周冬琴， 芦治国， 吴 斌， 殷云龙， 于金平

[1.江苏省中国科学院植物研究所(南京中山植物园)，江苏南京 210014； 2.南京天禾园林建设有限公司，江苏南京 210019]

常绿阔叶树种四季常青、树形叶形多变，比针叶树种更能体现生机和活力，能够改变冬季景观单一、萧条的局面，并且在改善气候、涵养水源、保持水土、防风滞尘、增强景观生态效应方面有着不可替代的作用。我国的常绿阔叶树种资源极为丰富，但主要分布于热带和亚热带地区，大多数种类抗寒性较差[1]。近年来很多城市通过引种原产于亚热带地区的常绿阔叶树种用于城市园林绿化和环境建设，但由于受冬季低温和立地条件限制，引种的成功率并不是很高[2-3]。温度常常是影响这些树种引种是否成功的一个重要生态因子[4-6]，因此加强常绿阔叶树种的抗寒驯化和评价研究，可为进一步向更高维度引种抗寒常绿阔叶树种提供重要的科学参考。

江苏省南京市(地理位置：31°14′～32°36′N、118°22′～119°14′E)地处亚热带北部，处于南北分界点，是常绿阔叶树种自然分布的北缘地带，因此对南京地区引种成功的常绿阔叶树种进行耐寒性评价具有重要意义。

植物耐寒性评价方法有很多，其中越冬适应性观察方法简单、直观，但是不能定量评价[7]；电导法简单、快速，配合Logistic方程能推导出品种的半致死温度，可定量反映植物所耐受的低温极限，对植物的抗寒性作出定量评价[8-9]。目前电导法配合Logistic方程测定植物的耐寒性的方法已被广泛用于林木的耐寒性鉴定[10-13]。本研究将以上2种评价方法结合，对南京地区引种驯化的7个常绿阔叶树种在连续2个越冬期的耐寒性进行综合评价，以期为常绿阔叶树种进一步向北引种栽培提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料是从南京中山植物园100多种已露地引种且正常越冬的常绿阔叶树种中选取的观赏价值高、长势好、应用潜力大的7个树种，分别为樟科的香樟(Cinnamomumcamphora)、天竺桂(Cinnamomumjaponicum)，木兰科的台湾含笑(Micheliacompressa)，木樨科女贞属的女贞(Ligustrumlucidum)、木犀属的桂花(Osmanthusfragrans)，杜英科杜英属的杜英(Elaeocarpusdecipiens)，冬青科冬青属的大别山冬青(Ilexdabieshanensis)，其中香樟和女贞在园林中引种广泛，可作为其他树种的对照。各个树种引种年限为15～50年不等。南京中山植物园的地理位置为32°02′N、118°28′E，年平均气温为15.4 ℃，1、7月平均气温分别为2.3、27.7 ℃，1月极端最低气温为-14.0 ℃，7月极端最高气温为43.0 ℃，年平均降水量为1 013 mm。

1.2 方法

1.2.1 越冬适应性观察 在参照前人研究[14]的基础上，结合多年的观察和经验的累积，根据树种在自然界越冬的表现来进行分析，在每次寒害天气过程结束后3～4 d，对各树种叶片的冻害情况进行观察，冻害评价标准分为5个等级，分别给予0、1、2、3、4观察值：0级——叶片无冻害；1级——10%以内叶片叶面稍微变深，叶背有少量细小的褐色斑点；2级——10%～30%叶片边缘、叶尖小面积开始失绿，老叶叶片色泽深暗，叶背有较大褐斑；3级——30%～50%嫩叶整个叶片开始大面积的失绿发白，卷缩，老叶叶面呈棕褐色，叶背有大面积浸润斑；4级——50%以上嫩叶叶片受冻呈枯萎状，老叶叶片呈深褐色或大面积煮熟状，严重水渍，汁液外渗。以叶片达到4级时的温度表示该叶片的致死温度。

