水分胁迫对厚荚相思生长和生理生化指标的影响

覃世杰１，尹婷２，谭长强２，３，王凌晖２，姚姜铭２，胡厚臻２

（１．广西国有六万林场，广西玉林５３７０００；２．广西大学林学院，南宁５３０００５；３．广西壮族自治区林业科学研究院，南宁５３０００２）

摘要：通过温室盆栽，研究了厚荚相思（Ａｃａｃｉａｃｒａｓｓｉｃａｐａ）幼苗在４种不同土壤水分（土壤含水量分别为８０％、６０％、４０％、２０％）条件下的生长和生理生化响应。结果表明，不同土壤含水量处理对厚荚相思幼苗生长及生理生化指标均产生了一定的影响。随土壤含水量的降低，厚荚相思苗高、地径呈先增大后减小的趋势；叶片脯氨酸、可溶性糖含量及相对电导率呈先减小后增大的趋势。土壤含水量过高或过低都会使厚荚相思幼苗处于胁迫环境中，其中土壤含水量在４０％～６０％时较有利于厚荚相思幼苗的生长。

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关键词：厚荚相思（Ａｃａｃｉａｃｒａｓｓｉｃａｐａ）；水分胁迫；抗旱性；生理指标；生长指标

中图分类号：Ｑ９４５．１文献标识码：A 文章编号：0439－８114（２０15）07－1625-03

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.07.024

厚荚相思（Ａｃａｃｉａｃｒａｓｓｉｃａｐａ）在华南地区是仅次于桉树发展规模的另一个短周期速生树种，不仅生长快，且耐贫瘠，对土壤地力改善具有一定促进作用，现已大量用于公路、铁路等两旁绿化，在广西南部地区进行了大面积人工纯林及混交林试验，经济及生态效益十分显著。当前，世界上有三分之一以上的土地处于干旱和半干旱状态，水分亏缺显然已成为一种最普遍的影响植物生产力的环境胁迫。在水分胁迫条件下，植物的根、茎、叶生长均会受到不同程度的影响［１］，同时对植物叶片可溶性糖含量［２］、游离脯氨酸［３］等抗性指标均有不同程度的影响。目前，中国相思类树种的人工栽培面积超过５．３３万ｈｍ２，栽培区域已扩展到华南５个省（区）９５万ｈｍ２的土地［４］。这些地区气候为亚热带季风性气候，年均降雨较多，但在时空上分布不均，这就导致了雨季时由于降雨较多，若排水不良将造成渍水或淹水；而秋冬旱季，随着雨水的减少，土壤含水量下降，将可能造成对厚荚相思林木的干旱胁迫。

目前，国内外对厚荚相思的研究主要集中在生长发育、病虫害、风害和冻害等方面，水分胁迫对厚荚相思生长和生理生化的影响方面尚未见报道。为此，研究厚荚相思在不同土壤水分条件下的生长及生理生化响应机制，以期为将来相思类树种抗性机理的深入研究和选育抗性基因品种、应对极端气候、提高栽培技术提供一定的理论依据。

１材料与方法

１．１材料

试验于２０１２年１２月２５在广西大学林学院苗圃大棚进行，盆栽基质（苗圃园土与沙子３∶１混合），每盆装土２．２ｋｇ。采用完全随机设计，选用厚荚相思苗高地径较为一致的幼苗作为试验材料。４个土壤含水量处理分别为：处理Ａ（对照）土壤含水量８０％，处理Ｂ土壤含水量６０％，处理Ｃ土壤含水量４０％，处理Ｄ土壤含水量２０％。采用称重法控水，３０个重复，试验期间每天１７：００进行称重浇水，试验前统一水肥管理６０ｄ。

１．２方法

从控水第１天（２０１３年３月１５日）开始测定厚荚相思幼苗的苗高（平均３6．６ｃｍ）、地径（平均19.2 ｍｍ），控水４０ d后对其苗高、地径进行测定。苗高用直尺测定，取苗木地径处到顶芽的直线距离；地径以主茎底部土痕处为测定标准，用游标卡尺测定。于胁迫后期（２０１３年４月２３日至２０１３年４月２６日），用电解质外渗量法测定电导率［５］、酸性茚三酮法测定脯氨酸含量［６］、蒽酮比色法测定可溶性糖含量［７］。

