干旱胁迫对红椿盆栽土壤含水率与植株伤害程度的影响

刘 球， 李志辉， 吴际友， 程 勇， 黄明军

(1.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004； 2.中南林业科技大学， 湖南 长沙 410004)

干旱胁迫对红椿盆栽土壤含水率与植株伤害程度的影响

刘 球1,2， 李志辉2， 吴际友1， 程 勇1， 黄明军2

(1.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004； 2.中南林业科技大学， 湖南 长沙 410004)

以2年生红椿盆栽幼苗为对象，开展干旱胁迫及复水试验，对各观测日的土壤含水率、叶片伤害指数及植株萎蔫度进行分析，结果表明： (1)各时间段受试盆栽土壤含水率及叶片伤害指数差异均呈极显著差异；(2)复水一定程度上改善了胁迫伤害；(3)土壤含水率与植株受伤害程度呈极显著的负相关关系。(4)要保证2年生红椿幼苗的正常生长，必须将土壤含水率保持在25%以上。

红椿； 干旱胁迫； 复水； 植株伤害程度； 土壤含水率

红椿(ToonacilliateRoem.)，楝科香椿属，半常绿乔木，国家Ⅱ级重点保护植物，是我国热带、亚热带地区的特有的珍贵速生用材树种。其木材红褐色，花纹魅力，质地坚硬，密度高，为上等家具用材，素有“中国桃花心木”之美誉[1-3]。 红椿在我国分布不广，且呈天然零星分布，但发展潜力很大，目前已成为我国南方低山地区重要的速生用材林造林树种和营造针阔混交林进行树种结构调整的首选树种之一[4]。湖南属大陆性中亚热带季风湿润气候，冬寒夏暑，四季分明，适合大力发展包括红椿在内的优质珍贵用材树种建设[5]。

国内对红椿已经开展许多研究，包括形态特征、生物学特性、生长规律、育苗技术及造林技术等应用实践方面[6-11]。近年来，一些研究人员开始发掘红椿在抗逆方面的潜力，已经有相关文献报道红椿对水分胁迫的生理生态响应[12-15]。本文通过对2年生红椿幼苗进行干旱胁迫及复水处理，找出其受干旱胁迫伤害的土壤水分临界值，并建立土壤水分与植株伤害程度的关系，对田间育苗实践有直接的现实意义。

1 试验地概况

试验地位于湖南省林产品质量检验检测中心苗圃内，该处地理坐标为东经112°59′、北纬28°05′,年平均气温16.8℃, 年平均日照时数1496～1850h,年降水量1400～1900mm,无霜期264天,属中亚热带季风湿润气候区,光照充足,雨量丰沛;海拔为110m,土壤为砂岩发育的红壤,土层厚达60 cm以上;土壤肥力中等,pH值为6.2[11]。

2 材料与方法

2.1试验材料

本试验以2年生红椿盆栽幼苗为研究对象。2012年3月于桃源县白家育苗圃统一育苗并进行田间管理；2014年3月，选择长势均匀、健康的红椿幼苗30株，于湖南省林产品质量检验检测中心苗圃完成入盆，盆钵口径25cm、深20cm,每盆装土5kg(黄心土∶泥炭土=2∶1)，配统一盆垫，正常浇水管护；2014年6月，选择18株长势均匀的红椿盆栽幼苗布置干旱胁迫试验。

受试盆栽苗苗高平均1.0m，胸径1.8cm。

2.2试验设计

试验采用完全随机设计，6株小区，3次重复，共18盆幼苗。2014年6月4日～6日，断水3天；6月7日～9日，受试植株每盆每天浇水500mL，以确保试验基础条件基本一致。干旱胁迫试验在人工遮雨棚中进行，保证正常的光照条件，且空气流通顺畅，棚中温度与室外保持基本一致。2014年6月10日正式开始试验，6月20日干旱胁迫结束并开始复水，6月25日正式结束，共15天。

