干旱区盐渍生境下新疆杨和吴屯杨生理指数研究

丁晓丽，易海艳

(新疆喀什大学 生物与地理科学学院，新疆 喀什 844000)



干旱区盐渍生境下新疆杨和吴屯杨生理指数研究

丁晓丽，易海艳

(新疆喀什大学 生物与地理科学学院，新疆 喀什 844000)

摘要：[目的]为南疆盐碱地区引种优良耐盐碱杨树品种提供理论依据。[方法]以新疆本地种新疆杨(Populus alba L. var. pyramidalis)和引进种吴屯杨(P. wutunensis)为研究对象，在两种物种生长的环境中，测定了两种杨树植物生长环境中的土壤含盐量、含水量、pH值及两种杨树在不同盐浓度土壤中的成活率和叶绿素含量。[结果]研究地点的土壤含水量随土壤深度增加，呈现先下降，后升高的趋势。含盐量随着土壤深度的增高呈上升趋势。两种杨树叶片中的叶绿素含量及两种杨树幼苗的成活率都随着含盐量和pH值的升高，呈下降趋势。[结论]新疆杨的成活率、叶片叶绿素变化趋势比吴屯杨变化更为明显，因此吴屯杨的耐盐性高于新疆杨。

关键词：新疆杨；吴屯杨；耐盐性

杨树(Populus simonii)是我国“三北” 地区的主要造林树种。在我国北方，特别是西北地区，水分、盐分是干旱、半干旱地区树木生长的重要环境因子[1，2]。新疆南部，地处塔克拉玛干沙漠南缘, 昆仑山北麓，属于暖温带干旱荒漠气候,极端干旱，生态环境脆弱，其中塔克拉玛干沙漠腹地年均降水量不足50mm，年均蒸发量高于2500mm。南疆地区农业生产用水主要靠灌溉，在没有灌溉条件的地方，杨树生长受到了严重的抑制，从而限制了杨树的经济效益和生态效益的发挥。

新疆杨(Populus alba L. var. pyramidalis) 是南疆地区护林体系的重要组成树种，其根系较深, 抗风力强，对叶部病害及烟尘具有一定抗性[3，4]。吴屯杨(P. wutunensis)是辽宁省新民县林业局赵贵金高级工程师，由单株选育出的生长良好、表现突出的天然杂交小钻杨，经大连民族学院吴屯杨项目组多年繁育、盆栽和种植对比试验，并获得专利[5～8]。该树种除具有抗旱、耐瘠薄、耐盐碱，还具有抗病虫害、树干通直、材质优良、速生丰产等特性，是优良天然杂交种。长期以来，关于杨树的研究报道主要集中在华北和东北地区[9]，而西北地区常用的造林树种杨树研究较少，尤其是缺乏在南疆特殊地理、气候条件下，水分、盐分对不同杨树品种生理生长变化及指标影响的分析。

本研究首次将吴屯杨引种至新疆喀什地区伽师县，比较在不同盐分、水分条件下新疆杨和吴屯杨生理参数的不同，为该地区合理引种杨树的种质资源提供理论依据。

1研究材料与方法

1.1研究材料与研究地点概况

以新疆杨(Populus alba L.var. pyramidalis)和吴屯杨(P. wutunensis)的一年生苗为研究材料。新疆杨、吴屯杨由课题组提供，实验样地也由课题组提供。

本项研究是在喀什地区伽师县国营林场进行。地点位于喀什噶尔冲积平原中下游，塔里木盆地西缘，克孜河下游，北纬39°26.67′，东经76°48.50′，海拔1 375m，年平均降雨量64.6mm，年均蒸发量2 051.5mm，年平均气温11.7 ℃，年极端最高气温为41.1 ℃，年极端最低气温为-22.1 ℃。全年日照时数为2 923.7h，无霜期平均233d左右。

