干旱与盐分胁迫对林投苗木生长的影响

李茂瑾

(福建省惠安赤湖国有防护林场，福建 惠安 362131)

福建省海岸线长3752 km，其中沙质海岸线长达565.28 km，占总长度的15.07%，横跨28个沿海县、市、区[1]，在沿海风口沙荒地带经常由于降雨不足或大风引发植物组织内水分亏缺造成干旱的情况并不少见；同时，海岸前沿地带海潮、盐雾带来的盐分对植物造成的盐害，也称盐胁迫[2]是沿海风口地区植被恢复困难的原因之一。目前沙质海岸造林树种以木麻黄为主，但是风口地段的基干林带因恶劣的气候环境造成断带、缺口以至于防护功能下降；新造林分因考虑造林成本没有采取人工防护措施导致造林失败或成为低效林分的现象不少见，因此建立乔木为主体，灌、草为辅的多功能、多层次植被带是沿海风口困难立地防沙治沙的关键环节。

灌木物种的选择首先考虑的是天然分布的乡土植被同时具有一定耐旱和耐盐的植物，因为它们能够充分适应滨海沙地的气候条件[3]。林投(Pandanustectorius)为露兜树科露兜树属常绿分枝灌木或小乔木，具多分枝或不分枝的气根；叶簇生于枝顶，3行紧密螺旋状排列、条形，叶缘和背面中脉均有粗壮的锐刺[4]，福建省主要分布于漳州、厦门沙质海岸前沿，能耐盐碱和风沙，是理想的治沙树种。目前有关林投方面的研究较少，多集中在树体营养成分[5]和果实精油成分研究[6]，有关胁迫方面的研究未见相关文献报道。因此，本研究以林投为对象实施苗木盐分和水分双重胁迫试验，探讨其耐性指标和在恶劣条件下的适应能力，为进一步合理运用林投在风口地段治沙造林提供参考。

1 试验地概况

试验地设在福建省惠安赤湖国有防护林场苗圃，位于惠安县崇武半岛，靠近海岸线，东经118°55′、北纬24°35′。属于南亚热带海洋性季风气候，年均气温20.7 ℃，最高气温36.6 ℃，最低气温3.6 ℃，年蒸发量2056.7 mm，干湿季明显，干旱频度大，夏季多台风，秋冬盛行东北风，7～8级大风天数超过100 d。

2 材料和方法

2.1 材料的选择和处理

试验材料选用林场苗圃培育的2年生植株。2013年3月初挑选生长良好，苗高相对一致的苗木连营养袋一起移入装满干沙的塑料桶中，桶底钻孔以便排水，移入后马上浇水，并隔天喷水保持桶内湿润，60 d后待生长状况稳定后(5月16日)搬入苗圃旁的温室大棚实施试验。

2.2 试验设计方法

试验采用二次回归通用旋转组合设计，参试因子为盐分含量和干旱时间。根据野外观测，林投在高潮位海水淹没处可见分布，且试验地连续30 d干旱无雨气候常见，因此盐分含量(X1)0水平取值3.3%，水平间距为1.1%；干旱时间(X2)0水平取值30 d，水平间距为10 d。共计13个试验号，每个试验号20株，共260株。每个试验号根据设计调好盐溶液(食用盐配制)浇入直至桶底有水渗出，其后不再补充水分直至试验结束。各因子水平编码及实施水平设计见表1。

表1 林投苗木胁迫试验因子水平编码

2.3 调查计算方法

试验开始时先标记植株中心3个叶片作为测量苗高生长量的本底值，调查时间依据试验设计的干旱时间调查苗高生长量。采用Excel进行数据输入和处理，回归分析采用DPS统计分析软件建立数学模型。

3 结果与分析

3.1 胁迫下植株受害情况

林投在干旱胁迫至20 d时，5种盐分含量下叶片没有出现明显的受害特征；30 d后盐分含量≥3.3%的苗木部分苗木边缘的叶片颜色由深绿变为黄绿，部分叶片中间出现褐色斑点或穿孔；随着干旱时间的增加，至试验结束，盐分含量≥4.4%的苗木边缘的3～4片叶片尖端逐渐开始干枯到基部并枯死，表现出失水的受害特征，叶片中间出现褐色斑点的情况比盐分含量≤3.3%的苗木严重，但没有苗木死亡的现象。

3.2 效应模型的建立与显著性检验

按照二次回归通用旋转组合设计，以生长量为因变量，建立与盐分含量(X1)和干旱时间(X2)为自变量的处理效应模型，并进行效应模型和回归系数的显著性检验，实施方案和方差分析见表2、表3。

