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不同种源山杏苗期生长特征对干旱胁迫的响应



全 文 :第 41 卷 第 4 期
2015 年 12 月
内 蒙 古 林 业 科 技
Journal of Inner Mongolia Forestry Science & Technology
Vol. 41 No. 4
Dec. 2015
收稿日期:2015-10-08
作者简介:哈森高娃(1972 -),女(蒙古族),内蒙古通辽人,高级工程师,主要从事防沙治沙方面的研究。
不同种源山杏苗期生长特征对干旱胁迫的响应
包哈森高娃
(内蒙古通辽市林业科学研究院,内蒙古 通辽 028000)
摘 要:为了研究不同种源地山杏苗木的抗旱能力,对 9 个种源地山杏苗木生长指标对干旱胁迫的响应进行
了比较研究,结果显示:在轻度胁迫、中度胁迫时,山杏苗木生长受影响不明显,重度胁迫时影响显著。且不同
种源地山杏对干旱胁迫的响应存在一定差异,但生长指标对其响应规律基本一致:随着干旱胁迫程度的增加,
各项指标均减少,只有根冠比增加,且处于重度干旱胁迫时,根冠比增大更为明显。9 个种源区可初步分为 4
类:通辽、赤城、银川、张家口为一类;清水河、岢岚为一类;阳高为一类;志丹、吴起为一类。可以认为 4 类的抗
旱性依次降低。
关键词:山杏;干旱胁迫;生理生态特性
中图分类号:S723 文献标识码:A 文章编号:1007-4066(2015)04-05-04
Response of Growth Characteristics of Prunus ansu from Different Provenances
in Seedling Stage to Drought Stress
BAO Hasengaowa
(Tongliao Institute of Forestry Science,Inner Mongolia,Tonglia 028000,China)
Abstract:In order to study the drought resistance of Prunus ansu from different provenances,the responses of the
growth indexes of Prunus ansu from nine provenances in seedling stage to drought stress have been compared. The
results show that the growth of Prunus ansu hasn’t been influenced obviously in mild and medium drought stress,
while it has been influenced obviously in severe drought stress. There are different responses to drought stress for
Prunus ansu from different provenances,but the response laws of growth indexes are basically consistent. With the
increase of drought stress,all the indexes decrease except for the root - shoot ratio,especially in severe drought
stress it increases obviously. The nine provenances can be divided into four classes:Tongliao,Chicheng,Yinchuan
and Zhangjiakou are in one class;Qingshuihe,Kelan are in one class;Yanggao is in one class;Zhidan,Wuqi are in