1.2研究方法

1.2.1土壤样品的采集及土壤含水量的测定

在试验地随机挑选6块地并编号，每块地取2个采样点，用土钻取样至50cm。分别在垂直刨面的0cm，10cm，20cm，30cm，40cm，50cm处，用环刀取一定量的土样，放入铝制盒，并做好相应的标记。土壤含水率采用烘干法。在实验室称取土样和铝盒重量W1，放入干燥箱105 ℃，烘干4h。取出再次称重W2，把土样放入密封的塑料袋中保存，并且称出每个铝盒质量W3。土壤含水量的计算如下：

土壤含水率=(W1-W2)/ (W1-W3)×100%

1.2.2土壤pH值的测定

(1)样品处理：称取过1mm筛的风干土样10g，加入到50mL的锥形瓶中，加入25mL的蒸馏水，(水∶土=1∶2.5)间歇振荡30min，静置30min。

(2)土样测定：将预先矫正过的pH计的玻璃电极的球泡插到下部悬浊液中，并且轻轻地摇动，使电极电位达到平衡。打开开关，进行pH的测定。

1.2.3土壤含盐量的测定

(1)浸提液的制备：用天平称准确称取过1mm筛的风干土样30g，加入300mL蒸馏水溶解，加塞振荡3min，过滤至滤液清亮为止。

(2)浸提液中水溶性盐浓度的测定—电导法。

(3)以标准5%氯化钾溶液配制成0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、1%系列溶液，分别测量电导率值，绘制标准曲线。

(4)结果计算

土壤含盐量=水浸出液盐分含量(100%)×水土比例

1.2.4杨树生长情况调查

在编号的6块试验地的每块地里，分别统计两种杨树的死亡株数和成活株数(成活标准：当杨树苗栽植到土壤中后，若持续2个月有绿叶，则判断为该植株成活)，计算每块地的两种杨树的成活率。成活率的计算如下：

成活率=成活株数/(死亡株数+成活株数) ×100%

1.2.5叶绿素含量的测定

取新鲜叶片，除去叶脉并剪成碎块，称取0.5g放入研钵中加预冷的丙酮5mL，并加入少许石英砂，研磨成匀浆，再加80%丙酮5mL，将匀浆转入离心管，并用适量80%丙酮洗涤研钵，一并转入离心管，离心后弃沉淀，上清液用80%丙酮定容至20mL。取上述色素提取液1mL，加80%丙酮4mL稀释后转入比色杯中，以80%丙酮为对照。采用分光光度法，对叶绿素含量进行测定[10]。分别测定663nm、645nm处的光密度值，计算公式如下：

Ch1总含量/mg·g-1=(20.21OD645+ 8.02OD663) ×5×20/1000×0.5

2结果与分析

2.1土壤中水及盐含量的变化

通过测定不同浓度的氯化钾溶液的电导率，得到了氯化钾溶液的标准曲线 (见图1)，由图中曲线可查出电导值相对应的氯化钾的浓度，同时通过函数关系来计算土壤溶液任一电导值对应的氯化钾溶液的浓度。

图1　氯化钾溶液的标准曲线Fig.1　The standard curve of KCl

各层土壤水、盐含量变化(图2)。在0～50cm的范围内，土壤的含水量变化趋势是先降低，后升高。 0～10cm土壤的含水量为下降趋势，10～50cm土壤含水量呈上升趋势。在0～50cm的范围内，土壤的含盐量随土壤深度增加逐渐升高。

图2　土壤深度与含水量及含盐量间关系的变化 Fig.2　Change of relation between the soil depth with salt and water content

2.2土壤含盐量和pH值不同对两种杨树成活率的影响

6块不同样地的土壤全盐含量及不同含盐量下两种杨树的成活率见表1，可以看出吴屯杨的成活率均高于新疆杨。由不同pH下两种杨树的成活率可知两种杨树的成活率都随pH值的增加而降低(图3)，新疆杨的成活率下降较吴屯杨更加明显。不同含盐量下两种杨树的成活率(图4)，两种杨树的成活率随土壤的含盐量升高而逐渐降低，新疆杨较吴屯杨相比成活率随土壤含盐量的降低更加明显。

