4种松树抗寒性的比较
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西北林学院学报2011,26(5):69~71 Journal of Northwest Forestry University 4种松树抗寒性的比较 周永学 ,龚月桦 ,樊军锋 (1.西北农林科技大学林学院,陕西杨陵712100;2.西北农林科技大学生命学院,陕西杨陵71210O) 摘要:通过人工冰冻处理和电导法测定了美国黄松、奥地利黑松、花旗松和油松4个针叶树种在 不同低温条件下的电解质渗出率,然后用Logistic方程进行配合,求算组织的半致死温度。结果表 明,花旗松耐受低温能力强,组织半致死温度~2O.6℃,美国黄松耐低温较差,半致死温度一1O.7 ℃,奥地利黑松与油松接近,居于二者之间。花旗松针叶组织的束缚水含量及其与自由水比值最 大,抗性强;美国黄松自由水含量高,束缚水与自由水比值小,抗性弱。综合比较结果,花旗松抗寒 性最强,美国黄松最弱,奥地利黑松和油松居中。 关键词:美国黄松;奥地利黑松;花旗松;油松;抗寒性 中图分类号:¥722.36 文献标志码:A 文章编号:1001—7461(2011)05—0069—03 Comparison on Cold Resistance of 4 Pine Conifers ZHOU Yong-xue ,GONG Yue-hua。,FAN Jun-feng (1 College ofForestry,NouthwestA&F University,gangling,Shaanxi 712100,China; 2.College ofLife Science,NouthwestA&F University,gangling,Shaanxi 712100,China) Abstract:The cold resistance of Ponderosa pine,Austrian pine,Douglas Fir and Pinus tabulaeforms were determined with artificia1 freezing method and conductometry.The results showed that the cold resistance of Douglas fir was the strongest in the four species,with LT50—2O.6℃.The cold resistance of Ponderosa pine was weaker than the there,with LT5o~10.7℃.Austrian pine was similar to that of P.tabulae— forms.The bound water content,bound water/free water ratio of Douglas fir was very high.The free water content of Ponderosa pine was high,and that hound water/free water ratio was the lowest in the the four.The cold resistance of the four was in the order of Douglas fir>P.tabulaeforms。Austrian pine  ̄Ponderosa pine after comprehensive comparison。 Key words:Ponderosa pine(Pinus ponderosa var.scopulorum);Austrian pine(P.nigra vat.austriaca); Douglas fir(Pseudotsuga menziesii);P.tabulaeforms;cold resistance. 松树是北半球分布最广的树种之一,适应性强, 可耐一6O℃的低温或5O ℃高温,具有广泛的生态 逆性强,并且均已开花结实。本文以上述4个树种 为研究对象,测定了其部分抗寒性指标,研究了其抗 幅度 。20世纪8O年代 黄土高原延安树木园引 ,寒性机理,分析比较了它们的抗寒性,为进一步掌握 其生理、生态特性,扩大引种提供理论支持。 种来自国内外的松属树种16个种和变种,其中包括 美国黄松(P.ponderosa var.scopulorum)、奥地利 黑松(P.nigra var.austraceae)、花旗松(Pseudot— suga menziesii)和国产油松(P.tabulaeforms) l 材料与方法 1.1材料来源 等[2]。经过20多年的生长,这4个树种在当地气候 条件下长势良好,无低温冻害、病害和虫害发生,抗 收稿日期:2010 04—05修回日期:2010—06—24 研究材料为美国黄松、奥地利黑松、花旗松和油 松24 ̄32 a成年树当年新生针叶(取自阳面树冠中上 基金项目:国家林业局“奥地利黑松、花旗松种质与栽培技术引进”;陕西省林业厅“美国黄松引种及区域栽培试验”。 