one class. Drought resistance of four classes can be considered in a declining order.
Key words:Prunus ansu;drought stress;eco - physiological characteristics
山杏(Prunus ansu)原产我国及亚洲西部,是黄
河流域重要的乡土树种[1]。山杏对外部环境要求
很低[2],适应性强,喜光,根系发达,具有耐寒、耐
旱、耐瘠薄的特点,在 - 30℃ ~ -40℃的低温下能安
全越冬生长,在 7 ~ 8 月干旱季节,当土壤含水率仅
达 3% ~5%时,依然可正常生长。山杏主要分布在
海拔 700 ~ 2 000 m,是高海拔干旱山区的先锋造林
树种[3,4],也是我国北方干旱山地丘陵区以及草原
区防风固沙、水土保持树种。另外,山杏树干是很好
的薪材,杏核壳可以生产活性碳[5],杏仁脂肪和蛋
白质含量高,具有丰富的营养价值和保健作用[6],
是食品、饮料和制药工业的重要原料,也是新的高级
食用油料作物来源[7]。因此,山杏更是重要的经济
林造林树种[8 - 10]。内蒙古西部干旱、半干旱地区适
宜发展山杏的土地资源非常丰富,加上山杏具有易
管理、投资小、见效快的特点,山杏产业必将成为一
个新的经济增长点[11,12]。
目前,对山杏生长特征、不同栽培技术[13 - 15]以
及药物增产[16,17]已有部分的研究报道,为山杏选育
和培育提供了一定的理论基础。然而,分布在不同
地域的种群通过长期的自然选择,会产生一定的地
理差异[18],不同地理区位山杏耐受性也可能存在一
内 蒙 古 林 业 科 技 第 41 卷
定差异。山杏耐旱性是其能否在我国西部干旱、半
干旱地区推广的限制因素。因此,通过干旱胁迫对
不同种源山杏生态指标影响的研究,对山杏的引种、
种子调拨和种质资源保护等具有重要意义,对干旱、
半干旱地区山杏的选育、园林绿化和造林生产也有
一定指导作用。
1 研究地概况
试验区位于科尔沁沙地腹地的通辽市林业科学
研究院实验苗圃内,属北温带大陆性季风半干旱气
候,春季干旱多风;夏季短促温热,降水集中;秋季凉
爽;冬季干冷,年平均气温 0 ~ 6℃,全年以 1 月最
冷,平均气温 - 13 ~ - 18℃,7 月最热,平均气温 20
~24℃。无霜期 90 ~ 160 d。年降水量为 350 ~ 450
mm,多集中于 7、8、9 月。年蒸发量为降水量的 5 倍
左右。
2 研究方法
2. 1 试验材料
2013 年春季将收集到的 9 个种源地的山杏进
行播种育苗,2014 年 5 月在每个种源选择生长健
壮、高度一致的 1 年生山杏幼苗为参试材料(详见
表 1),并移栽到花盆里(花盆的高 ×直径为 40 cm ×
25 cm),每盆 2 株,每个种源移栽 14 盆,盆土为沙壤
土。将花盆放置于顶部设有防雨布的温室内,温室
通风良好,接近外界环境。苗木在充足供水条件下
生长,对盆内杂草进行及时清除,待正常生长 50 d
后选择长势一致的苗木进行控水试验。
表 1 试验材料及其来源
Table 1 Test materials and their sources
种源地
地理位置
经度 纬度 海拔 /m
地貌类型
通辽 N36°4046. 1″ E108°4943. 1″ 1 495 山地
宁城 N40°4351. 3″ E110°5348. 0″ 654 丘陵
张家口 N40°3734. 4″ E115°0107. 2″ 1 037 丘陵
大同 N40°1143. 6″ E113°2831. 2″ 1 444 山地
和林 N40°2956. 4″ E110°5348. 7″ 1 211 丘陵
绥德 N37°1911. 7″ E110°2505. 4″ 821 丘陵
延安 N36°4046. 1″ E108°4943. 1″ 1 495 山地
榆林 N37°3428. 7″ E109°1633. 7″ 1 324 丘陵
银川 N37°4832. 9″ E107°2325. 2″ 654 沙地
2. 2 水分控制
本实验设 4 个水分胁迫梯度处理水平,分别为
正常水分处理(Control,CK)、轻度干旱(Mild
