4 种树木枝条含水量与抽条关系的研究

刘长永，王冲冲，年晓晨，张全友，孙 仓，刘桂林

（1 唐山曹妃甸龙岛建设投资有限公司，河北唐山 063200；2 河北农业大学）

在我国干旱多风地区，风害是制约树木健康生长的重要自然灾害之一，树木越冬过程中由于风害的影响，加之气候较为干燥以及早春温度回升，使得枝条含水量降低，当含水量降低到树体所能忍受的临界含水量时，枝条出现干缩、枯死等现象。抗风树种在干旱多风条件下失水较少，能够忍受强风胁迫而维持较高的含水量，可以正常地发芽生长。因此在干旱多风地区选育抗风树种就显得尤为重要。许多专家也做过一些树木抗风抗抽条的研究[1-2]，但对抗风树种抽条与枝条含水量的关系研究则少见报道。曹妃甸龙岛，地处唐山市南部沿海，四面环海，景色秀丽，而大陆性季风特征显著，岛上干旱、风大的自然条件使得栽植的树木出现严重的抽条现象。为在龙岛地区选育一些抗风抗抽条的树种，促进龙岛地区旅游业的发展。本试验研究了4 种树木枝条含水量与枝条抽枝和萌芽之间的关系，旨在为揭示不同树木抗抽条能力的强弱机理提供一定的理论依据，并筛选出抗抽条能力较强的树种，为龙岛地区的植被绿化作贡献。本研究选取金银木、榆叶梅、木槿和紫叶李4 种树木为试材，研究枝条含水量和临界含水量与抽条之间的关系。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验材料选于唐山市植物园，受季风性气候影响，冬春季雨雪较少，蒸发量较大，往往形成干旱天气。全市多年平均气温10.6℃，1 月份气温最低，月平均气温-5～-8℃，最低气温可达-26℃。多年平均降水量644.2mm，其中汛期降水量526.5mm，占年降水量的82%左右。

1.2 试验材料

试验材料为金银木（Lonicera maackii）、榆叶梅（Amygdalus triloba）、木槿（Hibiscus syriacus）和紫叶李（Prunus cerasifera），试材取于唐山市植物园，试验树种均为5 年生，试验枝条为粗细较为一致的当年生休眠枝条。

1.3 试验方法

1.3.1 枝条含水量及相对电导率的测定。选择金银木、榆叶梅、木槿和紫叶李的1 年生枝条，从2018 年12 月1 日开始每隔20d 左右，采集1 次，同种树选取长势相似的3 棵树，每棵树采集27 个枝条，测定枝条的含水量和相对电导率，研究树木枝条含水量变化规律，每次设置3 个重复。相对电导率的测定采用Wilner[3]的方法。

1.3.2 枝条临界含水量的测定。临界含水量是植物生长发育所能忍受的最低水分含量，超出这个限度一段时间，植物就会丧失复水能力而死亡。2018 年10 月1 日起，树木进入缓慢生长期，体内的含水量趋于稳定，并且枝条保留一定生活力，能够正常发芽展叶。此时，采集4 种材料的1 年生枝条，测定每种材料的初始含水量（金银木含水量为47.3%，榆叶梅含水量为44.7%，木槿含水量为47.4%，紫叶李含水量为41.4%），根据其初始含水量，各设置5 个含水量梯度，即金银木、榆叶梅、紫叶李和木槿设置CK、40%、35%、30%和25%。在室温条件下，用电扇进行风吹失水，每隔3～5h 测量1 次枝条质量[4]。每隔一定时间转换枝条方向使其失水均匀并不断称取枝条质量，当枝条达到所设定含水量后，每个梯度取3 个枝条进行相对电导率的测定，剩下的枝条放于室内水培[5]，水培的枝条每隔5d 换水，观察并统计枝条的发芽及抽条情况，枝条萌芽但不展叶及不萌芽的均视为抽条，每次试验设置3 个重复。

