高寒干旱荒漠地区引种的观赏榆抗寒性研究

王晶

(张掖市甘州区兔儿坝天然植被管护站，甘肃 张掖 734000)

近年来，观赏榆树种以其独特的颜色、良好的园林绿化效果，极强的适应性，被广泛应用于城市园林绿化[1]。张掖市在园林绿化过程中也应用了观赏榆树种进行园林绿化，取得了很好的效果。但由于张掖市气候寒冷，部分观赏榆树种的抗寒能力不强成为制约其种植的限制因素。所以本试验的开展具有重要的现实意义。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料取自张掖市甘州区兔儿坝天然植被管护站苗圃，于2017年1月在树体进入深度休眠期后，分别随机采集中华金叶榆、大叶榆、圆冠榆、长枝榆、小叶垂榆和白榆6年生树体上部外围发育正常、无病虫且粗度均匀一致的1年生休眠枝。每品种剪取30根枝条组成混合样。去除枝条基部和顶端，剪成长30 cm左右的枝段，剪口封蜡后在0～4 ℃冰箱中冷藏备用。

1.2 方法

1.2.1 低温胁迫处理[1]将冷藏的枝条用自来水和蒸馏水冲洗干净，擦干表面水分，将各品种的供试枝条分成8组，用报纸包好，做好品种标记，以未处理的枝条为对照(CK)，将其中7组分别置于-5、-10、-15、-20、-25、-30和-35 ℃的低温冰箱进行冷冻处理，以3 ℃·h-1的速度降温，达到所需温度后维持10 h，然后对各处理的枝条进行解冻，解冻速度为3 ℃·h-1[9]，将低温处理好的枝条放在室温下12 h后测定电解质渗出率。

1.2.2 测定指标及方法[2]

(1)组织含水量：采用烘干称重法测定。

(2)自由水、束缚水含量：采用阿贝折射仪测定。

(3)电解质渗出率测定方法

将低温处理后的不同品种观赏榆枝条冲洗完吸净表面水分，避开芽眼，用无菌消毒的剪刀将枝条剪成0.2 cm 左右的小段，混合均匀，称取1.000 g，放入三角瓶试管中，每个品种3个重复，加入50 mL蒸馏水，封上保鲜膜，室温放置12 h。用DOS-307型电导仪测出初电导率值S1；测定完后，将三角瓶再用保鲜膜封好放入水浴锅中沸水浴20 min，取出后自然冷却至室温，再次测定其终电导率S2，用以代表电解质的全部渗出量。

Y(%)=S1/S2×100

式中,Y为相对电解质渗出率，S1为初电导值，S2为终电导值。

1.3 可溶性糖含量测定

取0.15 g形成层，加蒸馏水8 mL，研磨成浆后，转移至带塞试管，煮沸1 h,冷却至室温，吸取0.5 mL清液置于干净试管中，加蒸馏水1.5 mL，加入1 mL9%的苯酚，最后加入5 mL浓硫酸，室温下静置10 min,最后在485 nm下比色，不同处理温度采取同样的测试方法。

1.4 游离脯氨酸含量测定

采用茚三酮比色法测定。

1.5数据处理[3，4 ]

试验所得数据采用Excel软件进行整理计算，用DPS软件进行Logistic方程拟合。根据初电导值和终电导值，求出相对电解质渗出率，并对其进行回归分析，将温度(t)和相对电解质渗出率(Y)间的关系用Logistic方程Y=k(1+/ae-bt)进行拟合，其中，k、a、b为常数，Y为低温处理下的电解质外渗率，t为处理温度。若拟合度(r)显著时，再计算半致死温度(LT50)。

2 结果与分析

2.1不同榆树品种枝条中组织含水量、自由水/束缚水含量的变化

注：大写字母表示0.01水平上的差异显著，小写字母表示0.05水平上的差异显著。

由表1可知，中华金叶榆、大叶榆、圆冠榆、长枝榆、小叶垂榆和白榆6个品种中的组织含水量分别为59.23%、62.63%、60.58%、62.16%、62.61%、63.83%，不同品种间的组织含水量有差异，且差异也达到极显著水平；不同品种间的自由水/束缚水含量的差异均达到极显著水平，其中白榆的自由水/束缚水含量的比值最小，为0.715，表明其抗寒性最强；圆冠榆的自由水/束缚水含量的比值最大，为1.080，表明其抗寒性最差，中华金叶榆、大叶榆、长枝榆、小叶垂榆抗寒性处于中等水平，6个品种抗寒性由大到小排序为白榆>长枝榆>小叶垂榆>大叶榆>中华金叶榆>圆冠榆。