drought stress,T1)、中度干旱(Moderate drought
stress,T2)和重度干旱(Severe drought stress,T3),
即土壤含水量分别控制在田间持水量的 70% ~
75%、50% ~ 55%、35% ~ 40%、15% ~ 20%。干旱
梯度形成前使各盆的土壤相对含水量基本达到饱
和,然后停止浇水让其自然干旱至设定水平。控水
试验采用完全随机区组试验设计,每个树种每种处
理 3 盆,6 棵苗木。
每处理每种源设 3 个重复,用烘干和称重的方
法控制土壤含水量,每天下午 6 点按照预先模拟盆
重与土壤含水量的关系,根据其变化加水补充消耗
的水分,使各处理稳定在设定土壤含水量内,试验连
续处理 40 d,为排除土壤蒸发用塑料薄膜覆盖盆面
裸土。
2. 3 生长指标观测
自 7 月 15 日开始,对参试苗木做永久标记,进
行连续观测,每次浇水当天观察并记录每个种源苗
木的生长状况,尤其是叶片变黄和脱落的时间。同
时,测定 1 次生长指标,株高、最长新枝长用米尺测
量,基径用游标卡尺测量。
于 8 月 15 日将各干旱胁迫梯度下的山杏幼苗
以单株为单位,按根、茎、叶分别进行取样,带回实验
室,在 105℃烘箱中杀青 20 min,然后 80℃烘干至恒
重,再用电子天平称重,分别测定每个单株根、茎、叶
的生物量。
增长量 =控水结束时数量 -控水开始时数量。
2. 4 数据处理
应用 Excel 和 SPSS 19. 0 统计分析软件对数据
进行处理分析。
3 结果与分析
3. 1 不同水分条件生长表现比较
水分是植物成活的基本条件之一。当植物体内
水分亏缺时,植物细胞分裂和生长受到抑制,影响植
物的生长和发育。通过不同水分梯度下生物量、苗
高、基径以及根冠比等生长指标的监测,分析干旱胁
迫对山杏生长指标的影响。
6
第 4 期 包哈森高娃:不同种源山杏苗期生长特征对干旱胁迫的响应
表 2 不同种源山杏生长指标对干旱胁迫的响应
Table 2 Response of growth indexes of Prunus ansu from different provenances to different drought stress
种源地 水分梯度
生物量
增长量 /g
高生长
增长量 /cm
新枝长
增长量 /cm
基径
增长量 /cm
根冠比
对照组 28. 5 13. 8 8. 3 0. 81 0. 67
轻度胁迫 24. 6 9. 8 6. 0 0. 50 0. 70
通辽 中度胁迫 20. 7 3. 4 1. 4 0. 40 0. 86
重度胁迫 10. 6 1. 5 1. 0 0. 26 2. 68
对照组 35. 3 10. 7 7. 4 0. 82 0. 87
轻度胁迫 31. 7 6. 5 4. 9 0. 36 0. 94
宁城 中度胁迫 23. 7 2. 4 1. 2 0. 32 1. 09
重度胁迫 10. 4 1. 3 1. 0 0. 23 2. 77
对照组 24. 0 13. 9 8. 2 0. 66 0. 72
轻度胁迫 18. 7 7. 2 5. 6 0. 31 0. 75
张家口 中度胁迫 16. 4 2. 3 1. 2 0. 28 0. 97
重度胁迫 8. 8 1. 3 0. 9 0. 19 2. 60
对照组 46. 3 10. 4 6. 3 0. 59 0. 60
轻度胁迫 36. 0 6. 3 5. 1 0. 33 0. 61
大同 中度胁迫 28. 6 2. 1 1. 1 0. 25 0. 87
重度胁迫 11. 0 0. 9 0. 8 0. 18 2. 65
对照组 28. 0 16. 2 5. 9 0. 55 0. 73
轻度胁迫 23. 7 8. 8 4. 1 0. 48 0. 74
和林 中度胁迫 19. 5 2. 9 1. 2 0. 28 0. 91
重度胁迫 11. 4 0. 8 0. 7 0. 16 2. 75
对照组 26. 2 14. 1 8. 2 0. 77 0. 67
轻度胁迫 19. 3 6. 5 4. 0 0. 38 0. 71
