劉 球， 李志輝， 吳際友， 程 勇， 黃明軍

(1.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長沙 410004； 2.中南林業(yè)科技大學(xué)， 湖南 長沙 410004)

干旱脅迫對紅椿盆栽土壤含水率與植株傷害程度的影響

劉 球1,2， 李志輝2， 吳際友1， 程 勇1， 黃明軍2

(1.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長沙 410004； 2.中南林業(yè)科技大學(xué)， 湖南 長沙 410004)

以2年生紅椿盆栽幼苗為對象，開展干旱脅迫及復(fù)水試驗，對各觀測日的土壤含水率、葉片傷害指數(shù)及植株萎蔫度進行分析，結(jié)果表明： (1)各時間段受試盆栽土壤含水率及葉片傷害指數(shù)差異均呈極顯著差異；(2)復(fù)水一定程度上改善了脅迫傷害；(3)土壤含水率與植株受傷害程度呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系。(4)要保證2年生紅椿幼苗的正常生長，必須將土壤含水率保持在25%以上。

紅椿； 干旱脅迫； 復(fù)水； 植株傷害程度； 土壤含水率

紅椿(ToonacilliateRoem.)，楝科香椿屬，半常綠喬木，國家Ⅱ級重點保護植物，是我國熱帶、亞熱帶地區(qū)的特有的珍貴速生用材樹種。其木材紅褐色，花紋魅力，質(zhì)地堅硬，密度高，為上等家具用材，素有“中國桃花心木”之美譽[1-3]。 紅椿在我國分布不廣，且呈天然零星分布，但發(fā)展?jié)摿艽?，目前已成為我國南方低山地區(qū)重要的速生用材林造林樹種和營造針闊混交林進行樹種結(jié)構(gòu)調(diào)整的首選樹種之一[4]。湖南屬大陸性中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，冬寒夏暑，四季分明，適合大力發(fā)展包括紅椿在內(nèi)的優(yōu)質(zhì)珍貴用材樹種建設(shè)[5]。

國內(nèi)對紅椿已經(jīng)開展許多研究，包括形態(tài)特征、生物學(xué)特性、生長規(guī)律、育苗技術(shù)及造林技術(shù)等應(yīng)用實踐方面[6-11]。近年來，一些研究人員開始發(fā)掘紅椿在抗逆方面的潛力，已經(jīng)有相關(guān)文獻報道紅椿對水分脅迫的生理生態(tài)響應(yīng)[12-15]。本文通過對2年生紅椿幼苗進行干旱脅迫及復(fù)水處理，找出其受干旱脅迫傷害的土壤水分臨界值，并建立土壤水分與植株傷害程度的關(guān)系，對田間育苗實踐有直接的現(xiàn)實意義。

1 試驗地概況

試驗地位于湖南省林產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測中心苗圃內(nèi)，該處地理坐標為東經(jīng)112°59′、北緯28°05′,年平均氣溫16.8℃, 年平均日照時數(shù)1496～1850h,年降水量1400～1900mm,無霜期264天,屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū),光照充足,雨量豐沛;海拔為110m,土壤為砂巖發(fā)育的紅壤,土層厚達60 cm以上;土壤肥力中等,pH值為6.2[11]。

2 材料與方法

2.1試驗材料

本試驗以2年生紅椿盆栽幼苗為研究對象。2012年3月于桃源縣白家育苗圃統(tǒng)一育苗并進行田間管理；2014年3月，選擇長勢均勻、健康的紅椿幼苗30株，于湖南省林產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測中心苗圃完成入盆，盆缽口徑25cm、深20cm,每盆裝土5kg(黃心土∶泥炭土=2∶1)，配統(tǒng)一盆墊，正常澆水管護；2014年6月，選擇18株長勢均勻的紅椿盆栽幼苗布置干旱脅迫試驗。

