王 倩，马 燕，晁 鑫

(延安市林业勘察规划设计院，陕西 延安 716000)

1 引言

杨树具有速生丰产、生态效能好、经济效益大的优点，在工业、林业、造纸业等行业有着较大的市场和广泛的应用。但由于我国幅员辽阔，各地的气候差异较大，不同杨树品种的抗寒能力也存在差异。因此，在杨树的培育中需要结合其繁殖、生长特性，通过对不同杨树材料的试验，分析和研究杨树的越冬抗寒性，并利用合理的培育手段增强其抗寒能力。

2 试验地概况

试验地为某地苗圃，地处北温带，属大陆性气候。冬季平均气温为-9～-7 ℃，最低气温可达-26.4 ℃。冬季降水量为411 mm。土壤类型为棕土，有机质、速效磷、速效钾、全氮含量分别为12.9 g/kg，速效磷含量为4.8 mg/kg，速效钾含量为45.30 mg/kg，全氮含量为1.11 g/kg。

3 材料与方法

3.1 试验材料

试验材料选择辽宁省凌海市苗圃基地培育的无性系杨树树种，分别是辽育三号杨、K99(黑杨派杂交种)、辽河×中绥12号、小青杨(青杨派树种)；另选用试验地苗圃的108号杨试验肥料对杨树抗寒指标的影响；其他材料包括聚乙烯花盆及花盆垫、试验土、水壶、冰箱、光照培养箱、尿素、过磷酸钙、硫酸钾等。

3.2 试验方法

3.2.1 温度处理试验

3.2.1.1 生长恢复

在辽育三号杨、K99、辽河×中绥12号、小青杨4个品种的杨苗中，各选出20株长势近似的扦插苗整株枝条，并将其平均分为4组进行变温处理，温度变化区间为-40～25 ℃。变温处理的方法是将枝条放置于冰箱中24 h，冷冻温度为-40 ℃，取出1组枝条进行生长恢复试验；之后将其取出放置在室内24 h，室内温度为25 ℃，取出1组枝条进行生长恢复试验；重复以上步骤直至完成4组枝条的处理，其中每次试验处理的枝条需剪成18 cm长，并放入光照培养箱中进行水培养[1]。培养枝条时保持温度为(25±2)℃，每日光照时间为14 h，其余10 h处于黑暗状态，每3 d换1次水。15 d后记录萌芽、生根情况，28 d后记录各品种萌芽、成活情况[2]。

3.2.1.2 指标测定

采取以下方法测量杨树的生理生化指标：丙二醛含量测定使用硫代巴比妥酸显色法[3]，脯氨酸含量测定使用酸性茚三酮显色法，可溶性糖含量测定使用蒽酮比色法[4]，相对电导率测定使用DDS-ⅡC型数显电导率仪，水分饱和亏缺测定使用水分饱和法，相对含水率测定使用常压加热干燥法。

3.2.1.3 注意事项

将杨树枝条进行变温处理时应注意变温时间和变温顺序，将各组变温情况不同的枝条标记清楚。换水时注意水质，减少水对杨苗生长的影响[5]。按时准确记录杨苗萌芽情况和长势。

3.2.2 施肥培育试验

选取本苗圃108号杨140株，将其浸泡于水缸中24 h，之后栽入基质为细河沙的花盆中。栽种结束之后统一浇水、修剪苗根，使苗根露出细河沙表面的长度低于2 cm。由于实验起于4月份，在4～6月份每3 d浇1次水，在7～10月份每2 d浇1次水，11月至次年3月份不浇水。将140株杨苗分为14个组，每组10株，采用不同的施肥方法，施肥时间为6月15日和6月25日，将肥料分为2次施加至盆中[6]。施肥量见表1，表1中0～3分别指未施肥、最佳施肥量的1/2、最佳施肥量、1.5倍最佳施肥量。N0～N3分别指不施肥、施40 g、施80 g、施120 g尿素；P0～P3分别指不施肥、施20 g、施40 g、施60 g过磷酸钙；分别指不施肥、施20 g、施40 g、施60 g的K2SO4[7]。

表1 各组杨苗施肥量

4 结果与分析

4.1 温度处理试验

4.1.1 不同处理下各品种萌芽率情况分析

在不同变温处理下4个杨树品种的萌芽率情况如下：辽育3号杨经历4次变温下的萌芽率依次为78.97%(误差±0.04)、65.40%(误差±0.02)、64.37%(误差±0.01)、59.99%(误差±0.03)；K99经历4次变温下的萌芽率依次为89.87%(误差±0.05)、71.13%(误差±0.03)、67.72%(误差±0.01)、66.05%(误差±0.03)；辽河×中绥12号经历4次变温下的萌芽率依次为88.31%(误差±0.02)、85.55%(误差±0.03)、80.69%(误差±0.01)、75.71%(误差±0.04)；小青杨经历4次变温下的萌芽率依次为96.46%(误差±0.03)、96.20%(误差±0.01)、90.41%(误差±0.01)、89.90%(误差±0.04)。由此可得，第1次变温处理对萌芽率的影响较小，整体可以达到平均88%的萌芽率，但随着变温处理次数的增加，杨苗的萌芽率出现明显的下降，第4次变温时整体平均萌芽率降低至50%，与第1次变温相比整体萌芽率降低了38%。可见同品种在不同变温处理次数的情况下，其萌芽率随变温处理次数而降低，同时，不同品种在不同变温处理次数时，其萌芽率降低的比例也不同[8]。辽育三号杨、K99、辽河×中绥12号、小青杨的平均萌芽率分别为67%、74%、83%、93%，由此分析得出辽育三号杨整体萌芽率最低，受温度影响最大。

