基于葉片水分參數的不同類型沙棘抗旱性比較

胡建忠，魏學智

(1.水利部沙棘開發管理中心，北京 100038； 2.山西師范大學，山西 臨汾 041000)

我國自然分布的中國沙棘(Hippophaerhamnoidesssp.sinensis)、引進的俄羅斯大果沙棘亦即蒙古沙棘(Hippophaerhamnoidesssp.mongolica)，以及蒙中雜交沙棘(Hippophaerhamnoidesssp.mongolica-sinensis)等種類的優良類型，為我國生態建設特別是工業原料林建設提供了優質材料[1]。我國沙棘種植地區主要位于“三北”，一般為干旱半干旱地區，因此對沙棘的抗旱性能有較高的要求。田間抗旱試驗[2]雖然十分重要，但卻只能得到品種抗旱排序，而無從知其原因所在。對參試沙棘來說，葉片水分參數的測定，將有助于我們找到不同類型沙棘抗旱性能強弱不同的一些內在原因。

1 材料與方法

試驗地點位于內蒙古自治區鄂爾多斯市東勝區銅川鎮九成宮基地，為水利部沙棘開發管理中心沙棘科研基地。該基地地處黃土高原，屬溫帶大陸性氣候，土壤為風沙土。

1.1 沙棘試材

供試沙棘試材包括來自4個類型的15個沙棘無性系品種，林齡6～8 a，均處于盛果期，具體情況見表1。其中：中-蒙雜交沙棘、中-俄雜交沙棘均屬于蒙中雜交沙棘，指母本為蒙古沙棘(又分別來自俄羅斯和蒙古)、父本為中國沙棘的雜交種。

表1 參試沙棘的基本生長狀況

1.2 研究方法

基于葉片水分狀況的抗旱性指標主要有自束比、自然飽和虧、臨界飽和虧，本研究主要是利用這3個指標對15個沙棘品種開展抗旱性對比分析。

分別在15個參試沙棘品種樹冠中上層的東西南北4個方位，采集健康成熟葉片，裝入采集袋中帶回實驗室內，將葉片隨機分成4份，開展有關測定。

1.2.1 自束比

稱葉片鮮質量，記為Wf；之后浸入糖飽和溶液中24 h；將葉片取出擦去表面糖漬并稱量，記為Ws，則自由水含量計算公式為

自由水含量(%)=(Wf-Ws)/Wf×100%

(1)

用自然含水量減去自由水含量，為束縛水含量。自由水含量與束縛水含量之比，即為自束比。

1.2.2 自然飽和虧

稱葉片鮮質量Wf，將其浸入蒸餾水中使葉片充分吸水至飽和狀態，得其質量Wt；再將樣品烘干得干質量Wd，則自然飽和虧計算公式為

(2)

1.2.3 臨界飽和虧

將葉片浸入蒸餾水中使葉片充分吸水至飽和狀態；取出浸泡后的葉片，用吸水紙將表面的水分吸干，稱其質量，記為Wt；將稱量后的葉片置于紗網內懸于室內使其逐漸干燥；每隔5～6 h將卷曲的葉片浸入水中，觀察能否恢復至膨脹狀態，直至不能恢復，此時稱取其質量We，再將葉片烘干稱其質量Wd，則臨界飽和虧計算公式為

(3)

2 結果與分析

2.1 葉片自束比

葉片響應外界環境因子改變較為明顯。植物生理學理論認為，旱生植物較強的抗旱力，其生理原因之一就是基于小的自束比[3]。由于自束比為自由水與束縛水含量的比值，而束縛水是以結合態形式存在于葉片中的水，因此束縛水含量越高，其抗旱性也越強。表2列出了15種參試沙棘的自束比等有關參數測定結果。

表2 參試沙棘葉片自束比比較

由表2可知，15個參試沙棘品種的自束比范圍為0.63～1.23，其中“雜雌優2號”與“蠻漢山雌”為0.63，排序并列第1；“雜雌優1號”為0.79，位居第5；“雜雌優12號”為0.93，位居第8；“雜雌優54號”為1.14，位居第12；“雜雌優10號”為1.22，位居第14(倒數第2)。

