不同培土厚度对油茶叶片抗寒性生理指标的影响

胡娟娟， 宋 浩，蒋年芹，，吴 炜，张 涛，詹文勇，戚华峰，韩邦兴，束庆龙

(1.皖西学院 环境与旅游学院，安徽 六安 237012；2.安徽省中药资源保护与持续利用工程实验室，安徽 六安 237012；3.仿生传感与检测技术安徽省重点实验室，安徽 六安 237012；4.安徽农业大学 林学与园林学院，安徽 合肥 230036；5.安徽省农业科学院农业工程研究所，安徽 合肥 230031；6.安徽东旭大别山农业科技有限公司，安徽 金寨 237300；7.安徽德昌苗木有限公司，安徽 舒城 231340；8.六安市丰乐源油茶开发有限公司，安徽 六安 237005)

油茶(Camelliaoleifera)属于山茶科 (Theaceae)山茶属(Camellia)，其主要作用是生产油茶籽油。此油中含有高达85%～92%的不饱和脂肪酸，联合国粮食及农业组织将其认定为大力推行种植的健康型高级食用植物油，经常食用茶油可预防心血管硬化、降血压、降血脂等。油茶籽油被称为“东方橄榄油”[1](P1)，[2]。作为一种经济林树种，油茶不仅具有很高的食用价值，其观赏价值也很高。近些年，油茶产业在我国不断地发展壮大，现在的安徽北部、河南南部以及湖北的北部地区也引入了油茶栽培种植。作为一种喜温植物，尽管在长久的历练中，其抗寒性得到了一定的提高，但它们依旧难以忍耐低温。2008年，我国就曾出现过几十年难以一见的极端低温天气，湖南省的油茶种植行业也因此收益大幅度下降。2017年，同样作为油茶种植北部边缘地区的河南省南阳市桐柏县，油茶因受到了极端低温天气的影响，遭受了较严重的冻害[3-4]。

在油茶种植分布的北部地区，低温经常是限制其高产稳产的重要因素。因此，探索如何提高油茶抗寒性的措施显得尤为重要。查阅资料发现，专家、学者早年就对油茶的抗寒性开展了许多的研究，其中的探究方向和方法就涉及油茶品种抗寒性研究[5-7]、遮阴和施肥对油茶抗寒性的影响[8-9]、油茶叶片内部组织与抗寒性的分析、低温胁迫对油茶苗抗寒性的影响等方面的研究[10-14]，但是关于培土厚度对油茶抗寒性的影响研究鲜少报道。

为此本研究比较了不同培土厚度油茶在冬季自然低温环境时油叶片解剖结构、相对含水量、相对电导率、土壤容重等抗寒性指标的差异，解析了油茶在生理生化水平抗逆性差异机理研究，从而筛选出增强油茶抗逆性的关键栽培技术，以期为安徽江淮地区及六安地区大面积种植油茶提供技术支持和理论知识。

1 材料与方法

1.1 试验地概括

实验地处于安徽省六安市金寨现代产业园区的油茶造林基地，位于31.74′N，115.93′E。属于北亚热带湿润气候地区，多年平均气温14.6 ℃～15.6 ℃，全年日照长度多年平均为1969 h；极端条件下最高温度为40.4 ℃，最低温度为-16 ℃；每年无霜期平均211 d～228 d，初霜期多年最早平均开始于11月2日，当年无霜期多年平均出现在3月27日。

1.2 试验设计

2019年越冬前(11月初)在油茶园根际周围进行培土，面积1平方米左右，培土厚度为5 cm、15 cm、25 cm、对照(不培土)四种不同根保护处理，分别记为T1、T2、T3、CK，每个处理2亩地，三次重复，共24亩。2019年11月完成试验，2020年12月下旬采样，观察油茶发生冻害与否、进行培土厚度5、15、25厘米下的土壤湿度、土壤容重和油茶生长量、生理生化指标的测定，随后分析了不同根际保护处理抗寒性差异。

1.3 试验材料

本试验供试材料采自2013年造林，林相整齐、立地条件相对一致的适宜小气候地形的油茶林。

土壤样品采自不同培土处理的油茶林地，每处理分别设立3个采样点，取样时，分点用环刀挖取培土层以下0～5 cm，5～15 cm，15～25 cm土样，待测土壤容重和含水量；不同培土厚度处理的培土层以下5 cm、15 cm和25 cm处待测根际土壤温度。

