弗吉尼亞櫟對環境不同溫度和濕度的響應

孫小燕

(江蘇省東臺市林場，江蘇 東臺 224200)

1 引言

弗吉尼亞櫟(Quercusvirginiana)原產于美國，為殼斗科、櫟屬常綠喬木。耐鹽堿，其根系深而發達，具有很強的抗風能力，對鹽堿土壤和干旱氣候均有一定的耐受能力，是極具優勢的樹種，可作輕度鹽堿地造林樹種[1]。我國引入弗吉尼亞櫟后，在江蘇、上海、浙江等地的沿海灘涂上表現出很強的適應能力，成為防護林建設的重要樹種[2]。隨著弗吉尼亞櫟優良特性的表現，對苗木的需求量增加，苗木栽培和造林不斷擴大，然而目前有關弗吉尼亞櫟的育苗研究還處于初步研究階段，因此，需要進一步探索育苗技術，以適應當前不斷增加的需求。

溫度和濕度是影響植物生長的重要因素[3]。植物體內的生理活動均受到溫度和水分的影響[4]，其中溫度對植物生長的作用主要體現在養分吸收、光合作用、呼吸作用、蒸騰作用以及物質合成，植物只有在一定的溫度范圍內才能夠維持正常的生理代謝[5]，溫度過高和過低都會對植物生理過程造成抑制，進而影響植物生長和發育[6]。水分是植物生長的主要條件[7]，土壤水分狀況直接影響植物生長，植物進行的生命活動依賴于細胞水分飽和狀態[8]，植物細胞的分裂和伸長，都必須在水分充足的情況下才能進行[9]。而水分過多和不足都會使植物生長發育發生紊亂[10]。目前有關弗吉尼亞幼苗對溫度濕度的響應研究較少，因此，本試驗設置不同溫度和濕度，研究弗吉尼亞幼苗形態特征和生理特性的變化，為弗吉尼亞育苗栽培提供參考。

2 材料與方法

2.1 試驗地點和材料

試驗于2021年在江蘇省東臺市國營林場進行，試驗材料選擇當地引種的弗吉尼亞櫟種子，選擇母樹植株健壯、大小一致、籽粒飽滿、無病蟲害的種子，使用0.5%的高錳酸鉀溶液浸泡30 min進行消毒，然后晾干，在4℃種子保存箱中放置25 d，隨后播種于準備好的基質中，出苗后在溫室中進行管理，生長6個月后選擇長勢一致的幼苗進行試驗處理。

2.2 試驗設計

試驗設置3個溫度，分別為T1：晝溫/夜溫(15 ℃/5 ℃)，T2：晝溫/夜溫(25 ℃/15 ℃)，T3：晝溫/夜溫(35 ℃/25 ℃)，設置2個土壤濕度，分別為W1：土壤水分為田間持水量的 65%～70%，W2：土壤水分為田間持水量的55%～60%。每盆裝4 kg，然后澆透水，放置2 d將準備好的幼苗移栽到裝有土的盆中，每盆栽1株，每個處理設置10株，移至人工氣候室進行處理，設置對應的處理，所有處理設置光照12 h、黑暗12 h，定時進行補水，土壤含水量控制方法用稱重法，按時補充水分，觀察幼苗生長情況，處理45 d后進行各指標的測定。

2.3 測定指標與方法

2.3.1 幼苗生長指標的測定

處理結束后，分別用刻度尺測定幼苗苗高，用游標卡尺測定地徑。

2.3.2 葉綠素含量的測定

處理結束后，每個處理選擇同一部位葉片，采用丙酮-乙醇浸提分光光度法測定葉綠素a和葉綠素b含量，并計算葉綠素a+b含量。

2.3.3 光合參數的測定

處理結束后，測定同一部位弗吉尼亞葉片的氣體交換參數，凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)，每個處理重復3次。

2.3.4 氮代謝關鍵酶活性的測定

每個處理選擇3株幼苗，選擇同一位置的葉片，取下葉片帶回實驗室，分別測定硝酸還原酶(NR)，谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合酶(GOGAT)活性[11]。

2.4 數據分析

試驗數據采用Excel2010統計和計算，采用SPSS24.0進行差異顯著性分析。

3 結果與分析

3.1 不同溫度和濕度對弗吉尼亞櫟幼苗生長指標的影響

從表1可以看出，不同溫度和濕度顯著影響弗吉尼亞櫟植株的形態特征。株高在W1處理下隨著溫度的升高呈先增加后降低的趨勢，處理間差異均顯著。在W2處理下，隨著溫度的升高呈先增加后降低的趨勢，表現為T2W2>T3W2>T1W2，處理間差異均顯著；地徑在各處理間沒有顯著差異。

