年曉晨，王沖沖，賈占穩(wěn)，劉桂林

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 園林與旅游學(xué)院，河北 保定 071000)

火炬樹(Rhustyphina)是優(yōu)良的觀賞綠化樹種，具有較強(qiáng)的抗逆性以及良好的保持水土能力[1]，對(duì)生態(tài)環(huán)境有改善土壤理化性質(zhì)的效果[2]，主要用于荒山和鹽堿荒地綠化[3]，火炬樹可根蘗繁殖，擴(kuò)散性極強(qiáng)，但通常生長(zhǎng)20多a就會(huì)出現(xiàn)衰弱或死亡，是一種典型的“短命樹”[4]。

近年來(lái)已有對(duì)火炬樹的生物量特征[5]、克隆分株特性[6]、火炬樹與鄉(xiāng)土樹種生理特性的比較[7]、各種脅迫條件下火炬樹的生理響應(yīng)[8-9]等方面的研究。國(guó)內(nèi)外有關(guān)學(xué)者都注意到火炬樹根蘗擴(kuò)散能力極強(qiáng)的現(xiàn)象，張明如等[10]對(duì)火炬樹克隆子株水平側(cè)根的研究發(fā)現(xiàn)，火炬樹具有克隆子株遠(yuǎn)端水平根直徑大于近端水平根直徑的不對(duì)稱生長(zhǎng)特性，火炬樹的養(yǎng)分呈現(xiàn)出預(yù)先儲(chǔ)備的特征，為克隆分株不斷向外擴(kuò)散提供一定的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前針對(duì)不同撫育措施處理控制克隆分株分取母樹養(yǎng)分及對(duì)衰老母樹回縮修剪的研究鮮有報(bào)道。

本研究以12年生衰老火炬樹為對(duì)象，分析不同撫育措施處理對(duì)衰老火炬樹葉片質(zhì)膜透性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)以及有關(guān)保護(hù)酶活性的的影響，探討不同撫育措施對(duì)火炬樹葉片生理的影響，為火炬樹延長(zhǎng)壽命、科學(xué)的養(yǎng)護(hù)管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與方法

2019年6月10日于保定市植物園選取長(zhǎng)勢(shì)均勻、樹齡為12 a(生長(zhǎng)錐法測(cè)定)的衰老火炬樹20株為研究對(duì)象。分別于撫育措施處理的第0、30、60、90、120天共5次進(jìn)行取樣，每組選取5株長(zhǎng)勢(shì)、胸徑、生長(zhǎng)環(huán)境相差不大的樹，選擇樹冠外層生長(zhǎng)狀態(tài)相近、無(wú)病害損傷的當(dāng)年生成熟葉片作為試驗(yàn)材料。采集的葉片用密封袋密封，立即放入液氮中再放到-80℃冰箱保存待測(cè)，測(cè)定時(shí)間為每次取樣的第2天。

試驗(yàn)共設(shè)置4組處理，CK為空白對(duì)照，D1為除萌蘗處理組，將主樹2 m范圍內(nèi)萌蘗苗全部剪除，之后每隔15 d將新萌蘗苗剪除；D2為修剪處理組，將冗雜枝、干枯枝、過(guò)密枝疏除，樹冠回縮；D3為斷根處理組，距樹干50 cm處畫圓，沿弧線分6段，每隔1段斷根處理，共斷1/2的根；每組5株，每株3次重復(fù)。

1.2 測(cè)定指標(biāo)

葉綠素含量、超氧化物歧化酶 (SOD) 活性、過(guò)氧化物酶 (POD) 活性、過(guò)氧化氫酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量測(cè)定參照[11]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel2019進(jìn)行初步計(jì)算處理并作圖，用SPSS21.0進(jìn)行方差分析和隸屬函數(shù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同撫育措施對(duì)衰老火炬樹葉片生理的影響

2.1.1 不同撫育措施對(duì)葉綠素含量的影響 葉綠素含量的高低可在一定程度上反映火炬樹光合作用強(qiáng)弱的變化[12]。衰老火炬樹經(jīng)過(guò)不同撫育措施處理后，葉綠素含量變化見圖1。各組葉綠素含量隨處理時(shí)間增加呈現(xiàn)先增高后降低的變化趨勢(shì)，3組處理葉綠素含量均>CK，在處理60 d達(dá)到最高值，D1葉綠素含量始終顯著高于CK和其他處理(P<0.05)。

