苏北地区4种常绿阔叶树种引种栽培适应性分析

陈 辉 周成玲 胡来宝 陈伯清 董 频

( 1. 淮阴工学院生命科学与食品工程学院，江苏 淮安 223003；2. 江苏艺华园林建设有限公司，江苏 淮安 223001)

秦岭—淮河是暖温带和亚热带分界线，苏北灌溉总渠则是秦岭—淮河一线的东延，该地带通常被认为是我国南北地理分界线，同时具有地理、气候的南北分界意义。沿该分界线分布的苏北地区城市（主要包括徐州、宿迁、淮安、盐城、连云港等）位于北纬32°～34°，东经117°～119°。属于暖温带湿润、半湿润季风气候和亚热带湿润季风气候的过渡性地带，为部分原产于亚热带地区的常绿阔叶树种突破原有的生长环境，实现“南种北引”提供了有利的自然环境条件[1]。同时，常绿阔叶树种的科学合理引种对于丰富苏北地区冬季城市景观，增加园林植物多样性亦具有重要意义。而针对苏北地区引种的常绿阔叶树种进行适应性分析能够为引种树种的选择提供科学依据，并为城市园林树种规划提供实践积累和理论参考。

本研究对苏北地区近年来引种的天竺桂（Cinnamomum pedunculatum）、台湾含笑（Michelia compressa）、乐昌含笑（Michelia chapensis）、山杜英（Elaeocarpus sylvestris）4种常绿阔叶树种于露地自然环境中进行了形态特征观测，并测定了多个与植物耐寒性相关的生理生化指标，综合分析了各树种对引种环境的适应性。

1 材料与方法

1.1 研究材料

供试材料为2015至2017年引种栽培的天竺桂、台湾含笑、乐昌含笑、山杜英苗木。其中，天竺桂引种来源地分别为江苏南京、河南栾川和四川成都。引种栽培地点位于江苏省淮安市洪泽区苗圃（北纬 33°19′，东经 118°56′）内。

1.2 研究方法

引种苗木露地越冬，秋季采用树干裹草绳、根颈部培土等防寒措施进行养护管理。定期观测苗木的生长状况和形态特征变化。2017年11月至2018年3月期间，每月进行1次叶片采样。采样时间为每月中旬，天气晴朗的上午。随机选取各供试树种中长势良好、结构完整的叶片，带回实验室，进行清洗。结合实验室人为温度控制处理，测定样品各项生理生化指标。

将叶片样品先用自来水冲洗干净，再用蒸馏水冲洗2～3遍，最后用去离子水冲洗3次，用吸水纸吸干。剪碎，每份称取0.50 g，重复3次，放入具塞大试管，加入蒸馏水20 mL，于室温下震荡。同样方法取叶片加入蒸馏水20 mL，作为CK。将大试管放入35 ℃水浴锅中静置20 min，用电导仪（上海仪电科学仪器股份有限公司，中国）测定电导率值C1。再将大试管置于沸水浴中煮杀15 min，待冷却后测定煮沸后的电导率值C2。蒸馏水的电导率作为C0。按公式（1）～（2）计算相对电导度（L）和细胞膜伤害度：

式中：Lt为处理叶片的相对电导度，LCK为对照处理的相对电导度。

丙二醛（MDA）含量、叶绿素含量、渗透调节物质（可溶性糖、可溶性蛋白质、脯氨酸）含量、以及抗氧化酶（超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX））活性等多项生理生化指标的测定采用常规生理测定方法[2]。

运用Logistic方程描述各样品相对电导率变化规律，计算各引种树种的低温半致死温度（LT50）[3]。运用隶属函数法分析各样品的生理生化指标，综合评价各树种对引种环境的适应性[3]。

2 结果与分析

2.1 形态特征观测

冬季低温是常绿阔叶树种北移引种的主要限制因素，通过引种的常绿阔叶树种露地越冬期间的形态特征观察，对其受冻害等级做出评价和分析（如表1）。

表 1 引种常绿阔叶树种露地越冬冻害表现Table 1 Characteristics of freezing symptom of introduced evergreen broad-leaved tree species in outdoor during winter period