表1 不同溫度和濕度下弗吉尼亞櫟幼苗生長指標

3.2 不同溫度和濕度對弗吉尼亞櫟幼苗葉綠素含量的影響

葉綠素含量是植物進行光合作用的重要物質，從表2可知，不同溫度和濕度對弗吉尼亞櫟幼苗葉綠素含量有顯著的影響，葉綠素a含量在同一濕度處理下隨著溫度的增加呈先升高后降低的趨勢，在W1處理下表現為T2W1>T3W1>T1W1，在T2處理下表現為表現為T2W2>T3W2>T1W2，在同一溫度處理下W2處理顯著高于W1處理，在T2W2處理下達到最大值。葉綠素b含量在同一濕度處理下隨著溫度的增加呈先升高后降低的趨勢，在T2W2處理下達到最大值，顯著高于其它處理。葉綠素a+b含量在同一濕度處理下隨著溫度的增加呈先升高后降低的趨勢，在同一溫度處理下W2處理顯著高于W1處理，在T2W2處理下達到最大值。說明在T2W2處理下幼苗葉綠素含量較高。

表2 不同溫度和濕度下弗吉尼亞櫟幼苗葉綠素含量

3.3 不同溫度和濕度對弗吉尼亞櫟幼苗光合參數的影響

光合作用是植物進行生長發育最重要的過程，從表3可知，不同溫度和濕度下弗吉尼亞櫟幼苗光合參數。凈光合速率在同一濕度處理下隨著溫度的增加呈先升高后降低的趨勢，在W1處理下表現為T2W1>T3W1>T1W1，T2W1和T3W1沒有顯著差異，在T2處理下表現為表現為T2W2>T3W2>T1W2，處理間差異均顯著。在同一溫度處理下W2處理顯著高于W1處理，在T2W2處理下達到最大值。氣孔導度在同一濕度處理下隨著溫度的增加呈先升高后降低的趨勢，在T2W2處理下達到最大值，在同一溫度處理下W2處理顯著高于W1處理，胞間二氧化碳濃度在同一濕度處理下隨著溫度的增加呈先降低后升高的趨勢。蒸騰速率在同一濕度處理下隨著溫度的增加呈先升高后降低的趨勢，在W1處理下表現為T2W1>T3W1>T1W1，在T2處理下表現為表現為T2W2>T3W2>T1W2，在同一溫度處理下W2處理顯著高于W1處理，在T2W2處理下達到最大值。說明在T2W2處理下幼苗光合能力較強。

表3 不同溫度和濕度下弗吉尼亞櫟幼苗光合參數

3.4 不同溫度和濕度對弗吉尼亞櫟幼苗氮代謝關鍵酶活性的影響

氮代謝關鍵酶在植物體內氮素轉化中起著重要的作用。由表2可知，不同水氮條件下氮代謝關鍵酶活性存在顯著差異。NR活性在同一濕度處理下隨著溫度的增加呈先升高后降低的趨勢，在W1處理下T2W1>T3W1>T1W1，T2W1和T3W1沒有顯著差異，在T2處理下表現為表現為T2W2>T3W2>T1W2，處理間差異均顯著。在同一溫度處理下W2處理顯著高于W1處理。GS活性在同一濕度處理下隨著溫度的增加呈先升高后降低的趨勢，在T2W2處理下達到最大值，在同一溫度處理下W2處理顯著高于W1處理。GOGAT活性在W1處理下表現為T2W1>T3W1>T1W1，在T2處理下表現為表現為T2W2>T3W2>T1W2，在同一溫度處理下W2處理顯著高于W1處理，在T2W2處理下達到最大值。說明在T2W2處理下幼苗氮代謝水平較高。

表3 不同溫度和濕度下弗吉尼亞櫟幼苗氮代謝關鍵酶活性

4 討論

溫度和水分是影響植物生長的關鍵因素[12]，只有在一定的溫度和水分條件下，植物的一系列生命活動才能正常進行，植物才能夠正常生長[13]。溫度通過影響光合反應酶活性進而影響光合作用[14]，水分作為光合作用的主要原料，通過影響酶活性、葉綠體合成和原生質間接影響光合作用[15]。本研究結果表明，株高、地徑、葉綠素a、葉綠素b、凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率在在同一濕度處理下隨著溫度的增加呈先升高后降低的趨勢，在晝溫/夜溫(25 ℃/15 ℃)，土壤濕度水分為田間持水量的55%～60%時達到最大值，主要是在該溫度和土壤濕度條件下有利于物質的轉運和合成，從而提高了葉綠素含量，增加光合產物的增加[16]。

氮代謝是植物生命活動，氮代謝能力直接影響植物的生長發育[17]，溫度和濕度則是影響氮代謝關鍵酶活性的重要因素[18]。本研究結果表明，GS、NR和GOGAT活性在同一濕度處理下隨著溫度的增加呈先升高后降低的趨勢，W2土壤濕度均高于W1濕度。主要是由于酶活性受溫度影響較大，過高或過低均不利于氮代謝[19]，而水分則主要影響酶反應底物的濃度，從而間接影響酶活性[20]，本研究中，晝溫/夜溫(25 ℃/15 ℃)，土壤濕度水分為田間持水量的55%～60%弗吉尼亞櫟幼苗的氮代謝酶活性最高，主要是溫度達到了酶活性最適溫度，水分保障了物質代謝的需求。

5 結論

弗吉尼亞櫟幼苗生長指標、光合參數和氮代謝關鍵酶活性在同一濕度處理下隨著溫度的增加呈先升高后降低的趨勢，W2土壤濕度均高于W2濕度。因此，晝溫/夜溫(25 ℃/15 ℃)，土壤濕度水分為田間持水量的55%～60%弗吉尼亞櫟生長狀況最好。