表16块样地的土壤含盐量/%及两种杨树的成活率/%

Table1Soilsalinityonsixsamplesandsurvivalrateoftwotypespopularplants

编号No.电导率S·cm-1Electricconductivity含盐量Saltcontent吴屯杨成活率SurviverateofP.wutunesis新疆杨成活率SurviverateofP.alba11.360.0645.837.521.610.4940.532.731.720.6735.829.541.941.0530.717.852.011.2025.513.562.111.4017.67.8

图3　不同PH值下两种杨树的成活率Fig.3　Survive of two type poplar plants on different PH value of soil

图4　不同含盐量下两种杨树的成活率Fig.4　Survive of two type poplar plants on different salt content of soil

2.3不同土壤含盐量和pH对两种杨树叶片叶绿素含量的影响

两种杨树在不同含盐量和pH下的叶绿素含量(表2)所示。两种杨树的叶绿素含量随着pH的升高呈降低的趋势。新疆杨的叶绿素含量比吴屯杨的叶绿素含量下降明显(图5)。两种杨树的叶绿素含量随含盐量的升高而成降低的趋势。新疆杨的叶绿素含量比吴屯杨的叶绿素含量下降明显(图6)。

表2不同含盐量和pH下两种杨树的总叶绿素含量

Table2TotalchlorophyllcontentoftwotypespopularplantunderdifferentsaltcontentandpHofsoil

含盐量/%SaltcontentpH吴屯杨总叶绿素含量/mg·g-1ChlorophyllcotentofP.wutinesis新疆杨总叶绿素含量/mg·g-1ChlorophyllcotentofP.alba0.067.42.782.210.497.52.431.920.677.61.971.681.057.71.741.421.207.81.531.131.407.91.380.91

图5　不同pH值下两种杨树叶绿素含量的变化Fig.5　Changes of chlorophyll content of two types popular plant under the different pH values of soil

图6　不同含盐量下叶绿素含量的变化Fig.6　Changes of chlorophyll content of two type popular plant under the six type different salt content of soil

3讨论与结论

3.1土壤中水、盐含量的变化趋势

在0～50cm的范围内，土壤含水量先下降，后上升；0～10cm的含水量为下降趋势。土壤水盐运移过程和运移机理研究是盐渍土研究的核心问题[11], 土壤水盐模型研究是阐明土壤水盐动态变化规律, 进行水盐模拟和盐渍化预报的有效方法。根据不同的研究目的和数据条件, 研究者采用了不同模型方法来研究水盐运移过程，随着水盐运移机理研究工作的深入，近期更加重视复杂条件下的土壤水盐运移研究, 重视模型的验证, 使其有更好的应用前景。研究发现: 盐分运移受土壤质地与结构的影响较大, 并与土壤水分运移密切相关[12～13]。

3.2两种杨树在不同盐碱地成活率的差异

在pH值小于7.5范围内两种杨树的成活率有增加趋势。在pH值大于7.5的条件下两种杨树的成活率都呈下降趋势。两种杨树的成活率都随含盐量升高而降低，但是新疆杨的降低程度明显高于吴屯杨。在含盐量为1.4%的时候，吴屯杨的成活率为17.6%，新疆杨的成活率仅为7.8%，表明吴屯杨的耐盐能力高于新疆杨。

3.3两种杨树叶绿素含量在不同土壤含盐量和pH值下的变化趋势

两种杨树的叶绿素含量随土壤含盐量的升高而呈下降趋势。相同含盐量的情况下吴屯杨的叶绿素含量明显高于新疆杨。1.4%的含盐量时，吴屯杨的总叶绿素含量为1.38mg·g-1,而新疆杨的总叶绿素含量仅为0.91mg·g-1。两种杨树的叶绿素含量随pH的升高也呈下降趋势，但是新疆的叶绿素含量变化比吴屯杨更为明显。通过成活率和叶绿素含量的测定，得出吴屯杨的耐盐性大于新疆杨。

此项目的研究，可以为喀什地区提供新树种品种，有望解决多年来困扰喀什地区造林成活率低的问题；将为喀什地区乃至南疆的造林绿化作出一定的贡献；将为吴屯杨在喀什地区及我国三北民族地区相似气候区全面推广奠定技术基础，具有重要的生态、经济和社会意义。

参考文献

[1]庞发虎, 杨建伟, 庞振凌, 等. 杨树生理生态指标与环境因子之间相关性分析[J]. 生态学报, 2010, 30(12):3188-3197.

