不同配比基質(zhì)對(duì)香合歡幼苗抗寒性的影響

王琨 袁高慶 林緯 賴家業(yè)

摘 要 采用正交試驗(yàn)法將天然土（A）、泥炭土（B）、珍珠巖（C）和椰糠（D）按不同的體積比例配成9種栽培基質(zhì)，進(jìn)行香合歡容器苗抗寒性研究試驗(yàn)。低溫處理香合歡離體葉片后，測(cè)定相對(duì)電導(dǎo)率、丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物酶（POD）活性和過氧化氫酶（CAT）活性，并擬合Logistic方程求出低溫半致死溫度（LT50），采用隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)不同配比基質(zhì)對(duì)香合歡抗寒性的影響。結(jié)果表明：不同基質(zhì)下，香合歡幼苗LT50變化范圍為-3.68～-0.88 ℃;依據(jù)隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，篩選出最強(qiáng)抗寒性培養(yǎng)基質(zhì)為N6基質(zhì)，即A、B、C、D比例為1∶2∶0.5∶1。

關(guān)鍵詞 香合歡;基質(zhì);容器苗;抗寒性

香合歡（Albizia odoratissima （Linn. f.） Benth）又稱香須樹（中國(guó)高等植物圖鑒）、香茜藤（海南）、黑格（廣東）和牛角森（廣西），是豆科合歡屬植物，分布于我國(guó)的廣西、廣東、云南、福建和貴州等地，以及菲律賓、馬來西亞等國(guó)[1]。香合歡樹干通直，心材占比大，木材硬度大，木材氣干密度達(dá)0.843 g·cm-3，尺寸穩(wěn)定性好，是制作高級(jí)家具、運(yùn)動(dòng)器材、雕刻及各種裝飾的優(yōu)質(zhì)原材料[2]，因其具有根瘤和良好的固氮能力，對(duì)改良土壤、改善林間生態(tài)環(huán)境及提高單位面積蓄積量有良好的作用，是混交營(yíng)林以及生態(tài)造林的先鋒樹種。隨著對(duì)香合歡生態(tài)價(jià)值和商品價(jià)值認(rèn)識(shí)的不斷深入，營(yíng)造香合歡人工林正在成為關(guān)注熱點(diǎn)，市場(chǎng)對(duì)香合歡優(yōu)質(zhì)苗木的需求也在不斷增加。因此迫切需要研究和推廣香合歡優(yōu)質(zhì)苗木培育技術(shù)[2]。

容器育苗技術(shù)已被證明是培育優(yōu)質(zhì)苗木的重要技術(shù)之一。目前，篩選育苗基質(zhì)普遍關(guān)注苗木生長(zhǎng)指標(biāo)和出圃率指標(biāo)，而在對(duì)基質(zhì)作為植物馴化成敗的主導(dǎo)影響因子和苗木抗性的改良方面的研究卻比較薄弱[3-4]。國(guó)內(nèi)外關(guān)于不同基質(zhì)對(duì)植物抗寒、抗旱性影響的研究已有報(bào)道[5-6]。

在香合歡容器育苗方面，僅見有不同基質(zhì)對(duì)香合歡發(fā)芽影響的報(bào)道。羅群鳳等[2]探討了天然土、細(xì)沙、椰糠及泥炭土播種基質(zhì)對(duì)香合歡種子發(fā)芽的影響，結(jié)果表明天然土和椰糠對(duì)芽苗根系和莖生長(zhǎng)發(fā)育較好，但是天然土播種發(fā)芽率顯著低于椰糠。在低溫脅迫下，植物的生理生化變化表現(xiàn)在細(xì)胞膜系統(tǒng)受損、平衡滲透壓和清除活性氧等多個(gè)方面。沈惠娟等[7]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，杉木幼苗葉電導(dǎo)率隨處理溫度的下降而增加。鄭威等[8]對(duì)番荔枝幼苗進(jìn)行室內(nèi)控溫實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)丙二醛（MDA）含量隨溫度降低呈先增后減的趨勢(shì)。超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）等生理指標(biāo)變化也被應(yīng)用于文冠果[9]、風(fēng)鈴木[10]、閩楠[11]等樹種的抗寒性鑒定?；诖?，以天然土、泥炭土、椰糠和珍珠巖4種材料作為基質(zhì)，采用4因素3水平正交試驗(yàn)法配制成香合歡容器苗栽培基質(zhì)，進(jìn)行香合歡容器苗抗寒性相關(guān)指標(biāo)的分析試驗(yàn)，旨在探索出香合歡幼苗生長(zhǎng)最適宜的栽培基質(zhì)配比，以及香合歡抗寒性與栽培基質(zhì)的關(guān)系，為香合歡優(yōu)質(zhì)苗木培育和香合歡人工林建設(shè)提供理論和技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料香合歡種子于2018年11月采于廣西國(guó)有雅長(zhǎng)林場(chǎng)，采集的種子在4 ℃冰箱中保存。試驗(yàn)地點(diǎn)為南寧市廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)基地。2019年7月5日，挑選大小一致、無病蟲害的種子用0.3%高錳酸鉀溶液浸種15 min后置于育苗穴盤中播種。7月20日挑選生長(zhǎng)相對(duì)一致的幼苗移栽到不同基質(zhì)的容器中，共設(shè)11個(gè)處理，每處理20株苗，按常規(guī)進(jìn)行澆水、除草。11月，各個(gè)處理隨機(jī)選取5株標(biāo)準(zhǔn)苗，采集植株中部葉片分別測(cè)定抗寒指標(biāo)，所有指標(biāo)重復(fù)測(cè)定3次。

