青海云杉和祁連圓柏根系抗旱特性對比研究

摘? 要：在干旱半干旱區造林綠化中，為了選擇適宜的抗旱樹種和苗木，對比研究了青海云杉和祁連圓柏根系的抗旱特性。結果表明：青海云杉和祁連圓柏根系外觀形態、土壤空間分布、質地和稀疏度方面都有很大差異。青海云杉根系的生物量、丙二醛、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白質含量分別為3.51 kg·株-1、15.58mg·g-1、0.35mg·g-1、2.81mg·g-1和33.11mg·g-1，較祁連圓柏降低了21.65%、43.93%、35.19%、57.29%和34.49%;生長地6—10月土壤相對含水量分別為55.23%、58.17%、61.70%、65.74%和58.73%，較祁連圓柏生長地分別提高了22.27%、21.04%、20.27%、18.79%和17.53%。經t測驗，青海云杉和祁連圓柏根系的生物量、丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白質含量均有顯著差異（P<0.05）。綜合對比分析認為祁連圓柏抗旱性高于青海云杉。

關鍵詞：青海云杉;祁連圓柏;抗旱特性;對比研究

青海云杉（Picea crassifolia）和祁連圓柏（Sabina przewalskii）廣泛分布于我國青海、甘肅、寧夏和內蒙古等地，青海云杉主要分布在陰坡，祁連圓柏主要分布在陽坡。青海云杉和祁連圓柏是祁連山林區兩大建群樹種，也是祁連山周邊地區造林綠化和城市園林綠化的優勢樹種，栽植量分別占栽植苗木總量的20%和15%[1]。在造林綠化中做到因地制宜、適樹適栽是提高林木栽植成活率、增加生長量和降低造林成本的有效途徑之一，掌握林木的抗旱特性是做到適樹適栽的首要問題，在生產實踐中人們對地上部分枝、葉的組織結構、蒸騰變化和生理特性的研究較多，對減少枝葉蒸騰和阻隔水分散失等方面的抗旱機理研究較多，但對地下部分根系對水分的吸收、轉運等方面的研究較少[2]。青海云杉和祁連圓柏天然林多分布在土壤貧瘠、干旱半干旱地區，在長期的進化過程中形成了各自獨有的抗旱特性，對比研究青海云杉和祁連圓柏根系抗旱特性可為兩個樹種的抗旱栽培提供技術參考，同時也為干旱半干旱區綠化樹種的引進和馴化栽培提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗區設在甘肅祁連山國家級自然保護區古城自然保護站管轄林區內，該地位于甘肅省天祝藏族自治縣，以大通河流域為主，平均海拔2850m，屬大陸性高原季風氣候區，年均氣溫1.8℃，年降水量350～450mm，其中60%分布在6～9月，無霜期120～150d，≥10 ℃的積溫1 500～1 900℃，140～170d。試驗區以山地為主，最高峰馬牙雪山主峰海拔4447m。試驗區海拔2 500～3 300m地帶分布著大面積的青海云杉和祁連圓柏天然林，郁閉度0.6～0.8，土壤類型以山地栗鈣土為主。

1.2 材料

在試驗區青海云杉和祁連圓柏天然植株中隨機抽取樹齡10 a、樹高1.5m、冠幅1.0m的植株5株，分別編號掛牌，并在抽取的青海云杉和祁連圓柏植株旁隨機抽取土壤采樣點5個，分別編號標記。

1.3 方法

根系結構觀察和抗逆性物質含量測定：將抽取的青海云杉和祁連圓柏植株根系完整挖出，用高壓水槍洗掉泥沙，觀察根系的分枝特性和空間分布，測定根長（主根長）和根幅，并在根系區隨機抽樣，測定鮮根抗逆性物質丙二醛、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白質含量。然后將根系從根頸處鋸下晾曬至恒質量后稱取干質量（生物量）。丙二醛含量參照張憲政[3]方法測定，脯氨酸含量參照商家胤[4]方法測定，可溶性糖含量參照鐘海霞等[5]方法測定，可溶性蛋白質含量參照李云仙等[6]方法測定。

生長地土壤濕度測定：在抽取的土壤采樣點采取地表以下20cm土樣，參照魏杰等[7]方法測定青海云杉和祁連圓柏生長期6—10月土壤相對含水量。

所有數據求平均值，利用Excel2003、DPS6.0軟件對試驗數據進行t測驗，計算∣t∣與t0.05對比分析顯著差異。

2 結果與分析

2.1 青海云杉和祁連圓柏根系結構對比分析

觀察青海云杉和祁連圓柏根系后，發現青海云杉根系整體呈倒圓錐形，根系在土壤中分布稀疏，主根明顯，以主根為對稱軸，兩側二級側根呈線性分布，主根直徑6.5～7.2cm，二級側根直徑2.8～4.2cm，三級毛根直徑1.5～2.5cm。根系橫截面木質部和韌皮部明顯分層，質地柔軟。發現祁連圓柏根系整體呈球形，在土壤中分布稠密，主根不明顯，以根莖為輻射點，兩側根系分級不明顯，均為細狀毛根，兩側毛根呈“人”字形網狀延伸，根莖直徑6.0～7.5cm，毛根直徑0.5～1.2cm，根系橫截面木質部和韌皮部分層不明顯，質地硬實。