2.3试验方法

2.3.1 土壤含水率测定 土壤含水率的测定采用美国Spectrum技术公司研发的FIELD SCOUT TDR 100/200 Soil Moisture Meter完成，本试验采用200 mm长探针进行土壤含水率的测量。测量总共分5次进行，时间分别是6月13日、6月16日、6月18日、6月19日和6月25日，包括4次持续干旱条件下土壤含水率测量及1次复水后土壤含水量测量，测量时间为早晨08：00～09：00之间，数据以百分数形式表示。

2.3.2 植株伤害程度测定 以叶片伤害指数及植株萎蔫度作为植株伤害程度的评判标准。

本试验共将植株叶片伤害指数分为5个等级，包括：0级(健康)、1级(少数叶片出现萎蔫)、2级(半数叶片出现萎蔫)、3级(半数以上叶片出现萎蔫)和4级(整株萎蔫)。

植株萎蔫度用来计算某观测时间点受试植株群体的整体萎蔫程度。植株萎蔫度的计算公式如下：

2.4数据处理

运用Excel 2007软件进行数据整理，并运用SPSS 17.0软件进行数据分析。

3 结果与分析

3.1干旱胁迫及复水条件下红椿盆栽幼苗伤害程度指标方差分析

表1中列出了包括土壤含水率、叶片伤害指数以及植株萎蔫度在内的干旱胁迫及复水条件下红椿盆栽幼苗伤害程度指标均值。从表1中可看出，6月13日即干旱3天后，土壤含水率平均值为26.37%，而此时，各植株的萎蔫度和叶片伤害指数均为0，表明25%以上范围的土壤含水率仍能满足2年生红椿幼苗正常生长的水分需求，不构成干旱胁迫伤害。

表1 干旱胁迫及复水条件下红椿盆栽幼苗伤害程度指标均值Tab1 MeanvaluesofplantdamageseverityindicatorsofpottedseedlingsofToonacilliateunderdroughtstressandrehydration日期(月-日)株数土壤含水率(%)叶片伤害指数植株萎蔫度(%)6-13182637006-161821882973616-181819593280566-191818613791676-25(复水)183241184444

从表2可知，持续干旱胁迫及复水条件下，各时间段受试盆栽土壤含水率及叶片伤害指数差异均呈极显著趋势。结合表1数据可知，干旱时间越长，土壤含水率下降，植株萎蔫度升高，且叶片伤害指数升高，与正常规律相符。复水后，植株萎蔫度和叶片伤害指数均有所缓解。

表2 干旱胁迫及复水条件下红椿盆栽幼苗土壤含水率及叶片伤害指数方差分析Tab2 VarianceanalysisofsoilmoisturecontentandleafdamageindexofpottedseedlingsofToonacilliateunderdroughtstressandrehydration平方和自由度均方F值显著性组间2322507458062747833000土壤含水率组内10317828512139总共335428989组间15648943912252645000叶片伤害指数组内63167850743总共21965689 注：显著性水平α=001。

3.2干旱胁迫及复水条件下红椿盆栽幼苗伤害程度指标多重比较

图1所示为干旱胁迫及复水条件下红椿盆栽幼苗土壤含水率与叶片伤害指数趋势及多重比较。随着时间推移，土壤含水率和叶片伤害指数呈相反变化趋势，土壤含水率越低，则叶片伤害指数越高，受伤程度越高。经Duncan’s多重比较可知，土壤含水率和叶片伤害指数在各时间点的值呈现出极显著差异。图2所示为干旱胁迫及复水条件下红椿盆栽幼苗植株萎蔫度与叶片伤害指数变化趋势，两个指标变化趋势一致。由图1、图2可知，6月13日，土壤含水率为26.37%，此时叶片伤害指数为0，植株萎蔫度为0，表明此时植株未受到因水分缺失导致的伤害。6月19日，土壤含水率最低，仅18.61%，就单株而言，叶片伤害指数达到最高，平均达到3.7，接近整株萎蔫状态；就整体而言，此时受试植株整体萎蔫度达到91.67%，几乎全部植株均受干旱胁迫严重伤害。6月25日，复水使得土壤含水率提高，从而叶片伤害程度有所缓解，叶片伤害指数为1.8，植株萎蔫度降低至44.44%，伤害有所缓解，但仍然存在。