2.2低温胁迫下不同榆树品种枝条电解质渗出率的变化[5]

表2 不同观赏榆品种枝条中的电解质渗出率随温度变化 %

注：大写字母表示0.01水平上的差异显著，小写字母表示0.05水平上的差异显著。

图1 不同观赏榆品种枝条中的电解质渗出率随温度变化

由表2可知，低温处理后的观赏榆休眠枝条，其电解质渗出率与处理温度之间呈现一定的相关性。由图1可知，电解质渗出率与处理温度间呈“S”形增长曲线关系，随着处理温度的不断降低，各品种榆树枝条的电解质渗出率呈现上升趋势，但上升的幅度并不相同。当处理温度在-5～-25 ℃范围内，6个品种观赏榆枝条的电解质渗出率随着处理温度的下降而缓慢上升；当处理温度下降至-25～-35 ℃时，随着处理温度的下降，各品种的相对电导率明显增大。0 ℃时中华金叶榆、大叶榆、圆冠榆、长枝榆、小叶垂榆和白榆的电导率分别为28.67%、29.29%、29.59%、28.39%、28.79%、28.14%；-35 ℃ 时各品种的相对电导率分别增大到87.34%、86.29%、91.39%、83.63%、85.79%、77.63%。从图2也可以明显看出，普通白榆每个处理温度的相对电导率均低于嫁接的观赏榆品种。6个观赏榆品种枝条抗寒性大小依次为白榆>长枝榆>小叶垂榆>大叶榆>金叶榆>圆冠榆。

图2 不同观赏榆品种可溶性糖吸光值随温度变化

2.3应用Logistic方程拟合观赏榆的低温半致死温度[6,7]

表3 不同品种观赏榆枝条的低温处理半致死温度

由表3可知，Logistic方程是一个“S”形曲线方程。根据各品种在不同低温胁迫处理后的相对电解质渗出率，进行Logistic方程拟合，所确定LT50见表3。LT50作为植物细胞膜伤害的半致死温度，其值越低，对细胞膜伤害程度越小，抗寒性越强；其值越高，对细胞膜伤害越大，抗寒性越弱。由表3可以看出：普通白榆的半致死温度最低，达到了-34.65 ℃，长枝榆半致死温度仅次于白榆，为-30.76 ℃，垂榆为-29.93 ℃，大叶榆为-29.87 ℃，金叶榆为-29.44 ℃，圆冠榆的值为-24.67 ℃，说明其抗寒性最小，6个观赏榆品种枝条抗寒性依次为白榆>长枝榆>垂榆>大叶榆>金叶榆>圆冠榆，这与图2反映的结果相符，同时理论测试分析结果与实际基本一致。如圆冠榆的致死温度为-24.67 ℃，而张掖正常年份温度在-22～-25 ℃时，圆冠榆存在较严重的枝条冻害现象，温度再低，冻害加重。

表4 不同观赏榆品种可溶性糖吸光值随温度变化 mg.g-1

注：大写字母表示0.01水平上的差异显著，小写字母表示0.05水平上的差异显著。

2.4低温胁迫下不同观赏榆品种可溶性糖吸光值测定[8,9]

由表4与图2的变化趋势来看，随着处理温度的降低，观赏榆枝条形成层中的可溶性糖含量逐渐增加，从-20 ℃开始可溶性糖含量逐渐增加，从-30 ℃开始逐渐处于平稳，即变化局势呈“S”形，且普通白榆的可溶性糖含量增加最高，与其他品种相比差异极显著，长枝榆、小叶垂榆次之，与其他树种表现极显著差异，圆冠榆的可溶性糖含量最小，与其他树种表现极显著差异。几个树种由可溶性糖含量反映的抗寒性为白榆>长枝榆>垂榆>大叶榆>金叶榆>圆冠榆。

