生境土壤水分变化下梭梭幼苗的生长特征

摘要：设置不同水分梯度，分析梭梭［Haloxylon ammodendron（C.A.Mey.）Bunge］幼苗根区不同土层土壤水分含量的变化以及梭梭幼苗生长的变化，探究梭梭幼苗在不同时期、不同干旱胁迫下的响应特征。结果表明，梭梭幼苗根区0～20 cm土层土壤水分含量小于20～40 cm土层，各时期土壤水分含量偏度系数和峰度系数均表现为0～20 cm土层大于20～40 cm土层；梭梭幼苗生长期（6月、8月、10月）各土层土壤水分含量变化在0.05的检验水平下符合正态分布。在不同干旱胁迫下，梭梭幼苗植株各形态指标（株高、冠幅面积、基径）的增幅随时间延长均呈递减趋势，6—8月，梭梭幼苗株高增幅表现为轻度干旱处理>中度干旱处理>重度干旱处理>CK，冠幅面积增幅表现为轻度干旱处理>CK>中度干旱处理>重度干旱处理，基径增幅表现为CK>轻度干旱处理>中度干旱处理>重度干旱处理；8—10月，梭梭幼苗株高、冠幅面积、基径增幅均表现为CK>轻度干旱处理>中度干旱处理>重度干旱处理。生长期梭梭幼苗生境不同土层深度土壤水分含量与植物的株高、冠幅和基径均呈负相关，相关系数分别为-0.088、-0.506和-0.711，其中与基径的相关性达显著水平（P<0.05）。

关键词：梭梭［Haloxylon ammodendron（C.A.Mey.）Bunge］幼苗；生长；生境；土壤水分

中图分类号：S727.23 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2024）09-0042-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.09.008 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Growth characteristics of Haloxylon ammodendron seedlings under

soil moisture change in habitat

WANG Xiao-man， WANG Ze， REN Cai， ZHENG Han-han， SHI Ya-xin， WU Ming-zhe， TANG Ling， LI Shu-qi

（College of Resources and Environment/Xinjiang Key Laboratory of Soil and Plant Ecological Process/Xinjiang Green Planting Engineering Center， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052， China）

Abstract： Different water gradients were set up to analyze the changes of soil moisture content in different soil layers of the root zone and the growth of Haloxylon ammodendron seedlings， and to explore the responses characteristics of Haloxylon ammodendron seedlings at different stages and under different drought stresses. The results showed that the moisture content in 0～20 cm soil layer was less than that in 20～40 cm soil layer in the root zone of Haloxylon ammodendron seedlings， and the skewness coefficient and kurtosis coefficient of soil moisture content at each stage in 0～20 cm soil layer were higher than those in 20～40 cm soil layer. The change of water content in each soil layer during the growth period of Haloxylon ammodendron seedlings （June， August and October） conformed to normal distribution at the inspection level of 0.05. Under different drought stresses， the increase in various morphological indicators （plant height， crown area， basal diameter） of Haloxylon ammodendron seedlings showed a decreasing trend with time. From June to August， the increase of plant height of Haloxylon ammodendron seedlings showed mild drought treatment>moderate drought treatment>severe drought treatment>CK， the increase of crown area showed mild drought treatment>CK>moderate drought treatment>severe drought treatment， the increase of basal diameter showed CK>mild drought treatment>moderate drought treatment>severe drought treatment. From August to October， the increase of plant height， crown area， and basal diameter of Haloxylon ammodendron seedlings all showed CK>mild drought treatment>moderate drought treatment>severe drought treatment. During the growth period， the soil moisture content of different soil depths of Haloxylon ammodendron seedlings habitat was negatively correlation with the plant height， crown width and basal diameter， with correlation coefficients of -0.088， -0.506 and -0.711， respectively， and the correlation with basal diameter was significant （P<0.05）.

Key words： Haloxylon ammodendron（C.A.Mey.）Bunge seedlings； growth； habitat； soil moisture

荒漠化是目前中国面临的重点问题，它使土地的生产潜力衰退，生产力下降，草场质量下降，由于土地沙化的危害，牧业发展长期受阻，已出现下降趋势。2023年6月5日，习近平总书记在内蒙古自治区巴彦淖尔市召开“关于加强荒漠化综合防治和推进‘三北’等重点生态工程建设座谈会”上明确指出，要坚持山水林田湖草沙一体化保护和系统治理、推进生态优先、节约集约、绿色低碳发展［1］。由于受到自然因素和人为因素的影响，荒漠化问题加剧，影响了自然界的平衡状态，干扰了生物多样性，导致中国经济损失加大，荒漠化和贫困加重，形成恶性循环［2］。目前植物恢复和营建是荒漠化防治的重要手段，要科学合理地选择植被恢复模式，因地制宜、推广应用行之有效的治理模式。