受試盆栽苗苗高平均1.0m，胸徑1.8cm。

2.2試驗設(shè)計

試驗采用完全隨機設(shè)計，6株小區(qū)，3次重復(fù)，共18盆幼苗。2014年6月4日～6日，斷水3天；6月7日～9日，受試植株每盆每天澆水500mL，以確保試驗基礎(chǔ)條件基本一致。干旱脅迫試驗在人工遮雨棚中進行，保證正常的光照條件，且空氣流通順暢，棚中溫度與室外保持基本一致。2014年6月10日正式開始試驗，6月20日干旱脅迫結(jié)束并開始復(fù)水，6月25日正式結(jié)束，共15天。

2.3試驗方法

2.3.1 土壤含水率測定 土壤含水率的測定采用美國Spectrum技術(shù)公司研發(fā)的FIELD SCOUT TDR 100/200 Soil Moisture Meter完成，本試驗采用200 mm長探針進行土壤含水率的測量。測量總共分5次進行，時間分別是6月13日、6月16日、6月18日、6月19日和6月25日，包括4次持續(xù)干旱條件下土壤含水率測量及1次復(fù)水后土壤含水量測量，測量時間為早晨08：00～09：00之間，數(shù)據(jù)以百分數(shù)形式表示。

2.3.2 植株傷害程度測定 以葉片傷害指數(shù)及植株萎蔫度作為植株傷害程度的評判標準。

本試驗共將植株葉片傷害指數(shù)分為5個等級，包括：0級(健康)、1級(少數(shù)葉片出現(xiàn)萎蔫)、2級(半數(shù)葉片出現(xiàn)萎蔫)、3級(半數(shù)以上葉片出現(xiàn)萎蔫)和4級(整株萎蔫)。

植株萎蔫度用來計算某觀測時間點受試植株群體的整體萎蔫程度。植株萎蔫度的計算公式如下：

2.4數(shù)據(jù)處理

運用Excel 2007軟件進行數(shù)據(jù)整理，并運用SPSS 17.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1干旱脅迫及復(fù)水條件下紅椿盆栽幼苗傷害程度指標方差分析

表1中列出了包括土壤含水率、葉片傷害指數(shù)以及植株萎蔫度在內(nèi)的干旱脅迫及復(fù)水條件下紅椿盆栽幼苗傷害程度指標均值。從表1中可看出，6月13日即干旱3天后，土壤含水率平均值為26.37%，而此時，各植株的萎蔫度和葉片傷害指數(shù)均為0，表明25%以上范圍的土壤含水率仍能滿足2年生紅椿幼苗正常生長的水分需求，不構(gòu)成干旱脅迫傷害。

表1 干旱脅迫及復(fù)水條件下紅椿盆栽幼苗傷害程度指標均值Tab1 MeanvaluesofplantdamageseverityindicatorsofpottedseedlingsofToonacilliateunderdroughtstressandrehydration日期(月-日)株數(shù)土壤含水率(%)葉片傷害指數(shù)植株萎蔫度(%)6-13182637006-161821882973616-181819593280566-191818613791676-25(復(fù)水)183241184444

從表2可知，持續(xù)干旱脅迫及復(fù)水條件下，各時間段受試盆栽土壤含水率及葉片傷害指數(shù)差異均呈極顯著趨勢。結(jié)合表1數(shù)據(jù)可知，干旱時間越長，土壤含水率下降，植株萎蔫度升高，且葉片傷害指數(shù)升高，與正常規(guī)律相符。復(fù)水后，植株萎蔫度和葉片傷害指數(shù)均有所緩解。

表2 干旱脅迫及復(fù)水條件下紅椿盆栽幼苗土壤含水率及葉片傷害指數(shù)方差分析Tab2 VarianceanalysisofsoilmoisturecontentandleafdamageindexofpottedseedlingsofToonacilliateunderdroughtstressandrehydration平方和自由度均方F值顯著性組間2322507458062747833000土壤含水率組內(nèi)10317828512139總共335428989組間15648943912252645000葉片傷害指數(shù)組內(nèi)63167850743總共21965689 注：顯著性水平α=001。