从各树种的形态特征变化来看，台湾含笑以及南京种源、栾川种源的天竺桂抗寒性基本能够适应苏北地区的露地栽培环境，其观赏价值基本上没有降低。乐昌含笑和山杜英目前已广泛应用于浙江、上海、江苏南部等地的城市园林建设领域，引种至苏北地区露地越冬表现出轻微冻害，春季气温回升之后，其恢复生长状况基本良好，观赏价值依然能够满足城市园林绿化需要。成都种源的天竺桂抗寒性最弱，分析其原因，主要是引种地域跨度过大，植株自身抗寒性调节不能满足对环境的适应。由此可见，苏北地区引种常绿阔叶树种时在树种选择方面可以主要参考生长于浙江、上海和江苏南部等地的树种，引种来源地也以长江中下游地区为主。

2.2 相对电导率Logistic方程分析及LT50

由图1可知，引种常绿阔叶树种在不同温度环境中的细胞膜伤害度基本都呈“S”型曲线变化趋势，因此建立Logistic方程模型并计算各树种的LT50可以进一步直观、精确地评价各引种树种对低温的适应性。

图 1 引种常绿阔叶树种不同温度环境中的细胞膜伤害度变化趋势Fig. 1 The change trend of cell membrane damaged degree of introduced evergreen broad-leaved tree species in different temperature

由表2可知，本研究引种的常绿阔叶树种中，台湾含笑、南京种源的天竺桂和栾川种源的天竺桂LT50低于-10 ℃，乐昌含笑、山杜英和成都种源的天竺桂LT50低于-7 ℃。根据淮安及周边城市气象数据资料，苏北地区冬季平均最低温度为-8～-7 ℃，因此从理论上讲，本研究引种的常绿阔叶树种基本上都能够耐受苏北地区的冬季低温，即可以在苏北地区露地栽培。

表 2 引种常绿阔叶树种相对电导率回归方程及LT50Table 2 The regression equation of the relative electrical conductivity and LT50 of introduced evergreen broad-leaved tree species

2.3 生理生化指标分析

由图2～7可知，供试树种在各项指标中的排列顺序不尽相同，但每项指标中各树种测定值的变化趋势基本一致。2017年11月至次年1月，随着温度的降低，供试的引种树种MDA含量呈上升趋势，表明各树种受低温伤害的程度加剧。而叶绿素含量呈下降趋势，渗透调节物质逐渐积累，含量呈上升趋势，抗氧化酶活性呈上升趋势，则是各树种自身的保护性调节。随着春季气温回升，引种树种的各项指标的回落（叶绿素含量回升）趋势表明其恢复生长的动态过程。

研究中发现，在入冬初期，供试树种的部分指标值呈现波动性变化。由图2可知，各树种MDA含量的变化趋势是先降低再升高再降低。表明供试的引种树种在初冬气温骤降和1月份气温最低时，MDA含量处于较高水平，随着自然温度的稳定和回升，各树种受低温影响得到一定程度的缓解和恢复。台湾含笑、栾川种源的天竺桂和南京种源的天竺桂MDA含量增幅较小，其耐寒性强于山杜英、乐昌含笑及成都种源的天竺桂。

不同树种的各项生理生化指标对低温作用的敏感度各不相同，例如，栾川种源的天竺桂SOD活性的最高峰值出现时间晚于另外两地引种的同种植株，这表明来自不同种源地的同一树种各项生理调节过程对低温敏感度也会存在差异。

依据各项生理生化指标对供试的引种树种耐寒性进行排序，其结果差别较大，甚至部分指标显示的排序结果与形态观测结果并不一致。分析其原因，树木的耐寒性是多个生理调节过程综合作用的结果。亦有前人研究表明，植物耐寒性相关的各生理过程对低温的敏感程度不同，不同的生理过程之间有着相互促进或抑制的作用，致使各项生理生化指标之间具有相关性[4-6]。因此，以个别生理生化指标作为评价标准无法全面反映引种树种的耐寒能力，依据单个指标来评价树种对引种环境的适应性也必定有失客观。

图 2 引种常绿阔叶树种越冬时期MDA含量变化Fig. 2 MDA content changes of introduced evergreen broad-leaved tree species in winter period

图 3 引种常绿阔叶树种越冬时期叶绿素含量变化Fig. 3 Chlorophyll content changes of introduced evergreen broad-leaved tree species in winter period

