甘肃14种野生季节变色植物适应性研究

陈翠莲,薛 睿，陈守宪，张继强，柴春山，罗文丽

(1.甘肃省林业科学研究院，甘肃 兰州 730020； 2.甘肃省小陇山林业实验局 麦积植物园，甘肃 天水 741020)

甘肃省地处西北内陆，受自然条件和环境因素的制约，城市绿地系统规划时可选择的季节变色植物种类相对较少，目前可供选择的只有火炬树、红叶李、红叶小檗、金叶女贞、红瑞木等品种，并且部分品种还面临着严重退化现象[1-3]，园林绿化的重点长期以植绿为主，现有的季节变色植物种类相对较单调，缺乏更新，远不能满足市场多元化的需求，而乡土野生季节变色植物资源开发方面严重滞后，许多具有较高生态价值和观赏价值的乡土野生资源未能被有效利用。为了尽快开发本地乡土季节变色植物资源，我们开展了季节变色植物野生资源调查，通过引种栽培，对其生态习性、抗逆性等各项因子进行观测研究，以筛选出适合甘肃半干旱区园林绿化的季节变色植物，为改善当地城市生态环境、提高城市景观价值、促进旅游产业的发展等提供参考。

1 自然概况

1.1 引种区概况

兴隆山国家级自然保护区位于甘肃省中部，地理坐标为103°50′～104°10′E、35°38′～35°58′N。保护区系祁连山东延余脉，主要由马啣山、兴隆山和栖云山三大山峰组成，总面积33 301 hm2[4]。气候类型属高寒半湿润多雨气候，林区年平均气温4.1 ℃，年均降水量621.6 mm，年均水面蒸发量918.6 mm，降水分布不均，多集中在7—9月，期间降水量占全年降水量的55%左右，平均无霜期110 d左右。受地形与海拔的影响，保护区内气候差异较大，垂直分带现象明显。保护区内土壤主要是石质山地发育的灰褐土、高山草甸土、亚高山草甸土和栗钙土[5]。

1.2 试验区概况

野生驯化试验地设在甘肃省林业科学研究院五星坪试验基地，位于兰州市七里河区五星坪后街，地理坐标为103°47′19″E、36°02′50″N，海拔1 500 m。气候类型属于温带大陆性气候[6]，特点是冬季寒冷漫长，春夏界线不分明，夏季短促、气温高，秋季降温快；年平均气温9.8 ℃，极端最高气温39.1 ℃，极端最低气温-23.1 ℃；年均降水量318.3 mm，主要集中在6—9月；年均水面蒸发量1 437.7 mm，年均日照时数2 446 h，无霜期154 d。土壤为黑垆土，pH值为7.8～8.3。

2 试验材料与方法

2.1 试验材料

在查阅相关资料[4,7-9]和访问专家的基础上，于2014年秋季在甘肃兴隆山国家级自然保护区开展了野外季节变色植物资源调查工作，根据生长环境、观赏特性和生长表现等指标，初步筛选出具有较高观赏价值，适宜在当地城市绿化中应用的野生季节变色植物14种，分别隶属于9科9属，其中乔木3种、灌木半灌木10种、多年生高大草本1种，详见表1。

表1 野生季节变色园林观赏植物资源名录及生境

2.2 研究方法

2015年将收集整理到的14种野生观赏植物移栽到五星坪试验基地，开展野生驯化试验，每个品种引进20株。连续3年在生长季对单株植物露天形态(越冬、越夏和病虫害侵染状况)进行观测统计，运用抗逆性平均指数，分别对14种野生观赏植物整体的抗寒性、耐热性和抗病虫害能力进行评价，计算公式[10]为

I=(1x1+2x2+3x3+4x4+5x5)/X

(1)

式中：I为抗逆性(抗寒性/耐热性/抗病虫害能力)平均指数；1、2、3、4、5分别代表单株植物不同的抗逆性等级；x1、x2、x3、x4、x5分别为不同等级的受害株数；X为调查总株数。

计算出的抗逆性平均指数越高，则整体抗逆性等级就越高，抗逆性也越强。整体抗逆性评价标准见表2。

表2 植物整体抗逆性评价标准

2.2.1 抗寒性观测

参照徐金华等[10-11]采用的引种彩叶植物抗寒性检测标准，结合引进的14种野生植物的具体情况，制定单株植物抗寒性等级与特征标准，见表3。通过连续对单株植物露天越冬形态观察、统计和分析，计算出抗寒性平均指数，评价其整体抗寒性。观测时第一年令其自然越冬，次年春季气温回升趋于稳定时，逐株观测记录干冻梢和低温胁迫受害情况，调查观测时间为树木萌芽之后倒春寒过后2～3天气温回升时，即4月上旬至5月上旬。