梭梭［Haloxylon ammodendron（C.A.Mey.）Bunge］属藜科（Chenopodiaceae）梭梭属（Haloxylon），是中国典型的荒漠盐生、旱生植物，在新疆、内蒙古、青海、甘肃、宁夏等省区分布面积较广。在极端高温、干旱、荒漠、盐碱、风蚀等不同生境下，梭梭均展现出了较强的适应性［3］，以梭梭为优势种的植物群落为近200种荒漠植物提供了繁衍和栖息生境的场所［4］，并在防沙固沙、减缓荒漠化、维护区域生态平衡和生态安全、促进国民经济发展中起重要作用［5］。由于自然因素和人为因素的影响，梭梭林面积不断减小，已被列为国家濒危三级保护植物［6］。因此，梭梭林的恢复与营建工作对西北地区荒漠化治理进程有重要意义。

对于荒漠生态系统而言，水是植物生长发育和群落分布最主要的限制因子［7］。荒漠植物适应严酷的生态环境条件，因植物叶片退化，以减少蒸发贮存水分，大多数荒漠植物具有发达的根系，以利于从深层的土壤中吸收水分。在干旱荒漠地区，植物组织的水分状态在一定程度能够反映植物适应外界环境的能力［8］。荒漠旱生植物在长期干旱环境的进化过程中形成了其独特的水分生理抗旱机制［9］。

关于荒漠植物梭梭幼苗的研究集中在梭梭幼苗的结构特征和生理响应特征方面，如王春玲等［10］研究了不同生境下梭梭群落的结构特征，表明不同生境梭梭群落幼苗的分布格局均为聚集分布，其中平缓低洼地上的数量最多；韩超等［11］研究了梭梭幼苗同化枝中可溶性蛋白质含量的变化特征，发现随盐浓度的增加和胁迫时间的延长可溶性蛋白质含量下降，表明盐胁迫下幼苗体内可溶性蛋白质转变成氨基酸，以此降低渗透势维持平衡。关于梭梭生境与生长方面的研究集中在群落空间分布和抗旱生理机制上［12-17］，而关于幼苗生境土壤水分与生长之间的关系研究较少，尤其缺乏幼苗生长响应机制方面研究。为此，本研究以新疆荒漠生态系统中具有重要生态功能的梭梭幼苗为试验材料，研究干旱胁迫下幼苗生境土壤水分的动态特征、生长期幼苗的生长响应特征以及生境土壤水分对幼苗生长的影响关系，揭示干旱环境下生境土壤水分与幼苗生长之间的关系及其抗旱响应机制，为荒漠梭梭幼苗的抗逆机理研究提供数据支撑，进而为旱生植物的生态抚育管理与保护利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于新疆乌鲁木齐市新疆农业大学荒漠试验田内（87°33′49″E，43°48′50″N），属于温带大陆性干旱气候，昼夜温差大，寒暑期变化剧烈，无霜期短，年平均气温7.0 ℃，年平均最高气温12.0 ℃，年平均最低气温2.0 ℃，年平均降水量286 mm。年降水量由平原向山区递增，北郊平原200 mm左右，南山丘陵300～400 mm，迎风坡可达500～800 mm，海拔高于3 km以上的山区，降水量随高度增高而减少。研究区地势南高北低，三面环山，城南海拔为900 m左右，城北海拔为600 m，平均海拔800 m左右。自然坡度12%～15%。

1.2 试验设计

采用控水法将梭梭幼苗随机均匀设置4个水分梯度处理组，用称重法按每株60 g水灌溉，分为CK（每月灌水4次）、轻度干旱（每月灌水3次）、中度干旱（每月灌水2次）和重度干旱（每月灌水1次），分别于6月、8月和10月采集幼苗根的生境土壤水分含量（土壤垂直剖面0～20 cm层和20～40 cm层）及幼苗株高、冠幅和基径数据。使用土壤水分测定仪分别测定生长期梭梭幼苗根区0～20 cm、20～40 cm土层含水量，使用游标卡尺测定生长期梭梭幼苗的基径，使用卷尺测定幼苗的株高，并计算冠幅面积（东西方向枝的宽度×南北方向枝的宽度）。

1.3 试验材料

于2022年6月前选取具有代表性长势优良且大小一致的梭梭幼苗40株，移栽至研究区试验田中，每株幼苗前后左右间隔30 cm。待幼苗生长成活后，于2022年6月开始对梭梭幼苗进行抗旱试验，每个处理10株。

1.4 数据处理

数据采用SPSS19.0统计软件进行土壤含水量最小值、最大值、均值、标准差、变异系数、偏度系数、峰度系数的计算及K-S检验，最后用Excel 2010软件对数据进行处理并作图。

