半干旱区沙棘良种选育及抗旱技术研究

原会营

（辽宁省朝阳市林业局，辽宁朝阳 122000）

1 研究背景及研究地区概况

沙棘 （HippophaerhamnoidesL.）又名醋柳、酸刺、黑刺、沙枣，为胡颓子科 （Elaeagnaceae）酸刺属的灌木或小乔木［1］。由于沙棘属植物具有较强的生态适应性，耐寒、耐旱、耐盐碱、耐瘠薄，萌生繁衍能力很强，固氮能力是大豆的两倍，具有良好的改良土壤和水土保持功能，是荒山荒坡造林的先锋树种，可给其它后来树种创造良好的生态环境。

朝阳是居于北温带大陆性季风气候区，尽管东南部受海洋暖湿气影响，但由于北部是蒙古高原的干燥冷空气经常侵入，形成了半干燥、半湿润的易干燥地区，主要气候特点为四季分明，雨热同季，日照充足，日温差较大，降水偏少，属半干旱季风气候区。

2 材料与方法

2.1 供试材料

供试材料有3个沙棘品种，分别是：辽阜Ⅰ、楚伊和辽阜Ⅱ。

2.2 测试方法

2.2.1 植物光合生理的测定

包括光合速率、蒸腾速率以及气孔导度等主要采用光合测定仪测定。叶绿素含量用丙酮提取，721型分光光度计测定提取液的光密度值（OD652），根据Arnon公式计算叶绿素含量。

2.2.2 植物的水分生理测定

（1）植物的叶片组织含水量、叶片水分饱和亏缺等指标可根据水遇热蒸发的原理采用烘干称重法来测定植物组织的水分含量，首先测定植物的鲜重含水量，然后将植物材料在105℃下烘烤15min，然后再于80℃烘至束缚水全部逸出为止，最后根据公式计算：

Wt：饱和鲜重；Wf：自然鲜重；Wd：干重；Wc：临界含水重量

自由水与束缚水的测定依据植物组织中自由水未被细胞原生质胶体颗粒吸附而可以自由移动、蒸发和结冰，也可以作为溶剂，束缚水则被细胞原生质胶体颗粒吸附而不易移动，因而不易被夺取，也不能作为溶剂的特性，将植物组织浸入高浓度 （低水势）的糖溶液中一定时间后，自由水可全部扩散到糖液中，组织中便留下束缚水。自由水扩散到糖液后 （相当于增加了溶液中溶剂）便增加了糖液的重量，同时降低了糖液的浓度。测定此降低了的糖液的浓度，再根据原先已知的高浓度糖液的浓度及重量，可求出浓度降低了的糖液的重量。用浓度降低了的糖液的重量减去原来高浓度糖液的重量，即为植物组织中的自由水的重量 （即扩散到高浓度糖液中的水的重量）。最后，用同样的植物组织的总含水量减去此自由水的含量即是植物组织中束缚水的含量［2］。

（2）根、茎、叶的水势采用露点水势仪测定。

3 结果与分析

3.1 光合生理

由于叶绿素具有接受和转换能量的作用，所以，植物中凡是绿色的、具有叶绿素的部位都进行光合作用，在一定范围内，叶绿素含量越多，光合越强。

表1 各沙棘品种的叶绿素含量

从表1可以看出，在同样的生态条件下，楚伊含量最高，其次是辽阜Ⅱ，最后是辽阜Ⅰ。因此楚伊、辽阜Ⅱ号的叶片能更多地接受和转换能量，同化更多的无机碳化合物，同时，有更多的太阳能转变为化学能，储藏在形成的有机化合物中。

表2 各沙棘品种的生理功能比较

由表2可看出辽阜Ⅰ光合速率相对较高，进行光合作用可以积累大量有机物质，但是辽阜Ⅰ的蒸腾速率也相对偏高、气孔导度较大，致使很多水分散失，不利于干物质的储备。而楚伊和辽阜Ⅱ的光合速率、气孔导度相差甚微，辽阜Ⅱ号蒸腾速率相对楚伊稍微偏高。辽阜Ⅱ较小的蒸腾速率、较低的失水速度、高的水分含量以及更多的干物质储备有利于其在干旱的条件下维持水分平衡。

3.2 水分生理

3.2.1 树木叶片组织的水分状况与水分生理的特点分析

水是植物体的重要组成部分，其含量常常是控制生命活动的决定因素。在植物细胞内，水分通常以束缚水和自由水两种状态存在，自由水参与植物体内的各种代谢反应，而且其数量多少直接影响着植物的代谢强度 （如呼吸速率、光合速率、蒸腾速率和生长速率等），即自由水占总含量的比率越高，则代谢越旺盛。束缚水是被吸附于细胞壁和细胞内的水分子，束缚水的存在与植物的抗性有关，一般说来，它不参与植物的代谢作用。束缚水／自由水的比例越大，表明细胞原生质粘滞性及原生质胶体的亲水性能越强，有利于吸持更多的水分于体内，不易散失，因而能忍耐更强的干旱［2］。从表3中可以看出3个品种沙棘含水量相差无几。

