時文俠 盧明艷 史彥江 宋鋒惠 張萍

(新疆農(nóng)業(yè)大學，烏魯木齊，830052) (新疆林業(yè)科學院經(jīng)濟林研究所) (新疆農(nóng)業(yè)大學)

平歐雜種榛(CorylusheterophyllaFisch.×CorylusavellanaL.)是由引入的歐洲榛(CorylusheterophyllaFisch.)與我國原產(chǎn)的平榛(C.avellanaL.)通過種間遠緣雜交選育而來的優(yōu)良品種[1]。從2001年開始，新疆林業(yè)科學院陸續(xù)引進平歐雜種榛不同資源，開展引種、篩選與示范推廣。目前，新疆多數(shù)榛園剛進入盛果期或正值盛果期，這一時期需要消耗大量營養(yǎng)物質，枝條和根系生長受限，樹冠達到最大限度。在這種情況下，由于果園經(jīng)營管理措施不當，其中主要是水肥管理不當、未能及時清園以及修剪不合理等問題，導致近年來，部分榛園的榛樹出現(xiàn)了未老先衰現(xiàn)象，主要癥狀表現(xiàn)為剛進入盛果期或正值盛果期的榛樹生長勢態(tài)逐漸衰退，出現(xiàn)大量蕉葉和枯枝、甚至整株死亡的現(xiàn)象，榛果產(chǎn)量與品質下降，經(jīng)濟效益低下，需要及時進行更新復壯。有研究表明[2]，根系衰老早于葉片，根系衰老引發(fā)和加劇了葉片衰老，當葉片衰老逐漸開始的時候，根系的衰老己經(jīng)較為嚴重。整個根系系統(tǒng)中,細根具有較高的周轉速率,并且可通過高速率的周轉向土壤中吸收大量養(yǎng)分物質，在一定程度上可以反應樹體的活力狀況[3]。

復壯是木本植物中一個極為關鍵的進程，它讓植物重獲生長潛力，從而恢復了植物在幼齡時期才具有的活躍生理及分子特性。國外有學者利用激素調節(jié)[4-7]、修剪促萌[8]、組織培養(yǎng)技術[9-11]，達到恢復樹勢的效果。目前，我國樹木的更新復壯運用最多的還是修剪與配套管理措施相結合的方法。馮鈺[12]的研究表明不論是輕度、中度或是重度回縮,只要加強管理,回縮后均能促進根系生長發(fā)育，更新根系。溫健[13]的研究表明，平茬技術能夠有效提高根系抗逆性，促進細根生長，更好的促進地上補償生長，達到更新復壯的目的。王道明等人[14]雖然提出平歐雜種榛衰弱樹可以采取平茬和回縮兩種修剪方式進行更新復壯，但對更新后樹體的生理生化特性并未做出研究。本研究根據(jù)平歐雜種榛的生長特性，以通過審定的5個品種的平歐雜種榛為材料，分別對平茬、回縮、對照3種不同處理下的平歐雜種榛細根生理指標(根系活力、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、過氧化物酶、脯氨酸、丙二醛)進行研究，探究更新后平歐雜種榛細根生理特征的變化。通過本研究，闡明不同更新方式對平歐雜種榛細根生理特性影響，運用隸屬函數(shù)法對榛樹各品種不同處理細根的生理指標進行綜合評價，比較各品種不同處理之間的差異。以期初步了解回縮和平茬后平歐雜種榛的生理機制，為平歐雜種榛的更新復壯提供參考。

1 材料與方法

試驗地位于新疆烏魯木齊市安寧渠農(nóng)科院試驗場平歐雜種榛栽培示范園，試驗于2019年4月開始，以“新榛1號”、“新榛2號”、“新榛3號”、“新榛4號”、“新榛5號”為試驗樹種。試驗樹的選擇：在同一片榛子實驗地里，選擇生長環(huán)境、樹體長勢和生長狀況大致一致的榛樹，10年生。每個品種3種處理：回縮、平茬、對照(不做處理，自由生長)，每個處理5個重復，共75株樹。于2019年4月上旬對其進行修剪，回縮是剪斷2年生以上枝段一部分，截口平整。樹枝剪斷后即用油漆涂封截面，以防止水分蒸發(fā)。平茬是據(jù)地面5～10 cm進行截桿，截口平整。樹干鋸斷后即用油漆涂封截面并包裹塑料薄膜，以防止水分蒸發(fā)。

