陳 輝 周成玲 胡來寶 陳伯清 董 頻

( 1. 淮陰工學院生命科學與食品工程學院，江蘇 淮安 223003；2. 江蘇藝華園林建設有限公司，江蘇 淮安 223001)

秦嶺—淮河是暖溫帶和亞熱帶分界線，蘇北灌溉總渠則是秦嶺—淮河一線的東延，該地帶通常被認為是我國南北地理分界線，同時具有地理、氣候的南北分界意義。沿該分界線分布的蘇北地區(qū)城市（主要包括徐州、宿遷、淮安、鹽城、連云港等）位于北緯32°～34°，東經(jīng)117°～119°。屬于暖溫帶濕潤、半濕潤季風氣候和亞熱帶濕潤季風氣候的過渡性地帶，為部分原產(chǎn)于亞熱帶地區(qū)的常綠闊葉樹種突破原有的生長環(huán)境，實現(xiàn)“南種北引”提供了有利的自然環(huán)境條件[1]。同時，常綠闊葉樹種的科學合理引種對于豐富蘇北地區(qū)冬季城市景觀，增加園林植物多樣性亦具有重要意義。而針對蘇北地區(qū)引種的常綠闊葉樹種進行適應性分析能夠為引種樹種的選擇提供科學依據(jù)，并為城市園林樹種規(guī)劃提供實踐積累和理論參考。

本研究對蘇北地區(qū)近年來引種的天竺桂（Cinnamomum pedunculatum）、臺灣含笑（Michelia compressa）、樂昌含笑（Michelia chapensis）、山杜英（Elaeocarpus sylvestris）4種常綠闊葉樹種于露地自然環(huán)境中進行了形態(tài)特征觀測，并測定了多個與植物耐寒性相關(guān)的生理生化指標，綜合分析了各樹種對引種環(huán)境的適應性。

1 材料與方法

1.1 研究材料

供試材料為2015至2017年引種栽培的天竺桂、臺灣含笑、樂昌含笑、山杜英苗木。其中，天竺桂引種來源地分別為江蘇南京、河南欒川和四川成都。引種栽培地點位于江蘇省淮安市洪澤區(qū)苗圃（北緯 33°19′，東經(jīng) 118°56′）內(nèi)。

1.2 研究方法

引種苗木露地越冬，秋季采用樹干裹草繩、根頸部培土等防寒措施進行養(yǎng)護管理。定期觀測苗木的生長狀況和形態(tài)特征變化。2017年11月至2018年3月期間，每月進行1次葉片采樣。采樣時間為每月中旬，天氣晴朗的上午。隨機選取各供試樹種中長勢良好、結(jié)構(gòu)完整的葉片，帶回實驗室，進行清洗。結(jié)合實驗室人為溫度控制處理，測定樣品各項生理生化指標。

將葉片樣品先用自來水沖洗干凈，再用蒸餾水沖洗2～3遍，最后用去離子水沖洗3次，用吸水紙吸干。剪碎，每份稱取0.50 g，重復3次，放入具塞大試管，加入蒸餾水20 mL，于室溫下震蕩。同樣方法取葉片加入蒸餾水20 mL，作為CK。將大試管放入35 ℃水浴鍋中靜置20 min，用電導儀（上海儀電科學儀器股份有限公司，中國）測定電導率值C1。再將大試管置于沸水浴中煮殺15 min，待冷卻后測定煮沸后的電導率值C2。蒸餾水的電導率作為C0。按公式（1）～（2）計算相對電導度（L）和細胞膜傷害度：

式中：Lt為處理葉片的相對電導度，LCK為對照處理的相對電導度。

丙二醛（MDA）含量、葉綠素含量、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、脯氨酸）含量、以及抗氧化酶（超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（APX））活性等多項生理生化指標的測定采用常規(guī)生理測定方法[2]。

運用Logistic方程描述各樣品相對電導率變化規(guī)律，計算各引種樹種的低溫半致死溫度（LT50）[3]。運用隸屬函數(shù)法分析各樣品的生理生化指標，綜合評價各樹種對引種環(huán)境的適應性[3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 形態(tài)特征觀測

冬季低溫是常綠闊葉樹種北移引種的主要限制因素，通過引種的常綠闊葉樹種露地越冬期間的形態(tài)特征觀察，對其受凍害等級做出評價和分析（如表1）。

表 1 引種常綠闊葉樹種露地越冬凍害表現(xiàn)Table 1 Characteristics of freezing symptom of introduced evergreen broad-leaved tree species in outdoor during winter period

