白龙江干旱河谷不同抗旱树种造林适应性

刘虹涛

1.甘肃省白龙江林业科学研究所，甘肃 兰州 730070；2.甘肃白龙江森林生态系统国家定位观测研究站，甘肃 舟曲746300

干旱河谷指高山峡谷区下部干热，四周环境相对湿润，植被稀疏，以灌丛和草本为主的区域[1]，属于局部干旱生境[2]，中国的干旱河谷主要分布在岷江、金沙江、大渡河、雅砻江上游和嘉陵江支流等地区[3]，该区域降雨量少，蒸发量大，水热矛盾突出，土壤质地不良，蓄水能力低下，水土流失严重，地质灾害频发，生态敏感脆弱[4]，该区域植被恢复与重建已是当前主要任务之一。

白龙江干旱河谷是长江水系北部的生态脆弱带和敏感区，也是长江上游至关重要的水源涵养、水土保持区[5]，近年来由于人为过度放牧、采药、采矿、乱砍滥伐等，致使植被严重退化，泥石流和滑坡等地质灾害频发，水土流失严重，植被恢复困难[6-7]，具有向荒漠化发展的趋势[2]。选择适宜树种造林，成为改善干旱河谷生态植被的重要措施之一[8]。陈峰等[9]研究筛选出5 种乔木树种适宜岷江干旱河谷造林。谢飞等[10]采用盆栽试验，通过渗透调节物质、抗氧化酶和叶绿素等指标研究认为狼牙刺（Sophora davidii）、酸 枣（Ziziphus jujubavar.spinosa）、荆条（Vitex negundovar.heterophylla）抗旱性较强。王飞[2]、李玉[11]等人对白龙江干旱河谷主要灌丛调查研究表明：狼牙刺、酸枣、荆条、柠条（Caragana korshinskii）、文冠果（Xanthoceras sorbifolium）和侧柏（Platycladus orientalis）是白龙江干旱河谷区主要建群种。干旱河谷区域分布广，不同区域生境也不同，本研究在前人调查的基础上选取白龙江干旱河谷主要建群种狼牙刺、酸枣、荆条、柠条、文冠果和侧柏等为研究对象，通过育苗和造林试验，统计造林成活率，分析抗旱生理指标等生态学特征，分析不同树种的适应特征，提出适宜白龙江干旱河谷区域栽植树种，丰富白龙江干旱河谷造林树种多样性。

1 试验地概况

试验地位于白龙江干旱河谷区，102°46′—104°52′E、33°04′—35°09′N，属典型的西南高山地形；亚热带气候，气候干燥，气温度、降水垂直梯度和水平差异明显。年均降水300～500 mm，集中在5—10 月，占比＞85%；年蒸发量是降水量的3～5倍；年均气温13.1 ℃，年均无霜期223 d。白龙江地处青藏高原东北边缘，为长江二级支流，河道落差大，流域区内滑坡、泥石流等灾害频发，植被以旱生灌丛和草丛为主，建群种主要为旱生具刺灌木和耐旱草本。试验造林地海拔1 100～1 200 m，坡向半阳坡，坡度19.2°，土壤以山地褐土为主，植被盖度小于50%[12-13]。

2 材料与方法

2.1 材料

供试容器苗同圃自育，播种所用种子为白龙江拱坝河流域自采，基质为3 泥炭土：1 蛭石。酸枣、柠条、狼牙刺、文冠果、荆条苗龄2 年，苗高酸枣34 cm、柠条62cm、狼牙刺52 cm、文冠果16.5 cm、荆条71.5 cm，容器选用规格8 cm×10 cm 的营养钵；侧柏苗龄4 年，苗高76 cm，容器规格8 cm×10 cm。

2.2 试验设计

造林试验于2019 年4 月20 日进行。采用完全随机设计，每个树种3 次重复，每个重复小区植苗200株，株行距为1 m×2 m。次年秋季调查成活率，一次随机抽查100 株，分别记录成活和死亡株数。

样品采集。2020 年7 月25 日在每个重复小区随机选取10 株长势良好、健壮、无病虫害和无机械损伤的植株，在每个树冠上部、中部和下部的东、西、南、北四个方向采集叶片，每种植物叶片均匀混合装入液氮瓶密封带回实验室备用。

抗氧化酶活性和渗透调节物质的测定：氧化物歧化酶（SOD）采用氮蓝四唑法测定，过氧化物酶（POD）采用愈创木酚法测定，过氧化氢酶（CAT）采用紫外吸收法测定；渗透调节物质脯氨酸采用茚三酮比色法测定，可溶性糖采用蒽酮比色法测定，可溶性蛋白采用考马斯亮蓝 G-250 染色法测定[10]。