1.2 育苗基質(zhì)配比設(shè)計(jì)

育苗基質(zhì)采用天然土（A）、泥炭土（B）、珍珠巖（C）和椰糠（D），如表1所示，按不同體積倍數(shù)比例配制，按照正交設(shè)計(jì)法組成9種配方，另設(shè)天然土（CK1）與泥炭土（CK2）2個(gè)對(duì)照。基質(zhì)充分混勻后裝入容器袋待用，容器為加厚18 cm×26 cm的無紡布種植袋。

1.3 葉片電導(dǎo)率的測(cè)定及半致死溫度

采用離體葉片低溫處理法，將所采葉樣分別用自來水和蒸餾水沖洗后擦干，裝入自封袋。根據(jù)百色市極端低溫達(dá)到過-5.3 ℃和香合歡在-2 ℃低溫時(shí)不致受害[1]，設(shè)置5個(gè)溫度梯度（3 ℃、0 ℃、-3 ℃、-6 ℃、-9 ℃），以11月南寧市室溫（約20 ℃）作為對(duì)照。參照梁莉等[12]和趙棟[13]的試驗(yàn)方法略作改動(dòng)，將自封袋放入低溫冰箱中，以3 ℃·h-1的速率降溫，降至所需溫度后維持12 h，取出試驗(yàn)材料用濾紙吸干表面水分。用直徑5 mm的打孔器打取60片葉圓片，分為3份放入50 mL燒杯中，加入20 mL蒸餾水。將50 mL燒杯放于真空泵內(nèi)抽氣30 min，取出后放在20 ℃的室溫下浸泡1 h，用DDS-11A型電導(dǎo)儀測(cè)定浸泡液的電導(dǎo)值R1，測(cè)完后將燒杯放在沸水中水浴30 min，冷卻至室溫?fù)u勻后測(cè)定浸泡液的電導(dǎo)值R2，計(jì)算相對(duì)電導(dǎo)率REC（R1和R2的比值）。

將低溫脅迫下的相對(duì)電導(dǎo)率值與Logistic方程進(jìn)行擬合，計(jì)算拐點(diǎn)溫度即為半致死溫度。Logistic方程如式1所示。

1.4 生理指標(biāo)測(cè)定

參考Logistic方程求得的不同基質(zhì)香合歡低溫半致死溫度介于-3.68～-0.88 ℃，香合歡低溫脅迫生理指標(biāo)測(cè)定試驗(yàn)將溫度設(shè)定為4 ℃、-2 ℃及-6 ℃，以室溫20 ℃為對(duì)照，試驗(yàn)材料處理法同上。MDA活性測(cè)定采用硫代巴比妥酸顯色法[14];POD、SOD活性測(cè)定參照鄒琦[15]實(shí)驗(yàn)中的方法;CAT活性測(cè)定參照楊蘭芳等[16]實(shí)驗(yàn)中的方法。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。運(yùn)用隸屬函數(shù)法綜合各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行抗寒性評(píng)價(jià)，計(jì)算公式如式2所示。

式中，X（fc）表示隸屬函數(shù)值，X表示各種苗木某項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定值，Xmax、Xmin表示某項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定值所有供試苗木中的最小值和最大值;與抗寒性呈負(fù)相關(guān)的MDA采用反隸屬函數(shù)計(jì)算，計(jì)算公式如式3所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫脅迫對(duì)香合歡葉片相對(duì)電導(dǎo)率和半致死溫度的影響