1.4 测定方法

1.4.1 土壤含水量测定

使用烘干称重法测定[15]。

1.4.2 土壤容重测定

用环刀法测定[16]。

1.4.3 土壤温度测定

采用土壤温度计直接测定。

1.4.4 叶片解剖结构的测定

采用石蜡切片法对叶片进行形态解剖结构测定[17]。

1.4.5 相对含水量测定

采用烘干称重法测定[18]。采取油茶苗上的第3片叶片，迅速剪切成小块，取三份1 g(记作Wf)，作3个重复。相对含水量公式计算方法如下：

相对含水量=[(鲜重Wf -干重Wd)/(饱和重Wt -干重Wd)]×100%。

1.4.6 相对电导率测定

采用陈爱葵法测定[14]，并运用如下计算方法求出油茶苗叶片的相对电导率：相对电导率=R1(浸泡后电导率)/R2(煮沸后电导率)×100%。

1.5 数据处理

使用DPS(DPS公司，v7.05)对数据进行单因素方差分析，并且使用LSD法开展多重比较，采用Microsoft Excel 2010作图。

2 结果与分析

2.1 不同培土厚度对土壤物理性质的影响

2.1.1 土壤含水量

经过实验发现：培土处理对土壤含水量是有影响的，且这种影响随着培土厚度的变化而变化，具体结果由图1可以看出。在进行培土5 cm、15 cm、25 cm处理的培土层下0～5 cm、5～15 cm、15～25 cm土壤含水量均分别高于未培土处理，T1、T2、T3处理培土层以下0～5 cm土壤含水量分别是CK的1.05、1.07、1.16倍；T1、T2、T3处理培土层以下5～15 cm土壤含水量分别是CK的1.03、1.08、1.18倍；T1、T2、T3处理培土层以下15～25 cm土壤含水量分别是对照的1.04、1.10、1.18倍。其中T1、T2、T3、和CK处理下各取土层土壤含水量高低顺序均是15～25 cm最高、0～5 cm最低。这一结果在干旱愈严重情况下表现愈显著。进行培土处理的土壤含水量较空白对照组都有不同程度的提高，且培土厚度为25 cm时更加明显。

图1 培土对土壤含水量的影响

2.1.2 土壤容重

通过图2可以看出，在进行培土5 cm、15 cm、25 cm处理的培土层下0～5 cm、5～15 cm、15～25 cm土壤容重均分别低于未培土处理，其T1、T2、T3、和CK处理下各取土层土壤容重高低顺序均是15～25 cm最高、0～5 cm最低；T1、T2、T3处理培土层以下0～5 cm土壤容重分别比CK低1.39%、2.21%、5.50%，T1、T2、T3处理培土层以下5～15 cm土壤容重分别比CK低5.76%、10.07%、11.51%，T1、T2、T3处理培土层以下15～25 cm土壤容重分别比对照低3.50%、9.79%、11.89%。进行培土处理的土壤容重较空白对照组都有不同程度的降低，且培土厚度为15～25 cm时更加明显。

图2 培土对土壤容重的影响

2.1.3 土壤温度

研究表明，培土有助于提高土壤含水量和增加土壤温度，本试验研究不同培土厚度处理的培土层以下5 cm、15 cm和25 cm处根际土壤温度，结果见图3。

图3 培土对土壤温度的影响

由图3可知，不同培土厚度处理的培土层以下5 cm、15 cm和25 cm处根际土壤温度均呈现出先下降后升高的变化趋势，同一培土层在不同处理间的土壤温度均呈现出CK

以上培土处理的土壤含水量提高、容重降低、冬季土温升高对油茶生长是十分有益的，起到提高栽植成活率、提高生长势和增加抗逆性的作用。由此可以得出，培土有利于油茶的生长，进而增强油茶抗逆性。

2.2 不同培土厚度对油茶叶片生理指标的影响

2.2.1 叶片解剖结构

由表1可知，不同处理间油茶叶片厚度高低顺序为T1T2>T3>CK。从栅栏组织/海绵组织比值数值的高低顺序可得T2 >T1>T3>CK。方差分析结果显示，不同处理下油茶角质层厚度、叶片厚度、海绵组织厚度、栅栏组织/海绵组织的比值差异达到极显著水平(P<0.01)；不同处理的油茶叶片下表皮厚度差异达到了显著水平(P<0.05)。

