树木抗旱性及抗旱造林技术研究综述

2024-01-01丁雅琴

农业灾害研究 2024年4期

收稿日期：2024-01-10

作者简介：丁雅琴（1998—），女，甘肃永昌人，助理工程师，研究方向为木材科学与工程。

摘要：林业作为我国的支柱产业，在发展经济和生态环境方面发挥着重要的作用。近年来，干旱缺水成了林业生产中最突出的问题，造林成活率低、造林成本高、造林效益差已经成了我国林业发展的瓶颈。抗旱造林技术是提高树木成活率的关键技术，但是在实际应用中还存在着许多问题。探讨了树木抗旱性及抗旱造林技术，以供参考。

关键词：树木；抗旱性；抗旱造林技术

中图分类号：S728.2 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）04–00-03

林业资源在生态环境中占据着重要地位，而植树造林是林业资源中的一项重要任务。但是由于我国自然条件的限制，我国大部分地区都面临着干旱问题。树木的成活率以及生长情况与降水量有着密切的联系。因此，为了提高造林的成活率以及生长情况，相关部门必须重视树木抗旱造林技术，采取科学有效的措施，解决干旱问题，提高树木抗旱造林技术水平。

1 树木的抗旱性研究

1.1 叶片持水力

叶片持水力是植物在干旱时的重要生理指标，主要表现为叶片的水势。由于植物受到干旱胁迫，其叶片水势会发生变化，这是由于蒸腾作用加强，细胞液浓度升高所引起的[1]。持水力是指叶片在干旱胁迫下的吸水能力，它是衡量植物抗旱性强弱的重要指标。

在干旱胁迫下，水分对植物组织的渗透压起着重要作用。当干旱胁迫解除时，组织中的水分就会增加。在这一过程中，细胞液浓度降低，导致细胞壁脱水，同时，叶片水势也会降低[2]。持水力可以通过增大叶片面积、提高气孔导度和增加蒸腾速率等方法来提高。随着叶片面积的增大和气孔导度的增加，细胞液浓度降低。当细胞液浓度降低到一定程度时，水分就会从细胞壁渗入到细胞内，蒸腾速率也会降低。此时，植物可以通过增加蒸腾作用来提高水分利用效率。但是叶片面积和气孔导度并不是越大越好，当这2种因素超过一定程度时，就会阻碍水分的渗透和蒸腾作用。同时，叶片水势也有一定的范围，在水势≥0的范围内，植物可以正常生长；而当水势＜0时，植物就会萎蔫或死亡。因此，在植物抗旱过程中，工作人员要合理配置各种生物因子之间的比例，以避免或减少植物叶片水势过低而发生干旱、死亡[3]。

1.2 气孔调节

气孔是植物气孔的一个组成部分，它的大小和密度直接影响植物的蒸腾速率，从而影响植物对水分的吸收和利用。干旱条件下，叶片表面气孔关闭，阻碍了水分的渗透作用，抑制了水分的吸收，从而降低了蒸腾速率。这种气孔调节作用是通过影响植物叶片上的气孔密度来实现的。一般情况下，气孔密度与气孔面积呈正相关，即气孔面积越大，则气孔密度越高。

但这一理论尚有不足之处。第一，气孔密度会受到环境条件，如温度、湿度、光照强度和CO2浓度等因素的影响，而不同的树种由于其生长条件、生理代谢过程和环境条件等因素的不同，其气孔孔径和分布也不相同。在干旱条件下，有的树种气孔密度大则气孔孔径小、分布也较广，因此其蒸腾速率也较高。而其他植物的气孔孔径较小且分布狭窄，蒸腾速率较低。第二，植物不同器官对干旱环境具有不同的适应性和抗旱性。例如，植物叶片表皮上分布了大量气孔，因此在干旱条件下，叶片表皮细胞水分散失快；而根系或地上部对水分吸收少、蒸腾作用弱，因此抗旱性强的植物叶片上有较多的水分散失[4]。