4.1.2 各品种生理生化指标分析

通过计算得出各品种变温处理后的生理生化指标数据，得出在生理生化指标接近相同的情况下，不同品种的杨苗抗寒能力不相同。利用相关分析法计算得出各生理生化指标与萌芽率的相关性数据，可知丙二醛与萌芽率相关性不大，脯氨酸和相对导电率与萌芽率有一定相关性，但关联不大，可溶性糖、水分饱和亏缺、相对含水率与萌芽率有着明显的相关性，对萌芽率影响较大[9]。因此，在后续的杨苗抗寒性综合评价中，选取对萌芽率影响最大的可溶性糖、水分饱和亏缺以及相对含水率指标进行评价[10]。

4.1.3 各品种抗寒能力评价

选择可溶性糖、水分饱和亏缺以及相对含水率作为抗寒能力评价指标。在温度降低的过程中可溶性糖会积累增加，保护细胞质胶体不会因寒冷而凝固，从而减少细胞内失水和结冰的情况发生；同时，植物的相对含水率越高，其抗寒性就越好；水分饱和亏缺属于含水率的指标，其数值与植物体内水分含量成反比，数值越低则抗寒性越强[11]。结合以上3种指标之间的关联性，在抗寒能力评价中采用主成分分析法。结合对主成分的分析以及第一主成分和第二主成分的权重比例，可得相对含水率对杨树抗寒性影响最大，其次是水分饱和亏缺和可溶性糖[12]。之后将各指标进行标准数量化，使用隶属度函数方法，函数的升降顺序由主成分因子负荷量的正负决定。根据各指标函数求出其隶属度值，结合各指标权重计算抗寒性综合指数，计算方法为加乘法。经过计算可得辽育3号杨、K99、辽河×中绥12号、小青杨的抗寒综合指数分别为0.301797、0.33781、0.357704、0.973728，分析得出小青杨的抗寒性最好，辽育3号杨的抗寒性最差，抗寒性大小排序为：小青杨>辽河×中绥12号>K99>辽育3号杨。

4.2 施肥培育试验

施肥培育试验将杨苗分为14个小组，试验过程中施肥计划参考表1，培育周期结束后对丙二醛、脯氨酸和可溶性糖指标进行测定，可得出各指标在不同施肥条件下的数据(表2)。通过分析表2数据，可知在不同肥料施加处理的情况下，丙二醛、脯氨酸和可溶性糖的指标数值也存在着明显的差异，也即不同施肥处理时杨苗的抗寒性也不同[13]。根据脯氨酸和可溶性糖的含量与抗寒性成正比，丙二醛的含量与抗寒性成反比的理论基础[14]，通过对各试验组的指标数值分析，编号为10的试验组整体数据值最优，其脯氨酸和可溶性糖的含量同比最高，同时丙二醛的含量同比最低。

表2 各处理下测定指标的比较

5 展望

低温胁迫不利于植物生长，不同类植物和同类植物不同品种之间的抗寒能力不尽相同，原因是植物的抗寒性反应受多种因素和客观条件的影响。因此，在提高植物抗寒能力的试验中，需要首先明确影响植物抗寒性的因素，并基于此提高其抗寒能力。杨树在我国有着广泛的培育和种植，对林业、工业、经济发展等有着重要的意义，速生丰产林的回报率框算在15%以上，收益相比其他基础行业要高很多。而植物的抗寒能力对其萌芽和生长都有深远的影响，因此，在杨树的培育中，必须使用多种手段提升杨树的越冬抗寒能力。可以从杨树的选育入手，我国专家已经选育出了一些抗寒性较强的杨树品种，结合此类杨树品种，可以分析品质较好的杨树品种，做进一步的选育，通过杂交试验等培育速生、抗寒、易繁殖的优良杨树品种。或者使用基因工程育种方法，利用基因技术，通过在DNA分子水平上直接引入目的基因，基因筛选后选取较为稳定的基因，从而提升杨树的品质和抗寒能力[15]。

6 结语

在杨树的越冬抗寒能力研究中，采用不同品种的杨苗作为试验材料，通过变温处理试验和施肥培育试验，根据试验结果可得：不同品种的杨树生理生化指标存在差异，且变温处理对杨树枝条的萌芽率有直接影响，一次变温处理对枝条的伤害较小，但多次变温会使得伤害累加，对枝条造成伤害并导致萌芽率降低。同时，不同类别的施肥控制也会影响枝条的生理生化指标，从而对其抗寒性能造成影响。在杨树的栽培过程中，应注重其受到低温胁迫时的防治措施，合理进行抗寒性评价，通过杂交等手段培育优质的杨树品种，提高其抗寒能力，使其在林业、工业生产中有更多的应用。