表1 培土对油茶叶片解剖参数的影响

2.2.2 叶片相对含水量

通过图4可以得出，不同培土厚度处理下油茶叶片相对含水量高低顺序是T2< T3

图4 培土与油茶叶片相对含水量的关系

2.2.3 叶片相对电导率

细胞膜系统的稳定性与植物的抗寒性之间联系密切。植物冻害的重要部位是细胞膜，它是细胞从外部向内部结冰的天然屏障，同时也是细胞调节水分的重要组成部分。因此，细胞膜系统的稳定性直接决定植物的抗寒性。低温会使得代谢紊乱，增大细胞膜的通透性，天然屏障的选择透过性降低会导致可溶性物质外渗，电解质的渗出率是植物抗寒性的基本指标，因此相对电导率的测定对验证植物的抗寒性具有重要意义。

不同条件下，油茶叶片的相对电导率高低顺序是：T3< T1

图5 培土与油茶叶片相对电导率的关系

2.3 不同油茶生理指标与土壤物理性状的相关性分析

油茶叶片生理指标与土壤物理性状的相关性分析见表2。由此得出，油茶叶片各项指标值除角质层厚度、下表皮厚度和栅栏组织/海绵组织与土壤含水量呈现正相关之外，其余均呈现负相关；油茶叶片各项指标值除角质层厚度、下表皮厚度和栅栏组织/海绵组织与土壤容重呈现负相关之外，其余均呈现正相关；油茶叶片各项指标值除下表皮厚度和栅栏组织/海绵组织与土壤温度呈现正相关之外，其余均呈现负相关。

表2 油茶生理指标与土壤物理性状的相关性分析

在油茶叶片各项生理指标值之间，相对电导率与叶片厚度呈现显著正相关，相关系数值为0.93；叶片厚度与海绵组织厚度呈现极显著正相关，相关系数值为0.96，与下表皮厚度呈现显著负相关，相关系数值为0.92；角质层厚度与上表皮厚度呈现显著负相关，相关系数值为0.92；上表皮厚度与下表皮厚度呈现显著正相关，相关系数值为0.89；海绵组织厚度与下表皮厚度、栅栏组织/海绵组织分别呈现极显著和显著负相关，相关系数值分别为0.98和0.93；下表皮厚度与栅栏组织/海绵组织呈现显著正相关，相关系数值为0.94。其余的两两指标之间均呈现相关性不显著(P>0.05)。

3 结论与讨论

3.1 讨论

土壤的物理性质是植物健康生长发育的重要农业气象条件之一，土壤湿度、土壤容重和土壤温度对促进植物生长工作的顺利进行和取得良好质量起着重要的作用。本研究发现，培土15～25 cm能显著提高油茶林地土壤含水量和土壤温度、降低土壤容重，有利于油茶更好地适应自然低温。

植物利用表皮阻止外界不良因素的入侵，叶表皮的厚度可以减轻低温等因素对叶片内部组织的伤害[19]。本研究得出油茶叶片海绵组织厚度、叶片厚度与培土厚度大体呈负相关，栅栏组织/海绵组织与培土厚度呈正相关。这与庄瑞林等人发现油茶叶片的海绵组织与油茶的抗寒性呈现出较高程度的负相关，且相关系数很高[17]。栅栏组织/海绵组织抗寒性呈正相关，组织结构疏松度与抗寒性呈负相关的研究结果一致[22-21]。

秋冬季节，茶树成熟叶片的含水量随着气温变化而变化，即叶片含水量与温度成正相关[22]。本研究发现，不同培土厚度处理的油茶叶片相对含水量高低顺序为T2< T3

植物在受到冷害胁迫时，其相对电导率会产生相应的变化。遭遇低温时，植物细胞膜系统会最先受到伤害，冷害使膜的透性发生变化，选择透过性丧失，细胞内的电解质会大量流出，导致电解质渗透率增大，相对电导率值升高[9]。本实验得出，T1、T2、T3处理油茶叶片相对电导率分别比不培土处理低25.61%、19.22%和30.01%。当对油茶植株进行培土处理时，降低了油茶的相对电导率，在培土厚度为25 cm时，油茶的抗寒性较强。

3.2 结论

由于进行培土处理的油茶抗寒性高于未进行培土处理的油茶，要想提高油茶的产量可以进行适当的培土处理，通过改善其生存的自然环境，提高抵御自然低温的能力以增产。本实验结果表明，在培土厚度为15～25 cm时油茶的抗寒性最好。本实验所得到的结论一方面可以为丰富油茶育苗技术和提高油茶林在低温下的存活率提供理论依据，另一方面可以为提高油茶产量、增加经济效益做出贡献。但是本研究仅从土壤的物理性质、油茶部分生理指标方面进行抗寒性的分析，且在培土厚度梯度设置是不够细致。所以后续的研究应结合更多的生理指标，进一步完善对培土厚度梯度的测定分析，以得到更加准确的评价结果。