劉千玲 趙燕 劉桂華

(安徽農(nóng)業(yè)大學，合肥，230036)

低溫傷害是一種全球性的自然災害。低溫會影響植物的生長代謝，使植物受到傷害導致減產(chǎn)，嚴重時甚至會導致植物死亡。因此，對植物的抗寒性進行研究，并采取一定方法提高植物的抗寒能力，可在一定程度上降低低溫傷害，使植物正常生長，提高產(chǎn)量。香榧(Torreya grandis)為常綠喬木，是我國特有的集食用、油用、藥用、材用和觀賞于一體的珍貴樹種。在香榧的栽培歷史中，人們積累的生產(chǎn)經(jīng)驗和研究成果主要集中在種質(zhì)資源、豐產(chǎn)培育技術、生長發(fā)育特性和種子的商品加工技術等方面［1－3］。對于香榧豐產(chǎn)培育的生理學基礎，特別是對香榧擴大培育區(qū)的光熱生理生態(tài)學基礎的研究報道較為少見。文中通過定位采樣和室內(nèi)測定，對一年中不同時期和不同樹齡香榧的葉片抗寒特性進行了研究，為香榧優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)培育和產(chǎn)區(qū)區(qū)劃提供理論依據(jù)。

1 試驗地概況

試驗地處于皖南盆地中心的徽州區(qū)，位于北緯29°30'25″～30°09'10″，東經(jīng) 118°04'10″～118°53'50″。以山地丘陵為主，地勢北高南低。屬亞熱帶季風氣候，年均氣溫16℃，極端最高氣溫40.8℃，極端最低氣溫－12.7℃，無霜期230 d，≥10℃年積溫4 950℃。全年日照時間1 960 h。年平均降水量1 600 mm，其中4—10月份占全年70%。試驗地土壤為黃紅壤，土層厚度70 cm以上，有機質(zhì)平均質(zhì)量分數(shù) 2.3%，pH 值 5.5～6.0。

2 材料與方法

選擇生長立地相同、樹齡不同(3、6、8、12、18、22、27年生)的健康香榧樹為試材，分別于2013年1、2、3、10、11、12 月份在不同樹齡被試植株的 4 個方向分別選擇生長健康的枝條各3枝，采集各枝條10 cm頂梢段的全部葉片，將四個方向12枝枝條葉片充分混合后分成3等份(重復3次)，用潮濕紗布包裹分別裝入密封塑料袋，帶回實驗室，分別用自來水將葉片沖洗干凈，再用去離子水漂洗3次放在濾紙上吸干，再分別將每份葉片分為6組放入密封塑料袋置于超低溫冰箱進行低溫處理，溫度設定梯度為0、－3、－6、－9、－12、－15 ℃，每 2 個溫度間降溫時間30 min，并分別在各個處理溫度持續(xù)24 h［10］。香榧樹屬常綠樹種，3—5月份為抽梢萌發(fā)新葉期，新葉充分伸展后在其余月份進行光合作用，為保證葉樣的相對一致性，本試驗所采葉片均為梢頭充分伸展的葉片。

相對電導率的測定和半致死溫度的計算。分別稱取低溫處理的葉片0.5 g(重復3次)，放入盛有20 mL去離子水的燒杯中，震動搖勻浸泡24 h，用雷磁DDS—237電導儀測定電導率，再放入100℃沸水浴中煮30 min，冷卻至室溫后搖勻再用電導儀測定電導率，相對電導率=(浸泡電導率/煮沸電導率)×100%;根據(jù)不同低溫處理下的相對電導率變化與溫度的對應關系，利用 LogisticY=K/(1+ae－bx)擬合，(其中，Y為低溫處理下的相對電導率;x為處理溫度;K、a、b均為參數(shù)，K為Y的最大極限值，a表示曲線對原點的相對位置，b反映了x與Y之間的對應關系，當b＞0時，Y值隨著x的增加而增加，當b＜0時，Y隨x的增加而減少)求其方程的二階導數(shù)，并令其為零，則可獲得曲線的拐點X=(lna)/b，即半致死溫度 LT50［8－9］;丙二醛質(zhì)量摩爾濃度測定采用硫代巴比妥酸法［15］;可溶性糖質(zhì)量分數(shù)測定采用蒽酮比色法［15］。