2019年7月下旬，采用根鉆法獲取距樹干基部水平距離0～120 cm以內0～40 cm土壤里的根系，按東、南、西、北4個方向布設6～8個取樣點，篩選出根系，迅速放入冰袋中保存，帶回實驗室，篩選出≤2 mm細根并迅速放在冰箱中-40°保存。

根系活力采用TTC法、可溶性蛋白采用考馬斯亮藍比法、超氧化物歧化酶采用氮藍四唑法、過氧化氫酶采用紫外吸收法、過氧化物酶采用愈創(chuàng)木酚顯色法、脯氨酸采用磺基水楊酸法測定、丙二醛采用硫代巴比妥酸法測定測量、具體測定方法參考李合生等[15]編著的植物生理生化實驗原理和技術。

試驗數(shù)據(jù)采用采用軟件Microsoft Excel2016整理數(shù)據(jù)和制作圖表，SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計和單因素方差分析、雙因素方差分析、相關性分析，并根據(jù)隸屬函數(shù)法綜合各項指標進行綜合評價。具體計算公式如下[16]：

式中：X為各指標的當測值；Xmax為指標最大值；Xmin為指標最小值。將各指標的隸屬函數(shù)值累加起來，求平均值，值越大，復壯效果就越好。

2 結果與分析

2.1 不同復壯處理對各品種平歐雜種榛細根根系活力的影響

由表1可知，5個平歐雜種榛品種平茬、回縮處理樹組細根根系活力均值與對照樹組相比分別提高了1.00、1.29倍，各處理之間呈顯著差異，各處理與對照之間呈顯著差異；X1平茬、回縮處理與對照樹組相比根系活力分別提高了0.30、0.53倍，X2平茬、回縮處理比對照樹組根系活力分別提高了1.11、1.55倍，X3平茬、回縮處理比對照樹組根系活力分別提高了1.13、1.15倍，X4平茬、回縮處理比對照樹組根系活力分別提高了1.77、2.08倍，X5平茬、回縮處理比對照樹組根系活力分別提高0.68、1.15倍。5種品種根系活力大小順序均為回縮、平茬、對照。方差分析結果顯示，5個品種各處理與對照之間均呈顯著差異(P<0.05)，除X3外，其他品種各處理之間呈顯著差異(P<0.05)。說明通過回縮、平茬處理可以顯著提高5個品種細根根系活力。

表1 不同處理時平歐雜種榛的根系活力

2.2 不同復壯處理對各品種平歐雜種榛細根丙二醛(MDA)的影響

由表2可知，5個品種平茬、回縮處理樹組細根MDA質量摩爾濃度均值與對照樹組相比降低了28.14%、31.9%，各處理之間無顯著差異，各處理與對照之間呈顯著差異；X1平茬、回縮處理與對照樹組相比MDA質量摩爾濃度分別降低了28.30%、32.30%，X2平茬、回縮處理比對照樹組MDA質量摩爾濃度分別降低了31.04%、32.75%，X3平茬、回縮處理比對照樹組MDA質量摩爾濃度分別降低了26.34%、27.12%，X4平茬、回縮處理比對照樹組MDA質量摩爾濃度分別降低37.58%、34.17%了，X5號平茬、回縮處理比對照樹組MDA質量摩爾濃度分別降低35.86%、34.34%，5個品種各處理組MDA質量摩爾濃度明顯低于對照樹組。方差分析結果顯示，5個品種各處理與對照之間均呈顯著差異(P<0.05)，各處理之間無明顯差異(P>0.05)。

表2 不同處理時平歐雜種榛細根的MDA質量摩爾濃度

2.3 不同復壯處理對各品種平歐雜種榛細根超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響

由表3可知，5個品種平茬、回縮處理樹組細根SOD活性均值與對照樹組相比分別提高了16.23%、30.42%，各處理之間呈顯著差異，各處理與對照之間呈顯著差異；X1平茬、回縮處理較對照SOD活性分別提高了13.27%、42.62%，X2平茬、回縮處理較對照SOD活性分別提高了18.58%、40.37%，X3平茬、回縮處理較對照SOD活性分別提高了10.81%、12.82%，X4平茬、回縮處理較對照樹組SOD活性分別提高了16.36%、33.50%，X5平茬、回縮較對照樹組SOD活性分別提高了22.46%、29.18%。5種品種SOD活性由大到小順序均為回縮、平茬、對照，方差分析結果顯示，5個品種各處理與對照之間均呈顯著差異(P<0.05)，X1、X2、X4平茬與回縮處理之間呈顯著差異(P<0.05)，說明通過回縮、平茬處理可以顯著提高5個品種SOD的活性。

