黃前土壤含水率達13.22 %時應進行補水，實現精準水分控制，盡可能減少育苗培育成本，達到利益最大化。

干旱脅迫嚴重影響苗木的生長及生理反應，水分調控非常重要，生產過程中要給予足夠的重視 [4，5]。本項研究重點研究了干旱脅迫對青楊類青山楊、黑青楊及小黑楊的土壤含水率的變化對苗木的形態影響，提出了青楊類苗木培育受到干旱脅迫的土壤水分情況、萎蔫系數及苗木水分調控的土壤水分的定量指標，為青楊類苗木壯苗培育提供了科學依據。

水分脅迫下青楊類楊樹變化是一個復雜的生理學過程，單一或多項指標對青楊派楊樹的耐旱性強弱評價并不全面，采用綜合評價的方法進行分析，能夠較為精確地反映青楊類樹種的抗旱性。由于研究對象針對的是青楊類楊樹的盆栽幼苗，盆栽幼苗在速生期部分家系的根系可能受到束縛，所以結論更加適用于苗期的水分管控，指導改進常規育苗管理措施。此外，對青山楊、黑青楊及小黑楊的研究僅測定了苗木外部形態、土壤含水率的變化規律，因此，青楊類苗木的生理反應及生長狀況等尚需開展深入研究，以期可以更加完善、精準地揭示出青楊派楊樹在水分脅迫下的抗性機理，使得出的結論更具科學性和指導性。

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