2.2.2 耐热性观测研究

通过对植物越夏形态观察来评价其耐热性，参照相关树木[11-13]耐热性评价指标，结合引进的14种野生驯化植物的具体情况，制定单株植物耐热性等级与特征标准(表4)。通过连续对单株植物露天越夏形态观察、统计和分析，计算出耐热性平均指数，评价其整体耐热性。观测时间为兰州市年极端高温期，即7月下旬至8月下旬，每周观测1次，测定、记录极端高温天气及每株出现的受害症状，并记录极端高温受害期的温度、湿度及持续时间。

表3 单株植物抗寒性评价指标

表4 单株植物耐热性评价指标

2.2.3 抗病虫害观测

参照冯天爽[14]在北京地区对彩叶植物适应性研究中采用的植物抗病虫害能力评价指标，结合引进的14种野生驯化植物的具体情况，制定单株植物抗病虫害等级与特征标准(表5)。观测时间为植物整个生长季节，即4月初至10月中旬，采用全样本调查，每周观测1次。

表5 单株植物抗病虫害评价指标

3 结果与分析

3.1 抗寒性观测结果

通过连续3年对14种野生观赏植物越冬形态的观测、统计分析，结果显示(表6)：抗寒性等级为Ⅴ级的有10种，其中辽东栎、桦叶四蕊槭、灰栒子和多花栒子生长状况良好，完全不受冻害，甘肃小檗、短柄小檗、鲜黄小檗、美丽胡枝子、沙梾和黄瑞香有个别植株不同程度受冻，但总体上对生长影响不大，抗寒等级为Ⅴ级的10种植物在兰州地区栽培不必采取防寒措施即可安全过冬；抗寒性等级为Ⅳ级的有1种，为血满草，在每年秋天经第一次霜冻后(10月中旬)地上部分枯死，但次年仍能正常发芽，通过驯化可以在兰州地区生长；抗寒性等级为Ⅰ级的有3种，分别为少齿小檗、槲栎和马桑，这3种植物抗寒能力最差，不能在兰州市顺利越冬。

表6 14种野生季节变色植物整体抗寒性评定

3.2 耐热性观测结果

14种待评价的植物中，由于少齿小檗、槲栎和马桑抗寒性差，不能在兰州自然越冬，因此未对其进行耐热性观测统计，仅对剩余的11种植物进行了观测统计，结果见表7。由表7可知，耐热性等级为Ⅴ级的有10种，其中：辽东栎、桦叶四蕊槭、多花栒子和灰栒子4种植物未发现有高温伤害现象，且生长状况良好；甘肃小檗、短柄小檗、鲜黄小檗、美丽胡枝子、血满草和黄瑞香6种植物的个别植株有叶片焦黄、卷缩和脱落现象，但总体上发生的比例较小，对生长没有太大影响，也没有对整体景观效果造成影响。试验地2017年极端高温为38.8 ℃，出现在7月下旬，高温时间长达10余天，同期高温时间为近30年最长，经历如此长时间的高温仍可基本正常生长，说明耐热性等级为Ⅴ级的10种植物耐热性较强，可以在该地区安全越夏，完全能适应当地夏季的气候。耐热性等级为Ⅰ级的有1种，为沙梾，在观测的过程中出现了不同程度的高温伤害现象，大部分植株整株死亡，受害严重，说明沙梾不能在试验区安全越夏，不适应当地夏季的气候。

表7 11种野生季节变色植物整体耐热性评定

3.3 抗病虫害能力观测结果

通过对抗寒性和耐热性的观测发现，少齿小檗、槲栎、马桑和沙梾4种植物抗寒性和耐热性较差，不适应试验区的气候，因此未对其抗病虫害能力进行观测记录。对其余10种抗寒性和耐热性较强的野生季节变色植物进行了抗病虫害能力观测，结果显示(表8)，10种植物抗病虫害能力均较强，总体抗病虫害能力评价均为Ⅴ级。这10种植物整个生长期植株生长旺盛，除血满草部分植株上发现蚜虫外，其余都没有受到病虫侵害；血满草植株上的蚜虫总体上数量较少，植株受害轻，对其生长及观赏性状影响不大。

表8 10种野生季节变色植物整体抗病虫害能力评定

4 结论与讨论

在对野生季节变色植物资源调查整理的基础上，将初步筛选出的14种野生季节变色园林观赏植物收集到五星坪试验基地建立种质资源圃，开展野生驯化试验，通过连续3年对植物生长季露天形态的观测，应用3种抗逆性平均指数分别评价了植物的整体抗寒性、耐热性和抗病虫害能力。从观测结果来看：14种野生植物中，少齿小檗、槲栎和马桑抗寒性较差，在试验区无法顺利越冬；沙梾耐热性较差，在试验区无法安全越夏，不适应当地夏季的气候；其余10种抗寒性和耐热性较强的植物抗病虫害能力均较强，其中血满草相对较差，在调查的过程中部分植株上发现蚜虫，但总体上数量较少，植株受害轻，对生长及观赏性状影响不大。

当然，初步选出的结果能否适应城市园林中各种复杂的立地条件，还需要在以后的研究中进一步探索。