南疆枣园风沙特征及对枣树花粉活力、柱头可授性的影响

张礼春 刘彤 郝晓冉

摘要：以南疆红枣主产区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 4个试验区和田骏枣为材料，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区为垦区绿洲边缘防护林完整的枣园，Ⅳ区为500 m内无防护林的枣园，对比分析不同区域风沙特征及对枣树花粉活力、柱头可授性的影响，以探明风沙对果园枣树授粉受精的危害。结果表明，园中近防护林Ⅰ区风速相对很小，随着Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区防护林的远离，风速逐渐增大，4个区的降尘量呈逐渐下降趋势;强风沙胁迫下和田骏枣的花粉活力、柱头可授性呈现为Ⅱ区>Ⅲ区>Ⅰ区>Ⅳ区，而弱风沙胁迫下和田骏枣的花粉活力、柱头可授性呈现为Ⅰ区>Ⅱ区>Ⅲ区>Ⅳ区。因此，在风沙区枣园防护林建设中，应根据当地风沙气候特征，以枣树对风沙最为敏感的授粉受精期为依据设置防护林林带间距，以提高红枣的生产效益。

关键词：风沙;枣树;授粉受精;花粉活力;柱头可授性;南疆

中图分类号： S424;S665.104  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）02-0121-03

花粉活力和柱头可授性是有性植物授粉受精的前提和保障，极易受到温度、湿度、光照、风和昆虫等外界环境因素的干扰[1]。新疆维吾尔自治区拥有得天独厚的光热资源，近年来特色林果产业蓬勃发展，其中南疆枣树发展最为迅速，面积达到46.7万hm2，成为中国乃至世界重要的优质红枣生产基地[2-3]。然而，南疆春、夏季风沙灾害频繁、突发性强、成灾面广[4]，时常伴有大风和降尘等现象[5]，给当地枣树生产造成严重影响[6]，尤其在授粉受精期最为敏感。目前，国内关于风沙与果树授粉受精关系的研究是通过人工模拟或者控制自然因素来展开，主要集中在单因素水平上。陈虹等研究表明，沙尘天气引起的自然降尘对南疆核桃的授粉受精可产生负作用[7];李文慧等通过人工模拟南疆降尘作用于盛花期的杏树发现，杏树减产可达到26.6%[8];刘孟军等通过人工模拟自然风胁迫花期枣树，结果表明，风速超过6 m/s对枣树授粉受精可产生危害[9]。国外有关沙尘天气与果树授粉受精的研究相对极少，大多主要围绕公路灰尘、工业粉尘、大气中SO2和NOx排放、重金属颗粒等人为环境[10-11]对果树授粉受精的影响进行研究。

风沙天气是一个风沙交互作用的过程，其发生方式、范围、强度、频率、尺度等具有多样性和复杂性，风沙活动的频繁可对枣树授粉受精产生一定危害，不利于枣树产业的可持续发展。随着现代农业的迅猛发展，对枣树栽培技术的精细化、集约化、标准化要求更高[12]，深入研究风沙对果园枣树花粉活力、柱头可授性的影响，可为南疆红枣产业发展及防护林建设提供理论参考依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于昆仑山北麓和塔克拉玛干沙漠之间，海拔介于1 304～1 397 m之间，属典型的内陆极端干旱暖温带大陆性气候，风沙天气频繁。根据当地气象台、站2007—2016年近10年气象数据资料显示，研究区年平均风速为3.1 m/s，最大瞬时风速为23.5 m/s，年平均浮尘天气为189 d，扬沙天气为65 d，沙尘暴为11 d。

1.2 试验样区选择

试验区选在新疆维吾尔族自治区垦区西边的枣园，基于现有建园体系，选择Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区4个试验区（图1），其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区设在垦区绿洲边缘防护林完整的枣园，Ⅳ区设在500 m内无防护林的枣园，试验区的枣树统一化管理。绿洲边缘沙漠旷野区及每个试验区分别设有自动气象记录仪和积尘器。