作者简介:周永学,男,副研究员,主要从事林木良种选育及针叶树树种引种研究。E—mail:zhyx4166@yahoo.com.crl 7O 西北林学院学报 26卷 部)。采样植株生长于延安树木园。延安树木园位于 黄土高原中心地带,地理位置36。36 N、109。31 E,属 暖温带性季风气候。年平均气温9.4℃,极端气 处理数据。用Logistic方程测算组织的半致死温 度。 以上测定项目均重复3次。 温--28.5~39.9℃,1月平均气温一6.7℃,7月平均 气温22.9℃,≥10℃积温3 268.4。C;年均降水量 550 mm,蒸发量1 585 mm,无霜期180 d,全年日照时 2 结果与分析 2.1低温处理后电导率的变化和抗寒性比较 从表1可以看出,各树种针叶的相对电导率随 处理温度降低而明显上升,但上升幅度在不同温度 数2 445 h,最大冻土深76 cm。土壤母质为黄土,土 壤以黄绵土为主,pH8.4,土层达100 cm以上。样品 采回后,经过处理,进行以下项目测定。 1.2测定方法 下有一定差异。在一10℃是,美国黄松的电解质渗 出率达到47.35 ,其他3个树种在35 9/6左右,组织 的伤害率相对较轻。一20℃时,4个树针叶组织受 1.2.1相对电导率(电解质渗出率) 将样品针叶 分别置于一1o、一2O、一3O和一4O℃低温冰箱中处 理12 h,然后用电导仪法测定相对电导率【3]。 1.2.2 自由水和束缚水含量的测定 马林契克 法 。 到严重伤害,细胞膜透性遭到破坏,电解质渗出率都 超过了5O%,即有1/2离体组织致死。从各个低温 阶段电导率变化大小,可以直观地看出美国黄松、奥 地利黑松的耐低温能力较差,而花旗松和油松的耐 低温性能强。 应用Excel 2003和SPSS 12.0统计分析软件 表1低温处理后松树针叶电导率的变化 Table1 Conductivity of pine conifer at the different low temperatures 注:表中数据是3次测定的平均值±标准误。 在实际应用中,为了确定植物在不同低温时的 电导率及组织半致死温度,比较其抗寒性大小,根据 由水比值最小,抗性最弱。奥地利黑松和油松介于 二者之间。 表2低温电导率回归模型及离体组织半致死温度 Table 2 Regression models of conductivity and the tissue's median lethal temperature of 4 pines conifers 本试验测定结果,用Logistic方程建立了4个树种 低温电导率回归模型,测算出离体组织电导率为 5O 9/6时的半致死温度LT 。l_5 (表2)。可以看出,花 旗松的LT∞为一2o.6℃,抗寒性最强,美国黄松 LT 。为一10.7℃,抗寒性最弱,奥地利黑松和油松 比较接近,介于二者之间。 2.2不同针叶树种的自由水和束缚水含量比较 植物体内的水分以自由水和束缚水2种状态存 在,自由水可以参与各种代谢过程,而束缚水不能, 其作用在于稳定原生质的结构。一般认为自由水含 量高,植物代谢活动旺盛,束缚水含量高,表明抗性 强[6]。测定结果(表3)表明,4个树种的含水量都低 于大多数新鲜植物组织7O%~8O 的含水量,而且 注:LT5。通过模拟法检验,不同字母表示差异显著。 表3松树针叶中自由水和束缚水含量 Table 3 Free water and bound water content of pine conifers 束缚水含量都较高,说明它们的抗性比大多数植物 强。但树种间差异较大,花旗松针叶组织中自由水 树种 总含水量/ 自由水/ 束缚水/ 束缚水/自由水 含量为3.5 ,仅占总含水量的7.19 ,束缚水与自 由水比值12.89,是其他3个树种的5倍之多,其抗 性最强。美国黄松的自由水含量最大,束缚水与自 注:进行Duncan's新复极差测验。 第5期 周永学等4种松树抗寒性的比较 71 cold resistance and provenance of Chinese pine[J].Journal of 3 结论与讨论 Beijing Forestry University,1989,11(1):53—60.(in Chinese) 4个针叶树种的相对电导率随处理温度降低而 [4]高俊风.植物生理学实验技术[M].西安:世界图书出版公司, 2000. 明显上升。在一20、一3O、一40℃低温时,美国黄松 [5]史清华,高建社,王军,等.5个杨树无性系抗寒性的测定与评 和奥地利黑松组织电导率都明显超过油松,其抗寒 价[J].西北植物学报,2003,23(11):1937—1941. 性较弱;而在相同温度下,花旗松针叶组织电导率低 SHI Q H,GAO J S,WANG J,eta1.Determination and evahia— 于或接近油松,抗寒性强。 tion of cold resistance of 5 poplar clones[J].Acta Botanica Bo— 在植物抗寒性鉴定中,以电解质渗出率50 时 reali—Occident Sinica,2003,23(11):1937—1941.(in Chinese) [6]王荣富.