從各樹種的形態(tài)特征變化來看，臺灣含笑以及南京種源、欒川種源的天竺桂抗寒性基本能夠適應蘇北地區(qū)的露地栽培環(huán)境，其觀賞價值基本上沒有降低。樂昌含笑和山杜英目前已廣泛應用于浙江、上海、江蘇南部等地的城市園林建設領域，引種至蘇北地區(qū)露地越冬表現(xiàn)出輕微凍害，春季氣溫回升之后，其恢復生長狀況基本良好，觀賞價值依然能夠滿足城市園林綠化需要。成都種源的天竺桂抗寒性最弱，分析其原因，主要是引種地域跨度過大，植株自身抗寒性調(diào)節(jié)不能滿足對環(huán)境的適應。由此可見，蘇北地區(qū)引種常綠闊葉樹種時在樹種選擇方面可以主要參考生長于浙江、上海和江蘇南部等地的樹種，引種來源地也以長江中下游地區(qū)為主。

2.2 相對電導率Logistic方程分析及LT50

由圖1可知，引種常綠闊葉樹種在不同溫度環(huán)境中的細胞膜傷害度基本都呈“S”型曲線變化趨勢，因此建立Logistic方程模型并計算各樹種的LT50可以進一步直觀、精確地評價各引種樹種對低溫的適應性。

圖 1 引種常綠闊葉樹種不同溫度環(huán)境中的細胞膜傷害度變化趨勢Fig. 1 The change trend of cell membrane damaged degree of introduced evergreen broad-leaved tree species in different temperature

由表2可知，本研究引種的常綠闊葉樹種中，臺灣含笑、南京種源的天竺桂和欒川種源的天竺桂LT50低于-10 ℃，樂昌含笑、山杜英和成都種源的天竺桂LT50低于-7 ℃。根據(jù)淮安及周邊城市氣象數(shù)據(jù)資料，蘇北地區(qū)冬季平均最低溫度為-8～-7 ℃，因此從理論上講，本研究引種的常綠闊葉樹種基本上都能夠耐受蘇北地區(qū)的冬季低溫，即可以在蘇北地區(qū)露地栽培。

表 2 引種常綠闊葉樹種相對電導率回歸方程及LT50Table 2 The regression equation of the relative electrical conductivity and LT50 of introduced evergreen broad-leaved tree species

2.3 生理生化指標分析

由圖2～7可知，供試樹種在各項指標中的排列順序不盡相同，但每項指標中各樹種測定值的變化趨勢基本一致。2017年11月至次年1月，隨著溫度的降低，供試的引種樹種MDA含量呈上升趨勢，表明各樹種受低溫傷害的程度加劇。而葉綠素含量呈下降趨勢，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)逐漸積累，含量呈上升趨勢，抗氧化酶活性呈上升趨勢，則是各樹種自身的保護性調(diào)節(jié)。隨著春季氣溫回升，引種樹種的各項指標的回落（葉綠素含量回升）趨勢表明其恢復生長的動態(tài)過程。

研究中發(fā)現(xiàn)，在入冬初期，供試樹種的部分指標值呈現(xiàn)波動性變化。由圖2可知，各樹種MDA含量的變化趨勢是先降低再升高再降低。表明供試的引種樹種在初冬氣溫驟降和1月份氣溫最低時，MDA含量處于較高水平，隨著自然溫度的穩(wěn)定和回升，各樹種受低溫影響得到一定程度的緩解和恢復。臺灣含笑、欒川種源的天竺桂和南京種源的天竺桂MDA含量增幅較小，其耐寒性強于山杜英、樂昌含笑及成都種源的天竺桂。

不同樹種的各項生理生化指標對低溫作用的敏感度各不相同，例如，欒川種源的天竺桂SOD活性的最高峰值出現(xiàn)時間晚于另外兩地引種的同種植株，這表明來自不同種源地的同一樹種各項生理調(diào)節(jié)過程對低溫敏感度也會存在差異。

依據(jù)各項生理生化指標對供試的引種樹種耐寒性進行排序，其結(jié)果差別較大，甚至部分指標顯示的排序結(jié)果與形態(tài)觀測結(jié)果并不一致。分析其原因，樹木的耐寒性是多個生理調(diào)節(jié)過程綜合作用的結(jié)果。亦有前人研究表明，植物耐寒性相關(guān)的各生理過程對低溫的敏感程度不同，不同的生理過程之間有著相互促進或抑制的作用，致使各項生理生化指標之間具有相關(guān)性[4-6]。因此，以個別生理生化指標作為評價標準無法全面反映引種樹種的耐寒能力，依據(jù)單個指標來評價樹種對引種環(huán)境的適應性也必定有失客觀。

圖 2 引種常綠闊葉樹種越冬時期MDA含量變化Fig. 2 MDA content changes of introduced evergreen broad-leaved tree species in winter period

圖 3 引種常綠闊葉樹種越冬時期葉綠素含量變化Fig. 3 Chlorophyll content changes of introduced evergreen broad-leaved tree species in winter period

圖 4 引種常綠闊葉樹種越冬時期可溶性糖含量變化Fig. 4 Soluble sugar content changes of introduced evergreen broad-leaved tree species in winter period