不同低溫處理下，香合歡葉片相對(duì)電導(dǎo)率及低溫半致死溫度（LT50）見表2。由表可知，隨著處理溫度的降低，11種不同基質(zhì)香合歡葉片相對(duì)電導(dǎo)率均呈現(xiàn)先緩慢升高、再快速升高、最后保持平穩(wěn)（S型曲線）的變化趨勢(shì)，說明不同基質(zhì)香合歡葉片對(duì)低溫脅迫的響應(yīng)具有一致性;但不同基質(zhì)香合歡葉片相對(duì)電導(dǎo)率差異性顯著（P<0.05），擬合Logistic方程求出的LT50各不相同。

低溫半致死溫度（LT50）與抗寒性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，LT50值越低，說明植物抗寒性越強(qiáng)。根據(jù)LT50得出11種不同基質(zhì)香合歡幼苗的抗寒性順序?yàn)镹6>N3>CK2>N9>N5>N4>N8>N7>CK1>N2>N1。不同基質(zhì)香合歡幼苗的LT50差異較大，變化范圍為-3.68～-0.88 ℃，基質(zhì)處理間的差異達(dá)到顯著水平，說明基于電導(dǎo)法的LT50可以很好地區(qū)分香合歡容器苗的抗寒性。

2.2 低溫脅迫對(duì)香合歡葉片MDA含量的影響

MDA是膜脂過氧化作用的終產(chǎn)物，反映質(zhì)膜損害的程度[17-18]。由表3可知，在室溫20 ℃時(shí)，11種不同基質(zhì)香合歡葉片的MDA含量差異顯著（P<0.05），說明不同基質(zhì)香合歡對(duì)外界栽培環(huán)境有不同程度的適應(yīng);隨著溫度的降低，不同基質(zhì)香合歡葉片的MDA含量呈先上升后下降的趨勢(shì)，均在-2 ℃出現(xiàn)峰值，說明香合歡受低溫的影響，葉片細(xì)胞被破壞，產(chǎn)生物質(zhì)的能力降低，因此呈下降趨勢(shì)。在-2 ℃脅迫下，基質(zhì)N1、N2、N7、N8、N9、CK1和CK2香合歡葉片的MDA含量較高，但是CK2的MDA含量變化幅度較小，僅為1.83 μmol·g-1。含量增幅最小的是基質(zhì)N6，其次是基質(zhì)N3和CK2，說明這3組基質(zhì)培育的香合歡幼苗在低溫脅迫下的膜脂過氧化程度較弱，抗寒性較強(qiáng)。

2.3 低溫脅迫對(duì)不同基質(zhì)香合歡葉片抗氧化酶活性的影響

從表4可知，隨低溫脅迫程度的加深，香合歡葉片的SOD、POD和CAT活性變化趨勢(shì)均表現(xiàn)為先增后降。在低溫逆境下，SOD、POD和CAT協(xié)同作用防御活性氧或過氧化物自由基對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)的傷害，從而降低逆境對(duì)植物的傷害[17-18]。

11種不同基質(zhì)香合歡葉片的SOD活性均在-2 ℃出現(xiàn)峰值，其中增幅最大的是基質(zhì)N6，比常溫下增加了59.09 U·g-1·min-1，基質(zhì)CK2和N9次之?；|(zhì)N1、N2及CK1香合歡葉片的POD和CAT活性在低溫4 ℃時(shí)出現(xiàn)峰值且增幅小，其余基質(zhì)在-2 ℃出現(xiàn)峰值且增幅較大。POD活性增幅最大的是基質(zhì)N6，其次是基質(zhì)N3和CK2，分別增加了69.43 U·g-1·min-1、55.79 U·g-1·min-1和42.47 U·g-1·min-1。基質(zhì)N3的CAT活性增幅最大，為10.84 mg H2O2·g-1·min-1，其次是基質(zhì)N5和N6，基質(zhì)N2的增幅最小，僅占最大值的16.8%。綜上可得，基質(zhì)N6培育的香合歡幼苗在低溫脅迫下SOD、POD和CAT活性增幅均較大，具有較強(qiáng)的抗寒性。

2.4 不同基質(zhì)香合歡幼苗抗寒性綜合評(píng)價(jià)

運(yùn)用隸屬函數(shù)法，以MDA、SOD、POD和CAT 4項(xiàng)抗寒生理指標(biāo)從室溫20 ℃到-6 ℃的增幅值來計(jì)算隸屬函數(shù)值，根據(jù)隸屬函數(shù)的總值對(duì)11種不同基質(zhì)香合歡幼苗進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)并排序，隸屬度總值越大，抗寒性越強(qiáng)。從表5可以看出，11種不同基質(zhì)香合歡幼苗抗寒性強(qiáng)弱依次為N6>N3>CK2>N5>N9>N4>N8>N7>CK1>N2>N1。