2.2青海云杉和祁連圓柏根系大小對比分析

由表1可以看出，青海云杉的根長、根幅和根系生物量分別為57.94cm、46.99cm和3.51kg/株，根長較祁連圓柏根長57.94cm提高了15.07%，根幅和根系生物量較祁連圓柏根幅49.24cm和根系生物量4.48kg/株分別降低了4.57%和21.65%。經t測驗，得知青海云杉和祁連圓柏根長、根幅和根系生物量的∣t∣分別為3.530、0.921和4.264，與t0.05=2.306相比，青海云杉和祁連圓柏根長、根系生物量的∣t∣均大于t0.05，根幅的∣t∣小于t0.05。因此，青海云杉和祁連圓柏的根長和根系生物量均有顯著差異，而根幅沒有顯著差異。

2.3 青海云杉和祁連圓柏生長地土壤濕度對比分析

由表2可以看出，青海云杉生長地土壤6月、7月、8月、9月和10月的相對含水量分別為55.23%、58.17%、61.70%、65.74%和58.73%，較祁連圓柏生長地土壤6月、7月、8月、9月和10月的相對含水量45.17%、48.06%、51.30%、55.34%和49.97%分別提高了10.06、10.11、10.40、10.40和8.76個百分點。經t測驗，得知青海云杉和祁連圓柏生長地6月、7月、8月、9月、10月土壤相對含水量的∣t∣分別為6.911、8.465、9.405、7.593和8.141，均大于t0.05=2.306，因此，青海云杉和祁連圓柏生長地6月、7月、8月、9月、10月土壤相對含水量均有顯著差異。E80EE231-FD80-4D69-9167-C2B066251B60

2.4 青海云杉和祁連圓柏根系抗逆性物質含量對比分析

由表3可以看出，青海云杉的根系抗逆性物質丙二醛、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白質含量分別為13.58、0.35、2.81和33.11 mg·g-1，較祁連圓柏根系分別降低了43.93%、35.19%、57.29%和34.49%。經t測驗，得知青海云杉和祁連圓柏根系抗逆性物質丙二醛、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白質含量的∣t∣分別為7.08、2.217、6.157和6.274，均大于t0.05=2.306，脯氨酸含量的∣t∣小于t0.05。因此，青海云杉和祁連圓柏根系抗逆性物質丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白質含量均有顯著差異，而脯氨酸沒有顯著差異。

3 結論與建議

本試驗結果表明，青海云杉和祁連圓柏根系在外觀形態、土壤空間分布、質地和稀疏度方面都有很大差異，生長地土壤相對含水量和根系抗逆性物質含量也有顯著差異。整體上表現出祁連圓柏根系生物量高于青海云杉，以毛根為主，在土壤空間分布上稠密緊湊，生長地土壤相對含水量低于青海云杉，在此生長條件下根系丙二醛、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白質含量均高于青海云杉。從根系外觀形態、生長土壤濕度、抗逆性物質含量和地上枝葉生長量等方面綜合判斷，祁連圓柏根系的抗旱性高于青海云杉。在綠化過程中可參考祁連圓柏根系和生長地土壤含水量，選擇抗旱樹種和抗旱苗木。

植物根系對水分和礦質離子的吸收和轉運主要集中在毛根區，以毛根根尖和根冠最為高效，毛根的數量和更新速率直接影響著根系對水分和礦質離子的利用[8]。耐旱植物的特點是細胞較小，束縛水比例高，細胞滲透勢較低，尤其是細胞滲透勢的調節能力強，干旱時細胞內積累可溶性糖、氨基酸、有機酸等，使細胞水勢降低，從土壤中繼續吸水，保持一定的膨壓，因而能夠維持正常的代謝活動[9]。李振松等[10]研究表明在干旱條件下植物體內游離脯氨酸含量增加。本試驗中祁連圓柏的毛根數量、細胞滲透勢調節物質可溶性糖和可溶性蛋白質含量均高于青海云杉，抗旱性指示丙二醛含量和脯氨酸含量也高于青海云杉，其正常生長地土壤濕度則低于青海云杉生長地。這些從根系形態、數量和抗旱滲透調節物質、指示物質含量等層面進一步說明了兩者的抗旱差異和祁連圓柏的抗旱優勢。

參考文獻：

[1]國家林業和草原局.中國林業年鑒[M].北京：中國林業出版社，2018.

[2]丁曉雪，趙成義，曾勇，等.地下水埋深和土壤質地對胡楊實生幼苗根系生長及構型的影響[J].水土保持學報，2021，35（5）：235-241，248.

[3]張憲政.作物生理研究法[M]. 北京：農業出版社，1992.

[4]商家胤.鎂、鐵等六種元素對三個葡萄品種生理特性的影響[D].蘭州：甘肅農業大學，2007.

[5]鐘海霞，丁祥，周曉明，等.新疆10個釀酒葡萄品種（系）可溶性糖組分及含量分析[J].新疆農業科學，2021，58（7）：1323-1331.

[6]李云仙，李永梅，楊發忠，等.鏈格孢菌毒素對中國月季主要營養物質含量的影響[J].西南林業大學學報：自然科學，2018，38（3）：101-107.

[7]魏杰，王巧云，孫翔，等.馬鈴薯不同生育時期最佳土壤含水量研究[J].農業科技通訊，2021（8）：171-176.

[8]李揚漢.植物學[M].上海：上海科學技術出版社，1995.

[9]白寶璋，徐仲.植物生理學[M].北京：中國科學技術出版社，1995.

[10]李振松，萬里強，李碩，等.苜蓿根系構型及生理特性對干旱復水的響應[J].草業學報，2021，30（1）：189-196.

作者簡介：代文秀（1971-），女，甘肅天祝人，大專，工程師，主要從事林業資源管護和技術推廣工作E80EE231-FD80-4D69-9167-C2B066251B60