3.2干旱脅迫及復(fù)水條件下紅椿盆栽幼苗傷害程度指標多重比較

圖1所示為干旱脅迫及復(fù)水條件下紅椿盆栽幼苗土壤含水率與葉片傷害指數(shù)趨勢及多重比較。隨著時間推移，土壤含水率和葉片傷害指數(shù)呈相反變化趨勢，土壤含水率越低，則葉片傷害指數(shù)越高，受傷程度越高。經(jīng)Duncan’s多重比較可知，土壤含水率和葉片傷害指數(shù)在各時間點的值呈現(xiàn)出極顯著差異。圖2所示為干旱脅迫及復(fù)水條件下紅椿盆栽幼苗植株萎蔫度與葉片傷害指數(shù)變化趨勢，兩個指標變化趨勢一致。由圖1、圖2可知，6月13日，土壤含水率為26.37%，此時葉片傷害指數(shù)為0，植株萎蔫度為0，表明此時植株未受到因水分缺失導(dǎo)致的傷害。6月19日，土壤含水率最低，僅18.61%，就單株而言，葉片傷害指數(shù)達到最高，平均達到3.7，接近整株萎蔫狀態(tài)；就整體而言，此時受試植株整體萎蔫度達到91.67%，幾乎全部植株均受干旱脅迫嚴重傷害。6月25日，復(fù)水使得土壤含水率提高，從而葉片傷害程度有所緩解，葉片傷害指數(shù)為1.8，植株萎蔫度降低至44.44%，傷害有所緩解，但仍然存在。

圖1 干旱及復(fù)水過程中土壤含水率與葉片傷害指數(shù)情況Fig.1 Soilmoisture content5 and leaf damage index in process of drought stress and rehydration

圖2 干旱及復(fù)水過程中植株萎蔫度與葉片傷害指數(shù)變化趨勢Fig.2 Plant wiltingrate and leaf damage index in process of drought stress and rehydration

3.3干旱脅迫及復(fù)水條件下紅椿盆栽幼苗傷害程度指標相關(guān)分析

從表3可知，干旱脅迫及復(fù)水條件下紅椿盆栽幼苗土壤含水率及葉片傷害指數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.579，呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系，表明干旱脅迫下，土壤含水率的降低導(dǎo)致葉片傷害指數(shù)升高，也就是說隨著干旱脅迫程度加劇，土壤水分降低的程度將直接導(dǎo)致植株受傷害的程度，與正常規(guī)律相符。

表3 干旱脅迫及復(fù)水條件下紅椿盆栽幼苗土壤含水率及葉片傷害指數(shù)相關(guān)關(guān)系Tab3 CorrelationbetweensoilmoisturecontentandleafdamageindexofpottedseedlingsofToonacilliateunderdroughtstressandrehydration土壤含水率葉片傷害指數(shù)土壤含水率1-0579??葉片傷害指數(shù)-0579??1 注：“??”表示差異極顯著。

4 結(jié)論與討論

(1) 6月13日至6月16日，即土壤含水率由26.37%降低至21.88%這個過程中，植株葉片受到的傷害變化非常顯著，由葉片傷害指數(shù)0急升至約葉片傷害指數(shù)3，植株萎蔫度也由0迅速上升至73.61%，表明2年生紅椿幼苗正常生長的水分下限存在于區(qū)間21.88%～26.37%之間。根據(jù)植株受傷程度變化的顯著特點，可基本得出，要保證2年生紅椿幼苗的正常生長，必須將土壤含水率保持在25%以上。

(2) 干旱脅迫及復(fù)水條件下紅椿盆栽幼苗土壤含水率與植株受傷害程度呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系。

(3) 復(fù)水使葉片傷害指數(shù)降為1.8，植株萎蔫度降低至44.44%，復(fù)水可顯著改善植株受傷程度。然而，很顯然，程度有限，如需徹底修復(fù)植株因干旱脅迫所受傷害，需要更精細的苗木管理以及更長的修復(fù)時間。因此，研究植株耐旱上限，實施干旱防御，對苗木健康生長十分必要。

[1] 中國樹木志編委會.中國主要樹種造林技術(shù)[M].北京:中國林業(yè)出版社,1981.