1.3 渗透调节

渗透调节是指植物通过向细胞壁或细胞内运输溶质来维持体内水的平衡。植物体内水的运输一般是通过液泡中的原生质进行的，原生质中的水分可以在一定程度上补偿水分丢失。当植物水分亏缺时，原生质中的水分可以通过渗透作用来进行补充。而如果原生质中的水分过多时，细胞将会被水浸没而死亡。因此，植物体内存在着渗透调节机制以维持其正常生理功能。在干旱条件下，植物体内的水分可以通过渗透作用来补充。干旱胁迫下，植物体内还会产生一种抗旱性很强的物质——脯氨酸。脯氨酸是一种能高度积累于细胞质内的非蛋白氨基酸，它在干旱条件下含量会上升，随着脱水程度的增加而增多，在植物体内起着重要的作用。

1.4 抗氧化酶系统

在干旱胁迫条件下，植物体内的氧化还原状态会发生变化，膜系统的膜脂会发生过氧化，造成细胞膜被破坏，增强细胞膜的通透性，使膜上的抗氧化酶如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱甘肽还原酶（GR）等活性降低，这种细胞内抗氧化酶活性的变化是植物对干旱胁迫的一种防御机制，会使植物体内抗坏血酸、谷胱甘肽以及超氧化物歧化酶的活性降低，进而使自由基含量减少[5]。

1.5 叶片抗老化能力

叶片老化是植物生长发育中的自然现象，是生物发育到一定程度的结果，是生命活动中不可缺少的一个环节。植物叶片的老化主要受光、温、水、肥及其他营养物质供应因素的影响，其中最重要的是光照。在干旱条件下，光照不足会使叶片中的叶绿素合成受到抑制，导致叶片变黄或变褐，造成光破坏和组织坏死，最终导致叶片老化。同时，在干旱条件下，由于光和热的影响，植物体内光合产物（如糖、淀粉）的积累速度会加快，光合作用弱的植株会出现叶片黄化现象，叶片老化后，叶绿素含量会下降，叶片细胞内所含水分会减少。干旱还会影响叶片中生物大分子如蛋白质、核酸等物质的合成和运输，从而使细胞内的物质运输受阻。此外，干旱条件下，植物体内水分亏缺，导致代谢过程受阻，水分供应不足会导致蒸腾作用减弱，从而使叶片中含氧量降低。因此，干旱条件下，叶片中糖、蛋白质、核酸等物质积累较多，这些物质在逆境下会被氧化分解而释放出大量自由基，使叶片膜脂发生过氧化作用。

1.6 蒸腾作用与抗旱能力

植物蒸腾作用是指植物在一定条件下，将植物体内吸收的水分通过叶片表面的气孔散失掉而使水分流失[6]。蒸腾作用主要包括蒸腾失水、蒸腾耗水和蒸腾耗热。树木在正常的生活过程中，需要一定的水分消耗，而这些水分的消耗就是通过蒸腾作用来完成的。当树木处于干旱时，它的水分需求量要比正常情况下高，此时气孔会进行开闭，叶片表面会形成蜡质层，从而减少水分散失。

植物抗旱能力是指植物在一定的环境条件下抵抗水分丧失和气体交换的能力。植物抗旱能力与其对水分和热量的利用能力关系密切。例如，在北方的绿化树木的管理中，经常会遇到干旱的天气，尤其是在春季和秋季。因此，要想让树木快速、健康地生长，就必须增强树木的抗旱性。抗旱性强的植物可以在干旱时期保持正常的生长和发育，而抗旱性弱的植物则会出现生长不良和死亡现象。树木抗旱能力不仅与其自身水分状况有关，还与环境因素有关。

2 抗旱造林技术研究

2.1 节水抗旱措施

在干旱地区，树木的抗旱措施主要有节水灌溉和保水措施。节水灌溉是通过灌溉系统的科学管理，提高水的利用率，减少水资源的浪费。节水灌溉主要包括滴灌、渗灌、微灌等方式。在干旱地区造林中，工作人员要充分利用节水灌溉技术，合理利用水资源。

