自然降温状态下杨树抗寒性能生理指标动态分析

李艺峰

(国有朝阳县朝阳林场，辽宁 朝阳 122000)

杨树有着较强的适应能力，广泛培育于我国各地，在我国有着悠久的栽培历史。近些年来，杨树在我国北方地区用材林造林中应用较多，在改善当地生态环境、防风固沙等方面起到了积极的作用，特别是近几年来，杨树造林的速度逐年加快[1，2]。受到全球气候异常变化的影响，我国北方地区冬季或者春季经常发生的寒流对杨树产生了一些不利的影响，造成低温冻害，因此在选择造林树种时要充分考虑其对寒冷的抵抗能力。目前对林木抗寒能力进行评定的标准包括形态、生理代谢等方面的指标[3，4]。为了比较我国北方地区不同的杨树品种在自然降温条件下的生理代谢变化情况，选出比较适合在北方寒冷条件下广泛推广的杨树品种，特选择了辽育1号杨、新疆杨、84K、辽河杨4种1年生扦插苗进行了自然降温状态下其抗寒性生理指标的测定，为北方地区建设耐寒性强的杨树防护林树种选择提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在辽宁省朝阳县境内进行，丘陵地带，为温带大陆性季风气候，雨热同期，有充足的光热资源，昼夜温差大，年均温8.6 ℃左右，年均日照时数2 861.7 h左右，日照率超过60%，无霜期平均149 d，极端最低、最高气温分别为-31.1、40.6 ℃。试验地土壤类型为棕土，土壤有机质含量为13.0 g·kg-1，全氮含量为1.12 g·kg-1，速效磷、速效钾含量分别为4.9、45.28 mg·kg-1。

1.2 试验材料

供试材料分别为辽育1号杨、新疆杨、84K、辽河杨扦插苗发育树木的1年生枝条，均来源于辽宁省杨树研究所；其他试验工具设备包括修枝剪、石蜡、温度记录仪(U23-001)等。

1.3 试验设计

试验共设4个处理，即以每个杨树品种1年生扦插苗为一个处理，每个处理重复3次，每个重复栽植40株杨树。小区排列方式完全随机。从2017年11月到2018年5月之间每个月不定期采集各处理杨树树冠外围各个方向的1年生枝条的中部，每个小区随机选择10株杨树作为采集对象，每株杨树上东南西北4个方向上分别剪下3条1年生枝条，并截成长为30 cm的小段，经过清水、蒸馏水分别冲洗后轻轻用滤纸将小段上残留的水分吸干，并用石蜡封住剪口装在干净的聚乙烯塑料袋中带回[5]。

1.5 测试内容与方法

2017年11月到2018年5月期间，每天测定试验地空气的温度；对采回的枝条进行可溶性蛋白质、脯氨酸、可溶性糖、过氧化物酶活性、超氧化物歧化酶活性等进行测定，每个处理采集的多个枝条取平均值，测定的方法参考相关的文献资料[5，6]。

2 结果与分析

2.1 试验期间气温动态

通过对2017年11月到2018年5月气温的测定统计，结果见表1。从表1可看出，试验地上2017年11月到2018年5月各月的最低气温、月均温呈现出先降低，再逐渐增加的趋势，最低温度出现在1月。

表1 试验期间的气温状况 ℃

2.2 自然降温对杨树枝条抗寒性生理指标的影响

在逆境条件下，细胞最先受到影响的为细胞质膜，当受到低温等逆境的作用时，细胞需要通过渗透调节来维持细胞内外的渗透平衡，因此细胞内参与渗透调节的物质、酶活性等都会有变化[7]。将各阶段采集各品种杨树在自然降温状态下的枝条带回实验室，检测其主要抗寒性生理指标的变化情况，结果见表2。

表2 参试杨树不同时期枝条抗寒性生理指标状况

2.2.1 低温对主要渗透调节物质含量的影响 植物面对低温等逆境环境下会通过渗透调节予以调节，以降低逆境损伤。一般可以通过积累溶质来降低细胞液的渗透势，提高植物抗逆能力[7]。自然降温状态下各杨树品种枝条中可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸等溶质的含量变化情况见表2。根据表2可以看出，各品种杨树在休眠期间的可溶性蛋白质、可溶性糖、脯氨酸等渗透调节物质随着自然温度的变化而有所变化。11—1月这段时间，温度逐渐降低，渗透调节物质的含量均明显增加，其中增加幅度最大的品种是辽育1号杨，渗透调节物质整体水平最高，在最冷的1月可溶性蛋白质、可溶性糖、脯氨酸的含量均达到最高值，分别为0.242 mg·g-1、4.234%、25.641μg·g-1，辽河杨增加幅度最小；1—5月这段时间内温度逐渐回升，渗透调节物质的含量逐渐降低，其中以辽育1号降低幅度最慢。

2.2.2 低温对主要酶的影响 一般植物体内的活性氧一直处于一种动态平衡状态，当植物遇到低温的逆境环境，则这种平衡就会被打破而有大量的活性氧物质积累，最终对细胞的膜系统产生损伤，超氧化物歧化酶、过氧化物酶等可以清除植物体内过多的活性氧物质，有效保护植物的细胞膜，降低植物细胞的低温损伤[7]。不同杨树品种在自然降温状态下枝条中的超氧化物歧化酶、过氧化物酶变化情况见表2。根据表2可以看出，不同品种在自然降温条件下枝条中超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性均随温度的降低(11月到1月)而逐渐升高，在1月达到最高值，其中以辽育1号杨升高幅度最快，2种酶的活性最强，之后随着温度的升高(1—5月)，2种酶活整体来说表现出先降低，在3月左右达到最低值，之后随着温度的继续升高休眠期的杨树枝条开始萌动，2种酶活性开始缓慢增加。

3 结论

通过对自然降温状态下朝阳县不同杨树品种枝条抗寒性指标的分析，结果表明，本地区在2017年11月到翌年的1月之间，随着温度的降低，4个杨树品种枝条中的渗透调节物质，即可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸和超氧化物歧化酶、过氧化物酶的活性均有不同程度的增加，其中以辽育1号杨的增加幅度最大，最冷的1月含量最高，之后1—5月随着温度的升高，可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸等主要的渗透调节物质的含量均表现出降低的态势，其中以辽育1号杨的降幅相对最慢，超氧化物歧化酶、过氧化物酶随着温度的升高表现出先降低再增加的趋势，在3月酶活性最低，之后枝条逐渐复苏，其酶活性也开始增加。