表3 不同處理時平歐雜種榛細根的SOD活性

2.4 不同復壯處理對各品種的平歐雜種榛細根過氧化氫酶(CAT)活性的影響

由表4可知，5個品種平茬、回縮處理樹組細根CAT活性均值與對照樹組相比提高了31.52%、57.36%，各處理之間呈顯著差異，各處理與對照之間呈顯著差異；X1回縮處理與對照相比CAT提高了150.54%，平茬提高了52.47%,X2回縮處理與對照相比CAT活性提高了24.52%，平茬提高了13.75%，X3回縮處理與對照相比CAT活性提高了29.40%、平茬提高了27.23%，X4回縮處理與對照相比CAT活性提高了44.10%，平茬提高了40.75%，X5回縮處理與對照相比CAT活性提高了70.35%、平茬47.29%。5個品種CAT活性由大到小順序均為回縮、平茬、對照，方差分析結果顯示，5個品種各處理之間、處理與對照之間均呈顯著差異(P<0.05)，說明通過回縮、平茬處理5個品種的CAT活性均得到顯著提高。

表4 不同處理時平歐雜種榛細根的CAT活性

2.5 不同復壯處理對各品種的平歐雜種榛細根過氧化物酶(POD)活性的影響

由表5可知，5個品種平茬、回縮處理樹組POD活性均值與對照樹組相比均提高了38.67%、59.03%，各處理之間呈顯著差異，各處理與對照之間呈顯著差異；X1平茬、回縮處理與對照相比POD活性分別提高了46.47%、49.63%，X2平茬、回縮處理與對照相比POD活性，分別提高了24.86%、20.65%，X3平茬、回縮處理與對照相比POD活性分別提高了30.58%、80.75%，X4平茬、回縮處理與對照相比POD活性分別提高了33.24%、57.78%，X5平茬、回縮處理與對照相比POD活性分別提高了70.33%、84.72%。方差分析結果顯示,5種品種各處理與對照之間均呈顯著差異(P<0.05)，且X3、X4、X5平茬與回縮處理之間呈顯著差異(P<0.05)，說明通過平茬、回縮處理可以顯著提高5個品種細根的POD活性。

表5 不同處理時平歐雜種榛細根的POD活性

2.6 不同復壯處理對各品種的平歐雜種榛細根可溶性蛋白質量分數(shù)的影響

由表6可知，5個品種平茬、回縮處理樹組細根可溶性蛋白質量分數(shù)均值與對照樹組相比均提高了18.56%、26.14%，各處理之間呈顯著差異，各處理與對照之間呈顯著差異；X1平茬、回縮處理與對照相比可溶性蛋白質量分數(shù)分別提高了8.92%、11.69%，X2平茬、回縮處理與對照相比可溶性蛋白質量分數(shù)分別提高了14.53%、19.87%，X3平茬、回縮處理與對照相比可溶性蛋白質量分數(shù)分別提高了58.55%、73.51%，X4平茬、回縮處理與對照相比可溶性蛋白質量分數(shù)分別提高了10.25%、12.03%，X5平茬、回縮處理與對照相比可溶性蛋白質量分數(shù)分別提高了18.99%、37.77%。5種品種可溶性蛋白質量分數(shù)由大到小順序均為回縮、平茬、對照。方差分析結果顯示，5個品種各處理與對照之間均呈顯著差異(P<0.05),且X5平茬與回縮處理之間呈顯著差異(P<0.05)，說明通過平茬、回縮處理可以顯著提高5個品種細根的可溶性蛋白質量分數(shù)。

表6 不同處理時平歐雜種榛細根的可溶性蛋白質量分數(shù)

2.7 不同復壯處理各品種平歐雜種榛細根脯氨酸質量分數(shù)的影響

由表7中可知，5個品種平茬、回縮處理樹組細根脯氨酸質量分數(shù)均值與對照樹組相比提高了63.27%、48.52%，各處理之間呈顯著差異，各處理與對照之間呈顯著差異；X1平茬、回縮處理與對照相比脯氨酸質量分數(shù)分別提高了23.04%、12.64%，X2平茬、回縮處理與對照相比脯氨酸質量分數(shù)分別提高了150.89%、53.5%，X3平茬、回縮處理與對照相比脯氨酸質量分數(shù)分別提高了52.31%、50.79%，X4平茬、回縮處理與對照相比脯氨酸質量分數(shù)分別提高了44.11%、47.87%，X5平茬、回縮處理與對照相比脯氨酸活性分別提高了60.94%、57.31%。方差分析結果顯示,5種品種各處理與對照之間均呈顯著差異(P<0.05)，且X1、X2、X4平茬與回縮處理之間呈顯著差異(P<0.05)，說明通過平茬、回縮處理可以顯著提高5個品種平歐雜種榛細根脯氨酸質量分數(shù)。