3 結果與分析

3.1 葉片半致死溫度

從表1看出，一年中不同時期香榧葉片的半致死溫度在各個樹齡階段都呈現(xiàn)基本相同的變化規(guī)律，即10月份的半致死溫度值顯著高于其他時期，而1月份的半致死溫度值則顯著低于其他時期。11月份與3月份的半致死溫度和12月份與2月份的半致死溫度，分別兩兩相比較無顯著差異，但第一組(11、3月份)的半致死溫度則顯著高于第二組(12、2月份)的對應值?？梢姡荒曛械牟煌瑫r期，香榧葉片的抗寒能力存在顯著差異，其由高到低的順序為1、2、12、11、3、10 月份。

從表1還可以看出，一年中的相同時期，不同樹齡階段的香榧葉片半致死溫度存在差異。其中1、2、12月份的葉片半致死溫度在不同樹齡樹體之間的差異最為顯著。從表2可見，各個時期香榧葉片半致死溫度與其樹齡之間存在相同的回歸模型，即二次函數(shù)關系。通過對回歸方程的極值求解(表2)可以看出，一年中的不同時期半致死溫度與其樹齡存在不同的對應關系，但其變化規(guī)律具有相似的趨勢，即在一定的樹齡范圍內(nèi)，樹齡越大，其葉片半致死溫度越低，但達到一定樹齡后，葉片半致死溫度則隨樹齡增大而變化緩慢或略有升高。綜合不同時期測定結果可知，香榧樹體葉片的半致死溫度達到最低值的樹齡為17～21 a?？梢姡瑯潺g17～21 a可能是香榧抗寒能力最強的時期。

表1 香榧葉片半致死溫度變化

表2 一年中的不同時期半致死溫度(T)與樹齡(A)的回歸方程

3.2 葉片丙二醛質(zhì)量摩爾濃度

表3表明，一年中的不同時期，各個樹齡階段的香榧葉片丙二醛質(zhì)量摩爾濃度由高到低的順序基本上表現(xiàn)為1月份、2月份、12月份、11月份、3月份、10月份，且其差異程度均達到顯著水平，與其同期半致死溫度基本呈現(xiàn)相反的變化規(guī)律。

各個樹齡階段的香榧葉片丙二醛質(zhì)量摩爾濃度在一年中的各個時期分別存在不同的變化規(guī)律，其中3月份和10月份的各個樹齡階段的香榧葉片丙二醛質(zhì)量摩爾濃度不存在顯著差異，而一年中的其他時期，香榧葉片丙二醛質(zhì)量摩爾濃度大體可以分3～12 a和12～27 a兩個樹齡階段，其中第一樹齡階段(3～12 a)的丙二醛質(zhì)量摩爾濃度顯著高于第二樹齡階段(12～27 a)，而兩組內(nèi)部葉片的丙二醛質(zhì)量摩爾濃度則均不存在顯著差異。

植物組織丙二醛質(zhì)量摩爾濃度與其受低溫危害程度存在密切關系，丙二醛質(zhì)量摩爾濃度越高，表明受低溫危害的程度越重。由此可見，在本試驗區(qū)，1月份香榧葉片受低溫危害的響應最明顯，其次是2月份和12 月份，在冬季(1、2、1、11 月份)，3～12 a樹齡的香榧葉片受低溫的脅迫程度明顯大于12～27 a樹齡的香榧葉片。

表3 香榧葉片丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度變化

3.3 葉片可溶性糖質(zhì)量分數(shù)

由表4顯示，一年中的不同時期，各個樹齡階段的香榧葉片可溶性糖質(zhì)量分數(shù)存在不同程度的差異，其中，3月份和10月份顯著低于一年中的其他時期，其他時期各個樹齡階段的香榧葉片可溶性糖質(zhì)量分數(shù)由高到低的順序則為1月份、12月份、2月份、11月份，且其差異程度均達到顯著水平。

一年中的相同時期，不同樹齡葉片的可溶性糖質(zhì)量分數(shù)分別存在不同的變化規(guī)律，其中3月份和10月份，葉片可溶性糖質(zhì)量分數(shù)在不同樹齡之間不存在顯著差異，而一年中其他時期不同樹齡葉片的可溶性糖質(zhì)量分數(shù)大體可以分為3～12 a和12～27 a兩個樹齡階段，其中第一樹齡階段(3～12 a)的可溶性糖質(zhì)量分數(shù)顯著低于第二樹齡階段(12～27 a)的可溶性質(zhì)量分數(shù)。這與丙二醛質(zhì)量摩爾濃度有相同的變化規(guī)律。