绥德 中度胁迫 14. 5 2. 4 1. 5 0. 29 0. 84
重度胁迫 8. 6 1. 0 0. 7 0. 16 2. 70
对照组 26. 3 15. 4 9. 4 1. 04 0. 69
轻度胁迫 18. 8 5. 6 4. 1 0. 25 0. 75
延安 中度胁迫 13. 1 2. 5 1. 0 0. 25 0. 85
重度胁迫 7. 0 0. 8 0. 8 0. 14 2. 68
对照组 32. 9 15. 1 8. 9 1. 31 0. 76
轻度胁迫 22. 3 5. 3 3. 8 0. 25 0. 78
榆林 中度胁迫 17. 7 2. 1 1. 3 0. 27 0. 88
重度胁迫 10. 0 1. 0 1. 0 0. 16 2. 75
对照组 26. 6 13. 8 8. 1 0. 57 0. 71
轻度胁迫 19. 3 7. 2 5. 8 0. 39 0. 74
银川 中度胁迫 15. 5 4. 0 2. 7 0. 37 0. 98
重度胁迫 10. 6 1. 3 1. 5 0. 22 2. 76
当山杏幼苗受到干旱胁迫时,其生长会受到抑
制。山杏在水分条件适宜的对照组可以良好地生长,
在轻度水分胁迫、中度水分胁迫条件下,山杏苗木的
高度虽然低于对照值,但是生长受抑制现象不明显,
而在重度水分胁迫下,山杏植株则生长缓慢。说明山
杏作为旱生植物,只有处于严重水分胁迫时,植株生
长才会受到显著影响。从表 2可以看出,不同种源山
杏生长表现存在一定差异,但对干旱胁迫表现出的规
律基本一致,表现为:随着干旱胁迫程度的增加,幼苗
生物量、高生长、新生枝、地径均有不同程度的减小。
而根冠比随着干旱胁迫程度的增加,表现出增长的趋
势,尤其处于重度干旱胁迫时,根冠比增大更为明显,
说明山杏苗木处于不同的水分胁迫程度时,首先受到
影响的地上冠层部分,对地下根系部分影响作用相对
较小。不同种源山杏苗木与对照组相比,在轻度胁迫
下生物量增长量减少幅度为 13. 7% ~32. 3%,通辽减
少幅度最小,榆林减少幅度最大;高生长增长量减少
幅度为 29. 4% ~ 64. 8%,通辽减少幅度最小,榆林减
少幅度最大;新枝长增长量减少幅度为 19. 8% ~
57. 4%,大同减少幅度最小,榆林减少幅度最大;基径
增长量减少幅度为 12. 2% ~81. 2%,和林减少幅度最
小,榆林减少幅度最大;根冠比增加幅度为 0. 4% ~
7
内 蒙 古 林 业 科 技 第 41 卷
8. 4%,和林增加幅度最小,延安增加幅度最大。中度
胁迫下生物量增长量减少幅度为 27. 5% ~57. 2%,通
辽减少幅度最小,延安减少幅度最大;高生长增长量
减少幅度为 75. 4% ~ 85. 8%,通辽减少幅度最小,榆
林减少幅度最大;新枝长增长量减少幅度为 66. 5% ~
89. 7%,银川减少幅度最小,延安减少幅度最大;基径
增长量减少幅度为 35. 5% ~79. 6%,银川减少幅度最
小,榆林减少幅度最大;根冠比增加幅度为 15. 7% ~
45. 0%,宁城增加幅度最小,大同增加幅度最大。重
度胁迫下生物量增长量减少幅度为 59. 3% ~76. 3%,
和林减少幅度最小,延安减少幅度最大;高生长增长
量减少幅度为 87. 8% ~ 95. 4%,宁城减少幅度最小,
和林减少幅度最大;新枝长增长量减少幅度为 81. 4%
~91. 8%,银川减少幅度最小,延安减少幅度最大;基
径增长量减少幅度为 62. 3% ~87. 8%,银川减少幅度
最小,榆林减少幅度最大;根冠比增加幅度为 217. 5%
~342. 1%,宁城增加幅度最小,大同增加幅度最大。
由不同水分胁迫下生长指标的变化幅度可以看出,不
同种源区山杏苗木生长存在一定差异,表现为纬度增
大生长表现较好,抗旱能力较强。
3. 2 不同种源山杏抗寒性聚类分析
根据不同水分胁迫下山杏苗木生长指标,对山杏
的 9个种源进行聚类分析,采用欧式距离最小距离法
进行聚类,结果见图 1。
通辽 1
赤城 2
银川 9
张家口 3
清水河 5
岢岚 6
阳高 4
志丹 7
吴起 8
0%%%%%%%%%%%%%%%5%%%%%%%%%%%%%10%%%%%%%%%%%%%%15%%%%%%%%%%%%%%20%%%%%%%%%%%%%25
