10种早春开花树种抗寒性研究

李晓靖

摘 要：通过对十种早春开花树种花瓣的过冷却点、含糖量和含水量的测定，确定了不同树种花瓣抗寒性，并研究了影响花瓣过冷却点和结冰点的相关因子。结果表明，花瓣的过冷却点和结冰点因树种不同而异，而花瓣含水量和可溶性糖含量均可影响其过冷却点和结冰点。

关键词：抗寒性；过冷却点；结冰点；含水量；含糖量

中图分类号 Q949 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）10-0098-04

Study on Cold Resistance of Several Trees Blooming in Early Spring

Li Xiaojing

（Saihanba Mechanical Forest Farm of Hebei，Weichang 068466，China）

Abstract：This experiment identify the cold resistance of different trees by determining the supercooling point，the sugar content and the water content. The infection to the correlation factors of the supercooling point and the freezing point were studied .The results indicated that the range of the supercooling point and the freezing point of petals exhibiting variation. The sugar content and the water content would affect their supercooling point and freezing point .

Key words：Cold resistance；Supercooling point；Freezing point；Water content；Sugar content

早春开花植物的观赏价值和美化作用对园林绿化十分重要，但由于春季开花较早，很容易遭晚霜的危害，在花期一旦遇到晚霜直接影响到花的质量和观花的效果，因此霜冻成为早春开花植物生长的主要限制因素之一。植物的抗寒能力因种类而异，通过鉴定植物抗寒性，可以测定不同植物对低温的适应能力。深入了解早春开花植物的抗寒能力可以在晚霜来临之前对植物进行一定的保护措施，从而保证花的观赏价值。本研究通过测定10种早春开花植物花瓣的过冷却点和结冰点及其影响因素，对10种早春开花植物进行比较，确定其抗寒力的强弱，从而为制定防霜栽培措施提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料 实验于4月进行，供试早春开花植物为：榆叶梅（Prunus triloba）、连翘（Forsythia suspensa）、白玉兰（Magnolia denudata）、紫叶李（Prunus cerasifera）、迎红杜鹃（Rhododendron mucronulatum）、日本晚樱（Prunus lannesiana）、樱花（Prunus serrulata）、西府海棠（Malus micromalus）、碧桃（Prunus persicacv f.duplex）、贴梗海棠（Chaenomeles speciosa），共10个树种。取每个树种树冠东、西、南、北4个方向外围5～10cm的盛花期花枝组成混合样，实验采用单株小区，重复3次。以盛开花花瓣为实验材料。

1.2 方法

1.2.1 花瓣过冷却点的测定 取带枝完全开放的花，置于人工霜冻模拟箱内，将PT-100型热电偶温度传感器测头安置在待测花瓣上，先预冷至l0℃左右，之后以10℃/0.5h速度降温至2℃左右，再用l℃/0.5h速度降至所需温度，维持0.5h后，以2℃/0.5h速度升至室温。温度传感器与FrosTem40数据采集系统和微机连接，计算機自动记录数据、分析花瓣表面温度变化，绘制温度变化曲线，精度±0.3℃。根据结冰释放凝结热的原理，植物组织一旦结冰就使温度骤然升高而温度变化曲线出现峰值跳跃，该峰的起点就是结冰点，即过冷却点。

1.2.2 花瓣含水量、含糖量的测定 取各树种花瓣称其鲜重（W1），之后将花瓣置90℃烘箱中，30min后于80℃烘干至恒重，称取重量（W2），花瓣的相对含水量为W=（W1-W2）/W1。用此方法依次测出10个树种花瓣的含水量。

称取花瓣0.5g，每种树种称取3份作为样品，采用蒽酮比色法[2]测定花瓣含糖量。

2 结果与分析

2.1 不同树种花瓣抗寒性研究

2.1.1 不同树种花瓣过冷却点和结冰点的比较 不同树种花瓣在同一冻结温度的冻结过程中，显示出的温度与时间关系曲线即“冻结温度曲线”是相似的。以白玉兰冻结温度曲线为例，在-7℃静止冷空气中，花瓣温度从16℃迅速下降，曲线较陡，当降到过冷却点后，温度骤然上升。这是由于花瓣细胞的溶液从液态转为固态时放出潜热，使花瓣温度略有回升。回升到一定温度时花瓣冰晶核形成，温度不再上升，晶体增长，一部分液体已结晶放出潜热，另一部分液体继续结晶吸收潜热，放热与吸热处于相对平衡状态，使花瓣温度在一段时间内变化极缓慢，该温度稳定时间较长，即所谓的冰点。随后花瓣温度继续下降，大部分水分冻结成冰，冰的潜热大，绝大部分热量在此时放出，降温慢，因此曲线较平坦。