2.3 数据分析方法

测定数据采用Microsoft Excel 2010 和SPSS Statistics 17.0 软件进行处理和分析。

3 结果与分析

3.1 白龙江干旱河谷不同造林树种成活率

成活率是反映栽培树种应对干旱环境的抵抗能力的体现，白龙江干旱河谷6 种不同造林树种成活率见图1，由图1 可知，狼牙刺成活率最高（92%），文冠果成活率最低（57%）。狼牙刺、侧柏、柠条、文冠果互相之间差异有统计学意义（P＜0.05），说明四者数值差异不属于随机变化范畴，即差异真实存在，造林成活率依次降低；酸枣与狼牙刺差异无统计学意义，说明二者的数值差异属于随机变化范畴，即酸枣造林成活率与狼牙刺相同；荆条与狼牙刺、侧柏差异无统计学意义，说明荆条造林成活率分别等同于狼牙刺、侧柏，即介于二者之间。因此，6 个树种抗旱造林适宜性能优劣顺序为狼牙刺、侧柏、柠条、文冠果，酸枣等同于狼牙刺，荆条介于狼牙刺与侧柏之间。

图1 白龙江干旱河谷不同造林树种成活率Fig.1 Survival rate of different afforestation tree species in Bailongjiang arid valley

3.2 白龙江干旱河谷不同造林树种抗氧化物酶活性

抗氧化物质通过清除植物体内活性氧，减少由于干旱引起的氧化胁迫对植物造成的不良影响，从而提高植物的抗旱性[14]。由图2 可知，不同树种抗氧化物酶的含量相差较大。荆条的SOD 含量最大（218.72 U·g-1），荆条和酸枣的SOD 相差不大，文冠果的最小（112.86 U·g-1），仅是荆条的一半；狼牙刺POD 含量最大为221.84 U/g，文冠果最小为48.96 U/g，狼牙刺POD 含量是文冠果的4.5 倍，柠条、荆条、侧柏和文冠果的相差不大；CAT 含量相差不大，最大的为狼牙刺，最小的为柠条；酸枣与荆条的SOD 含量差异无统计学意义，二者之间差异属于随机变化范畴，酸枣、狼牙刺、侧柏、柠条、文冠果SOD 含量相互之间有统计学意义且含量依次减少；荆条与侧柏的POD 和CAT 含量差异无统计学意义，其他之间均呈显著相关性；酸枣的3 种不同抗氧化酶含量均较高，整体呈现出较强的抗旱性。

图2 白龙江干旱河谷不同抗氧化物酶含量的相关性Fig.2 Correlation of different antioxidant enzyme contents in Bailongjiang arid valley

3.3 白龙江干旱河谷不同造林树种渗透调节物质

可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白是植物重要的渗透调节物质，为植物提供能量，提高细胞信号传递和细胞质浓度，进而提高植物抗旱性[15]。由图3可知，不同造林树种3 种渗透调节物质含量相差较大。酸枣的可溶性糖含量最大是文冠果的3 倍，荆条与侧柏的可溶性糖含量无统计学意义，及不存在显著性差异，其他物种之间可溶性糖含量均呈显著性差异；脯氨酸含量在289.63～573.79 ug·g-1之间，狼牙刺最大，文冠果最小，酸枣和侧柏之间无统计学意义，侧柏与柠条之间无统计学意义，其他相互之间均存在统计学意义，呈显著性差异；可溶性蛋白含量依次是文冠果＜侧柏＜柠条＜荆条＜酸枣＜狼牙刺，狼牙刺的含量最大（26.97 ug·g-1）是酸枣（13.62 ug·g-1）的2 倍，是文冠果（5.79 ug·g-1）的3 倍，狼牙刺3 种渗透调节物质均较高，则抗旱性较强。

图3 白龙江干旱河谷不同造林树种渗透调节物质含量Fig.3 Content of osmotic adjustment substances of different afforestation tree species in Bailongjiang arid valley

4 结论与讨论

植物的抗旱性是植物受到不适宜生长发育条件而产生的阶段性反应，不同树种的抗旱性不同[10]。通过对白龙江干旱河谷6 种不同树种造林试验成活率分析可知：狼牙刺和酸枣的成活率最高且都超过了90%，荆条和侧柏成活率大于80%，文冠果的成活率仅为57%，文冠果的根为肉质根，在植株生长过程中需要较多的光照和水分[10]，因干旱河谷区域干燥少雨，土壤水分低，故成活率较低；对6 种不同造林树种的渗透调节物质和抗氧化酶活性的6 个指标进行差异性分析可以看出，不同指标其抗旱性评价所筛选出的抗旱树种不尽相同，这与谢飞[10]等人的研究一致，本研究中SOD 含量最高的是荆条，其次是酸枣和荆条，且两者相差不大，然后是狼牙刺；POD 和CAT 含量狼牙刺的最高，酸枣和荆条次之，说明狼牙刺、荆条和酸枣具有较好的抗旱性，文冠果抗氧化物酶含量最低，抗旱性差；渗透调节物质中可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白的含量和抗氧化物酶的含量相吻合，即狼牙刺、酸枣和荆条含量最高，文冠果最低。通过存活率、渗透调节物质和抗氧化酶活性综合可知在6 种不同造林树种中狼牙刺、酸枣和荆条的抗旱性最强，文冠果的最低。因此，不同区域应根据树咱的抗旱性进行选择配置。