3 討論與結(jié)論

本試驗(yàn)中，11種不同基質(zhì)香合歡幼苗葉相對(duì)電導(dǎo)率均隨溫度的降低呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，是由于經(jīng)過低溫處理，植物細(xì)胞的生物膜發(fā)生物相變化，透性增大，電解質(zhì)向膜外滲漏導(dǎo)致。相對(duì)電導(dǎo)率配以Logistic回歸方程求出的半致死溫度（LT50）是應(yīng)用最廣泛、最能準(zhǔn)確反映植物抗寒性的間接方法，已廣泛應(yīng)用于梨[19]、蘋果和降香黃檀等[20]樹木的抗寒性鑒定，如李俊才等[19]發(fā)現(xiàn)洋梨半致死溫度與田間凍害級(jí)別極顯著相關(guān)。此次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不同基質(zhì)培育的香合歡幼苗的LT50變化范圍為-3.68～-0.88 ℃，基質(zhì)處理間的差異達(dá)到顯著水平，與羅詩等[21]用巖棉、粗砂和刨花為栽培基質(zhì)進(jìn)行黃瓜抗寒性實(shí)驗(yàn)得出巖棉栽培的黃瓜幼苗抗寒性較強(qiáng)相似，說明栽培條件影響植物抗寒性的強(qiáng)弱。

自由基傷害學(xué)說認(rèn)為，植物在低溫脅迫下，細(xì)胞自由基產(chǎn)生和清除的平衡被破壞而出現(xiàn)自由基的積累，過剩自由基會(huì)引起生物膜膜脂的過氧化作用，產(chǎn)生有毒的膜脂過氧化產(chǎn)物MDA;在生物進(jìn)化過程中，植物體形成了防御活性氧毒害的酶促保護(hù)系統(tǒng)，包括SOD、POD、CAT，從而提高植物體清除自由基的能力，減輕或避免自由基積累對(duì)細(xì)胞造成的傷害[17-18]。組織內(nèi)MDA含量、SOD活性、POD活性、CAT活性等指標(biāo)也在鑒定橡膠樹[22]、相思樹[23]及風(fēng)鈴木等林木抗寒性方面取得很好的應(yīng)用效果。植物的抗寒生理過程受多種因素的影響，采用單一的指標(biāo)難以反映其抗寒性本質(zhì)，采用多個(gè)生理指標(biāo)去衡量的隸屬函數(shù)綜合鑒定法更能準(zhǔn)確判斷植物的抗寒性[18]，這種方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于板栗[24]、核桃[25]和楊樹[26]等樹木的抗寒性鑒定，且研究結(jié)果與果樹田間抗寒性表現(xiàn)基本一致。此次試驗(yàn)采用隸屬函數(shù)法綜合MDA、SOD、POD和CAT 4個(gè)生理特性指標(biāo)對(duì)11種不同基質(zhì)香合歡幼苗進(jìn)行抗寒性綜合評(píng)價(jià)，抗寒性強(qiáng)弱結(jié)果依次為N6>N3>CK2>N5>N9>N4>N8>N7>CK1>N2>N1。

利用低溫半致死溫度（LT50）間接法和隸屬函數(shù)綜合法對(duì)11種不同基質(zhì)香合歡幼苗抗寒性進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)兩種評(píng)價(jià)結(jié)果除基質(zhì)N5和N9排名順序顛倒外基本一致，說明不同基質(zhì)香合歡幼苗試驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果能夠較為科學(xué)地評(píng)價(jià)和區(qū)分香合歡容器苗的抗寒性強(qiáng)弱。因此，篩選出基質(zhì)N6（A、B、C、D比例為1∶2∶0.5∶1）為具有最強(qiáng)抗寒性的培養(yǎng)基質(zhì)，其次是基質(zhì)N3（A、B、C、D比例為0∶2∶2∶2）和CK2（泥炭土）。

香合歡苗木抗寒性評(píng)價(jià)是優(yōu)質(zhì)苗木評(píng)價(jià)體系的重要組成部分，對(duì)香合歡育苗、訓(xùn)化、引種及推廣具有重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。要徹底了解不同基質(zhì)香合歡苗木抗寒能力的穩(wěn)定性，尚需結(jié)合造林實(shí)踐情況進(jìn)行評(píng)判。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉中天.黑格[J].云南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，1987（2）：41.

