水分胁迫对刺槐生理特性的影响

2023-06-09高宗渊宁夏回族自治区固原市六盘山林业局挂马沟国有林场宁夏固原756500

特种经济动植物 2023年6期

●高宗渊（宁夏回族自治区固原市六盘山林业局挂马沟国有林场宁夏固原 756500）

刺槐是豆科、刺槐属植物，因其生长迅速，适应性强，材质优良，在我国已成为干旱、半干旱地区一种重要的造林树种，在改善生态环境、防止水土流失方面意义重大[1]。在植物生长过程中，通常会面临高温、干旱、盐碱等逆境，而干旱是作物生产能力、植被生态效益最为重要的影响因素。在干旱条件下，植物形态、生理特性等均会发展变化。赵楚等[2]研究了水分胁迫对棱角山矾生长和生理特性的影响，发现棱角山矾对干旱胁迫较为敏感会通过提升细胞渗透调节物质含量及抗氧化酶活性以应对水分胁迫；黄海霞等[3]以1 年生裸果木实生苗为研究对象，探讨了裸果木幼苗根系形态和生理特征对水分胁迫的响应，发现在干旱条件下裸果木幼苗根冠比有所增加，代谢强度有所降低，酶活性有所增强。目前，已有研究探索了刺槐生长与土壤水分间的相互关系，但是由于环境条件的复杂性以及多样性，试验结果并不一致。因此，研究固原市六盘山不同水分梯度下刺槐幼苗的生理特性，以期为当地刺槐种植产业的发展提供数据支撑。

1 材料及方法

1.1 研究区概况

本研究在固原市六盘山某试验基地内进行。试验地地处宁夏南部的黄土高原，属中温带半湿润向半干旱过渡带，兼具大陆性及海洋季风边缘气候特点，年平均气温5～6℃，年平均降雨量677 mm，年平均日照时长2200～2400 h。

1.2 试验材料

试验用材料为六盘山本地1 年生刺槐实生苗，试验用土壤为过筛黄绵土，试验用花盆规格为32 cm×29 cm×26 cm。

1.3 试验设计

在2020 年4 月下旬，将刺槐幼苗植入花盆内，每盆内植入1 株幼苗及15 kg 土壤，维持土壤内充足的水分，以确保刺槐幼苗健康成活。在刺槐幼苗正常生长60 d 后，选择长势一致的幼苗共120 盆进行控水试验。本试验共设置4 个处理，分别为CK（水分充足，土壤含水量控制在田间持水量的75%～90%）、W1 处理（轻度干旱，土壤含水量控制在田间持水量的60%～75%）、W2处理（中度干旱，土壤含水量控制在田间持水量的45%～60%）、W3 处理（重度干旱，土壤含水量控制在田间持水量的30%～45%）。在晴天将刺槐置于露天环境内，雨天置于防雨棚内。采用称重法对土壤含水量进行控制，每3 d 对土壤称重一次，测定土壤含水量，若含水量低于设计处理下限，将取相应水量均匀浇施于盆内，需注意避免土壤含水量超过试验设计水分上限。在试验过程中，保持栽培土壤的自然肥力，无需施肥。在2020 年10 月中旬，测定刺槐幼苗各指标。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 形态指标用钢尺测量刺槐幼苗苗高；用游标卡尺测量地径；冠幅取刺槐幼苗东西冠幅及南北冠幅的平均值。

1.4.2 生物量每个处理选择3 株代表性植株，用电子游标卡尺测量细根长度及直径，利用量筒测量根部体积及叶体积。在测量结束后，将植物置于105℃条件下杀青20 min，接着将环境温度控制为75℃，测定根干重、叶干重。

1.4.3 根、叶性状用游标长尺测量刺槐幼苗叶片厚度；采用描形称重法测定叶面积，计算比叶面积、叶组织密度、比根长、根组织密度等指标。公式：

采用重铬酸钾-外加热法测定叶片、根系有机碳含量；采用全自动凯氏定氮仪测定氮含量；采用钒钼黄比色法测定磷含量。

1.5 数据处理及分析

采用Excel 软件对试验数据进行预处理及统计学分析，利用SPSS 19.0 软件进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 水分胁迫对刺槐幼苗形态指标的影响

不同处理刺槐幼苗形态指标，见表1。

表1 水分胁迫对刺槐幼苗形态指标的影响

由表1 可知，不同处理刺槐幼苗株高存在显著差异，其中CK 与W1 处理（二者差异不显著）刺槐幼苗株高显著高于W2 和W3 处理（二者差异不显著）；不同处理刺槐幼苗地径变化趋势与株高基本一致，CK 及W1 处理刺槐幼苗地径更大（0.82～0.83 cm），而W2 与W3 处理刺槐幼苗地径相对较小（0.61～0.64 cm）；刺槐幼苗冠幅，CK、W1、W2 三个处理刺槐幼苗冠幅差异不显著，W2 与W3 处理刺槐幼苗冠幅差异不显著，CK、W1 处理冠幅显著高于W3 处理。

2.2 水分胁迫对刺槐幼苗叶功能性状的影响

不同处理刺槐幼苗叶功能性状，见表2。

表2 水分胁迫对刺槐幼苗叶功能性状的影响

由表2 可知，水分胁迫对刺槐幼苗比叶面积、叶组织密度、叶氮含量无显著影响；不同处理刺槐幼苗叶厚度差异显著，CK、W1 处理叶厚度显著大于W2、W3 处理；不同处理刺槐幼苗叶有机碳含量与叶厚度变化趋势基本一致，CK与W1 处理差异不显著，叶有机碳含量分别为475.38，486.24 g/kg，W2 与W3 处理叶有机碳含量分别为447.14，453.79 g/kg；随着干旱程度的加重，刺槐幼苗叶磷含量呈降低趋势，其中CK、W1、W2 处理刺槐幼苗叶磷含量差异不显著。

2.3 水分胁迫对刺槐幼苗根功能性状的影响

不同处理刺槐幼苗根功能性状，见表3。

表3 不同处理刺槐幼苗根功能性状

由表3 可知，水分胁迫对刺槐幼苗根有机碳含量、根氮含量无明显影响；不同处理刺槐幼苗比根长差异显著，其中CK 比根长最大，然后为W3、W2 处理，W1 处理刺槐幼苗比根长最小；W1、W2、W3 三个干旱处理刺槐幼苗根组织密度（三者差异不显著）显著高于CK；不同处理刺槐幼苗根磷含量变化趋势与根组织密度基本一致，其中W1、W2、W3 处理根磷含量在0.93～1.05 g/kg，CK 最低，为0.75 g/kg。

2.4 水分胁迫对刺槐幼苗生物量积累及分配的影响

不同处理刺槐幼苗生物量积累及分配，见表4。

表4 不同处理刺槐幼苗生物量积累及分配

由表4 可知，刺槐幼苗总生物量以W1 处理最高，接着依次为CK、W2、W3 处理，其中CK与W1 处理刺槐幼苗总生物量差异不显著，前二者与W2、W3 处理差异不显著；在轻度干旱处理条件下，刺槐幼苗地上生物量无明显变化，但是随着干旱程度的进一步增加，刺槐幼苗地上生物量明显降低；不同处理刺槐幼苗地下生物量差异显著，其中以W1 处理最高（17.34 g），与其余3个处理差异显著。