1.3 试验材料与仪器设备

供试材料为7年生、矮化密植的和田骏枣（Ziziphus jujuba cv. Junzao），株、行距为1.2 m×4 m，树高平均为2 m，平均冠幅为1.8 m×1.5 m，平均基径为9.0 cm。主要仪器设备有自动风速风向记录仪、湿法积尘器、便携式显微镜、解剖镜等。

1.4 试验方法

枣树进入盛花期，在2016年5月13日晴天无风沙天气及2016年5月14日22：00（编号为No.1）、5月17日02：00（编号为No.2）开始的2次不同强度风沙时期，以风沙发生前套纸袋的花朵作为对照，分别于2016年5月14、15、17日测定4个区及对照处理的枣树花粉活力和柱头可授性。

1.5 測定内容和方法

1.5.1 花粉活力 采用2，3，5-三苯基氯化四氮唑（TTC）法[13]测定花粉活力：上午10：00—12：00，每个区采集迎风面树冠外围萼片展平期、活力相对最强的花[14]15～25朵; 分别取少许花粉置于载玻片上，加1～2滴0.5% TTC蔗糖溶液，盖上盖玻片，置于野外便携式恒温箱中15～25 min;野外在便携式显微镜下观察，花粉粒呈无色或淡红色表示无活力，红色的即表示有活力，观察15～25张玻片，每张玻片取5个视野调查100粒花粉粒;计算花粉活力，公式为：

花粉活力=视野中被染红色花粉粒数/视野总花粉粒 数×100%。

1.5.2 柱头可授性 采用联苯胺-过氧化氢法[13]测定柱头可授性：于12：00—15：00，每个区采集迎风面树冠外围花瓣展平期、可授性相对最高的花[14]15～25朵;将1%联苯胺 ∶ 3%过氧化氢 ∶ 水按体积比4 ∶ 11 ∶ 22配制成的反应液滴入凹载玻片上的凹陷处，取枣花柱头浸入其中，若柱头无气泡生成或极少量气泡生成即认为柱头没有可授性，有大量气泡生成且变蓝则认为柱头有可授性;统计柱头可授性百分率，计算公式为：

柱头可授性=变蓝色且有气泡产生的柱头数/观察的柱头总数×100%。

1.6 数据分析

采用Excel 13.0软件对试验数据进行整理统计，采用SPSS 19.0软件进行单因素方差分析，采用Origin 8.5软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 研究区2次风沙的风速与降尘特征

由图2可知，垦区绿洲西边沙漠旷野2 m高处2次风沙10 min内的平均风速均超过5 m/s，起沙风速的风向主要以西风（W）、西南偏西（WSW）、西南风（WS）为主，占比分别为75%、14%、7%，多为塔克拉玛干沙漠南缘起沙。由图3可知，风速、降尘受到防护林和枣树等下垫面的影响明显;除Ⅰ区外，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区的No.1风沙日平均风速明显大于No.2，No.1相对为强风沙天气、No.2为弱风沙天气;风沙从沙漠旷野区经防护林后到枣园，降尘量高低依次为旷野区>Ⅰ区>Ⅱ区>Ⅲ区>Ⅳ区，降尘量持续降低，主风向西风由于受到防护林的阻挡，枣园Ⅰ区的风速降到很低，出现的极大风速仅为1.9 m/s，平均风速为0.09 m/s;随防护林的远离，枣园试验区的风速逐渐增大，即风速大小依次为Ⅳ区>Ⅲ区>Ⅱ区>Ⅰ区。

2.2 风沙对花粉活力的影响

由表1可知，晴天，各试验区的花粉活力在37.4%～42.4% 之间，套袋的枣树花粉活力略大于未套袋的，但相互间差异不显著（P>0.05）;No.1、No.2风沙下，各试验区套袋处理（对照）的枣树花粉活力相互间差异不显著;No.1风沙下，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区未套袋（自然）的花粉活力分别为8.3%、13.2%、11.1%、5.2%，即花粉活力高低为Ⅱ区>Ⅲ区>Ⅰ区>Ⅳ区，均极显著低于套袋的枣树花粉活力（P<0.01），其中，Ⅳ区未套袋的花粉活力极显著低于Ⅱ区的，显著低于Ⅰ、Ⅲ区的（P<0.05）;No.2风沙下，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区未套袋的花粉活力分别为28.5%、27.3%、25.1%、24.3%，即花粉活力高低为Ⅰ区>Ⅱ区>Ⅲ区>Ⅳ区，其中，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区未套袋的花粉活力极显著低于套袋的，Ⅰ区未套袋的花粉活力显著低于套袋的，与Ⅱ、Ⅲ区自然条件下的差异不显著。