表3 各品种沙棘叶片水分生理指标

叶片水分饱和亏缺是指叶片的实际含水量与饱和含水量的百分比。自然饱和亏缺表明植物组织测定时的水分亏缺状况，它有两方面的意义，一方面表示叶片水分亏缺程度，另一方面表示根系的供水状况，一般认为抗旱性强的树种，叶片自然饱和水分亏缺较高，但由于叶片饱和水分亏缺同时是受根系供水的影响，因此与树木抗旱性之间，不具有确定的关系。所以近年来更多地使用叶片临界水分亏缺作为树种抗旱性的指标，它是在叶片保水力的基础上进一步反映叶片失水达到致伤或致害的临界值，更能反映在半干旱地区叶片缺水致害的界限。树木叶片在同等条件下，临界饱和亏缺值越大，至临界饱和亏缺值的时间越长，越抗旱，临界饱和亏缺与自然饱和亏缺的比值，能反映在该条件下，各树种的生存能力。

从表4中可以看出临界饱和亏缺值最大的是辽阜Ⅱ，其次是辽阜Ⅰ，最后是楚伊。说明3个品种中辽阜Ⅱ表现的抗旱性更强。

表4 各品种沙棘叶片水分亏缺

3.2.2 根系吸收水分和枝叶疏导水分功能

水势是植物最基本水分生理指标之一，表示树木体内水分能量的状态，根水势能反映根系的吸收功能。一般认为抗旱性强的树种，根水势低，有利于吸收水分。

表5 各品种沙棘根在一天中不同时间的水势 单位：×105Pa

图1 各品种沙棘根在一天中不同时间的水势

从表5和图1中可以看出上午温度低时，根水势比较高，吸收能力较差，随气温增高，生长加快，根水势数值下降，吸收能力逐步增加。辽阜Ⅱ根的水势要普遍低于其他两个品种，其根的吸收能力较高，能从比较干燥的土壤中吸取水分。

表6 各品种沙棘茎在一天中不同时间的水势 单位：×105Pa

表7 各品种沙棘叶在一天中不同时间的水势 单位：×105Pa

图2 各品种沙棘茎在一天中不同时间的水势

图3 各品种沙棘叶在一天中不同时间的水势

茎叶的水势能反映枝叶疏导水分的功能，茎叶的水势低，有利于水分的疏导，更能忍耐干旱的条件。由表6、表7、图2、图3可以看出，辽阜Ⅱ号茎、叶的水势均低于其他品种，其他依次是楚伊、辽阜Ⅰ号。表明在该环境中辽阜Ⅱ号具备更好的抗旱性。

4 结论

（1）在同样的生态条件下，辽阜Ⅱ号和楚伊的叶绿素含量相对较高，叶片能更多地接受和转换能量，同化更多的无机碳化合物。辽阜Ⅰ的光合速率和气孔导度最高，其他依次是楚伊、辽阜Ⅱ号。辽阜Ⅰ的蒸腾速率也是最高，其次是辽阜Ⅱ号，最小的是楚伊。总体看来，辽阜Ⅱ号有较小的蒸腾速率、较小的气孔导度、较低的失水速度、高的水分含量以及更多的干物质储备，这有利于其在干旱的条件下维持水分平衡。

（2）经比较，辽阜Ⅱ在5月的总含水量高于其他两个品种，束缚水／自由水的比例相差无几。辽阜Ⅱ号更易适应该环境，具备更好的抗旱性。

（3）从实验结果看出辽阜Ⅱ号临界饱和亏缺值最大，至临界饱和亏缺值的时间长，其他依次是辽阜Ⅰ和楚伊。可见，树木叶片在同等条件下，辽阜Ⅱ号表现的抗旱性更强。

综合看，辽阜Ⅱ号具有较好的生长势和较强的抗旱性，而且它是大果沙棘，有很好的经济价值，在造林方面应该着重考虑。

［1］董凡德 .沙棘播种育苗方法 ［J］.山西农业：致富科技版，2001，3：8－8.

［2］刘向莉，高丽红，刘明池 .植物组织中自由水和束缚水含量测定方法的改进 ［J］.中国蔬菜，2005，4：9－11.

［3］武康生 .植物水分关系和抗旱性 ［J］.北京林业大学学报，1988，10 （2）：80－90.