图 4 引种常绿阔叶树种越冬时期可溶性糖含量变化Fig. 4 Soluble sugar content changes of introduced evergreen broad-leaved tree species in winter period

图 5 引种常绿阔叶树种越冬时期可溶性蛋白质含量变化Fig. 5 Soluble protein content changes of introduced evergreen broad-leaved tree species in winter period

图 6 引种常绿阔叶树种越冬时期SOD活性变化Fig. 6 SOD activity changes of introduced evergreen broad-leaved tree species in winter period

图 7 引种常绿阔叶树种越冬时期CAT活性变化Fig. 7 CAT activity changes of introduced evergreen broad-leaved tree species in winter period

2.4 引种适应性综合分析

植物对环境的适应性调节错综复杂，单一的评价指标不足以全面反映其适应性规律，研究表明运用隶属函数法综合分析植物应对环境变化的各类指标是目前较为科学的评价方法[7]。本研究将测定的生理生化指标做标准化处理，并且考虑各项指标的权重系数，运用模糊数学隶属函数法综合评价引种的常绿阔叶树种对引种环境的适应性，并以D值大小对评价结果进行排序，结果见表3。本研究中引种的常绿阔叶树种适应性由强到弱排序为天竺桂（栾川）＞天竺桂（南京）＞台湾含笑＞乐昌含笑＞山杜英＞天竺桂（成都）。结合上述形态观测的结果，可将引种的常绿阔叶树种的适应性分为3个等级：天竺桂（栾川）、天竺桂（南京）、台湾含笑抗寒性强，能够适应苏北地区冬季低温环境，安全露地越冬；乐昌含笑、山杜英抗寒性较强，虽然略有轻微冻害表现，但能够自行恢复正常生长，观赏价值基本不受影响；天竺桂（成都）抗寒性弱，基本不能适应苏北地区的生长环境，出现严重冻害，甚至植株死亡，不适宜在该地区引种栽培。

表 3 引种常绿阔叶树种适应性综合分析Table 3 Comprehensive analysis on adaptability of introduced evergreen broad-leaved tree species

结合引种树种LT50分析，虽然成都种源的天竺桂理论上能够耐受-7 ℃的低温，但是该树种实际生长过程中生理代谢综合调节并不能适应苏北地区的环境条件，因此在园林应用过程中选择合适的引种种源地尤为重要。

3 结论与讨论

通过对苏北地区引种的4种常绿阔叶树种的形态特征观测和多项生理生化指标测定及分析得知，天竺桂、台湾含笑、乐昌含笑、山杜英4个树种在苏北地区引种栽培均具有良好的适应性，能够在苏北地区顺利露地越冬，且春季恢复生长后观赏价值基本未降低，因此具有在当地园林应用中的推广价值。但是，引种来源地的选择对于引种成活率至关重要。综合评价本研究供试的4种常绿阔叶树种，河南栾川种源的天竺桂对苏北地区引种环境的适应性最强，南京种源的天竺桂和台湾含笑适应性次之，乐昌含笑和山杜英适应性良好，而成都种源的天竺桂越冬存活率极低。因此，就常绿阔叶树种的引种而言，苏北地区适于在纬度跨越不超过2°的地区范围内选择合适的树种。河南栾川位于北纬33°附近，与苏北地区处于同一纬度地带，两者自然环境相似度较高。天竺桂在河南栾川伏牛山北坡一带有自然群落分布，因此，该地区适宜作为苏北地区引种天竺桂的最佳种源地。

依据相对电导率和Logistic方程模型分析，各树种的LT50能够精确地量化评价标准，增加引种植物适应性分析的科学性，是一项方便实用的评价指标。然而，LT50是人为控制实验条件下得到的量化参考，并不能作为引种适应性评价的唯一标准。而且，植物能够突破原有生长环境在引种地正常生长，是其自身多种生理过程的综合作用的结果，各种调节机制表现出相关性[8]。因此，基于隶属函数法的运用，并考虑各项指标在植物适应性能力方面的权重，对引种植物的适应性进行综合评价，能够更加客观和全面地分析植物的引种价值。

园林绿化树种的引种工作是一项复杂的工程，这一工作的科学化推进可以在本研究的基础之上，结合植物物候观测、植物激素含量、植物抗寒基因表达和调控等方面的研究做进一步深入探讨[9-10]。