利用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ、ＤＰＳ软件等进行数据处理。

２结果与分析

２．１水分胁迫对厚荚相思幼苗生长的影响

２．１．１水分胁迫对厚荚相思幼苗苗高的影响从表１可以看出，随着土壤含水量的降低，厚夹相思幼苗苗高增量呈现先上升后下降的趋势。各处理中，处理Ｂ苗高增量最大，相对增长率达8.66％；苗高增量最小的为处理Ｄ，其相对增长率仅为5.11％。从多重比较结果可以看出，处理Ｂ、Ｃ与处理Ａ、Ｄ间差异极显著；处理Ｂ与处理Ｃ之间、处理Ａ与处理Ｄ之间无显著差异。说明不同土壤含水量对厚荚相思苗高的影响不同，过高或过低的土壤含水量均会抑制厚荚相思苗木的生长。

２．１．２水分胁迫对厚荚相思幼苗地径的影响地径与幼苗成活率、苗木生长量呈显著正相关，同时也与苗木的根系、抗逆性等关系非常紧密。从表１可以看出，随着土壤含水量的降低，厚荚相思幼苗地径增量先上升后下降。各处理中，处理Ｂ地径增量最大，相对增长率达1.51％；地径增量最小的为处理Ｄ，相对增长率仅为0.63％。从多重比较结果可知，处理Ａ、Ｂ、Ｃ与处理Ｄ之间差异极显著；处理Ｂ与处理Ａ、Ｃ之间差异显著。说明不同土壤含水量对厚荚相思地径的影响不同，其中土壤含水量为６０％时最适合厚荚相思苗木地径的生长。与处理Ａ相比，处理Ｄ对厚荚相思苗木地径生长的抑制作用更为明显。

２．２水分胁迫对厚荚相思叶片生理生化指标的影响

２．２．１对脯氨酸含量的影响脯氨酸与植物抗逆性息息相关。从表２可以看出，随着土壤含水量的降低，厚夹相思幼苗叶片脯氨酸含量先下降后上升。各处理中，处理Ｂ叶片脯氨酸含量减小到最小，随后开始增大，到处理Ｄ时达到最大。从多重比较结果可知，处理Ａ、Ｂ、Ｃ与处理Ｄ之间差异极显著；处理Ａ、Ｂ、Ｃ间无显著差异。说明不同土壤含水量对厚荚相思叶片脯氨酸含量的影响不同，其中在低土壤含水量下，对叶片脯氨酸含量影响更明显。

２．２．２对可溶性糖含量的影响从表２可以看出，随着土壤含水量的降低，厚荚相思幼苗叶片可溶性糖含量先下降后上升。各处理中，处理Ｄ叶片可溶性糖含量达到最大，叶片可溶性糖含量最小的为处理Ｃ。从多重比较结果可知，处理Ａ与处理Ｂ、Ｃ、Ｄ之间差异极显著；处理Ｂ、Ｃ与处理Ｄ之间差异极显著，处理Ｂ与处理Ｃ之间无显著差异。说明不同土壤含水量对厚荚相思叶片可溶性糖含量的影响不同，过高及过低的土壤含水量都增加了叶片可溶性糖含量。比较处理Ｃ与处理Ｄ可以看出，当土壤含水量低于４０％时，厚荚相思叶片可溶性糖含量急剧上升。

２．２．３对质膜透性的影响在水分胁迫下植物由于脱水伤害，引起膜透性增大，导致细胞电解质外渗，通过测定水分胁迫下植物叶片的相对电导率值可了解质膜伤害程度。从表２可以看出，随着土壤含水量的降低，厚荚相思幼苗叶片质膜透性先下降后上升。各处理中，处理Ｄ叶片质膜透性最大，叶片质膜透性最小的为处理Ｃ。从多重比较结果可知，处理Ａ与处理Ｂ、Ｃ、Ｄ之间差异极显著；处理Ｂ、Ｃ与处理Ｄ之间差异极显著，处理Ｂ与处理Ｃ之间无显著差异。说明不同土壤含水量对厚荚相思叶片质膜透性影响不同，过高及过低的土壤含水量都增加了叶片质膜透性。比较处理Ｃ与处理Ｄ可以看出，当土壤含水量低于４０％时，厚荚相思叶片质膜透性急剧上升。

３小结与讨论

水分胁迫对苗高生长的影响大于对地径生长的影响，是由于苗高和地径生长节律的差异所引起［１］。从试验结果可以看出，水分胁迫对厚荚相思苗高和地径的生长都产生了一定的影响，其中对苗高的影响较明显。