枝条设定含水量的测量方法：采集完枝条后马上测定其初始含水量（C1），并称量枝条的质量（M），枝条设定含水量为C2，则枝条所需设定含水量的质量为：M（1-C1）/（1-C2）时，即实现设定含水量。

1.4 数据处理

采用SPSS 软件对试验数据进行方差分析、相关性分析及显著性分析，简单统计分析采用Excel2003 处理。

2 结果与分析

2.1 枝条含水量变化

2018 年12 月21 日起，每隔20d 取样测量唐山地区自然越冬的金银木、榆叶梅、木槿、和紫叶李4 种树木的枝条含水量，结果见图1。4 种树木枝条含水量总体呈先降低后升高的趋势[6]，从12 月21 日起，4 种树木的枝条含水量开始降低。其中，木槿枝条含水量始终高于金银木、榆叶梅和紫叶李的枝条含水量，其余3 种枝条含水量相差较小。从12 月21 日～翌年1 月30日，紫叶李和榆叶梅枝条的失水速率较低，而木槿和金银木枝条的失水速率较高。至2 月20 日左右，4 种树木枝条失水速率均达到最大，含水量均下降到最低值，失水时期主要集中在这段时间，此时紫叶李、榆叶梅和金银木枝条的含水量均在42%左右，而木槿枝条的含水量为47%，高于其余3 种试材枝条含水量。2 月20日后，4 种材料枝条含水量开始上升，紫叶李、榆叶梅和金银木枝条含水量开始急剧上升，木槿枝条含水量变化较小。至4 月1 日，4 种树木的枝条含水量均恢复至44%以上。所以，可以确定唐山地区紫叶李、榆叶梅、木槿和金银木枝条失水主要集中在1 月30 日～2 月20 日。

图1 枝条含水量变化

2.2 枝条相对电导率变化

相对电导率的高低可以反映枝条的失水情况，4种树木枝条相对电导率变化规律如图2 所示，试验期间，金银木的枝条相对电导率显著高于其他3 种枝条，说明金银木枝条失水受损害程度较其余3 种材料枝条高。12 月21 日～翌年2 月20 日，4 种树木枝条相对电导率逐渐增加，到2 月20 日左右达到最高值。其中，木槿枝条的相对电导率为44.9%，榆叶梅和紫叶李枝条的相对电导率达到51.2%和56.5%，金银木枝条的相对电导率高达69.0%。2 月20 日～4 月1 日，4 种树木枝条的相对电导率逐渐降低。至4 月1 日，紫叶李和木槿枝条的相对电导率降至23.9%和24.3%，榆叶梅枝条的相对电导率降至37.1%，金银木枝条因为受到损害的程度较高，其相对电导率高达55.3%。试验结果表明，从2 月20 日～4 月1 日，枝条逐渐复水。对枝条相对电导率与枝条含水量进行相关性分析，得出枝条相对电导率与枝条含水量相关性显著（P=0.023＜0.05）。

图2 枝条相对电导率变化

2.3 不同种材料临界含水量测定

由表1 可知，4 种不经过任何处理的枝条发芽率都在85%以上。在枝条含水量降到35%后，金银木、木槿和紫叶李的发芽率有所降低，但发芽率仍在80%以上，此时4 种枝条抽条率均有所升高。当枝条含水量降到30%后，金银木、榆叶梅和木槿表现较好，发芽率仍在60%以上，而紫叶李发芽率降至46.7%，抽条发生率高达66.7%，枝条表皮因失水出现皱缩，无法萌芽或展叶。当枝条含水量降到25%时，金银木、榆叶梅和木槿的枝条发芽率均大幅度降低，金银木发芽率从60%降到26.7%，抽条发生率从40%增长至80%，榆叶梅发芽率从80%降到46.7%，抽条发生率从20%增长至80%，木槿发芽率从73.3%降到20.0%，抽条发生率从40%增长至86.7%。由此表明，金银木、榆叶梅和木槿发生抽条的临界含水量在25%～30%，紫叶李的临界含水量在30%～35%。枝条的临界含水量与抽条率密切相关，随着含水量的降低，发芽率呈现下降的趋势，抽条率则逐渐升高（表1）。在相同含水量条件下对4 种材料抽条率进行对比发现，榆叶梅较其余3 种枝条存在明显优势，说明榆叶梅的抗抽条能力更强。