[2] 羅群鳳，譚健暉，賈婕，等.不同基質(zhì)對(duì)黑格不同家系種子發(fā)芽的影響[J].廣西林業(yè)科學(xué)，2019，48（3）：313-317.

[3] 郭紅，王有國(guó)，李枝林.干旱脅迫對(duì)不同栽培基質(zhì)下碧玉蘭的生理反應(yīng)及抗性分析[J].北方園藝，2012（1）：79-83.

[4] 朱慧芬，張長(zhǎng)芹，龔洵，等.植物引種馴化研究概述[J].廣西植物，2003，23（1）：52-60.

[5] 李西，毛凱，羅承德，等.不同土壤基質(zhì)對(duì)峨眉假儉草抗寒性的影響[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，2004（4）：84-88.

[6] 劉克鋒，柳振亮，石愛平，等.黃連木容器育苗及其抗旱性研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，24（2）：27-30.

[7] 沈惠娟，曾斌.逆境對(duì)杉木幼苗體內(nèi)一些酶活性的影響[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1992，16（4）：54-57.

[8] 鄭威，申文輝，彭玉華，等.番荔枝幼苗葉片對(duì)低溫脅迫的響應(yīng)及抗寒性[J].廣西林業(yè)科學(xué)，2015，44（2）：115-119.

[9] 閆星蓉，李響，張幸幸，等.文冠果幼苗對(duì)低溫脅迫的適應(yīng)性生理響應(yīng)[J].北方園藝，2020（4）：73-79.

[10] 丁釋豐，袁森，黃稚清，等.低溫脅迫對(duì)紅果風(fēng)鈴木幼苗生理特性的影響[J/OL].廣西植物：1-8（2019-07-15）[2020-04-12].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/45.1134.Q.20190712.1601.003.html.

[11] 安常蓉，韋小麗，葉嘉俊，等.低溫脅迫對(duì)閩楠幼苗形態(tài)及生理特性的影響[J].西部林業(yè)科學(xué)，2018，47（3）：96-100.

[12] 梁莉，談鋒.四川大頭茶低溫半致死溫度與對(duì)低溫的適應(yīng)性[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，22（4）：463-465.

[13] 趙棟.模擬酸雨對(duì)山茶花和茶梅影響的研究[D].雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.

[14] 許長(zhǎng)成，鄒琦，程炳嵩.硫代巴比妥酸（TBA）法檢測(cè)脂質(zhì)過氧化水平的探討[J].植物生理學(xué)通訊，1989（6）：58-60.

[15] 鄒琦.植物生理學(xué)試驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000.

[16] 楊蘭芳，龐靜，彭小蘭，等.紫外分光光度計(jì)測(cè)定植物過氧化氫酶活性[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009（20）：364-366.

[17] 程軍勇，鄭京津，竇坦祥，等.植物抗寒生理特性綜述[J].湖北林業(yè)科技，2017，46（5）：17-19.

[18] 丁紅映，王明，謝潔，等.植物低溫脅迫響應(yīng)及研究方法進(jìn)[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（14）：31-36.

[19] 李俊才，劉成，王家珍，等.洋梨枝條的低溫半致死溫度[J].果樹學(xué)報(bào)，2007（4）：123-126.

[20] 張博宇，葛玉珍，韋宇靜，等.不同產(chǎn)地降香黃檀種子培育苗木葉片的抗寒性比較研究[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2018，31（10）：2098-2102.

[21] 羅詩，鄭芝波，莫偉欽，等.不同基質(zhì)種植對(duì)黃瓜植株生理及果實(shí)品質(zhì)的影響[J].亞熱帶植物科學(xué)，2004，33（3）：26-28.

[22] 劉世紅，田耀華，魏麗萍，等.西雙版納30個(gè)橡膠樹品種的低溫半致死溫度及低溫對(duì)抗氧化系統(tǒng)的影響[J].植物生理學(xué)報(bào)，2011，47（5）：505-511.

[23] 何琴飛，曹艷云，彭玉華，等.不同相思樹種單株抗寒性綜合評(píng)價(jià)[J].生態(tài)學(xué)志，2019，38（5）：1339-1345.

[24] 郭燕，張樹航，李穎，等.我國(guó)幾個(gè)板栗品種抗寒性綜合評(píng)價(jià)[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，24（4）：52-63.

[25] 韓立群，馬凱，丁軍偉，等.低溫處理下新疆野生核桃的生理響應(yīng)及抗寒性評(píng)價(jià)[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，34（5）：98-101.

[26] 王劍峰.楊樹抗寒性研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（30）：10-12.

（責(zé)任編輯：劉昀）