脯氨酸是植物体内重要的渗透调节物质，在环境胁迫下脯氨酸积累可使细胞渗透势降低，增大渗透调节能力可防止酶脱水而作为酶的保护剂［８］。通过对厚荚相思幼苗叶片脯氨酸含量的测定结果可以看出，当幼苗受到一定程度的危害时，其自身会通过许多生理生化代谢途径在低水势下忍耐脱水，维持体内水分平衡，以增强耐旱能力。而厚荚相思幼苗在８０％土壤含水量下叶片脯氨酸含量高于６０％及４０％的，说明此环境条件下，造成了苗木一定程度的胁迫。这与前人研究的三年生红松和西伯利亚红松树种在渍水条件下脯氨酸含量大量积累结果［９］相一致。同样可溶性糖是一种较为有效的渗透保护剂，王海珍等［１０］的研究指出白刺花（Ｓｏｐｈｏｒａｖｉｃｉｉｆｏｌｉａ）在土壤干旱条件下可以通过在体内积累大量可溶性糖和Ｋ＋，增强气孔的调节能力，增加细胞的渗透调节能力。孟昱等［１１］的研究得出一定涝渍土壤水分胁迫下，能在一定程度上提高白桦根系可溶性糖含量。本试验结果也同样印证了前人的研究，在土壤８０％及２０％含水量下，均造成了厚荚相思幼苗叶片可溶性糖含量的增加，促进了幼苗叶片对环境的适应。通过对叶片相对电导率的测定可以了解其细胞质膜透性变化及伤害程度。在干旱条件下，由于植物体内的水势下降，引起膜脂过氧化作用使细胞膜受伤害，导致细胞内容物失去控制，膜透性增大，电解质大量外渗，电导率增大［１２］。试验得出，８０％及２０％土壤含水量下厚荚相思幼苗细胞膜透性与４０％及６０％土壤含水量下细胞膜透性相比，较湿及较干条件下均造成了厚荚相思细胞膜透性的增加，说明８０％及２０％土壤含水量已加重了对厚荚相思的胁迫。

不同土壤含水量对厚荚相思苗木生长的影响存在一定差异，较高及较低土壤含水量均会抑制其苗高和地径的生长。在４种不同水分含量处理下，随着土壤含水量的降低，叶片脯氨酸、可溶性糖含量及细胞膜透性均先下降后上升。过高（８０％）或过低（２０％）的土壤含水量均会对厚荚相思幼苗造成胁迫，土壤含水量在４０％～６０％条件下较有利于苗木的生长。

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参考文献：

［１］韦小丽，徐锡增，朱守谦．水分胁迫下榆科３种幼苗生理生化指标的变化［Ｊ］．南京林业大学学报（自然科学版），２００５，２９（２）：４７－５０．

［２］刘伟玲，谢双喜，喻理飞．几种喀斯特森林树种幼苗对水分胁迫的生理响应［Ｊ］．贵州科学，２００３，２１（３）：５１－５５．

［３］李玲，余文辉，曾富华．水分胁迫下植物脯氨酸累积的分子机理［Ｊ］．华南师范大学学报（自然科学版），２００３（１）：１２６－１３４．

［４］林秀钦．福建引种的主要相思树种遗传分析及其杂交试验的初步研究［Ｄ］．福州：福建农林大学，２００７．

［５］邹琦．植物生理学实验指导［Ｍ］．北京：中国农业出版社，２０００．

［６］李合生．植物生理生化实验原理和技术［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９９９．

［７］郝再彬，苍晶，徐仲．植物生理学实验［Ｍ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，２００４．

［８］吴建国，陆晓民，张晓婷，等．水分胁迫下水杨酸对毛豆幼苗生长及其抗渍性的影响［Ｊ］．中国农学通报，２０００，２２（１）：１５３－１５５．

［９］夏莹莹，毛子军，马立祥，等．水分条件对红松和西伯利亚红松针叶脯氨酸与叶绿素含量的影响［Ｊ］．植物研究，２００８，２８（３）：３３０－３３５．

［１０］王海珍，梁宗锁，郝文芳，等．白刺花（Ｓｏｐｈｏｒａｖｉｃｉｉｆｏｌｉａ）适应土壤干旱的生理学机制［Ｊ］．干旱地区农业研究，２００５，２３（１）：１０６－１１０．

［１１］孟昱，邸葆，张钢，等．涝渍胁迫下白桦根系可溶性糖和淀粉含量与电阻抗的相关性分析［Ｊ］．生物物理学报，２０１３，２９（６）：４５０－４６０．