遼西半干旱地區(qū)樹種選擇與樹種結(jié)構(gòu)的關(guān)系

由于遼寧西部純油松林暴露出森林生長緩慢、松毛蟲猖獗、災(zāi)難嚴(yán)重等缺點(diǎn)，需要引入闊葉樹種進(jìn)行改造，以提高穩(wěn)定性。蒙古櫟(Quercusmongolica)、遼東櫟(Q.liaotungensis)等落葉櫟樹和油松組成的松櫟混交林是遼西地區(qū)的原生地帶性頂極植被,是優(yōu)良的混交類型,具有顯著的生態(tài)效益。因此,恢復(fù)松櫟混交林應(yīng)該成為遼西地區(qū)林業(yè)建設(shè)的重要目標(biāo)。在恢復(fù)松櫟混交林的過程中,由于環(huán)境演變,首先應(yīng)該了解櫟樹對當(dāng)前環(huán)境的適應(yīng)性。遼西地區(qū)干旱缺水,樹木適生最重要的基礎(chǔ)是其抗旱性。趙榮慧等對遼西地區(qū)主要造林樹種的抗旱性的研究表明,蒙古櫟是遼西抗旱性很強(qiáng)的闊葉樹種,但對其他櫟樹的適生性缺乏研究。為此,對遼西地區(qū)的遼東櫟、蒙古櫟和麻櫟(Q.acutissima)等3種主要落葉櫟樹的抗旱性進(jìn)行了初步研究,以期為遼西林業(yè)建設(shè)選擇適生樹種提供依據(jù)。1內(nèi)容和方法的研究1.1根系研究挖出根系,測量根長和根幅。1.2組織病理學(xué)觀察在每個(gè)樹種各5株樹上,分別取5片功能葉,剪取中間部位,用FAA固定,制備永久石蠟切片,用普通光學(xué)顯微鏡觀測葉片總厚度、角質(zhì)層厚度、柵欄組織和海綿組織厚度等。1.3阿貝折射儀測定蔗糖溶液濃度稱取新鮮葉片0.5g,剪成碎片,浸在65%的蔗糖溶液中,4h后用阿貝折射儀測定蔗糖溶液濃度的變化量,計(jì)算自由水和束縛水含量,鮮葉烘干稱重,測組織含水量。1.4蒸騰強(qiáng)度的測定用1%托盤式扭力天平,采用離體快速稱重法,每隔2h測定1次,每次3個(gè)重復(fù),葉片晾3min,根據(jù)前后兩次稱重差,按下式計(jì)算蒸騰強(qiáng)度。蒸騰強(qiáng)度=(前次重?后次重)×603×前次重=(前次重-后次重)×603×前次重1.5根水勢的測量用系列濃度的蔗糖溶液浸泡,阿貝折射儀法測定。2結(jié)果與分析2.1蒙古櫟根系生長情況林木根系的數(shù)量、組成與分布,對林木抵抗干旱脅迫具有重要作用。遼西地區(qū)干旱缺水,具有發(fā)達(dá)深根系的樹種,能夠擴(kuò)大吸收范圍,無疑具有明顯的優(yōu)勢。調(diào)查結(jié)果表明,蒙古櫟是深根性樹種,有明顯主根,6年生根系可深達(dá)1.52m,根幅達(dá)1.95m,吸收根重與根總重的比值為0.098;25年生根系深可達(dá)6.4m,根幅達(dá)11.0m。10年生遼東櫟和麻櫟根系也分別達(dá)到1.14m和0.96m。由于根系深長、根幅大、吸收根多,櫟樹成林在遼西半干旱地區(qū)有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。2.2旱生植物組織特征植物葉片的旱生結(jié)構(gòu)特征,在一定程度上能反映植物抗旱性的強(qiáng)弱。一般來講,葉片厚,角質(zhì)層發(fā)達(dá),表皮厚,柵欄組織發(fā)達(dá),柵欄組織厚度與海綿組織厚度的比值高,都是抗旱性的標(biāo)志。旱生植物還有氣孔密度大和氣孔內(nèi)陷等特征。從表1可知,遼東櫟和蒙古櫟葉片較厚,角質(zhì)層發(fā)達(dá),表皮較厚,與之相對應(yīng),麻櫟的各項(xiàng)指標(biāo)值相對較小。遼東櫟柵欄組織厚度與海綿組織厚度的比值大于1,而蒙古櫟和麻櫟均為1。結(jié)合3種櫟樹葉片氣孔器特征,可知遼東櫟和蒙古櫟葉片結(jié)構(gòu)偏旱生,麻櫟葉片結(jié)構(gòu)偏中生。2.3水分生理指標(biāo)除樹木根系分布和葉片解剖結(jié)構(gòu)外,水分生理指標(biāo)更能反映樹種對干旱生境的適應(yīng)能力(表2)。2.3.1標(biāo)準(zhǔn)法上被廣泛采用束縛水含量和束縛水含量與自由水含量的比值(束/自比),常被作為植物耐旱性的指標(biāo)而被廣泛采用。一般束縛水含量越高,束/自比越大,植物耐旱性越強(qiáng),而旱生植物葉片組織含水量則通常較低。表2中,遼東櫟和蒙古櫟的束縛水含量比麻櫟高,束/自比明顯偏大,葉片組織含水量也低于麻櫟,說明遼東櫟和蒙古櫟比麻櫟有更強(qiáng)的抗旱性。2.3.2不同樹種水分散失速度的變化水勢是植物最基本的水分生理指標(biāo)之一,表示植物體內(nèi)水分的能量狀態(tài)。根水勢越低,越有利于吸收水分。蒸騰作用是植物散失水分的主要途徑,受植物形態(tài)結(jié)構(gòu)和環(huán)境因素的綜合調(diào)節(jié)。但在相同時(shí)刻,由于環(huán)境條件相同,蒸騰強(qiáng)度的大小能反映出不同樹種的水分散失速度。蒸騰強(qiáng)度越大,失水速度越快,散失水分越多。植物體內(nèi)水分變化就是由根系水分供應(yīng)能力和植物體的水分散失速度之間的差異造成的。根系的水分供應(yīng)能力越強(qiáng),植物體的水分散失速度越小,越有利于植物體內(nèi)的水分平衡,越有利于植物適應(yīng)干旱生境。從表2可知,遼東櫟和蒙古櫟具有較低的根水勢和較小的蒸騰強(qiáng)度,說明這兩個(gè)樹種具有較強(qiáng)的抗旱性,而麻櫟稍差。3麻櫟葉片結(jié)構(gòu)綜合以上分析,3種落葉櫟樹均為根系發(fā)達(dá)的深根性樹種,具備了適應(yīng)遼西干旱生境的基礎(chǔ)。遼東櫟和蒙古櫟葉片結(jié)構(gòu)偏旱生,束縛水含量較高,束/自比較大,根水勢較低,蒸騰強(qiáng)度較小,抗旱性較強(qiáng)。與之相比,麻櫟葉片結(jié)構(gòu)偏中生,束縛水含量低,