干旱胁迫对垂柳生理特性的影响分析

王 婧，王 赛，欧阳旭

(1.延安市桥北国有林管理局,陕西 延安 716000；2.延安市劳山国有林管理局,陕西 延安 716000;3.延安市林业勘察规划设计院，陕西 延安 716000)

1 引言

我国内陆国土幅员辽阔且民生事业繁荣，而随着我国进入现代化生态建设的新台阶，在“金山银山就是绿水青山”理念的指引下，我国更加重视在干旱内陆地区所进行的一系列抗旱绿化工程。作为市政园林建设的通用性树种建材，垂柳在全国各地的景观工程中得到了广泛使用，考虑到我国内陆区域春季阶段所普遍出现的干旱气候特质，研究干旱生长环境中垂柳植株内部各类生物活性元素的增减变化，揭露垂柳品种克服干旱条件进行适应性生长的生物学逻辑，对激发当下市政园林绿化景观搭建工程的整体抗旱抗灾能力具有重要的现实参考意义。

石峰指出，长期干旱的生长环境会增加区域内的柳树植株发生病虫害的风险，在旱灾与虫灾的协同影响下，严重时甚至会导致垂柳群落的整体凋零[1]。季杨等强调，随着干旱条件的持续，垂柳植株叶片内的导电性能会有所增加，同时叶片内的原始水分也将逐步由醛类成分及氨酸成分所取代[2]。刘红云等认为，干旱环境下的高温度与低湿度特征将损害垂柳植物内部细胞结构，致使叶片内的膜渗透组织加剧其中水势的流失[3]。台秀国等表示，垂柳自身对干旱情况的发生存在一定程度的适应性，突出表现旱灾发生后垂柳内部主动产生大量活性酶物质，用以维持极端环境下植物生理活动的正常运转[4]。从前人的研究经验可知，现有相关问题研究庞杂笼统，在生长时间与生长地域上缺乏细致划分，故本次研究从北方区域早春时节垂柳植株对干旱情况的生理变动出发，对此类物种于北方干旱内陆的建设推广及适应性基因改进提供参考。

2 材料与方法

2.1 材料

实验对象选择2020年5月10日至6月10日区间内于林木育种研究院内试验田中所生长的1年生垂柳植株苗木60棵，随机分为各30棵的等量两组，为其命名为实验组与对照组。同时为降低苗木差异化所为实验带来的误差，实验中所选取的实验对象均在2019年早春期间院内以同类扦插方式完成种植，并通过同类移栽的方式于同类土壤性质(含水量：52.37%；pH值：7.31)的同型号花盆(半径：20cm；盆深：30cm)内完成生长，整个生长阶段全程定期完成杂枝修剪且在实验前均未经受过干旱胁迫及各类病害的威胁。

2.2 方法

对照组以常规培养方案进行苗木养育，以6 d为一次浇水周期，将盆内土壤所含水分控制在60%[5]。

实验组由研究所技术人员进行人为干旱胁迫干预，于5月10日展开实验内首次灌溉后，整个实验过程中不再对实验组对象进行重复浇水作业，转而借助自然光照下的水分蒸发现象模拟自然界内所形成的干旱胁迫态势。同时考虑到研究所位于户外的实际情况，实验开展前研究组提前布置好塑料薄膜覆盖大棚，用以在降水天气下及时转移实验组苗木进行避雨。而在非降水天气下，实验人员则将实验组与对照组置于同等光照及热量环境下，用以降低实验中差异化元素的使用对实验结果最终的影响[6]。

