不同坡位对梭梭木质部解剖特征的影响

管庆伟，王丁亚

（1.第五师林业工作管理站，新疆 双河 833408；2.新疆石河子大学）

植物分布易受到环境的影响，具有尺度依赖性，在全球及区域等大尺度上，地带性气候决定着植被分布；在景观及更小的尺度上，非地带性因素主导着植被分布，地形作为重要的非地带性因素，通过地貌的变化控制非生物因子如土壤水分、光照强度、土壤养分等，与生物因子如人为干扰等共同作用，直接或间接地影响植被分布[1]。研究表明，在古尔班通古特沙漠，植物沿经纬度在大尺度生境中呈现明显的地带差异[2-3]。同时，垄状沙丘坡向、坡位和丘间低地等微生境也影响着植物分布[1]。微地形如坡向、坡位等对植被分布格局、立地质量、植被恢复及土壤有机碳库的影响正受到越来越广泛的关注[4-5]。

本研究以新疆灌木植物梭梭为研究对象，对不同坡位的梭梭木质部进行解剖观测，分析不同地区及不同坡位梭梭木质部解剖结构特征的差异性，通过揭示较小的区域尺度地形因子变化对梭梭木质部解剖特征的影响，为梭梭木质部解剖结构对不同环境的进化适应研究提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

选择的样地处于古尔班通古特沙漠，该区域夏季炎热干燥，冬季寒冷，属典型的温带大陆性荒漠气候[6]。在精河、石河子、一〇三团附近沙漠受干扰较小的地段选择样地。

1.2 材料与取样

2018年5月在石河子、精河、一〇三团分别选取丘间、缓坡和垄顶样地，每种坡位随机选择20 m ×20 m 样方3 个，3 个地区共计27 个样方。测量梭梭树高、基径和冠幅。截取直径2～3 cm 的梭梭枝条，截成长度为15～20 cm的小段封袋标记带回实验室用作木质部切片观测。土壤取0～20 cm 混合样，每样地分5点取样，混合后四分法取约1 kg带回分析。

1.3 指标测定

1.3.1 木质部解剖结构测量

（1）木质部切片观察：将包埋材料制成长和宽各1 cm，厚1～3 mm 的小块，直接用石蜡包埋。蜡块冷却凝固后，使用滑走切片机（MICROMHM 430，德国）切取弦切面和横切面，切片厚度分别为5μm 和9～11 μm，用苏木精染色制作玻片。在光学显微镜下观察射线高度和宽度、细胞壁厚度及导管壁厚和直径、纤维壁厚等解剖结构特征并使用尼康4 500数码相机拍摄。

（2）木质部离析观察：将材料劈成火柴棍大小放入试管中，加入适量离析液（10%铬酸液+10%硝酸液，等量混合），使材料完全浸泡，离析约12 h，使用时摇匀，取上清液制成临时装片，在光学显微镜下观察导管长度、纤维长度等形态特征并使用尼康4 500数码相机拍摄。

（3）木质部解剖结构测量：将数码相机拍摄的射线、纤维和导管等解剖结构，使用Win Cell木细胞成像系统测量射线高度和宽度、射线细胞壁厚、导管长度、导管壁厚、导管直径、纤维长度、纤维壁厚（各指标测量均重复20次）。

1.3.2 射线密度计算

通过计数弦切面上单位面积内射线条数计算射线密度。

1.4 数据分析

采用SPSS 19.0 软件进行数据统计分析。两因素方差分析不同地区以及不同坡位木质部导管长度、导管直径、射线高度、射线宽度和射线细胞壁厚度以及差异显著性（Tukey，a=0.05），采用Pearson（两尾）相关性（Pearson 相关系数）分析地区、坡位与射线、导管组织解剖特征间的相关性。多重比较分析不同坡位对梭梭木质部解剖结构特征（导管长度、导管直径、导管壁厚、射线高度、射线宽度、射线细胞壁厚、射线细胞密度、纤维长度、纤维壁厚）。采用主成分分析，通过降维将多指标简化为少量综合指标，提取主成分后，将主成分用Origin 做成散点图，研究不同坡位的梭梭木质部解剖结构特征与坡位的对应关系。用Origin 作图分析不同地区对梭梭木质部解剖结构特征的影响。

2 结果与分析

2.1 梭梭生长特性变异分析

本实验研究不同坡位对梭梭木质部解剖特征的影响，因采取了3个地区不同坡位的样本，对不同地区和不同坡位进行方差分析，方差分析表明，不同地区对梭梭生长特性差异影响显著（p<0.05），不同坡位对梭梭生长特性影响极显著（p<0.01，表1）。

2.2 木质部解剖结构变异分析

方差分析表明，不同地区梭梭木质部解剖结构特征差异不显著（p>0.05），不同坡位梭梭木质部对射线宽度、导管直径差异显著（p<0.05），不同坡位梭梭木质部对射线高度、射线细胞壁厚、射线密度、导管长度、导管壁厚、纤维长度、纤维壁厚差异极显著（p<0.01，表2）。

表2 不同地区、不同坡位木质部解剖结构影响的方差分析

2.3 不同坡位梭梭木质部解剖结构特征

随着坡位的上升，导管直径、导管壁厚和纤维长度呈增加趋势，导管长度和纤维壁厚呈减少趋势（表3）。不同坡位间射线细胞壁厚、导管直径、纤维长度差异不显著（p>0.05）；射线高度、射线宽度、射线密度垄顶与丘间差异不显著与缓坡差异显著（p <0.05）。丘间的导管长度明显高于缓坡和垄顶（p <0.05）。垄顶的导管壁厚明显高于丘间和缓坡（p<0.05）。丘间的纤维壁厚高于垄顶（p<0.05）。

表3 不同坡位梭梭木质部解剖结构特征

2.4 相关性分析

通过不同地区的气象因子和不同坡位的土壤因子对不同坡位梭梭木质部解剖结构特征相关性分析（表4），结果表明：风速对射线密度呈显著负相关性（p <0.05）；日照对射线高度呈显著正相关性（p<0.05），对射线密度呈显著负相关性（p<0.05）；土壤含盐量对导管壁厚呈显著性正相关性（p <0.05）；速效磷对射线细胞壁厚呈显著负相关性（p<0.05）；全钾对导管壁厚呈显著正相关性（p<0.05）。

表4 梭梭木质部解剖结构特征相关性

3 结论

本研究认为，不同坡位对梭梭木质部解剖结构特征的影响显著。不同坡位梭梭射线宽度、导管直径差异显著，不同坡位梭梭射线高度、射线细胞壁厚、射线密度、导管长度、导管直径、导管壁厚、纤维长度和纤维壁厚差异极显著。随着坡位的上升导管长度、导管直径、导管壁厚和纤维长度呈增加趋势，纤维壁厚呈减少趋势。丘间的导管长度为71.32 μm，明显高于缓坡和垄顶。垄顶的导管壁厚为6.84 μm，明显高于丘间和缓坡。丘间的纤维壁厚为3.70 μm，高于垄顶3.18 μm。表明坡顶的梭梭通过增加导管壁厚，减少导管长度，来保证梭梭运输水分的安全性和增强梭梭的抗风能力，以保证梭梭的正常生长。