植物抗寒指标的种类及其应用[J].植物生理学通讯, 的温度表示组织的半致死温度(LT 。)已被广泛应 1987(3):49—55. 用L3 ]。本文的结论为花旗松的半致死温度最 WANG F R.The kind of plant hardiness criteria and their ap— 低,为一20.6℃,其抗寒性最强;美国黄松的半致死 plieation[J].Plant Physiology Communications,1987(3):49— 温度最高,为一10.7℃,其抗寒性最弱;而油松和奥 55.(in Chinese) 地利黑松的半致死温度介于16.0~18.0℃之间,且 [7]潘晓云,王根轩,曹琴东.兰州地区引种美国扁桃越冬伤害与 临界致死低温[J].园艺学报,2002,29(1):63—65. 二者无显著差异,其抗寒性介于上述二者之间。 PAN X Y,WANG G X,CAO Q D.Winter injury idex and le— 电导率的大小,除了受处理温度的影响外,还会 thal low temperature for introduced American almond in 由于浸泡时间的长短而发生变化,并且在不同的植 Lanzhou,China[J].Acta Horticulturae Sinica,2002,29(1): 物材料上差异更大。对经过充分寒冷锻炼的越冬植 63—65.(in Chinese) 物来说,试验结果经常不一致lg]。因此这种方法测 [8]杨敏生,王春花,裴保华.白杨杂种无性系抗寒性研究[J].东北 林业大学学报,I997,25(4):20—23. 算出的半致死温度与实际的LT 。值可能会有差异, YANG M S,WANG C R,PEI B H.Cold resistance of hybrid 所以只能对其抗寒性作大致的比较,在引种工作中 clone of white poplar[J].Journal of Northeast Forestry Uni— 还需要结合其他指标,来鉴定植物的抗寒性[1 ]。 versity,1997,25(4):2O一23.(in Chinese) 研究结果表明l6],多年生木本植物,随着秋季日 [9] GUSTA L V,FOWLER D B.Effects of temperature on de— 照逐渐变短,气温逐渐降低,体内总含水量降低,束 hardening and rehardening of winter cereals[J].Can.J.plant Sci.,1976,56:673—678. 缚水含量明显升高,细胞内累积大量可溶性溶质,抗 [1o]周永学,樊军锋,龚月桦,等.奥地利黑松的生长特性及抗寒 寒性也随着大大提高。这一过程中,束缚水(非结冰 性研究[J].北京林业大学学报,2007,29(6):53—57. 水)含量及其与自由水之比值,在很大程度上反映了 ZH0U Y X,FAN J F,G0NG Y H,et a1.Growth character— 植物抗寒性的强弱。本研究表明4个树种的总含水 istics and cold resistance of Pinus austriaca[J].Journal of 量和自由水含量都较低,束缚水含量都较高。就抗 Beijing Forestry University,2007,29(6):,53—57.(in Chi— 寒性而言,花旗松针叶组织的总含水量和自由水含 nese) [11]周永学,樊军锋,龚月桦,等.美国黄松的生长特性及抗寒性 量都最低,且束缚水含量和束缚水与自由水比值显 研究[J].林业科学研究,2007,20(4):500 505. 著大于其他3个树种,因此其抗寒性最强。 ZH0U Y X,FAN J F,GONG Y H,et a1.Growth character istics and cold resistance of Pinus ponderosa EJ].Forest Re— 参考文献: search,2007,2O(4):500—505.(in Chinese) [13 吴中伦.国外树种引种概论[M3.北京:科学出版社,1983. [12]周永学,樊军锋,杨培华,等.陕西陇县引种美国黄松生长调 [23 陕西省林业科学研究所延安树木园.黄土高原树木资源收集与 查[J].西北林学院学报,2005,20(3):74—77. 引种的研究[J].陕西林业科技,1987(1):1-8. ZH0U Y X,FAN J F,YANG P H,et a1.Study on the [33 唐季林,徐化成.油松抗寒性与种源关系的研究口].北京林业 growth of introdueted Pinus ponderosa in Longxian county of 大学学报,1989,11(1):53—60 Shaanxi[J].Journal of Northwest Forestry University,2005, TANG J L,XU H C.Reesearch on the relation between the 2O(3):74—77.(in Chinese)