从表1可以看出，不同树种花瓣的过冷却点和结冰点存在着一定的差异，其中西府海棠的过冷却点最高，而白玉兰、连翘、迎红杜鹃的过冷却点均较低，西府海棠和白玉兰的过冷却点的差值达到2.88℃。贴梗海棠等树种的花期虽然相同但它们的过冷却点的差异达显著水平，不同树种的过冷却点各不相同，抗寒性也存在差异。不同树种花瓣结冰点表现为，西府海棠>白玉兰>日本晚樱>榆叶梅>贴梗海棠>樱花>碧桃>迎红杜鹃>紫叶李>连翘，与过冷却点序列不同，这可能与不同树种花瓣释放潜热多少有关。

2.1.2 不同树种花瓣糖含量、含水量、花瓣重量的比较 由表2可见，不同树种花瓣的含糖量各不相同，西府海棠花瓣的含糖量最低为1.4862μg/g，而迎红杜鹃花瓣的含糖量最高为10.4053μg/g，它们之间的差值达到了8.9191μg/g。树种花瓣含糖量排列顺序为：迎红杜鹃>白玉兰>连翘>紫叶李>碧桃>日本晚樱>榆叶梅>贴梗海棠>樱花>西府海棠。不同树种花瓣的含水量、花瓣重量不同，含水量和花瓣重量最高的为白玉兰，最低的为紫叶李。由于不同树种花瓣的大小、含水量以及花瓣的开放程度各不相同，所以花瓣的重量是不同的。

2.2 不同树种花瓣糖含量、含水量、重量与过冷却点和结冰点的相关关系

2.2.1 不同树种花瓣糖含量与过冷却点和结冰点的相关关系 由表3可知，西府海棠、连翘花瓣的过冷却点与其含糖量呈显著负相关（P<0.05），而其它树种花瓣的含糖量与过冷却点之间呈正相关关系，其中榆叶梅、樱花、紫叶李、迎红杜鹃花瓣的糖含量与过冷却点的相关系数较大。由此说明了树种不同过冷却点与糖含量关系不同。西府海棠、日本晚樱、榆叶梅、樱花、迎红杜鹃花瓣的含糖量与结冰点呈显著负相关（P<0.05），而其它几种植物的含糖量与结冰点正相关，差异水平因树种不同而异。

2.2.2 不同树种花瓣的含水量与过冷却点及结冰点的相关关系 花瓣的含水量与过冷却点和结冰点的关系依树种的不同而异（表4）。西府海棠、贴梗海棠、榆叶梅、紫叶李花瓣的含水量与过冷却点呈显著负相关，而其它树种的含水量和过冷却点成正相关关系，不同树种花瓣的含水量与过冷却点的关系存在着差异，且它们的差异水平也各不相同。西府海棠、贴梗海棠、迎红杜鹃花瓣的含水量与结冰点呈显著负相关（P<0.05），而其它树种花瓣的含水量与结冰点呈正相关，它们的差异水平也因树种不同而异。

2.2.3 不同树种花瓣的重量与过冷却点及结冰点的相关关系 不同树种花瓣的大小、含水量及所含物质各不相同，所以花瓣重量也不同，重量与过冷却点和结冰点的相关系数也存在一定的差异。西府海棠、日本晚樱、榆叶梅、紫叶李、白玉兰花瓣的重量与过冷却点呈显著负相关，其中贴梗海棠、樱花、迎红杜鹃、连翘花瓣的重量与过冷却点的关系较明显。西府海棠、榆叶梅花瓣的重量与结冰点呈显著负相关，其它树种花瓣的重量与结冰点呈正相关关系。说明不同树种花瓣的重量与过冷却点和结冰点的关系不同。

3 结果与讨论

近年来，关于抗寒性的研究，国内外从细胞和分子生物学方面取得了一些重要成果。研究选育出抗寒性的品种以避免树种遭受霜害寒害是每一个育种者的愿望，但它受多种环境因子和生物因子的影响，可塑性比较大，在实际鉴定中，采用多个指标综合评价分析，才能判定出真正抗寒品种。本研究主要是围绕过冷却点和结冰点并结合含糖量、含水量来比较不同树种花瓣抗寒性，由于树木在生殖器官形成及开花期最不耐寒，虽然这时树木体内的含糖量显著增加，但它们的抗寒性会很快丧失。早春开花的树种容易受晚霜的危害进而影响到花的质量，通过对10种早春开花树种抗寒性的比较研究，可以针对一些不耐寒的树种，在晚霜来临之前提前采取有效保护措施。

3.1 花瓣过冷却点和结冰点与抗寒性的关系 当温度下降到0℃以下时，树种花瓣内水分并不马上结冰而仍然保持液态，即过冷却状态，处于过冷却状态的组织不受害，且过冷程度越深，即过冷却点越低，抗寒能力越强。采用人工模拟霜箱测定过冷却点表明，不同树种花瓣的过冷却点存在差异，说明它们的抗寒性存在差异。本实验中，树种花瓣抗寒性的高低顺序为：白玉兰>连翘>迎红杜鹃>紫叶李>樱花>碧桃>榆叶梅>日本晚樱>贴梗海棠>西府海棠。