[2] 程冬生,崔同林.珍貴樹種紅椿的利用價值及培育技術(shù)[J].中國林副特產(chǎn)，2010(4):39-40.

[3] 李家洲,盧海嘯,吳華縣.紅椿不同提取物藥理活性初探[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,37(29):14164-14166.

[4] 馬獻良.紅椿播種育苗初步研究[J].安徽林業(yè)科技,2005(4):7-8.

[5] 姜蕓,吳際友,姚賢清,等.湖南省珍貴鄉(xiāng)土用材樹種研究現(xiàn)狀與發(fā)展對策[J].湖南林業(yè)科技,2013,40(3):1-4.

[6] 鄒高順.珍貴速生樹種紅椿與毛紅椿引種栽培研究[J].福建林學(xué)院學(xué)報,1994,14(3): 271-276.

[7] 程冬生,崔同林.珍貴樹種紅椿的利用價值及培育技術(shù)[J].中國林副特產(chǎn),2010(4):39-40.

[8] 吳莉莉.紅椿樹的生物學(xué)特性及人工栽培試驗研究[J].安徽農(nóng)學(xué)通報,2006,12(7): 168-169.

[9] 趙汝玉,李光友,徐建民.紅椿育苗及造林技術(shù)[J].廣西林業(yè)科學(xué),2005,34(3):155-156.

[10] 文衛(wèi)華,吳際友,陳明皋,等.紅椿優(yōu)樹子代苗期生長表現(xiàn)[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2012,28(34):36-39.

[11] 吳際友,程瑞,王旭軍,等.毛紅椿光合速率及生理生態(tài)因子的日變化規(guī)律[J].湖南林業(yè)科技,2011,38(2):5-8.

[12] 陳彩霞,王瑞輝,吳際友,等.持續(xù)干旱條件下紅椿無性系幼苗的生理響應(yīng)[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2013,33(9):46-49.

[13] 吳際友,李志輝,劉球,等.干旱脅迫對紅椿無性系幼苗葉片相對含水量和葉綠素含量的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2013,29(4):19-22.

[14] 劉球,陳彩霞,吳際友,等. 紅椿無性系幼苗葉片抗氧化酶指標對干旱脅迫的響應(yīng)[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2013,33(11):73-76.

[15] 陳彩霞,王瑞輝,吳際友,等.淹水脅迫對紅椿家系幼苗幾種生理生化指標的影響[J].西北林學(xué)院學(xué)報,2014,29(3):21-26.

[16] 中華人民共和國林業(yè)部科技司.林業(yè)標準匯編:三[M].北京:中國林業(yè)出版社,1991.

(文字編校： 張 珉)

EffectsofdroughtstressonsoilmoisturecontentandplantdamageseverityofpottedToonaciliateseedlings

LIU Qiu1,2, LI Zhihui2, WU Jiyou1, CHENG Yong1, HUANG Mingjun2

(1.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China;2.Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China)

A drought stress and rehydration experiment was carried out by using two-year-old potted seedlings ofToonacilliateas testing materials to study on soil moisture content, leaf damage index and plant wilting rate.The results showed as follows: (1)There were extremely significant differences both in soil moisture content and leaf damage index among observation time points. (2)To some extent, rehydration improved damage degree of drought stress. (3)There was an extremely significant negative correlation between soil moisture content and plant damage severity. (4)Maintaining soil moisture content larger than 25% could meet the need of water of two-year-old potted seedlings ofToonacilliatefor normal growth.

Toonacilliate; drought stress; rehydration; plant damage severity; soil moisture content

2014-08-21

湖南省林業(yè)科學(xué)院青年科研創(chuàng)新基金項目“紅椿家系苗期水分生理研究”(2013LQJ13)。

劉 球(1985-)，女，湖南省安化縣人，助理研究員，主要從事森林培育和林木抗逆機理研究。

S 792.99

A

1003 — 5710(2014)06 — 0040 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 06. 010