2 结果与分析

2.1 幼苗生境土壤水分的变化特征

6月、8月、10月幼苗根区不同土层土壤水分含量特征见表1。由表1可知，生长期6月、8月、10月20～40 cm土层幼苗根区平均土壤水分含量比0～20 cm土层分别高203.14%、202.53%、153.62%。各月土壤水分含量的变异系数均属于中等变异水平，最大值为10月0～20 cm土层，变异系数为0.35。各土层土壤水分含量的偏度系数和峰度系数均为0～20 cm土层大于20～40 cm土层，偏度系数在0.10～0.68，峰度系数在-1.44～-0.52。各土层土壤水分含量的K-S检验结果在0.40～0.63。偏度系数、峰度系数和K-S检验结果表明，生长期6月、8月、10月幼苗根区各土层水分含量变化在0.05的检验水平下符合正态分布。

2.2 生长期幼苗生长的变化特征

2.2.1 幼苗株高的响应特征 不同时间各干旱处理下梭梭幼苗株高的变化见图1。由图1可知，不同灌水处理下随时间的延长梭梭幼苗株高增幅变化不同。CK梭梭幼苗株高增幅随时间逐渐升高，幼苗 6—8月株高增幅为1.92%，较8—10月的5.66%低3.74个百分点。各干旱处理梭梭幼苗株高增幅随时间延长呈下降趋势，轻度、中度、重度干旱处理梭梭幼苗株高由6月的40.87、42.56、41.12 cm增长至8月的43.27、44.65、42.56 cm，增幅分别达5.87%、4.91%、3.50%，再到10月的45.59、45.81、43.25 cm，增幅分别达5.36%、2.60%和1.62%，6—8月轻度、中度、重度干旱处理下的梭梭幼苗株高增幅较8—10月分别高0.51、2.31、1.88个百分点。

不同灌水量下梭梭幼苗株高增幅随时间延长 6—8月表现为轻度干旱处理>中度干旱处理>重度干旱处理>CK，8—10月表现为CK>轻度干旱处理>中度干旱处理>重度干旱处理。轻度、中度和重度干旱处理下梭梭幼苗在6—8月株高增量比同时期CK分别高140.00%、109.00%和44.00%，8—10月株高增量比同时期CK分别低22.67%、63.33%和77.00%。

2.2.2 幼苗冠幅面积的响应特征 不同处理时间各灌水量下的梭梭幼苗冠幅面积的变化见图2。由图2可知，不同灌水处理下随时间的延长梭梭幼苗冠幅面积增幅变化不同。CK梭梭幼苗冠幅面积增幅随时间的延长呈上升趋势，6—8月梭梭幼苗的冠幅面积增幅为23.43%，较8—10月的38.89%低15.46个百分点。各干旱处理梭梭幼苗冠幅面积增幅随时间的延长呈下降趋势，轻度、中度、重度干旱处理冠幅面积由6月的288.75、296.46、297.50 cm2上升至8月的380.25、356.16、336.60 cm2，增幅分别为31.69%、20.14%、13.14%，再到10月的431.83、386.28、357.12 cm2，增幅分别为13.56%、8.46%和6.10%，6—8月轻度、中度、重度干旱处理下梭梭幼苗冠幅面积增量较8—10月分别高18.13、11.68、7.04个百分点。

不同灌水量下梭梭幼苗冠幅面积增幅随时间延长6—8月表现为轻度干旱处理>CK>中度干旱处理>重度干旱处理，8—10月表现为CK>轻度干旱处理>中度干旱处理>重度干旱处理。6—8月轻度干旱处理梭梭幼苗冠幅面积增量较CK高11.59%，中度和重度干旱处理梭梭幼苗冠幅增量较同时期CK分别低27.20%和52.32%；8—10月轻度、中度和重度干旱处理冠幅面积增量较同时期CK分别低69.30%、82.07%和87.79%。

2.2.3 幼苗基径的响应特征 不同处理时间各灌水量下的幼苗基径的变化见图3。由图3可知，不同灌水处理下随时间延长梭梭幼苗基径增幅变化不同。CK梭梭幼苗基径增幅随时间延长呈下降趋势，幼苗6—8月基径增幅为9.43%，较8—10月的6.90%高2.53个百分点。各干旱处理梭梭幼苗基径增幅随时间延长呈下降趋势，轻度、中度和重度干旱处理幼苗基径分别由6月的4.09、3.98、3.85 mm增长至8月的4.26、4.10、3.94 mm，增幅分别为4.16%、3.02%和2.34%，再到10月的4.39、4.21、4.01 mm，增幅分别为3.05%、2.68%和1.78%，6—8月轻度、中度、重度干旱处理下梭梭幼苗基径增幅较8—10月分别高1.11、0.34、0.56个百分点。

