基于叶片水分参数的不同类型沙棘抗旱性比较

胡建忠，魏学智

(1.水利部沙棘开发管理中心，北京 100038； 2.山西师范大学，山西 临汾 041000)

我国自然分布的中国沙棘(Hippophaerhamnoidesssp.sinensis)、引进的俄罗斯大果沙棘亦即蒙古沙棘(Hippophaerhamnoidesssp.mongolica)，以及蒙中杂交沙棘(Hippophaerhamnoidesssp.mongolica-sinensis)等种类的优良类型，为我国生态建设特别是工业原料林建设提供了优质材料[1]。我国沙棘种植地区主要位于“三北”，一般为干旱半干旱地区，因此对沙棘的抗旱性能有较高的要求。田间抗旱试验[2]虽然十分重要，但却只能得到品种抗旱排序，而无从知其原因所在。对参试沙棘来说，叶片水分参数的测定，将有助于我们找到不同类型沙棘抗旱性能强弱不同的一些内在原因。

1 材料与方法

试验地点位于内蒙古自治区鄂尔多斯市东胜区铜川镇九成宫基地，为水利部沙棘开发管理中心沙棘科研基地。该基地地处黄土高原，属温带大陆性气候，土壤为风沙土。

1.1 沙棘试材

供试沙棘试材包括来自4个类型的15个沙棘无性系品种，林龄6～8 a，均处于盛果期，具体情况见表1。其中：中-蒙杂交沙棘、中-俄杂交沙棘均属于蒙中杂交沙棘，指母本为蒙古沙棘(又分别来自俄罗斯和蒙古)、父本为中国沙棘的杂交种。

表1 参试沙棘的基本生长状况

1.2 研究方法

基于叶片水分状况的抗旱性指标主要有自束比、自然饱和亏、临界饱和亏，本研究主要是利用这3个指标对15个沙棘品种开展抗旱性对比分析。

分别在15个参试沙棘品种树冠中上层的东西南北4个方位，采集健康成熟叶片，装入采集袋中带回实验室内，将叶片随机分成4份，开展有关测定。

1.2.1 自束比

称叶片鲜质量，记为Wf；之后浸入糖饱和溶液中24 h；将叶片取出擦去表面糖渍并称量，记为Ws，则自由水含量计算公式为

自由水含量(%)=(Wf-Ws)/Wf×100%

(1)

用自然含水量减去自由水含量，为束缚水含量。自由水含量与束缚水含量之比，即为自束比。

1.2.2 自然饱和亏

称叶片鲜质量Wf，将其浸入蒸馏水中使叶片充分吸水至饱和状态，得其质量Wt；再将样品烘干得干质量Wd，则自然饱和亏计算公式为

(2)

1.2.3 临界饱和亏

将叶片浸入蒸馏水中使叶片充分吸水至饱和状态；取出浸泡后的叶片，用吸水纸将表面的水分吸干，称其质量，记为Wt；将称量后的叶片置于纱网内悬于室内使其逐渐干燥；每隔5～6 h将卷曲的叶片浸入水中，观察能否恢复至膨胀状态，直至不能恢复，此时称取其质量We，再将叶片烘干称其质量Wd，则临界饱和亏计算公式为

(3)

2 结果与分析

2.1 叶片自束比

叶片响应外界环境因子改变较为明显。植物生理学理论认为，旱生植物较强的抗旱力，其生理原因之一就是基于小的自束比[3]。由于自束比为自由水与束缚水含量的比值，而束缚水是以结合态形式存在于叶片中的水，因此束缚水含量越高，其抗旱性也越强。表2列出了15种参试沙棘的自束比等有关参数测定结果。

表2 参试沙棘叶片自束比比较

由表2可知，15个参试沙棘品种的自束比范围为0.63～1.23，其中“杂雌优2号”与“蛮汉山雌”为0.63，排序并列第1；“杂雌优1号”为0.79，位居第5；“杂雌优12号”为0.93，位居第8；“杂雌优54号”为1.14，位居第12；“杂雌优10号”为1.22，位居第14(倒数第2)。