圖 5 引種常綠闊葉樹種越冬時期可溶性蛋白質(zhì)含量變化Fig. 5 Soluble protein content changes of introduced evergreen broad-leaved tree species in winter period

圖 6 引種常綠闊葉樹種越冬時期SOD活性變化Fig. 6 SOD activity changes of introduced evergreen broad-leaved tree species in winter period

圖 7 引種常綠闊葉樹種越冬時期CAT活性變化Fig. 7 CAT activity changes of introduced evergreen broad-leaved tree species in winter period

2.4 引種適應性綜合分析

植物對環(huán)境的適應性調(diào)節(jié)錯綜復雜，單一的評價指標不足以全面反映其適應性規(guī)律，研究表明運用隸屬函數(shù)法綜合分析植物應對環(huán)境變化的各類指標是目前較為科學的評價方法[7]。本研究將測定的生理生化指標做標準化處理，并且考慮各項指標的權(quán)重系數(shù)，運用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法綜合評價引種的常綠闊葉樹種對引種環(huán)境的適應性，并以D值大小對評價結(jié)果進行排序，結(jié)果見表3。本研究中引種的常綠闊葉樹種適應性由強到弱排序為天竺桂（欒川）＞天竺桂（南京）＞臺灣含笑＞樂昌含笑＞山杜英＞天竺桂（成都）。結(jié)合上述形態(tài)觀測的結(jié)果，可將引種的常綠闊葉樹種的適應性分為3個等級：天竺桂（欒川）、天竺桂（南京）、臺灣含笑抗寒性強，能夠適應蘇北地區(qū)冬季低溫環(huán)境，安全露地越冬；樂昌含笑、山杜英抗寒性較強，雖然略有輕微凍害表現(xiàn)，但能夠自行恢復正常生長，觀賞價值基本不受影響；天竺桂（成都）抗寒性弱，基本不能適應蘇北地區(qū)的生長環(huán)境，出現(xiàn)嚴重凍害，甚至植株死亡，不適宜在該地區(qū)引種栽培。

表 3 引種常綠闊葉樹種適應性綜合分析Table 3 Comprehensive analysis on adaptability of introduced evergreen broad-leaved tree species

結(jié)合引種樹種LT50分析，雖然成都種源的天竺桂理論上能夠耐受-7 ℃的低溫，但是該樹種實際生長過程中生理代謝綜合調(diào)節(jié)并不能適應蘇北地區(qū)的環(huán)境條件，因此在園林應用過程中選擇合適的引種種源地尤為重要。

3 結(jié)論與討論

通過對蘇北地區(qū)引種的4種常綠闊葉樹種的形態(tài)特征觀測和多項生理生化指標測定及分析得知，天竺桂、臺灣含笑、樂昌含笑、山杜英4個樹種在蘇北地區(qū)引種栽培均具有良好的適應性，能夠在蘇北地區(qū)順利露地越冬，且春季恢復生長后觀賞價值基本未降低，因此具有在當?shù)貓@林應用中的推廣價值。但是，引種來源地的選擇對于引種成活率至關(guān)重要。綜合評價本研究供試的4種常綠闊葉樹種，河南欒川種源的天竺桂對蘇北地區(qū)引種環(huán)境的適應性最強，南京種源的天竺桂和臺灣含笑適應性次之，樂昌含笑和山杜英適應性良好，而成都種源的天竺桂越冬存活率極低。因此，就常綠闊葉樹種的引種而言，蘇北地區(qū)適于在緯度跨越不超過2°的地區(qū)范圍內(nèi)選擇合適的樹種。河南欒川位于北緯33°附近，與蘇北地區(qū)處于同一緯度地帶，兩者自然環(huán)境相似度較高。天竺桂在河南欒川伏牛山北坡一帶有自然群落分布，因此，該地區(qū)適宜作為蘇北地區(qū)引種天竺桂的最佳種源地。

依據(jù)相對電導率和Logistic方程模型分析，各樹種的LT50能夠精確地量化評價標準，增加引種植物適應性分析的科學性，是一項方便實用的評價指標。然而，LT50是人為控制實驗條件下得到的量化參考，并不能作為引種適應性評價的唯一標準。而且，植物能夠突破原有生長環(huán)境在引種地正常生長，是其自身多種生理過程的綜合作用的結(jié)果，各種調(diào)節(jié)機制表現(xiàn)出相關(guān)性[8]。因此，基于隸屬函數(shù)法的運用，并考慮各項指標在植物適應性能力方面的權(quán)重，對引種植物的適應性進行綜合評價，能夠更加客觀和全面地分析植物的引種價值。

園林綠化樹種的引種工作是一項復雜的工程，這一工作的科學化推進可以在本研究的基礎之上，結(jié)合植物物候觀測、植物激素含量、植物抗寒基因表達和調(diào)控等方面的研究做進一步深入探討[9-10]。