注：不同小寫字母和大寫字母分別表示不同處理間和不同處理時(shí)間上差異顯著(P<0.05)。下同。圖1 撫育措施后不同時(shí)間葉片葉綠素含量變化Fig.1 The variation of chlorophyll content in the leaves at different time after tending

處理前期，在30 d時(shí)，D1、D2、D3葉綠素含量分別比CK顯著增加了43.45%、19.76%和6.51%(P<0.05)。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，處理中期60 d時(shí)，D1、D2、D3葉綠素含量顯著>CK(P<0.05)，分別比CK增加了44.78%、27.07%、16.33%。處理后期90～120 d，D1、D3葉綠素含量始終顯著高于CK(P<0.05)，分別比CK增加60.52%/10.27%和77.74%/14.76%，說(shuō)明在處理后期D2對(duì)葉綠素含量的影響較小，D1、D3可以顯著提高衰老火炬樹葉片的葉綠素含量，提高光合效率。

2.1.2 不同撫育措施對(duì)超氧化物歧化酶(SOD)活性影響 超氧物歧化酶(SOD)可消除自由基，維持活性氧代謝平衡[13]，其含量越高，表明植物抗氧化脅迫能力越強(qiáng)。超氧化物歧化酶SOD活性在不同撫育措施處理下變化見圖2。隨著處理時(shí)間增加各組SOD活性先升高后降低，在處理60 d時(shí)含量最高，差異顯著性檢驗(yàn)結(jié)果表明，各處理間均達(dá)到了差異顯著水平(P<0.05)。 處理后，3組處理的SOD活性均顯著>CK，D1的SOD活性始終顯著高于CK和其他處理。處理前期，在30 d時(shí)，D1、D2、D3的SOD活性均顯著>CK(P<0.05)，分別比CK提高了41.43%、39.88%和10.81%。到處理中期60 d時(shí)，D1、D2、D3 SOD活性顯著>CK(P<0.05)，分別比CK提高了22.10%、9.00%、6.54%，此時(shí)各處理SOD活性到達(dá)最高值。處理后期90～120 d時(shí)，D1比CK顯著提高了36.54%和12.58%(P<0.05)，較其他2組增幅較大。說(shuō)明D1、D2、D3均可以顯著提高衰老火炬樹葉片的SOD活性，增強(qiáng)樹體抗氧化脅迫能力，相較于D2、D3，D1對(duì)SOD活性影響更大。

圖2 撫育措施后不同時(shí)間葉片超氧化物歧化酶(SOD)活性比較Fig.2 The variation of super oxide dismutase (SOD) activity in the leaves at different time after tending

2.1.3 不同撫育措施對(duì)過(guò)氧化物酶(POD)活性影響 過(guò)氧化物酶(POD)活性在不同撫育措施處理下變化見圖3。隨著處理時(shí)間增加POD活性先升高后降低，在處理后，差異顯著性檢驗(yàn)結(jié)果表明，各處理間均達(dá)到了差異顯著水平(P<0.05)，D1的POD活性始終高于CK和其他處理(P<0.05)。處理前期，在30 d時(shí)，D1、D2、D3分別比CK顯著增加了39.92%、11.07%、27.62%(P<0.05)。各處理POD活性在處理60 d時(shí)最高，分別比CK顯著增加了73.27%、31.41%、44.09%(P<0.05)。處理后期90～120 d時(shí)，D1、D2、D3 POD活性較處理60 d時(shí)有所降低，仍顯著>CK(P<0.05)。說(shuō)明處理30 d起，D1、D2、D3均可以顯著提高衰老火炬樹葉片的POD活性，增強(qiáng)樹體抗氧化脅迫能力，其中D1對(duì)POD活性影響更大。

圖3 撫育措施后不同時(shí)間葉片過(guò)氧化物酶(POD)活性比較Fig.3 Comparison of peroxidase (POD) activity in the leaves at different time after tending

2.1.4 不同撫育措施對(duì)過(guò)氧化氫酶活性(CAT)影響 過(guò)氧化氫酶(CAT)活性在不同撫育措施處理下變化見圖4。各組植株CAT活性變化隨處理時(shí)間增加先升高后降低，通過(guò)D1、D2、D3處理后，CAT活性均比對(duì)照組顯著增大(P<0.05)，說(shuō)明3組處理可不同程度增強(qiáng)衰老火炬樹葉片CAT活性。在處理前期30 d時(shí)，D1、D2、D3的CAT活性均顯著>CK(P<0.05)，分別比CK提高了53.67%、61.48%、67.95%。從處理60 d到120 d，各處理的CAT活性均顯著高于CK(P<0.05)，其中D1的 CAT活性始終顯著高于D2、D3和CK，分別比CK提高了141.31%、113.60%和106.16%。表明3組處理均可顯著增強(qiáng)衰老火炬樹葉片CAT活性，相較于D2、D3，D1對(duì)衰老火炬樹葉片CAT活性影響更大。