1.2.2 电导法测试方法 观察越冬适应性同时取叶样回实验室模拟低温过程测定各树种的电导率。电导法主要分以下5个步骤：(1)每次采样时间在09：00左右，选择生长健康植株的东南方向的1年生长枝条进行，参照朱根海等的方法[3]，取1年生枝条上叶位处于倒2、倒3的叶片，取回的叶片先用自来水冲洗干净，再用去离子水漂洗3次，在滤纸上吸干。(2)将叶片平均分成5份，用纱布包好放于试管中，置于Polyscience公司生产的9610型低温循环仪中进行低温处理。设定的温度梯度分别为-5、-10、-15、-20、-25 ℃，每2个温度间降温过程设为1 h，并在处理温度处保持1.5 h。(3)将处理后的材料取出置于4 ℃冰箱24 h。(4)解冻后的叶片每个温度设3个重复，每个重复约2 g，去掉叶脉剪成 1 cm×1 cm的小叶块，置于25 mL刻度试管中，每个试管加入20 mL去离子水，振荡2 h，在室温下浸提12 h。(5)由DDS-11A型直读电导仪测定冷冻电导率，再置于沸水浴中20 min，冷却到室温后测其煮沸电导率，计算出相对电导率[相对电导率=(冷冻电导率/煮沸电导率)×100%]。

低温胁迫下细胞电解质渗透率与温度之间的关系呈“S”形曲线，与Logistic方程Y=k/(1+ae-bx)具有较好的拟合度。式中：y代表细胞伤害率，%；t代表处理温度，℃；k为细胞伤害率的饱和容量(此处为100)；a、b为方程参数。计算该方程的二阶导数，并令其等于0，则可获得曲线的拐点，X=ln(1/a)/b，即为半致死温度LT50(℃)。

1.3 数据处理

用Microsoft Excel 2007和DPS 3.01软件对数据进行计算和方差分析。

2 结果与分析

2.1 越冬适应性观察

南京地区2010—2011、2011—2012年冬季逐日最低气温变化情况分别见图1、图2。可以看出，2个冬季逐日最低气温的数值和变化趋势基本相同，2个冬季温度变化趋势基本表现如下：自11月下旬开始气温大幅度下降，进入12月首次出现0 ℃以下低温，且出现10 d以上，到1月中旬左右气温下降到最低值，此后一直在0 ℃左右徘徊，当进入2月下旬时，气温开始出现回升趋势。其中，2010年12月至2011年3月出现的0 ℃以下天气：12月有14 d，1月有28 d，2月有 12 d，3月有1 d，最低温度出现在1月16日，为-9.4 ℃。2011年10月至2012年3月出现的0 ℃以下天气：12月有 15 d，1月有17 d，2月有15 d，3月有 2 d，最低温出现在1月23日，为-6.9 ℃。

将各树种的野外冻害调查结果列于表1，10月份观测的7个乔木叶片均未发生冻害，同一树种从11月开始到3月底冻害均逐步加深。不同树种之间比较可知，越冬适应性观察结果未出现冻害的为大别山冬青，出现过4级冻害的有香樟和杜英，出现过3级冻害的有香樟和女贞。根据冬季越冬适应性观察值的总和对各树种的耐寒性进行排序，耐寒性由强到弱依次为大别山冬青、台湾含笑、天竺桂、桂花、女贞、香樟、杜英(表1)，2年的耐寒性排序基本一致，表明该方法具有较好的可重复性。

表1 7种常绿阔叶树种越冬适应性调查结果

注：2011年观察值总和时间范围为2010年12月20日至2011年3月24日，2012年观察值总和时间范围为2011年10月24日至2012年3月26日。

2.2 对细胞膜透性的影响

从图3可以看出，随处理温度的降低，7个常绿阔叶树种的叶片组织经一系列零下低温处理后相对电导率都呈相应的增加趋势。7个树种的叶片在低温处理初期相对电导率上升缓慢，然后在达到某一处理低温时相对电导率急剧上升，随后又趋于缓慢。但不同树种叶片相对电导率急剧上升时的处理低温各不相同，如女贞、杜英、香樟和桂花都于-10 ℃时叶片相对电导率开始急速上升，到-20 ℃时于趋于平稳；大别山冬青、台湾含笑和天竺桂于-15 ℃左右时叶片相对电导率开始快速上升，到-25 ℃时趋于平缓。

