王琨 袁高慶 林緯 賴家業(yè)

摘 要 采用正交試驗法將天然土（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)，進行香合歡容器苗抗寒性研究試驗。低溫處理香合歡離體葉片后，測定相對電導(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)法綜合評價不同配比基質(zhì)對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)綜合評價結(jié)果，篩選出最強抗寒性培養(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[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0.843 g·cm-3，尺寸穩(wěn)定性好，是制作高級家具、運動器材、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，是混交營林以及生態(tài)造林的先鋒樹種。隨著對香合歡生態(tài)價值和商品價值認識的不斷深入，營造香合歡人工林正在成為關(guān)注熱點，市場對香合歡優(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)注苗木生長指標和出圃率指標，而在對基質(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]。國內(nèi)外關(guān)于不同基質(zhì)對植物抗寒、抗旱性影響的研究已有報道[5-6]。

在香合歡容器育苗方面，僅見有不同基質(zhì)對香合歡發(fā)芽影響的報道。羅群鳳等[2]探討了天然土、細沙、椰糠及泥炭土播種基質(zhì)對香合歡種子發(fā)芽的影響，結(jié)果表明天然土和椰糠對芽苗根系和莖生長發(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)在細胞膜系統(tǒng)受損、平衡滲透壓和清除活性氧等多個方面。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]對番荔枝幼苗進行室內(nèi)控溫實驗，發(fā)現(xiàn)丙二醛（MDA）含量隨溫度降低呈先增后減的趨勢。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。基于此，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水平正交試驗法配制成香合歡容器苗栽培基質(zhì)，進行香合歡容器苗抗寒性相關(guān)指標的分析試驗，旨在探索出香合歡幼苗生長最適宜的栽培基質(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 試驗材料

供試材料香合歡種子于2018年11月采于廣西國有雅長林場，采集的種子在4 ℃冰箱中保存。試驗地點為南寧市廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院實驗基地。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日挑選生長相對一致的幼苗移栽到不同基質(zhì)的容器中，共設(shè)11個處理，每處理20株苗，按常規(guī)進行澆水、除草。11月，各個處理隨機選取5株標準苗，采集植株中部葉片分別測定抗寒指標，所有指標重復(fù)測定3次。

1.2 育苗基質(zhì)配比設(shè)計

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)計法組成9種配方，另設(shè)天然土（CK1）與泥炭土（CK2）2個對照。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)百色市極端低溫達到過-5.3 ℃和香合歡在-2 ℃低溫時不致受害[1]，設(shè)置5個溫度梯度（3 ℃、0 ℃、-3 ℃、-6 ℃、-9 ℃），以11月南寧市室溫（約20 ℃）作為對照。參照梁莉等[12]和趙棟[13]的試驗方法略作改動，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)儀測定浸泡液的電導(dǎo)值R1，測完后將燒杯放在沸水中水浴30 min，冷卻至室溫搖勻后測定浸泡液的電導(dǎo)值R2，計算相對電導(dǎo)率REC（R1和R2的比值）。

將低溫脅迫下的相對電導(dǎo)率值與Logistic方程進行擬合，計算拐點溫度即為半致死溫度。Logistic方程如式1所示。

1.4 生理指標測定

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測定試驗將溫度設(shè)定為4 ℃、-2 ℃及-6 ℃，以室溫20 ℃為對照，試驗材料處理法同上。MDA活性測定采用硫代巴比妥酸顯色法[14];POD、SOD活性測定參照鄒琦[15]實驗中的方法;CAT活性測定參照楊蘭芳等[16]實驗中的方法。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2003進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，SPSS 19.0進行數(shù)據(jù)分析。運用隸屬函數(shù)法綜合各項指標進行抗寒性評價，計算公式如式2所示。

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

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫脅迫對香合歡葉片相對電導(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，說明不同基質(zhì)香合歡葉片對低溫脅迫的響應(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）與抗寒性呈負相關(guān)關(guān)系，LT50值越低，說明植物抗寒性越強。根據(jù)LT50得出11種不同基質(zhì)香合歡幼苗的抗寒性順序為N6>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，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，均在-2 ℃出現(xiàn)峰值，說明香合歡受低溫的影響，葉片細胞被破壞，產(chǎn)生物質(zhì)的能力降低，因此呈下降趨勢。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。

2.3 低溫脅迫對不同基質(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細胞膜系統(tǒng)的傷害，從而降低逆境對植物的傷害[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，具有較強的抗寒性。

2.4 不同基質(zhì)香合歡幼苗抗寒性綜合評價

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

3 討論與結(jié)論

本試驗中，11種不同基質(zhì)香合歡幼苗葉相對電導(dǎo)率均隨溫度的降低呈現(xiàn)上升趨勢，是由于經(jīng)過低溫處理，植物細胞的生物膜發(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別極顯著相關(guān)。此次試驗發(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)進行黃瓜抗寒性實驗得出巖棉栽培的黃瓜幼苗抗寒性較強相似，說明栽培條件影響植物抗寒性的強弱。

自由基傷害學(xué)說認為，植物在低溫脅迫下，細胞自由基產(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;在生物進化過程中，植物體形成了防御活性氧毒害的酶促保護系統(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細胞造成的傷害[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，采用單一的指標難以反映其抗寒性本質(zhì)，采用多個生理指標去衡量的隸屬函數(shù)綜合鑒定法更能準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。此次試驗采用隸屬函數(shù)法綜合MDA、SOD、POD和CAT 4個生理特性指標對11種不同基質(zhì)香合歡幼苗進行抗寒性綜合評價，抗寒性強弱結(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11種不同基質(zhì)香合歡幼苗抗寒性進行鑒定，發(fā)現(xiàn)兩種評價結(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)香合歡幼苗試驗評價結(jié)果能夠較為科學(xué)地評價和區(qū)分香合歡容器苗的抗寒性強弱。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價是優(yōu)質(zhì)苗木評價體系的重要組成部分，對香合歡育苗、訓(xùn)化、引種及推廣具有重要的理論價值和實踐意義。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)合造林實踐情況進行評判。

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（責(zé)任編輯：劉昀）