圖4 撫育措施后不同時(shí)間葉片過(guò)氧化氫酶(CAT)活性比較Fig.4 Comparison of catalase (CAT) activity in the leaves at different time after tending

2.1.5 不同撫育措施對(duì)丙二醛(MDA)含量影響 丙二醛(MDA)含量在不同撫育措施處理下變化見圖5。各組MDA含量隨處理時(shí)間增加先降低后升高，通過(guò)D1、D2、D3處理后，MDA含量均比對(duì)照組有所減少。在處理初期30 d時(shí)，D1、D2、D3的MDA含量較CK均顯著降低(P<0.05)。在處理60 d時(shí)，D2的 MDA含量到達(dá)最低值，較CK低25.20%，顯著

圖5 撫育措施后不同時(shí)間葉片丙二醛(MDA)含量比較Fig.5 Comparison of malondialdehyde (MDA) content in the leaves at different time after tending

2.1.6 不同撫育措施對(duì)可溶性蛋白含量影響 可溶性蛋白含量在不同撫育措施處理下變化見圖6?？扇苄缘鞍缀侩S處理時(shí)間呈先升高后降低變化趨勢(shì)，3組處理可溶性蛋白含量均比CK顯著增多(P<0.05)。從處理初期30 d起，D1、D2、D3的可溶性蛋白含量均顯著>CK(P<0.05)。處理中期60 d時(shí)，3組處理可溶性蛋白含量達(dá)到最高值，分別比對(duì)照增加了39.05%、36.12%、32.77%。到處理后期90 d時(shí)，各組可溶性蛋白含量較60 d無(wú)明顯變化，處理120 d時(shí)D1、D3可溶性蛋白含量仍處于較高水平，D2可溶性蛋白含量較處理中前期顯著降低(P<0.05)。綜上所述，D1、D3對(duì)衰老火炬樹葉片可溶性蛋白含量影響效果較D2更為明顯。

圖6 撫育措施后不同時(shí)間葉片可溶性蛋白含量比較Fig.6 Comparison of soluble protein contents in the leaves at different time after tending

2.1.7 不同撫育措施對(duì)可溶性糖含量影響 可溶性糖含量在不同撫育措施處理下變化見圖7，總體呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，從處理60 d起D1、D2、D3植株可溶性糖含量均比對(duì)照組顯著增多(P<0.05)。在處理前期，處理30 d時(shí)，D1可溶性糖含量顯著高于D2、D3和CK，較CK增加了35.99%(P<0.05)。從處理中期60～120 d，D1、D2、D3的可溶性糖含量均顯著>對(duì)照(P<0.05)；D3可溶性糖含量顯著高于D1、D2和CK，各處理階段分別比CK增多了56.85%、55.50%、53.70%(P<0.05)。表明3組處理均可顯著增加衰老火炬樹葉片可溶性糖含量，相較于D1、D2，D3對(duì)衰老火炬樹可溶性糖含量影響更大。

圖7 撫育措施后不同時(shí)間葉片可溶性糖含量比較Fig.7 Comparison of soluble sugar contents in the leaves at different time after tending

2.2 生理指標(biāo)間的相關(guān)性分析

由表1可知，各類生理指標(biāo)之間存在一定的相關(guān)性，如SOD活性與POD活性、CAT活性等同一類別抗氧化酶活性指標(biāo)，以及同可溶性蛋白含量、MDA含量等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)或膜脂過(guò)氧化指標(biāo)均存在顯著或極顯著相關(guān)性，其他生理指標(biāo)與SOD活性存在相似相關(guān)性現(xiàn)象。

表1 火炬樹生理指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 1 Correlation analysis of resistance physiological indexes of R.typhina

2.3 主成分和隸屬函數(shù)分析

用單一指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)不同撫育措施處理效果比較片面，因此采用主成分分析法對(duì)表征火炬樹衰老程度相關(guān)的7個(gè)生理指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。由表 2 可知，在前3個(gè)主成分中的方差占總方差比例為88.990%，特征值分別為4.316、1.336、0.547，方差貢獻(xiàn)率分別為61.664%、19.508%、7.819%，對(duì)應(yīng)較大向量分別為POD活性、可溶性糖含量、SOD活性。因此，選擇這3個(gè)指標(biāo)作為不同撫育措施處理對(duì)衰老火炬樹的生長(zhǎng)狀態(tài)的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表2 火炬樹葉片生理指標(biāo)主成分分析Table 2 Principal component analysis of physiological indexes in the leaves of R.typhina