表4 香榧葉片可溶性糖質(zhì)量分數(shù)的變化

3.4 葉片半致死溫度與可溶性糖質(zhì)量分數(shù)的相關性

依據(jù)香榧葉片不同季節(jié)半致死溫度與其同期可溶性糖質(zhì)量分數(shù)的相關性分析可知，11月份至翌年2月份，香榧葉片半致死溫度與其可溶性糖質(zhì)量分數(shù)的相關性均達到極顯著相關(依次為－0.923 0＊＊、－0.968 4＊＊、－0.952 0＊＊和－0.915 7＊＊)，而此期也是香榧葉片半致死溫度較低、抗寒性較強的季節(jié)，說明香榧葉片可溶性糖質(zhì)量分數(shù)的高低是影響其抗寒能力的重要因子。

4 結論與討論

植物組織半致死溫度的高低是衡量其抗寒能力強弱的一項重要直接指標［7］。隨著外界環(huán)境溫度條件的變化，樹種的抗寒能力也會產(chǎn)生相應的變化，特別是隨著季節(jié)變化的外界低溫的誘導可不同程度地提高樹種的抗寒性［16－17］。從一年中的不同時期看，香榧葉片的半致死溫度由低到高依次為1月份、2月份、12月份、11月份、3月份、10月份，且其半致死溫度最低值(1月份)與半致死溫度最高值(10月份)相差5℃左右。半致死溫度最低值與試驗區(qū)最冷月平均溫度出現(xiàn)的時間相吻合，說明在試驗區(qū)最冷月(1月份)香榧的抗寒能力達到了最高水平。入秋以后，隨著氣溫的降低，樹體生理代謝逐漸誘導運輸、轉(zhuǎn)化和積累更多的可溶性糖等內(nèi)含物于葉片中，從而提高了葉片的抗寒能力，這是香榧適應試驗區(qū)溫度變化的生理響應，與其他學者對相關樹種的研究結論一致［4－7］。

植物組織丙二醛質(zhì)量摩爾濃度的高低是其在逆境下受害程度的重要體現(xiàn)［7－9］。從測定結果看，香榧葉片丙二醛質(zhì)量摩爾濃度由高到低的年變化與試驗區(qū)冬季氣溫由高到低的月份呈完全相反的吻合關系，說明試驗區(qū)冬季的低溫對香榧葉片產(chǎn)生了明顯的脅迫。不同樹齡葉片丙二醛質(zhì)量摩爾濃度的差異表明，樹齡為17～21 a的香榧葉片受到的低溫脅迫較輕，而樹齡在12 a以下的香榧幼樹葉片受到的低溫脅迫較重?？梢?，不同樹齡其抗寒能力存在差異，這可能是香榧在幼年時期生理代謝較弱，葉片適應低溫而轉(zhuǎn)化提高其可溶性糖等內(nèi)含物的能力較差，因此，其抗寒能力較低。所以，做好幼樹的防寒管理和抗寒鍛煉是培育香榧豐產(chǎn)林的一項重要措施。

提高植物組織可溶性糖質(zhì)量分數(shù)是提高其抗寒能力的重要生理機制［7－9］。香榧葉片可溶性糖質(zhì)量分數(shù)的年變化與氣溫的年變化相關，特別是與試驗區(qū)冬季的氣溫呈現(xiàn)完全相反的吻合關系，這是香榧葉片受低溫誘導而降低細胞冰點減輕低溫危害的生理響應［13－14］。

香榧葉片可溶性糖質(zhì)量分數(shù)在試驗區(qū)最冷月最高，而此期的半致死溫度最低，表明可溶性糖是香榧葉片提高抗寒能力的重要機制之一，而丙二醛質(zhì)量摩爾濃度在試驗區(qū)最冷月最高，表明試驗區(qū)最冷月的低溫對香榧葉片產(chǎn)生的受害反應仍然最重。比較其他樹種的半致死溫度可以看出［5－6，12］，香榧屬于喜溫樹種?？梢姡购憻捄投痉篮桥嘤汩純?yōu)質(zhì)豐產(chǎn)林的重要環(huán)節(jié)之一。

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