由图4可知，从10月开始随着冬季温度的降低，相对电导率先降低，12月后快速升高，2月后缓慢升高或略有降低，其中杜英的相对电导率变化最为剧烈。

2.3 入冬期间各树种LT50的动态变化

根据7个常绿阔叶树种在低温处理下的相对电导率，结合Logistic方程计算出各树种叶片的半致死温度(lethal temperature 50，LT50)，结果见表2。同一树种进入冬季不同月份的半致死温度LT50均随着温度的降低而降低，到1月份左右达到最低值，之后随着温度的升高又略有上升，不同月份之间变化幅度以大别山冬青最高，最高达118.45%，香樟最低，为30.19%；同一时期不同树种的LT50差异明显，且不同时期各树种的LT50排序略有差异，但基本上都与最冷月的耐寒性排序相同，因此以各树种在最冷月的LT50为依据进行耐寒性比较，由强到弱依次为大别山冬青、台湾含笑、天竺桂、桂花、女贞、香樟、杜英，2年的耐寒性排序一致。

表2 7个常绿阔叶树种半致死温度LT50的动态变化

注：变化幅度=[(最大值-最小值)/最小值]×100%(同一个越冬期不同月份)。“—”表示没有数据。

3 结论与讨论

随外界环境温度条件的变化，树种的抗寒能力会产生相应的变化，特别是随季节变化的外界低温的诱导可不同程度地提高树种的抗寒性，如果抗寒试验的测定时间选在非冬季，仅仅依靠在冰箱内诱导数小时测得的结果是不可靠的[6]，因此笔者选择10月至次年3月的越冬期进行连续2年的观测。

越冬适应性观察的结果直观、快速，能定性反映植物的冻害情况，观测的7个常绿阔叶树种在南京露地条件下均能越冬，且生长正常。大别山冬青连续2个冬季叶片都没有任何冻害现象，台湾含笑进入12月叶片边缘有少量斑点，天竺桂从11月开始叶片边缘略有发红，经历最寒冷的1月以及春天3月的温度骤降，冻害均没有加重，表明以上3种阔叶乔木在南京地区具有很强的耐寒性，可以适当考虑往北引种。桂花叶片在整个越冬期冻害基本在2级，具有一定的耐寒性。女贞进入最冷月的冻害达到3级，表明其叶片在南京已临近极限温度，耐寒性表现不佳，可能因为本研究的女贞种源与苏北地区应用的种源存在差异。香樟在最冷月冻害为3级，进入3月温度开始上升后急剧降温，冻害加重，50%以上嫩叶叶片受冻呈枯萎状，这可能与香樟叶片薄、革质不明显有关。杜英的叶片进入0 ℃低温即开始发黄发红，到2月左右叶片大量枯黄凋落，可见香樟和杜英若继续北移，虽然可能存活，但冬季将会落叶。本研究的耐寒性主要针对叶片进行研究，反映的是各树种越冬期间叶片的常绿状况。

取叶样回实验室模拟低温过程测定各树种的电导率，进而计算半致死温度(LT50)能定量反映各树种的耐寒潜力[10]。本研究结果显示，随着自然温度的降低，不同树种的LT50均降低，反映了低温对树种的诱导效应。但是不同树种对低温的响应和增加幅度均不同，比如大别山冬青在10月份的LT50为-10.57 ℃，高于天竺桂、香樟、桂花和台湾含笑，但是经过低温的驯化，大别山冬青的耐寒能力被大大激发，到最冷月时LT50达-23.09 ℃，比另外6个树种的LT50均低；香樟的LT50在整个越冬期虽有变化，但均在-16 ℃左右徘徊；杜英的LT50则始终不低于-15 ℃。依据7个常绿阔叶树种在最冷月前后的半致死温度LT50进行耐寒性排序，由强到弱依次为大别山冬青、台湾含笑、天竺桂、桂花、女贞、香樟、杜英。2年的排序结果一致。

采用越冬适应性观察的耐寒比较结果与电导法计算的半致死温度评价结果基本一致。但是越冬适应性观察结果不能定量各树种叶片具体的耐低温温度，而电导法不能形象直观地反映各树种在低温下的冻害程度，因此这2种方法可以互为补充，相互验证，保证了试验结果的可靠性和科学性。

针对本研究的不足，下一步可以对各树种的枝条和活体进行耐寒性观测，深入对某一树种的不同年龄进行耐寒性分析，并且依据观测的各树种LT50，将树种引种到最低温度不低于半致死温度的地区，进行实地观测研究，以进一步完善常绿阔叶树种的耐寒性系统研究，为常绿树种的引种及推广应用提供科学依据。