图1 干旱及复水过程中土壤含水率与叶片伤害指数情况Fig.1 Soilmoisture content5 and leaf damage index in process of drought stress and rehydration

图2 干旱及复水过程中植株萎蔫度与叶片伤害指数变化趋势Fig.2 Plant wiltingrate and leaf damage index in process of drought stress and rehydration

3.3干旱胁迫及复水条件下红椿盆栽幼苗伤害程度指标相关分析

从表3可知，干旱胁迫及复水条件下红椿盆栽幼苗土壤含水率及叶片伤害指数的相关系数为0.579，呈极显著的负相关关系，表明干旱胁迫下，土壤含水率的降低导致叶片伤害指数升高，也就是说随着干旱胁迫程度加剧，土壤水分降低的程度将直接导致植株受伤害的程度，与正常规律相符。

表3 干旱胁迫及复水条件下红椿盆栽幼苗土壤含水率及叶片伤害指数相关关系Tab3 CorrelationbetweensoilmoisturecontentandleafdamageindexofpottedseedlingsofToonacilliateunderdroughtstressandrehydration土壤含水率叶片伤害指数土壤含水率1-0579∗∗叶片伤害指数-0579∗∗1 注：“∗∗”表示差异极显著。

4 结论与讨论

(1) 6月13日至6月16日，即土壤含水率由26.37%降低至21.88%这个过程中，植株叶片受到的伤害变化非常显著，由叶片伤害指数0急升至约叶片伤害指数3，植株萎蔫度也由0迅速上升至73.61%，表明2年生红椿幼苗正常生长的水分下限存在于区间21.88%～26.37%之间。根据植株受伤程度变化的显著特点，可基本得出，要保证2年生红椿幼苗的正常生长，必须将土壤含水率保持在25%以上。

(2) 干旱胁迫及复水条件下红椿盆栽幼苗土壤含水率与植株受伤害程度呈极显著的负相关关系。

(3) 复水使叶片伤害指数降为1.8，植株萎蔫度降低至44.44%，复水可显著改善植株受伤程度。然而，很显然，程度有限，如需彻底修复植株因干旱胁迫所受伤害，需要更精细的苗木管理以及更长的修复时间。因此，研究植株耐旱上限，实施干旱防御，对苗木健康生长十分必要。

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(文字编校： 张 珉)

EffectsofdroughtstressonsoilmoisturecontentandplantdamageseverityofpottedToonaciliateseedlings

LIU Qiu1,2, LI Zhihui2, WU Jiyou1, CHENG Yong1, HUANG Mingjun2

(1.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China;2.Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China)

A drought stress and rehydration experiment was carried out by using two-year-old potted seedlings ofToonacilliateas testing materials to study on soil moisture content, leaf damage index and plant wilting rate.The results showed as follows: (1)There were extremely significant differences both in soil moisture content and leaf damage index among observation time points. (2)To some extent, rehydration improved damage degree of drought stress. (3)There was an extremely significant negative correlation between soil moisture content and plant damage severity. (4)Maintaining soil moisture content larger than 25% could meet the need of water of two-year-old potted seedlings ofToonacilliatefor normal growth.

Toonacilliate; drought stress; rehydration; plant damage severity; soil moisture content

2014-08-21

湖南省林业科学院青年科研创新基金项目“红椿家系苗期水分生理研究”(2013LQJ13)。

刘 球(1985-)，女，湖南省安化县人，助理研究员，主要从事森林培育和林木抗逆机理研究。

S 792.99

A

1003 — 5710(2014)06 — 0040 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 06. 010