欧式距离
图 1 不同种源山杏聚类分析
Fig. 1 Cluster analysis on Prunus ansu from different provenances
由图 1 可知,当欧氏距离为 5 时,9 个种源的种
子可初步分为 4 类:通辽、宁城、银川、张家口为一
类;和林、绥德为一类;大同为一类;延安、榆林为一
类。
4 结论与讨论
通过对山杏在不同水分胁迫中生长特征的比较
研究,可以得到以下结论:
在轻度水分胁迫、中度水分胁迫条件下,山杏苗
木生长受影响不明显,而当处于严重胁迫时,山杏苗
木生长受到明显影响。且不同种源地山杏对干旱胁
迫的响应存在一定差异,但响应规律基本一致:随着
干旱胁迫程度的增加,生物量、高生长、新生枝、地径
均有不同程度的减小,而根冠比表现出增长的趋势,
尤其处于重度干旱胁迫时,根冠比增大更为明显。
这与李彧(2009)旱柳对干旱胁迫生理生态响应的
研究结果基本一致[19]。
通过山杏苗木生长指标对水分胁迫响应的比较
研究,并将山杏的 9 个种源进行聚类分析,可初步分
为 4 类:通辽、宁城、银川、张家口为一类;和林、绥德
为一类;大同为一类;延安、榆林为一类。可以认为
4 类的抗旱性依次降低。
参考文献:
[1] 张加延,张钊 . 中国果树志·杏卷[M]. 北京:中国林业出版
社,2003. 559.
[2] 郑会清,张淑华,李耀辉.加快山杏产业开发,走富民强县之路
[J].中国林业,2011,(3) :6.
[3] 杨庆仙. 我国山杏种质资源研究现状[J]. 北方园艺,2008,
(2):44 - 47.
[4] 徐明慧,张蕾,光衣桂贤.山杏育苗新方法———枝条扦插[J].
果树园地,2010,(9) :42.
[5] 张建琪,蔺少刚.干旱半干旱山区山杏育苗造林技术[J].现代
农业科技,2010,(8) :243 - 255.
[6] 李科友,史清华,朱海兰,等.苦杏仁主要营养成分研究[J].西
北农业学报,2003,12(2):119 - 121.
[7] 李科友,史清华,朱海兰,等.苦杏仁的综合开发利用[J].西北
林学院学报,2003,18(3):63 - 65.
[8] 宋世军.山杏抗旱造林技术和开发价值[J]. 科技创新导报,
2011,(6) :138.
[9] 杜厚华.林口林区发展山杏经济林的探讨[J].中国林业企业,
2004,(5) :21 - 22.
[10] 刘子华.山杏直播造林技术[J]. 河北林业科技,2010,(2) :
91.
[11] 杨采军,杨国军. 风沙干旱地区山杏经济林丰产栽培技术
[J].防护林科技,2011,(3) :122 - 123.
[12] 曹恭祥,季蒙,任建民,等. 5 种药剂对天然山杏林生长的影
响[J].内蒙古林业科技,2012,38(4):23 - 26.
[13] 张立彬,王同坤,刘桂森,等.山杏新品种‘绿萼山杏’[J].园
艺学报,2004,31(5):134.
[14] 李明,赵忠,杨吉安,等. 黄土高原山杏种质资源分类研究
[J].西北林学院学报,2011,26(1):8 - 12.
[15] Akman,Z. Effects of plant growth regulators on nutrient content
of young wheat and plants under saline conditions[J]. Journal
and veterinary advances,2009,8(10) :2018 - 2021.
[16] 任建民,季蒙,赵洪凯,等. 应用 5 种药剂在人为措施下提高
山杏产量的研究[J].内蒙古林业科技,2010,36(4):42 - 44.
[17] 赵洪凯,季蒙,德永军. 2 种药剂预防山杏花期冻害效果的研
究[J].内蒙古农业大学学报,2011,32(2):282 - 285.
[18] 宋丽华,王娅丽.几个臭椿种源种子的生物学特性变异研究
[J].农业科学研究,2005,26(1):18 - 22.
[19] 李彧.旱柳对干旱胁迫生理生态响应的研究[D].哈尔滨:东
北林业大学,2009.
8