根据试验设计方案及试验结果，估计二次多项式回归方程中各个回归系数。检验各个系数的显著性，回归方程失拟项的F1检验，以及二次回归模型的F2检验。只有当失拟项F1不显著，且二次回归模型的F2检验显著时，说明试验数据与所采用的二次数学模型基本上是符合的。二次回归方程与实际情况拟合得较好，可以用来优化、预报[7]。

根据表2的试验结果，通过回归分析，建立以生长量为目标函数的数学模型为：

(1)

回归方程及偏相关系数方差分析结果(表3)表明，二次回归模型的回归项F2检验显著，显著性小于0.05，而失拟项F1不显著，说明不存在其他有显著影响的因素，表明回归方程与实际值拟合度较高，试验数据与所采用的二次数学模型基本上是符合的。经剔除不显著项后，简化的回归方程为：

(2)

简化的回归方程中由于模型中主效应一次项的各因子均经过无量纲线形变换，偏回归系数已经标准化，因此，可以从其绝对值大小直接判断各胁迫因子对生长量作用的大小程度[8]。从方程(2)可以看出干旱时间(X2)对生长量的影响大于盐分含量(X1)。

表3 试验结果方差分析

3.3 交互效应分析

干旱时间和盐分含量2个因子交互效应分析，利用所建立的模型经过计算结果见表4。

表4 林投2因子交互效应生长量

*：行编码为干旱时间；列编码为盐分含量；下同。

根据表4可知，当盐分含量固定时，随着干旱时间的增加，生长量增大，到编码1水平也即40 d达到峰值，随后数值的减小，意味着没有水分的补充，苗木有枯死的趋势；当干旱时间固定时，随着盐分含量减小，胁迫程度减轻，苗木生长量逐渐增加，即林投在盐分胁迫下生长会受到影响。

从表5可以看出，在干旱时间编码0水平，即30 d平均日生长量达到最大值，说明林投在一定的盐胁迫水平下即使出现干旱的天气也可持续生长30 d，随后生长衰退，试验中各盐分含量下没有出现死亡的现象，说明林投具有较强的耐旱和耐盐性。

表5 林投2因子交互效应平均日生长量

3.4 林投苗木耐性阈值的确定

利用建立的回归方程进行模拟寻优处理。在本试验中按照生长量大于平均值(3.82 cm)为标准，最佳配比方案共有14个，配比方案中各个因子频率见表6。

从表6可以看出，X1的编码值分布在-1.414～1.414之间，频率较为平均，表明林投在试验区间内具有较好的耐盐性；X2的编码值在0～1.414之间，说明林投耐旱最优值在此区间，具有较长的耐旱时间。通过计算盐分含量在95%的分布区间编码值为-0.659～0.456，转化为实际实施水平为2.58%～3.80%，干旱时间在95%的分布区间编码值为-0.562～1.162，转化为实际实施水平为24～41 d。结合上述交互效应分析，确定林投在本试验条件下耐盐阈值为3.80%，大于海水盐分含量，耐旱时间阈值为41 d。

表6 配比方案各因子频率表

4 结论与讨论

在温室大棚以林投2年生苗木为对象，采用二次回归通用旋转组合试验设计进行苗木盐分和水分双重胁迫试验。试验结果经回归分析后建立以生长量为目标函数的数学模型，经方差分析检验显著，说明回归方程与实际情况拟合得较好。依据回归方程判断干旱胁迫为影响苗木生长的主要因子，盐分胁迫为次要因子。

从盐分和干旱双重胁迫下出现的受害特征情况来看，林投苗木在本试验条件下即使是高胁迫水平，仅叶片部分受害，没有出现死亡的现象，说明在适度盐分下林投正常生长不受影响，但盐分过高，植物生长受阻，该结果与滨梅幼苗进行NaCl胁迫的研究结论一致[9]。综合分析结果表明，在本试验条件下林投耐盐阈值为3.80%，耐旱时间阈值为41 d。

试验结果显示，林投理论上具有较强的耐旱和耐盐性，但是在实际造林时，由于海岸风口沙荒地自然条件恶劣，为确保造林成活率，须具体情况酌情分析。例如高潮时海水的反复淹没是对植物造成盐害的主要因素，试验表明海水的短时浸泡对林投的正常生长没有影响，但海流的冲刷形成根系裸露暴晒死亡或某些地段漂来的生活垃圾堆积导致造林失败，因此，造林地应选择在海水高潮位潮水线与陆地连接处；干旱形成的原因有东北风危害、高温少雨、土壤干旱等，应根据不同的原因采取相应的应对措施[10-12]。由于植物的耐旱和耐盐性是一个非常复杂的生理过程，受试验条件所限林投自身耐性机理研究未能实施，还需做进一步的深入探讨。

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