滴灌是一种高效的节水灌溉方法，可将水分直接输送到树木根部，有利于减少水分蒸发损失，是一种传统的节水灌溉技术。渗灌是利用地下天然水系对土壤进行灌溉，将地下水源和地表土壤充分结合，以达到充分利用地下水资源和地表径流的目的。微灌是通过微灌设备把水直接输送到树木根部进行灌溉，水通过管道从树根附近输送到树木根部，并与土壤充分接触，有利于提高水的利用率。

保水措施主要有覆盖法、埋草法和灌浆法等。覆盖法主要是在地表覆盖一些材料，如稻草、秸秆、麦草、地膜等，利用其反射太阳辐射来减少地面吸收热量的作用来保持土壤水分；埋草法主要是将一些杂草覆盖树根周围土壤，从而保持土壤水分；灌浆法主要是将液态水灌到树木根部附近，以达到增加根系周围土壤含水量的目的[7]。

2.2 生长调节剂

生长调节剂能促进树木根系发育，促进树木的生长发育，提高树木的抗旱能力。一般在树木萌芽前或刚开始萌芽时，工作人员可用生长调节剂浸泡苗木根部，促进根系发育，增强苗木的抗旱能力。实践证明，对幼苗使用生长调节剂能显著提高造林成活率。例如，用50 mg/L萘乙酸溶液浸根处理过后的马褂木、水杉、雪松、龙柏等苗木，成活率比未处理的高1倍。同时，采用生长调节剂浸泡插条，可使插条提早6～8 d生根。生长调节剂也可促进树木的生根，如用生根粉处理插条根系，可将插条成活率提高10%～20%。此外，在树木休眠期用激素处理苗木根部，可使苗木提早3～5 d萌芽，提高土壤温度1～2 ℃[8]。

2.3 保水剂

保水剂是一种高分子吸水材料，具有高吸水性、高强度、高膨胀的特点，能吸水膨胀几百倍，甚至上千倍，但不会烂根。保水剂主要分为3种类型：第一种是吸水剂，主要成分是聚丙烯酸类高分子化合物；第二种是离子型，主要成分是丙烯酸类高分子化合物；第三种是离子型与非离子型相结合。保水剂不仅可以保水，还能促进植物根系对水分的吸收利用，增加植株的抗旱能力。保水剂一般为白色粉末状，颗粒大小不一，易溶于水，可直接用于造林整地、栽植、施肥等。使用保水剂不仅可以减少水分蒸发、减少水分损失、提高土壤含水率、改善土壤结构，还能促进土壤中微生物的活动，提高土壤肥力。据报道，使用保水剂后可使树木成活率提高20%～30%。

2.4 菌根接种

接种菌根是目前造林技术中最有效的一种方法，该方法的应用效果取决于苗木的质量和接种的数量。菌根是指真菌与植物根系形成的共生关系，其在干旱地区造林中的应用可大幅提高造林成活率。菌根接种一般在苗木生长到5～6年后开始，最迟不超过10年[9]。接种菌根后，苗木根系会变得更强壮，生长速度也会加快，有利于树木生长和抗旱能力的提高。

接种菌根时，工作人员要注意以下几点：一是要选择健康的苗木，在不能确定苗木是否健康时，应在种植前进行浸泡；二是接种菌根后应加强苗木养护，例如在苗期炼苗、叶面施肥等；三是接种菌根后要加强病虫害防治工作，如及时清理地上枯枝落叶，防止作物出现虫害等；四是接种菌根后要加强管理，及时进行除草和松土工作[10]。