2.5低温胁迫下不同观赏榆品种脯氨酸含量测定与抗寒性

脯氨酸在植物的冻害研究中具用重要的指示作用，低温胁迫伴随着脯氨酸含量的变化，抗寒性越强，其值越高，由表5脯氨酸含量变化分析结果反映出的几个观赏榆抗寒性为白榆>长枝榆>垂榆>大叶榆>金叶榆>圆冠榆。且几个观赏榆品种间表现极显著差异，普通白榆抗寒性最强，圆冠榆抗寒性最差。

表5不同观赏榆品种脯氨酸含量随温度变化 mg·g-1

注：大写字母表示0.01水平上的差异显著，小写字母表示0.05水平上的差异显著。

3 小结与讨论

3.1 试验表明中华金叶榆、大叶榆、圆冠榆、长枝榆、小叶垂榆和白榆6个品种中的组织含水量分别为59.23%、62.63%、60.58%、62.16%、62.61%、63.83%，不同品种间的组织含水量有差异，且差异也达到极显著水平；不同品种间的自由水/束缚水含量的差异均达到极显著水平，其中白榆的自由水/束缚水含量的比值最小，为0.715，表明其抗寒性最强；圆冠榆的自由水/束缚水含量的比值最大，为1.080，表明其抗寒性最差，中华金叶榆、大叶榆、长枝榆、小叶垂榆抗寒性处于中等水平，由自由水/束缚水指标反映的6个品种抗寒性为白榆>长枝榆>小叶垂榆>大叶榆>中华金叶榆>圆冠榆。

3.2 低温处理后的观赏榆休眠枝条，其电解质渗出率与处理温度之间呈现一定的相关性，电解质渗出率与处理温度间呈“S”形增长曲线关系，随着处理温度的不断降低，各品种榆树枝条的电解质渗出率呈现上升趋势，但上升的幅度并不相同。当处理温度在-5～-25 ℃范围内，6个品种观赏榆枝条的电解质渗出率随着处理温度的下降而缓慢上升；当处理温度下降至-25～-35 ℃时，随着处理温度的下降，各品种的相对电导率明显增大。0 ℃时中华金叶榆、大叶榆、圆冠榆、长枝榆、小叶垂榆和白榆的电导率分别为28.67%、29.29%、29.59%、28.39%、28.79%、28.14%；-35 ℃ 时各品种的相对电导率分别增大到87.34%、86.29%、91.39%、83.63%、85.79%、77.63%。普通白榆每个处理温度的相对电导率均低于嫁接的观赏榆品种。由电解质渗出率反映的6个观赏榆品种枝条抗寒性为白榆>长枝榆>小叶垂榆>大叶榆>金叶榆>圆冠榆。

3.3 普通白榆的半致死温度最低，达到了-34.65 ℃，长枝榆半致死温度仅次于白榆，为-30.76 ℃，垂榆为-29.93 ℃，大叶榆为-29.87 ℃，金叶榆为-29.44 ℃，圆冠榆为-24.67 ℃，说明其抗寒性最小，6个品种枝条抗寒性为白榆>长枝榆>垂榆>大叶榆>金叶榆>圆冠榆，这与图2反映的结果相符，同时理论测试分析结果与实际基本一致。

3.4 通过测试温度变化与枝条形成层中的可溶性糖含量变化规律，随着处理温度的降低，观赏榆枝条形成层中的可溶性糖含量逐渐增加，从-20 ℃开始可溶性糖含量逐渐增加，从-30 ℃开始逐渐处于平稳，即变化局势呈“S”形，且普通白榆的可溶性糖含量增加最高，与其他树种相比差异极显著，长枝榆、小叶垂榆次之，与其他树种表现极显著差异，圆冠榆的可溶性糖含量最小，与其他树种表现极显著差异。几个树种由可溶性糖含量反应的抗寒性由大到小排序为白榆>长枝榆>垂榆>大叶榆>金叶榆>圆冠榆。

3.5 脯氨酸含量随温度变化表明，几个观赏榆抗寒性为白榆>长枝榆>垂榆>大叶榆>金叶榆>圆冠榆。且几观赏榆品种间表现极显著差异，普通白榆抗寒性最强，圆冠榆抗寒性最差。