3 实验结果

3.1 叶绿素含量

实验中干旱条件对垂柳植株叶片内叶绿素含量有增加作用[7]。其具体影响如表1所示。

表1 干旱胁迫持续天数对垂柳叶片结构处叶绿素数量的影响 mg/g

3.2 保护酶活性

实验中干旱条件对垂柳植株叶片内保护酶活性有增加作用[8]。其具体影响如表2所示。

表2 干旱胁迫持续天数对垂柳叶片结构处保护酶活性化作用发挥的影响 U/g

3.3 渗透物质含量

实验中干旱条件对垂柳植株叶片内渗透物质数量有增加作用[9]。其具体影响如表3所示。

表3 干旱胁迫持续天数对垂柳叶片结构处渗透物质数量的影响 mg/g

3.4 导电率及MDA含量

实验中干旱条件对垂柳植株结构内的导电性能及MDA数量有增加作用[10]。其具体影响如表4所示。

表4 干旱胁迫持续天数对垂柳植株结构处导电性能及MDA数量的影响

4 结论与讨论

干旱条件对垂柳植株叶片内叶绿素含量、保护酶活性、渗透物质数量有增加作用，对垂柳植株结构内的导电性能及MDA数量有增加作用。另外，水分是植物进行光合作用的重要能量来源，因此干旱环境中的水资源缺失势必将会拖累植物进行叶片内叶绿素成分合成的总体进度，进而诱发叶片出现大规模黄叶病症。根据本次实验中所记录的各类数据结果小结如下。

(1)干旱胁迫的出现将致使垂柳植株叶片区域的a、b双型叶绿素成分下滑，进而影响植物内叶片中叶绿素成分的总体含量，该结论与业内学术界珊丹等所提出的假设高度重合[11]。通过成因方面的研究探索可知，此类现象的出现大概率同植物自身为了提升干旱条件下的存活几率所进行的叶绿素自行分解存在关联。从干旱条件种植的差异化方案比较中可以看出，植物叶片内叶绿素的降低趋势同生长环境中干旱情况的发生时间呈正比例关系，该结论与汤章城所提出的假设高度重合[12]。

(2)干旱胁迫的出现将致使垂柳植株内的活性氧元素及自由基成分飙升，严重危害植物细胞壁系统膜状结构的完整性，极易诱发植株在常规生长流程中所出现的提前衰老与发育迟缓，而为了保证生物系统内部生长程序的有效推进，通常情况下抗旱能力越强的垂柳植株个体在干旱条件所产生能够对抗活性氧及自由基的活性酶成分数量也相应越多。根据对本次实验所记录的结果分析得知，长期持续的干旱生长环境将会倒逼目标植株加快生产以SOD为代表的活性酶的速率，进而大幅提升植株内部的酶成分活力，尤其是面对干旱胁迫环境超过20 d的绝境条件时，作为实验对象的垂柳植株内部酶成分的活跃程度和保护强度均实现了快速提升，由此可见垂柳作为绿化树种的生物适应性优势，该结论与鲁松所提出的假设高度重合[13]。根据此项抗旱表现可见，植物内部的酶结构数量及活性表现是令植物发挥出强劲生命力的重中之重，可以帮助目标植株轻松度过干旱环境的负面影响。

(3)干旱胁迫的出现将致使垂柳植株内出现更多以ABA为代表的渗透物质，同时此类渗透物质比例将同植物内部的游离形式氨酸总量呈正比例函数关系，而ABA含量高低与游离脯氨酸含量成正相关关系，所以本试验中干旱胁迫导致了植物体内游离脯氨酸含量显著增加。此外，本次试验同时发现随着干旱环境持续，垂柳植物内部还将持续生成以溶解性蛋白质、糖原为代表的营养渗透调节元素，用以保证目标植物在极端环境下内部细胞的保水能力。经过此次研究及数据分析结果可知，干旱胁迫现象的出现将大幅提升垂柳植物内部渗透物质及其相关物质的生成能力，该结论与业内学术界李秀玲、刘开强等所提出的假设高度重合[14]。同时经原因分析可知，此类物质生成能力及生成数量的提升对于垂柳而言是重要的逆境抵御生理现象，可以有效降低干旱环境对植株生长的各类不利影响。

(4)干旱胁迫的出现将致使垂柳植株内的导电率及MDA含量在相应程度上得到上涨，根据植物学生长规律可知，生物结构受损的植株将表现为自身导电率及MDA含量的提升，由此可见干旱胁迫的确将为目标范围内的植株造成内部损害，该结论与赵璞等所提出的假设高度重合[15]。通过综合性分析本次研究结果数据，可以看出干旱条件极为明显地变更了垂柳植株作为植物的生理结构和内部活性元素构成，尤其表现为在干旱时间持续25 d时，垂柳内部细胞中各类活性酶数值及能力发挥的飙升。