表7 不同處理時平歐雜種榛細根的脯氨酸質量分數(shù)

2.8 復壯處理與品種之間對平歐雜種榛細根各生理指標的影響

由表8可知，5個平歐雜種榛品種的細根根系活力、MDA質量摩爾濃度、SOD活性、CAT活性、POD活性、可溶性蛋白、脯氨酸質量分數(shù)不同處理之間呈極顯著差異，品種之間呈極顯著差異，而處理與品種互作除對MDA質量摩爾濃度影響不顯著，對其他生理指標影響極顯著。

表8 各生理指標雙因素方差差異性

2.9 復壯處理下平歐雜種榛細根生理指標相關性分析

由表9可知，處理組與對照樹組各品種平歐雜種榛細根根系活力、MDA、SOD、CAT、POD、可溶性蛋白、脯氨酸7個指標之間進行相關分析，回縮、平茬處理下5個平歐雜種榛品種細根的根系活力與SOD、CAT、POD、可溶性蛋白、脯氨酸呈極顯著正相關，與MDA呈極顯著負相關。

表9 各生理指標間相關性

2.10 不同復壯方式各品種平歐雜種榛細根各特征指標隸屬函數(shù)法綜合評價

本研究選取根系活力、MDA質量摩爾濃度、SOD活性、CAT活性、POD活性、可溶性蛋白質量分數(shù)、脯氨酸質量分數(shù)7個指標，采用隸屬度函數(shù)法對平茬、回縮不同復壯處理與對照樹組進行綜合評價。結果如表10—表14所示，新榛1號平茬、回縮兩種不同處理的細根生理指標隸屬函數(shù)均值分別為處理組的3.47、4.47倍，由大到小總體表現(xiàn)為回縮、平茬、對照。新榛2號平茬、回縮兩種不同處理的細根生理指標隸屬函數(shù)均值分別為處理組的3.33、3.62倍，由大到總體小表現(xiàn)為回縮、平茬、對照。新榛3號平茬、回縮兩種不同處理的細根生理指標隸屬函數(shù)均值分別為處理組的3.00、4.67倍，由大到小總體表現(xiàn)為回縮、平茬、對照。新榛4號平茬、回縮兩種不同處理的細根生理指標隸屬函數(shù)均值分別為處理組的4.92、6.00倍，由大到小總體表現(xiàn)為回縮、平茬、對照。新榛5號平茬、回縮兩種不同處理的細根生理指標隸屬函數(shù)均值分別為處理組的3.83、4.67倍，由大到小總體表現(xiàn)為回縮、平茬、對照。

表10 新榛1號不同復壯方式細根各特征指標隸屬函數(shù)法綜合評價及排序

表11 新榛2號不同復壯方式細根各特征指標隸屬函數(shù)法綜合評價及排序

3 結論與討論

根系是植物吸收土壤水分、養(yǎng)分，合成、貯存有機物質的重要器官，根系活力水平可以直接展現(xiàn)出根系新陳代謝活動的強弱及生長情況，在一定程度上可以反應樹體的活力狀況[17]。本研究表明，5個平歐雜種榛品種平茬、回縮處理根系活力明顯高于對照樹組，說明平茬、回縮復壯處理后與未處理的衰弱榛樹相比細根新陳代謝增強、生長情況改善。這與李美美[18]和仲宸[19]的研究結果基本一致。

表12 新榛3號不同復壯方式細根各特征指標隸屬函數(shù)法綜合評價及排序

表13 新榛4號不同復壯方式細根各特征指標隸屬函數(shù)法綜合評價及排序

表14 新榛5號不同復壯方式細根各特征指標隸屬函數(shù)法綜合評價及排序

MDA是細胞膜膜質被氧化生成的產(chǎn)物，其積累反應出活性氧毒害程度，因此，MDA質量摩爾濃度的變化可以判斷植物受害程度[20]。王震研究表明[21]，通過平茬可以降低四合木細根中MDA質量摩爾濃度，減輕活性氧大量累積產(chǎn)生的較為嚴重的毒害。本研究表明，5種品種平歐雜種榛各處理組MDA質量摩爾濃度明顯低于對照樹組，說明平茬、回縮復壯處理后與未處理的衰弱榛樹相比細根細胞膜受損程度降低，活性氧含量減少，榛樹受毒害程度降低。