3.2 花瓣糖含量与抗寒性的关系 可溶性糖含量的增加对提高细胞液浓度、增强细胞液的流动性和维持细胞膜在低温下的正常功能等方面有重要作用。可溶性糖一方面是原生质代谢可直接利用的原料，另一方面又增加了原生质的浓度，使冰点降低，又可缓冲细胞质过度脱水，保护细胞质胶体不会遇冷凝固，减少细胞内失水和结冰，因而提高植株的抗寒性。植物的抗寒性并不是由于体内含水量减少能够预防结冰，而是积累了很多的可溶性糖，它是预防蛋白质低温凝固的保护物质。车代第对丰花月季抗寒性的蛋白质进行了测定，得出耐寒品种伴随温度的降低，含水量不断下降，可溶性蛋白质等保护物质增加[3]。如果在含有蛋白质的植物枝叶中加入少量的糖，经过结冰和解冻以后，仍能恢复原状变为溶胶状态，而未加糖的就会看到有凝固的蛋白质絮状沉淀。由此可以证明含糖量多的植物细胞抗寒性强，因为原生质在冰冻融化后不会发生蛋白质的沉淀，原生质的胶体性质也不会受到破坏。这种糖类保护物质能够增加细胞液的渗透压，加强细胞的吸水和保水能力，减少细胞内的水分向外渗透，原生质也就不会脱水凝固。因此，花瓣的糖含量越高它的抗寒能力越强。本实验中，树种花瓣抗寒性的高低顺序为：迎红杜鹃>白玉兰>连翘>紫叶李>碧桃>日本晚樱>榆叶梅>贴梗海棠>樱花>西府海棠。

3.3 花瓣含水量与抗寒性的关系 纯水的过冷却点为-41℃，生物细胞的过冷却点约为-45℃。有两种情况：一种是组织水过冷，由于缺乏异源凝结核，植物可以冷却至-5～10℃ 而仍不冻结；另一种是深过冷，如某些树种的木质部射线薄壁组织和花芽可以冷却到-40℃，这种状态时的温度称深过冷却点，它在植物抗寒中具有重要意义。前者只对抵抗轻微而短暂的霜冻有一定的意义，而后者适用于木本植物的抗寒性鉴定。例如，温带常绿树枝条木质部的过冷却点是-15～20℃，百日红、无患子树是-2～-25℃，山毛榉是-3～-40℃[4]。

抗寒性与植物体内水分含量关系密切。通常低温胁迫下植物体内水分含量急剧下降，固形物浓度相对提高，可增加胞液浓度，使结冰的可能性降低，抗寒防冻能力增强[5]，即含水量降低可以提高体内细胞液浓度，降低冰点，从而提高抗寒性。由于束缚水不易结冰和蒸腾，因此花瓣中总含水量和自由水含量减少及束缚水含量相对增加可增强植物抗寒性。傅瑞树对苏铁束缚水研究得出一致结论[6]，金研铭在对牡丹的研究中得出束缚水自由水比值大，抗寒性强[7]。本实验中，树种花瓣抗寒性的高低顺序为：碧桃>贴梗海棠>樱花>紫叶李>西府海棠>榆叶梅>迎红杜鹃>连翘>日本晚樱>白玉兰。

3.4 含糖量、含水量与过冷却点的相关关系 树种不同，花瓣的糖含量、含水量以及重量对过冷却点的影响不同。

从树种花瓣的糖含量与过冷却点的相关关系来看，树种花瓣的糖含量对过冷却点有影响。连翘、西府海棠花瓣的含糖量与过冷却点呈负相关关系，说明它们花瓣的含糖量越高，过冷却点越低，而其它树种花瓣的含糖量与过冷却点呈正相关关系，其中榆叶梅、迎红杜鹃、樱花、紫叶李、白玉兰花瓣的含糖量与过冷却点的关系较明显，而贴梗海棠、碧桃花瓣的含糖量与过冷却点的关系较不明显，说明了树种不同过冷却点与糖关系不同，差异水平也不相同；从树种花瓣的含水量与过冷却点的相关关系来看，树种花瓣的含水量对过冷却点有影响。西府海棠、贴梗海棠、榆叶梅、紫叶李花瓣的含水量与过冷却点呈负相关关系，而其它树种花瓣的含水量与过冷却点呈正相关关系，说明花瓣的含水量与过冷却点的关系因树种的不同而异。因此，树种不同，花瓣的含糖量、含水量与过冷却点的关系不同。

参考文献

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[3]车代弟，王军虹，刘慧民.丰花月季抗寒生理指标和抗寒性的关系[J].北方园艺，2000（2）：57-60.

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[6]傅瑞樹.苏铁抗寒生理特性研究[J].中国生态农业学报，2003，1（1）：120-121.

[7]金研铭，徐惠风，李亚东，等.牡丹引种及其抗寒性的研究[J].吉林农业大学学报，1999，21（2）：37-39. （责编：王慧晴）