15個參試沙棘品種，包括中-蒙、中-俄兩類雜交沙棘和引自俄羅斯的大果沙棘，以及中國沙棘共4個類型。按理來說，中國沙棘的抗旱性應最強，但“蠻漢山雌”和“紅霞”兩個中國沙棘卻占據了排位的第1(最強)和第15位(最弱)。兩個大果沙棘品種，一個是從俄羅斯引入實生苗中優選而得的品種“阜歐”，另一個是直接引自俄羅斯的優良品種“太陽”，這兩個品種的自束比理應最大，排位最后，但事實上卻是一個排位第3，一個第6，都居抗旱前列。一般來說雜交沙棘抗旱性居中，亦即居于大果沙棘與中國沙棘之間，但事實上卻從并列第1至倒數第2都有。

這些情況說明，單獨用自束比這一指標反映抗旱性是有一定局限性的，需要與其他指標一起來綜合反映才比較合適。

2.2 葉片水分飽和虧

沙棘葉片的含水量及其脫水能力可用水分飽和虧表示，水分飽和虧包括自然飽和虧和臨界飽和虧。自然飽和虧數值越大，表示植物體內水分虧缺越嚴重；而臨界飽和虧數值越大，表示植物抗脫水能力越強。因此，這兩個指標分別為負向性指標和正向性指標。

在干旱條件下，沙棘根系吸收的水分不能滿足葉片蒸騰和光合耗水的需要，必然就引起葉片組織水分含量的減少和水分虧缺的增加，通過自然飽和虧和臨界飽和虧這兩個指標，就可以較好地反映干旱對沙棘葉片的影響。15種參試沙棘的葉片自然飽和虧、水分飽和虧測定結果見表3。

表3 參試沙棘葉片水分飽和虧比較

如前所述，臨界飽和虧數值與抗旱性成正比，即數值越大，抗旱性越強，故表3中按臨界飽和虧從大到小排序。表3中顯示出，臨界飽和虧的范圍為85.0%～95.8%，兩個中國沙棘品種“蠻漢山雌”“紅霞”位列前兩位，而大果沙棘“太陽”位列倒數第2位，“阜歐”位居第9位。看來，臨界飽和虧這一指標，用來反映沙棘抗旱性較為適宜。

自然飽和虧數值與抗旱性成反比，即數值越小，抗旱性越強。表3中按自然飽和虧從小到大排序，中國沙棘品種“紅霞”和“蠻漢山雄”分別排在第1和第6位，大果沙棘的“阜歐”和“太陽”分別排在倒數第1和倒數第3位(第15和第13位)，說明在自然狀態下，中國沙棘“紅霞”葉片水分最不虧缺，而大果沙棘“阜歐”葉片水分最為虧缺。看來，自然飽和虧這一指標，用來反映沙棘抗旱性也較為適宜。

3 結論與討論

利用自束比、自然飽和虧、臨界飽和虧3個指標，分別對15個參試沙棘品種的抗旱性能進行了對比和排序，得到了3個不同的排序序列。從各個序列與沙棘品種的真實抗旱性情況來分析，3個指標均不能很好地反映沙棘的抗旱性能。

為此，采用投影尋蹤法[4]，以15個參試沙棘品種葉片水分含量的3個評價指標——自然飽和虧、臨界飽和虧、自束比作為基本數據，得到最佳投影α=(0.713 7，0.700 4，0.001 7)，并計算得到15個參試沙棘品種的投影值，詳見表4。

表4 參試沙棘抗旱性綜合評價的投影值

投影值大小代表抗旱性綜合評價的強弱，投影值越大其抗旱性越強。由表4可知，15個參試沙棘品種的投影值范圍為0.827 6～0.931 6，其中：“紅霞”和“蠻漢山雌”這兩個中國沙棘品種排在前兩位，抗旱性最好；“阜歐”和“太陽”這兩個大果沙棘品種排在最后兩位，抗旱性相對較差；而其余雜交沙棘均位于其間，抗旱性居中。用3個指標綜合后的投影值進行排序，與理論、實踐都十分相符。

可見，沙棘抗旱性是自然飽和虧、臨界飽和虧、自束比3個指標綜合影響的共同結果，所以不能用某個單一性狀指標來評價其抗旱性強弱。采用投影尋蹤法對多個指標進行綜合評價，其結果令人十分滿意，同時反映出這3個指標中，自然飽和虧、臨界飽和虧、自束比對抗旱性的響應依次遞減。一些情況下，如果需要快速簡易進行抗旱性評價，可以首選自然飽和虧這個指標，或自然飽和虧與臨界飽和虧這2個指標，但還是強烈推薦用3個指標進行綜合評定。

(山西師范大學2017屆碩士畢業生胡杜娟參加了整個試驗過程，在此表示感謝！)