不同灌水量处理梭梭幼苗基径的增幅大小随时间延长表现为CK>轻度干旱处理>中度干旱处理>重度干旱处理。轻度、中度和重度干旱处理6—8月的梭梭幼苗基径增量比CK分别低66.00%、76.00%和82.00%，8—10月幼苗基径增量较同时期CK分别低67.50%、72.50%和82.50%。

2.3 生境土壤水分与梭梭幼苗生长之间的关系

梭梭幼苗生长期不同土层土壤水分含量与梭梭幼苗生长指标的相关性分析见图4。由图4可知，生长期梭梭幼苗生境不同对土壤水分含量与植物的株高、冠幅和基径的关系各不相同。生长期幼苗生境不同土层深度土壤水分含量与植物的株高、冠幅呈负相关，相关性较弱，未达显著水平，而与基径的相关性较强，呈显著负相关（P<0.05），相关系数分别为-0.088、-0.506和-0.711。

3 讨论

随着土层深度的增加，土壤含水量不易受地表气象条件影响，因此土壤含水量随土壤深度的增加呈增加趋势。本试验测量了6—10月梭梭幼苗根区土壤垂直剖面的水分含量，结果显示测量期间20～40 cm土层土壤水分含量均明显高于0～20 cm土层。6—10月土壤水分含量总体呈下降趋势，其中6—8月土壤水分含量下降较快，8—10月因降雨，土壤水分含量有所回升。

郭慧等［18］的研究表明，植株生长状况是衡量其在干旱状态下抗旱性能的重要指标，主要是株高、基径的情况等。本试验中不同水分梯度下梭梭幼苗的株高、冠幅面积、基径的增量随干旱时间延长和干旱程度的加剧均呈下降趋势，与李丽霞等［19］对盆栽沙棘在不同水分条件下生长状况研究一致。轻度、中度和重度干旱处理梭梭幼苗在6—8月的株高增量比同时期CK分别高140.00%、109.00%和44.00%； 6—8月轻度干旱处理梭梭幼苗冠幅面积增量较同时期CK高11.59%，原因在于适度的干旱对旱生植物生长具有一定的促进作用，其抗旱性相对较强。

本试验中轻度、中度和重度干旱条件下，幼苗10月的冠幅面积分别为431.83、386.28、357.12 cm2，大于杨海梅等［20］在不同干旱胁迫幼苗上的研究结果，其轻度、中度和重度干旱条件下幼苗的冠幅面积分别为340.00、137.60、215.00 cm2，推测冠幅响应特征的不同可能与干旱胁迫的方式和干旱梯度有关。

本试验数据计算显示，幼苗生境不同土层深度土壤水分含量与植物的株高、冠幅和基径的生长速率均呈负相关，相关系数分别为-0.088、-0.506和 -0.711，与张毅［21］对荒漠植物在不同水分条件下的生存适应研究的试验结论一致。不同土层土壤水分含量与株高、冠幅间的相关性较弱，而与基径的相关性较强，可能与外界环境的变化和水分含量程度的不同有关，位于植物地上的部位容易受到外部水源的干扰，而基径这一指标的测量受到外来水源的干扰较小，因此不同土层土壤水分含量与基径的相关性较强。

4 小结

1）梭梭幼苗生长期6月、8月、10月土壤水分含量均值呈20～40 cm土层大于0～20 cm土层，其变异系数、偏度系数、峰度系数均呈0～20 cm土层大于20～40 cm土层。

2）植株生长状况是衡量其在干旱状态下抗旱性能的重要指标，主要包括株高、基径、冠幅等。轻度、中度、重度干旱处理梭梭幼苗株高、冠幅面积、基径增量随时间延长呈下降趋势。

3）轻度、中度和重度干旱处理梭梭幼苗在6—8月的株高增量较CK分别高140.00%、109.00%和44.00%；6—8月轻度干旱处理的梭梭幼苗冠幅面积增量较CK高11.59%，表明适度的干旱对旱生植物生长具有一定的促进作用，其抗旱性相对较强。

4）生长期幼苗生境不同土层深度土壤水分含量与梭梭幼苗的株高、冠幅间的相关性较弱，未达到显著水平，而与基径的相关性较强，达显著水平。

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收稿日期：2023-10-30

基金项目：国家自然科学基金项目（32260424；32160412）；新疆农业大学大学生创新项目（S202310758012）

作者简介：王潇曼（2002-），女，河南荥阳人，在读本科生，研究方向为土壤与植物的相互作用，（电话）18198002943（电子信箱）2930534297@qq.com；通信作者，王 泽（1984-），男，新疆昌吉人，副教授，主要从事荒漠生态恢复与重建研究，（电话）13999952631（电子信箱）wz@xjau.edu.cn。

王潇曼，王 泽，任 财，等. 生境土壤水分变化下梭梭幼苗的生长特征［J］. 湖北农业科学，2024，63（9）：42-46．