15个参试沙棘品种，包括中-蒙、中-俄两类杂交沙棘和引自俄罗斯的大果沙棘，以及中国沙棘共4个类型。按理来说，中国沙棘的抗旱性应最强，但“蛮汉山雌”和“红霞”两个中国沙棘却占据了排位的第1(最强)和第15位(最弱)。两个大果沙棘品种，一个是从俄罗斯引入实生苗中优选而得的品种“阜欧”，另一个是直接引自俄罗斯的优良品种“太阳”，这两个品种的自束比理应最大，排位最后，但事实上却是一个排位第3，一个第6，都居抗旱前列。一般来说杂交沙棘抗旱性居中，亦即居于大果沙棘与中国沙棘之间，但事实上却从并列第1至倒数第2都有。

这些情况说明，单独用自束比这一指标反映抗旱性是有一定局限性的，需要与其他指标一起来综合反映才比较合适。

2.2 叶片水分饱和亏

沙棘叶片的含水量及其脱水能力可用水分饱和亏表示，水分饱和亏包括自然饱和亏和临界饱和亏。自然饱和亏数值越大，表示植物体内水分亏缺越严重；而临界饱和亏数值越大，表示植物抗脱水能力越强。因此，这两个指标分别为负向性指标和正向性指标。

在干旱条件下，沙棘根系吸收的水分不能满足叶片蒸腾和光合耗水的需要，必然就引起叶片组织水分含量的减少和水分亏缺的增加，通过自然饱和亏和临界饱和亏这两个指标，就可以较好地反映干旱对沙棘叶片的影响。15种参试沙棘的叶片自然饱和亏、水分饱和亏测定结果见表3。

表3 参试沙棘叶片水分饱和亏比较

如前所述，临界饱和亏数值与抗旱性成正比，即数值越大，抗旱性越强，故表3中按临界饱和亏从大到小排序。表3中显示出，临界饱和亏的范围为85.0%～95.8%，两个中国沙棘品种“蛮汉山雌”“红霞”位列前两位，而大果沙棘“太阳”位列倒数第2位，“阜欧”位居第9位。看来，临界饱和亏这一指标，用来反映沙棘抗旱性较为适宜。

自然饱和亏数值与抗旱性成反比，即数值越小，抗旱性越强。表3中按自然饱和亏从小到大排序，中国沙棘品种“红霞”和“蛮汉山雄”分别排在第1和第6位，大果沙棘的“阜欧”和“太阳”分别排在倒数第1和倒数第3位(第15和第13位)，说明在自然状态下，中国沙棘“红霞”叶片水分最不亏缺，而大果沙棘“阜欧”叶片水分最为亏缺。看来，自然饱和亏这一指标，用来反映沙棘抗旱性也较为适宜。

3 结论与讨论

利用自束比、自然饱和亏、临界饱和亏3个指标，分别对15个参试沙棘品种的抗旱性能进行了对比和排序，得到了3个不同的排序序列。从各个序列与沙棘品种的真实抗旱性情况来分析，3个指标均不能很好地反映沙棘的抗旱性能。

为此，采用投影寻踪法[4]，以15个参试沙棘品种叶片水分含量的3个评价指标——自然饱和亏、临界饱和亏、自束比作为基本数据，得到最佳投影α=(0.713 7，0.700 4，0.001 7)，并计算得到15个参试沙棘品种的投影值，详见表4。

表4 参试沙棘抗旱性综合评价的投影值

投影值大小代表抗旱性综合评价的强弱，投影值越大其抗旱性越强。由表4可知，15个参试沙棘品种的投影值范围为0.827 6～0.931 6，其中：“红霞”和“蛮汉山雌”这两个中国沙棘品种排在前两位，抗旱性最好；“阜欧”和“太阳”这两个大果沙棘品种排在最后两位，抗旱性相对较差；而其余杂交沙棘均位于其间，抗旱性居中。用3个指标综合后的投影值进行排序，与理论、实践都十分相符。

可见，沙棘抗旱性是自然饱和亏、临界饱和亏、自束比3个指标综合影响的共同结果，所以不能用某个单一性状指标来评价其抗旱性强弱。采用投影寻踪法对多个指标进行综合评价，其结果令人十分满意，同时反映出这3个指标中，自然饱和亏、临界饱和亏、自束比对抗旱性的响应依次递减。一些情况下，如果需要快速简易进行抗旱性评价，可以首选自然饱和亏这个指标，或自然饱和亏与临界饱和亏这2个指标，但还是强烈推荐用3个指标进行综合评定。

(山西师范大学2017届硕士毕业生胡杜娟参加了整个试验过程，在此表示感谢！)