SOD作為第一套清除活性氧機制的重要氧化酶，主要功能就是清除氧自由基[22]。許多研究表明[23-24]，提高SOD的活性能提高植物抗性,防止膜脂的過氧化，延緩植物的衰老，使植物維持正常的生長和發(fā)育。本研究表明，通過回縮、平茬處理可以顯著提高5個品種SOD的活性，進而使得氧自由基含量降低，有效減輕脂膜受損程度，延緩植物衰老，提高植物的抗性,使植物可以維持正常的生長發(fā)育。CAT是活性氧保護酶系統(tǒng)中重要的一員，它起到了專一清除H2O2的作用[25]。有研究表明[26]，SOD與超氧根離子反應生成H2O2和O2，體內的H2O2再CAT生成O2和H2O，從而減輕活性氧對植物的損傷。本研究結果表明，通過回縮、平茬處理5個品種的CAT活性均得到顯著提高，說明平茬、回縮復壯處理后與未處理的衰弱榛樹相比清除H2O2的能力得到增強，植物受活性氧的傷害程度降低。POD與SOD、CAT共同組成第一套清除活性氧機制中最主要的3種氧化酶。有研究表明[19]，POD可在逆境脅迫和植物衰老時表達，清除H2O2，能夠反映植物生長發(fā)育的情況以及對外界環(huán)境的適應性。本研究表明，通過平茬、回縮處理可以顯著提高5個品種細根的POD活性，使得清除H2O2能力增強，提高了根系的抗性，獲得重新生長的潛力。目前，關于平茬、回縮修剪對樹木細根的抗氧化酶活性影響的研究鮮有報道，關于修剪對枝條、葉片的影響存在一定的研究。董雪[27]研究表明，平茬可以提高沙冬青葉片抗氧化酶(POD、SOD、CAT)活力，有助于細胞膜完整性的保護，提高了其抗逆境脅迫的能力。徐石蘭[28]在龍眼不同時間修剪對樹體酶活性的研究中發(fā)現(xiàn)，2—5月份回縮修剪能顯著提高樹體SOD、POD、CAT。

植物衰老的第一步就是蛋白質發(fā)生降解，因此很多人用蛋白質含量表示植物衰老程度的生理指標。同時有研究表明[29]，植物衰老過程中蛋白質降解損失總量的90%～95%為可溶性蛋白質。本研究表明，通過平茬、回縮處理可以顯著提高5個品種細根的可溶性蛋白質量分數(shù)。說明，通過回縮、平茬處理可以減少可溶性蛋白降解量，進而延緩植物的衰老。脯氨酸作為植物抗逆的指標，受逆境脅迫后，游離脯氨酸積累量與植物的抗逆強度有關，適量的脯氨酸質量分數(shù)可以提高植物抗性，可以防止植物早衰[30]。有研究表明，試驗結果顯示，通過平茬、回縮處理可以顯著提高5個平歐雜種榛品種細根脯氨酸質量分數(shù)，脯氨酸質量分數(shù)的增加說明了平茬、回縮復壯處理后細根的抗性增強，植物抗衰老能力增強。這與董雪[27]的研究結果基本一致。

植物抗早衰機制的形成是一個復雜的過程，其衰老機制也是一個由多基因控制。目前，還不存在用一個指標來說明植物抗衰老性是最好的。而且，在不同植物間或同種植物的不同部位同一指標也不相同，因此采用多指標綜合評定方法評價會更加客觀準確。本試驗結果表明，平茬、回縮復壯后與對照樹組的隸屬函數(shù)值，雖然各品種處理組與對照樹組各指標變化情況不一致，不同復壯措施對各品種細根生理狀況影響也不同，但是平茬、回縮復壯處理后細根生理狀況明顯優(yōu)于對照組。運用隸屬函數(shù)法對各品種不同處理間榛樹細根的生理指標進行綜合評價,比較了各品種不同處理之間的差異，結果表明，5個平歐雜種榛品種的隸屬函數(shù)值由大到小總體均呈現(xiàn)為回縮、平茬、對照?；乜s因修剪量較大，具有刺激較重、更新復壯的作用[31]。因此，建議對平歐雜種榛更新復壯時采用回縮修剪。但在具體評定平歐雜種榛復壯效果，還應多方面綜合評價，回縮程度、留枝強弱、傷口大小以及在回縮處是否留有生長勢好的、位置適當?shù)闹l等因素，同時結合水肥管理，才能使結果更加準確、科學。