2.5 造林技术

（1）在树木栽培之前，工作人员应该全面清理造林地块，并进行土地的深耕处理，使土壤保持疏松、肥沃，提高土壤的透气性和水分含量。（2）树木种植之前，工作人员可使用截根、断根等方法对其根系进行处理，还可以对树根进行浸泡处理，使树木的根部吸水能力得到增强[11]。（3）苗木栽植时，工作人员要使用适宜的苗木，尽量选择根系发达、根系完整且没有病虫害的苗木。（4）在对树木进行栽植时，工作人员要严格按照规定的株行距来栽植，同时还要保证栽种的深度在规定范围之内。（5）树木栽植完成后，工作人员要及时覆土，以减少水分蒸发。（6）树木栽植后，工作人员要进行灌溉，根据实际情况来选择灌溉的时间和方式[12]。（7）在树木生长过程中，工作人员需要保持土壤的湿润度，通常情况下可通过灌溉实现。（8）在苗木生长过程中，工作人员可以适量追施氮肥来增强苗木的长势和加快苗木的生长。

2.6 抚育管理

苗木栽植后，工作人员应加强抚育管理，从整地、栽植到幼林抚育、间伐、补植、除草，都要进行精心管理，以提高苗木成活率。一般要进行2～3次抚育[13]。工作人员应经常进行中耕松土，保持土壤疏松，促进根系发育。水分是苗木成活的关键，因此工作人员要及时浇水。在干旱季节或干旱地区造林，苗木发芽前应浇1次透水。在夏季高温季节造林，更应加强苗木的水分管理[14]。第一次浇水可在造林后10～15 d进行，第二次浇水应在苗木成活后10～20 d进行。工作人员还要经常检查幼林生长情况，及时松土除草和施肥。在进行幼林抚育时，工作人员应尽量保留原生植被，加强抚育管理。此外，雨季也要及时排水，防止土壤积水。在干旱地区造林时，工作人员要“挖大穴、施大肥、栽大树”，增加土壤蓄水能力，还要在造林地四周挖好排水沟，防止积水影响树木生长[15-16]。

3 未来展望

随着我国经济的不断发展，人们对生态环境的重视程度也越来越高。植树造林作为保护生态环境的重要手段之一，得到了人们的广泛关注。但是由于干旱缺水问题的存在，导致许多地区造林成活率低，不能及时地对生态环境进行改善，因此相关部门要采取科学、合理的措施来解决这个问题，并不断加强对树木抗旱特性的研究，优化树木抗旱性评价方法，不断改良林木抗旱造林技术[17]。

4 结束语

抗旱造林技术是提高树木成活率的关键技术，要想使树木的成活率得到有效提高，必须对抗旱造林技术进行科学、合理的应用。相关部门应根据树种的生物学特性和所处环境，选用合适的抗旱造林技术，才能充分发挥抗旱造林技术的作用。造林工作人员也要不断提高抗旱造林技术水平，并结合实际情况对抗旱造林技术进行完善。

参考文献

[1] 王晓娟，李娜，姚文强，等.树木抗旱生理特性及转录组调控研究进展[J].内蒙古农业大学学报（自然科学版），2023， 44（5）：81-88.

[2] 亢保庆.陕北沙区造林树种选择和抗旱造林技术[J].现代园艺，2023，46（16）：70-72.

[3] 幸冬梅.重庆乡土树种抗旱性评价及配置优化[D].重庆：重庆交通大学，2024.

[4] 康小强.干旱、半干旱地区抗旱造林技术及适用新技术的应用[J].现代园艺，2023，46（4）：39-41.

[5] 杨帆.林业工程抗旱造林技术措施分析[J].黑龙江科学， 2022，13（12）：123-125.

[6] 曲婷婷，王思宇，马增旺，等.坝上地区毛樱桃沙地抗旱造林技术[J].河北林业科技，2022（2）：68-70.

[7] 王丹.造林过程中抗旱造林技术的应用[J].农业灾害研究， 2022，12（3）：167-169.

[8] 左丽.造林过程中抗旱造林技术的应用[J].农业与技术， 2021，41（5）：55-57.

[9] 李永录.干旱区抗旱造林技术探析及其应用[J].林业科技情报，2021，53（1）：41-43.