不同防寒措施对国槐幼苗生理特性的影响

陈 泽

(张掖市甘州区兔儿坝天然植被管护站，甘肃 张掖 734000)

1 引言

国槐(SophorajaponicaLinn.)为豆科多年生落叶乔木，其枝叶茂密，适作庭荫树，多用作行道树[1]。具有生命力强、根系深、寿命长的特点，耐旱涝、较抗寒，也是防风固沙，用材及经济林兼用的树种[2]。

随着全球气候变暖，极端性的低温冷害时常发生，温度是影响国槐种植和生长最重要的气象因子[3]。冬季寒冷而漫长，国槐幼苗由于抗旱能力弱，极易受到冷害的危害，导致植株物质代谢紊乱、生长受到阻碍，甚至造成死亡[4]。大量研究表明，冬季进行防寒保护能够确保树体越冬[5]，树木冬季防冻常用措施有覆盖稻草、地膜、遮阳网、套袋、熏烟、喷保护剂、撒草木灰等[6～8]。冯一峰等[9]采用3种不同防寒措施处理软籽石榴植株，结果表明，秸秆+棉被和秸秆+黑膜处理下的植株死亡率最低，秸秆+棉被和秸秆+黑膜处理的新梢抽干率最低，相对电导率和脯氨酸含量变化，可作为有效评价软籽石榴抗寒性的标准。高美英等[4]研究表明，茎干裹黑膜防寒效果最好，越冬后保温带包裹处理的葡萄萌芽率最高，综合经济成本考虑建议在塑料大棚内以玉米秆20 cm+覆膜效果较好，在露地栽培可使用保温被覆盖。然而有关防寒措施对国槐幼苗生理特性的研究较少，因此，本试验以不做处理为对照，设置5种防寒措施，研究国槐幼苗生理特性的变化特征，为国槐的栽培提供理论参考。

2 材料与方法

2.1 试验地点材料

张掖属温带大陆性干旱气候，气候特点是干燥，年平均气温6 ℃，1月份最冷，7月份最热。具有光能丰富、温差大、夏季短而炎热、冬季长而严寒，干燥少雨，分布不均的特点。全市平均气温6～8 ℃，年降水量104～328 mm，年蒸发量1639～2341 mm，年日照时数3000～3600 h，无霜期112～145 d。试验用国槐以2年生扦插苗为材料。树干涂白剂由天水中泽农业高新科技有限公司，其它试验材料均购自当地市场。

2.2 试验设计

试验采用完全随机设计，以不进行任何防护措施为对照，设置5种防寒处理措施，分别为树干涂白(T1)、玉米秸秆覆盖(T2)、地膜覆盖(T3)、树干保温带包裹(T4)和树干地膜包裹(T5)。T1处理将树主干用涂白剂进行涂白，T2处理将玉米秸秆粉碎，覆盖在幼苗基部1 m范围内，覆盖厚度为20 cm。T3处理用黑色地膜将地表进行覆盖。T4处理使用茎秆保温带将主干包裹严实并绑扎。T5处理用黑色地膜将树干包裹，包裹厚度为5层地膜。每个处理随机选择长势相同、健康的国槐幼苗，处理期间所有管理均相同。于2020年11月7日开始处理，2021年3月进行取样测定。

2.3 测定项目及方法

2.3.1 枝条渗透调节物质的测定

将未完全木质化的枝条切成2 mm的小段，用蒽酮比色法测定可溶性糖、用考马斯G-250法测定可溶性蛋白含量，用茚三酮比色法游离氨基酸含量。

2.3.2 枝条抗氧化酶活性的测定

酶液的制备：取新鲜叶片0.5 g于研钵中，加入5 mL 0.01 M pH=7.0的PBS，冰浴研磨成匀浆，冷冻离心，4000 R 离心20 min，上清液(酶液)倒入试管中，置于0～4℃下保存待用。测定超氧化物歧化酶(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。

2.4 数据分析

采用SPSS 19.0 和Microsoft Excel 2010 软件分析试验所得数据和作图，采用LSD方法进行方差分析。

3 结果与分析

3.1 不同防寒措施对国槐幼苗渗透调节物质的影响

渗透调节物质是维持植株体内渗透平衡的关键，由表1可知，不同防寒措施显著影响国槐幼苗渗透调节物质，可溶性糖含量表现为T4

表1 不同防寒措施对国槐幼苗渗透调节物质的影响 mg/g

3.2 不同防寒措施对国槐幼苗抗氧化酶活性的影响

由表2可知，不同防寒措施对国槐幼苗抗氧化酶活性有显著影响，SOD活性表现为T4

表2 不同防寒措施对国槐幼苗抗氧化酶活性的影响 U/g

4 讨论

低温作为一个重要的环境逆境，影响植物的生长发育，已经成为世界最为严重的灾害之一[10]，植物在受到低温胁迫时，通常会产生一些生理变化来应对外界伤害[11]。大量研究表明，可溶性糖和可溶性蛋白作为植物主要的渗透调节物质，在植物遇到低温胁迫时，会逐渐积累，在胞液中浓度上升，降低渗透势，从而提高植物抗寒性[12]。本研究结果表明，5种防寒措施均能降低国槐幼苗可溶性糖、可溶性蛋白和游离氨基酸含量，可能是由于防寒措施能够提高植株体内温度，降低温度的变化幅度，使树体合成新的物质参与生长代谢，从而树体的抗旱能力增加，物质转化速度加快，可溶性糖、可溶性蛋白和游离氨基酸转化降解，导致其含量下降，以此来提升整体的抗寒性。本研究中，树干保温带包裹处理的可溶性糖、可溶性蛋白和游离氨基酸含量最低，主要是由于树干保温带包裹能够保持恒定的温度。

植株在受到低温冷害时，会产生大量的氧自由基，自由基的产生参与细胞膜脂过氧化[13]。超氧基阴离子和过氧化氢同属植物中的活性氧系统，细胞受到胁迫时，酶的活性降低，自由基则会逐渐增加，加速膜脂过氧化反应，破坏膜系统，导致细胞代谢出现异常，对机体造成伤害，从而破坏质膜，最终可能导致细胞死亡[14]，植株体内存在的抗氧化系统在受到胁迫时启动，其中SOD、POD、CAT和APX是最为重要的抗氧化酶，能够有效地清除植物细胞内积累的活性氧，维持正常的生理代谢，抗氧化酶活性能够反映出在一定范围内植株受到胁迫的程度，研究表明，采取一定的措施能够提高植株的抗寒能力[14]，本研究结果表明：5种防寒措施处理下SOD、POD、CAT和APX表现出不同的变化趋势，其中树干保温带包裹和树干地膜包裹处理的抗氧化酶活性较低，说明在该处理下植株受到的胁迫较轻。综合比较，采用防寒措施显著降低国槐幼苗可溶性糖、可溶性蛋白和游离氨基酸含量，且各处理的渗透调节物质含量从小到大依次为树干保温带包裹、树干地膜包裹、玉米秸秆覆盖、地膜覆盖、树干涂白，抗氧化酶活性树干保温带包裹处理最低，因此，可采用树干保温带包裹来提高国槐抗寒能力。