運(yùn)用隸屬函數(shù)法對(duì)3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行隸屬函數(shù)值計(jì)算。將處理第30、60、90 d和120 d各指標(biāo)隸屬函數(shù)值累加，求其平均值，以評(píng)價(jià)各撫育措施處理對(duì)衰老火炬樹葉片生理的影響效果。由表3可知，3種撫育措施處理隸屬函數(shù)平均值排序?yàn)镈1(0.897)>D3(0.698)>D2(0.584)>CK(0.000)，隸屬函數(shù)值越高，說(shuō)明撫育措施處理效果越好。表明3種撫育措施中，除萌蘗處理效果最好，斷根處理次之，修剪處理效果相對(duì)較差。

表3 火炬樹葉片生理指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)Table 3 Comprehensive evaluation results of physiology indexes for the leaves of R.typhina

3 結(jié)論與討論

研究結(jié)果表明，除萌蘗處理對(duì)衰老火炬樹葉片生理特性影響效果最好，其次為斷根處理，表明分蘗是造成火炬樹衰弱的主要原因。研究結(jié)果為火炬樹早期預(yù)防衰老以及衰老期改善生長(zhǎng)狀態(tài)、延緩火炬樹衰老以及今后培育不分蘗的火炬樹提供了理論依據(jù)。

3.1 撫育措施對(duì)衰老火炬樹葉片生理特性的影響

樹木在衰老過(guò)程中葉綠體數(shù)量、組成成分發(fā)生變化，葉綠素發(fā)生自我降解或液泡中的降解酶在衰老階段被運(yùn)輸?shù)饺~綠體內(nèi)部，導(dǎo)致葉綠體被降解，光合效率降低[14]。研究結(jié)果顯示適當(dāng)?shù)膿嵊胧┛捎行Ы档腿~綠體的分解，提高葉綠素含量，除萌蘗處理下，葉片中葉綠素含量顯著>CK，很大程度提高了火炬樹的光合能力。

在火炬樹衰老進(jìn)程中，不僅外部形態(tài)發(fā)生明顯變化，如葉片形態(tài)變化，樹體內(nèi)部各器官生理特性也發(fā)生很大變化[15]，例如活性氧積累以及細(xì)胞膜質(zhì)損傷等生理生化反應(yīng)。隨著樹體衰老，體內(nèi)SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性降低，自由基產(chǎn)生和清除平衡被打破[16-17]，導(dǎo)致自由基過(guò)剩，細(xì)胞膜脂發(fā)生過(guò)氧化，細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞。對(duì)衰老火炬樹采用除萌蘗、修剪、斷根3種撫育措施可顯著提高抗氧化酶活性，強(qiáng)化SOD等保護(hù)酶的防御系統(tǒng)，降低MDA等膜質(zhì)過(guò)氧化物對(duì)細(xì)胞代謝的侵害，有效緩解樹體衰老，對(duì)延緩火炬樹衰老具有實(shí)用性。

樹體內(nèi)可溶性糖和可溶性蛋白可以緩解樹木衰老進(jìn)程中膜系統(tǒng)的損傷，是重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)[18]。研究結(jié)果顯示，除萌蘗、修剪、斷根3種撫育措施均可顯著提高衰老火炬樹體內(nèi)可溶性糖和可溶性蛋白含量，表明這3種撫育措施均能促使火炬樹積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，有效緩解火炬樹衰老進(jìn)程中葉片膜系統(tǒng)的損傷。

3.2 撫育措施對(duì)衰老火炬樹生理特性影響效果評(píng)價(jià)

在本研究中運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)法能夠較全面地對(duì)3種撫育措施對(duì)衰老火炬樹葉片生理影響效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[19-20]。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明，除萌蘗處理對(duì)衰老火炬樹葉片生理影響效果最好，這可能是由于除萌蘗處理能有效控制無(wú)性繁殖的萌蘗苗與母樹競(jìng)爭(zhēng)養(yǎng)分，從而提高母樹生長(zhǎng)量，增強(qiáng)樹勢(shì)，延緩了母樹衰老進(jìn)程。