2.3 风沙对柱头可授性的影响

由表2可知，晴天，各试验区的柱头可授性在34.2%～37.8% 之间，套袋的枣树柱头可授性多略低于未套袋的，而相互间差异不显著（P>0.05）;No.1、No.2风沙下，各试验区套袋处理（对照）的枣树柱头可授性相互间差异不显著;No.1风沙下，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区未套袋的柱头可授性分别为5.3%、17.4%、10.4%、2.1%，即柱头可授性高低依次为Ⅱ区>Ⅲ区>Ⅰ区>Ⅳ区，均极显著低于套袋的柱头可授性（P<0.01）;Ⅳ区未套袋的柱头可授性相对最低，极显著低于Ⅱ、Ⅲ区的，与Ⅰ区的相互间差异不显著;No.2风沙下，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区未套袋的柱头可授性分别为24.6%、19.8%、13.6%、9.7%，即柱头可授性高低依次为Ⅰ区>Ⅱ区>Ⅲ区>Ⅳ区，均极显著低于套袋的柱头可授性，其中，Ⅳ区未套袋的柱头可授性极显著低于Ⅰ区的，与Ⅱ、Ⅲ区的差异显著，Ⅱ、Ⅲ区未套袋柱头可授性相互间差异不显著。

3 结论与讨论

风速和降尘的空间变化反映不同下垫面的风沙环境特征[15]，也反映绿洲边缘枣园不同下垫面的防风沙效应。通过监测新疆维吾尔自治区垦区2次风沙发生过程中的风速和降尘变化，结果发现，研究区主风向为西風，从绿洲西边沙漠经过防护林，到达枣园中的风速相对很小，随着对防护林的远离，风速逐渐增大，这与朱乐奎等的研究结论[16-17]相似，说明防护林起到重要的降低风速作用;降尘量从沙漠-防护林-枣园各研究区依次呈梯度性下降趋势，说明防护林和园中枣树增加了地面粗糙度，气流发生改变，使空气中沙尘由于受力改变而发生沉降，这与毛东雷等的研究结果[18]类似。因此，沙漠边缘区农田防风固沙体系的建设应考虑风害、沙害2个方面的因素，对枣树防护林建设要权衡防护林的防护效益和经济效益，根据当地风速适当调控防护林带的间距。

植物的花粉和柱头极易受到环境干扰[1]。有研究表明，植物授粉受精期遇低温、高温、大风、持续阴雨等天气条件可严重影响花粉的活力、柱头可授性，进而引起大量落花，导致坐果率降低[19]。通过对比分析不同特征风沙下的枣树花粉活力、柱头可授性发现，枣树的花粉和柱头对风沙胁迫极为敏感;在强风沙胁迫下，研究区未套袋的花粉活力、柱头可授性高低呈现为Ⅱ区>Ⅲ区>Ⅰ区>Ⅳ区，说明Ⅰ区可能主要由降尘为害花粉和柱头，这与陈虹等的研究结果[7-8，10-11]相似;在弱风沙胁迫下，枣树未套袋的花粉活力、柱头可授性高低呈现为Ⅰ区>Ⅱ区>Ⅲ区>Ⅳ区，说明在弱风沙环境下，可能是降尘起主要为害作用。

总之，风沙对南疆枣树授粉受精会产生较为严重的负面影响，随着下垫面（防护林）的不同，枣园受到的为害程度不同，为害方式也不同。在枣园防护林建设中，应根据当地风沙气候特征，以枣树对风沙最为敏感的授粉受精期为依据，同时考虑园中风速、降尘特征来设置防护林林带的间距，提高红枣生产效益。

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