[2]李娟, 陈仲权, 楚光明. 盐分胁迫对2种杨树次生木质部导管特征的影响[J]. 安徽农学通报, 2014,20(7):23-25.

[3]党宏忠, 李卫, 张友焱, 等. 新疆杨边材贮存水分对单株液流通量的影响[J]．生态学报，2012, 32(24):7801-7807．

[4]王冠春, 彭鑫玉, 林崴, 等. 新疆杨栽培技术及应用[J].现代农业科技, 2013(23)：42-43.

[5]贾斌英, 王伟, 赵允鹏, 等. 速生耐盐碱吴屯杨生长表现[J]. 东北林业大学学报, 2009, 37(6):4-6.

[6]贾斌英, 陆秀君, 赵允鹏, 等. 速生耐盐碱新品种吴屯杨的选育[J]. 辽宁林业科技, 2009, 224(3):1-4.

[7]金华,姜国斌,王颖,等.吴屯杨叶片组织培养获得再生植株的方法(申请号：201010291353.3)

[8]抗逆性速生吴屯杨通过辽宁省林木良种审定委员会审定(2008001).

[9]杨建伟, 梁宗锁, 韩蕊莲, 等. 不同干旱土壤条件下杨树的耗水规律及水分利用效率研究[J] 植物生态学报 2004, 28(5):630-636.

[10]张志良, 翟伟菁, 李小方.植物生理学实验指导[M].北京：高等教育出版社，2009: 58-61.

[11]杨劲松.中国盐渍土研究的发展历程与展望[J]土壤学报, 2008, 45(5): 837-845.

[12]刘炳成, 李庆领. 土壤中水、热、盐耦合运移的数值模拟[J].华中科技大学学报(自然科学版), 2006,34(1):14-16.

[13]王新英, 史军辉, 刘茂秀.NaCl胁迫对胡杨和新疆杨幼苗体内K+、Na+和Cl-分布的影响[J]．中国沙漠, 2013, 33(1):126-132.

(编辑：梁文俊)

收稿日期：2015-05-19 修回日期：2016-05-05

作者简介：丁晓丽(1964-)，女(汉)，副教授，硕士生导师，研究方向：分析化学

基金项目：新疆维吾尔自治区高校科研计划重点项目(XJEDU2011I46)

中图分类号：S714.2

文献标识码：A

文章编号：1671-8151(2016)08-0576-04

StudyonthephysiologicalindexesofPopulus albaandP. wutunensisunderthesalineenvironmentinthearidenvironment

DingXiaoli,YiHaiyan

(College of biology and geography science of Xinjiang kashgar University, Kashgar 844000， China)

Abstract:[Objective]The study gave a theory basis for introducing excellent saline tolerance poplar variety in saline-alkali area, south Xinjiang. [Methods]The paper used annual Populus alba and P. wutunensis as the research object. We studied the salt resistance of two kinds of poplar trees through the determination of soil salt content, moisture content and pH, two kinds of poplar survival rate and chlorophyll content under different salinity. [Results]The results showed that soil water content increased with soil depth, first decreased and then increased. The salt content increased with soil depth on the rise. Two poplar leaf chlorophyll and survival rate was on the decline with the salt content and pH value increased. [Conclusion]The change of P. alba than P. wutunensis was more apparent. Therefore, P. wutunensis salt resistance was higher than P. alba in study area.

Key words:Populus alba; P. wutunensis; Salt tolerance