表1 4 种枝条含水量与抽条的关系

2.4 不同含水量条件下的枝条相对电导率变化

相对电导率的高低可以反映植物的失水情况及受损程度[7]。试验中，随着枝条含水量的降低，4 种材料枝条相对电导率均呈现出逐渐升高的趋势（图3）。此外，得出枝条含水量与枝条相对电导率相关性极显著（P=0.007＜0.01）。金银木、榆叶梅和木槿在其临界含水量时的相对电导率剧烈升高，而紫叶李在其相对电导率剧烈升高的含水量（25%～30%）低于其临界含水量（35%～30%）。

图3 不同含水量条件下相对电导率变化

3 结论

枝条含水量与抽条关系表明，金银木、榆叶梅和木槿发生抽条的临界含水量为25%～30%，紫叶李抽条发生的临界含水量为30%～35%。抗抽条能力与枝条临界含水量紧密相关，但不能简单地以临界含水量的高低预测枝条抗抽条能力的强弱。相同含水量条件下枝条抽条率对比结果显示，榆叶梅相对于其他3 种枝条抽条率更低，说明榆叶梅的抗抽条能力最强，紫叶李抗抽条能力较强，金银木的抗抽条能力次之，木槿抗抽条能力最弱。

随着枝条含水量的降低，4 种树木枝条相对电导率均表现出逐渐升高的趋势，此外，枝条含水量与枝条相对电导率相关性极显著（P=0.007＜0.01），然而紫叶李枝条在其相对电导率剧烈升高时的含水量（25%～30%）低于其枝条的临界含水量（30%～35%），因此不能仅用该指标判定枝条的临界含水量。

对枝条含水量变化和枝条相对电导率变化关系的研究，表明冬春季的树木枝条含水量呈现先下降后上升的趋势，4 种树木枝条失水时期主要集中在1 月30日～2 月20 日，枝条含水量在2 月20 日左右降到最低。枝条相对电导率的变化趋势与含水量的相反，即枝条相对电导率随着枝条含水量的升高而降低，随着枝条含水量的降低而升高。

4 讨论

（1）本次试验得出的结论是4 种植物枝条失水时期主要集中在1 月30 日～2 月20 日，枝条含水量在2月20 日左右降到最低。通过查询唐山地区2 月份气温情况，得知在2 月21 日～2 月24 日气温骤增至10℃以上，因此大概可以确定，枝条含水量在2 月21 日～2月24 日降到最低。2 月25 日后，枝条含水量开始回升。

（2）试验采用电风扇吹枝条来模拟龙岛地区多风对树木的影响，由于岛上地区风力风向时刻变化，不同时间差异较大，实验室内环境与龙岛地区树木自然生长环境仍存在差异，从而导致试验可能存在偏差。

（3）枝条含水量与抽条紧密相关，多位学者试验表明，抗抽条能力强的树种相较于抗抽条能力弱的树种临界含水量低，但临界含水量不是衡量树木抽条的唯一标准，它反映的是枝条生长发育所能忍受的含水量下限，而抗抽条能力则表示枝条达到临界含水量后所能持续的时间长短[8]。在早春，枝条内的水分逐渐散失，根系处于一个活力较低的阶段，无法供给枝条足够的水分，而此时地上部分温度的骤然升高导致枝条处于一段时间的失水严重阶段，从而发生抽条。若此时树体根系能够提供给枝条足够的水分，枝条仍可能正常发芽生长[9]。因此，不能简单地以临界含水量的高低预测枝条抗抽条能力的强弱，还需进一步研究越冬树体根系对枝条供水情况与抽条的关系。