春、秋季和寒冷的冬季美国红枫树木容易受到低温的危害,其中美国红枫树木在早春温度回升后的突然降温中所受到的危害最为严重。抗低温能力因树种不同而不同,如热带树种可可、椰子等在2~5℃就受冻严重,但在-40℃超低温下原产自北方的落叶树种仍能够安全越冬。相同美国红枫树木品种间的低温抵御能力也有所差异,如北京等地适栽的梅花中,能耐-30℃低温的优良抗寒品种“美人梅”。另外,美国红枫树木抗低温能力也会随着树体的不同发育阶段而改变,抵御低温能力从强到弱以此为休眠阶段、营养生长阶段、生殖生长阶段。营养条件对树体抵御低温能够产生一定的作用,如晚秋生长季氮肥施用过多的话,树体因生长期延长,抵御低温的能力降低;增强树体抵御低温能力的做法有多施磷、钾肥。
低温对美国红枫树木的生理活动影响主要表现为感光氧化作用(Photooxidation),即因温度变化致使光合作用产生的生物物理反应的敏感性低于生物化学反应的敏感性。叶绿素在低温条件下虽继续吸收太阳辐射,但能量被转送到电子吸收成分中的速度不能有效地避免光阻效应(phtoinhibitation)。能够适应低温的树种避免感光氧化作用的机理,是通过叶黄素的增加循环来避免有毒活性分子自由基的形成。树体免遭因低温形成自由基而造成损伤的机理(尤其是处在高海拔、高辐射区域的树种),主要包括下面三种:
①由于酚的抗氧化剂合成等因素所导致具有类似的基因。
②含有抗坏血酸(VC)、α-生育酚(VE)、三酞谷胱甘肽等抗氧化剂的高海拔地区的美国红枫树木,其抗氧化剂浓度海拔越高越大,中午是一天中的浓度最高的时刻。
③低温与土壤缺水都可能增加脱落酸(ABA)的水平,有些树种对低温的适应性会因此而得以提高。
(3)剧烈温度变化对树体的影响 美国红枫植物体在长期的进化过程中,适应了温度在年生长周期中呈现正常的季节变化和日变化。树体生长依然会受到温度的突降突升的危害,就涉及面、影响程度而言,低温危害要比高温危害严重得多,树体可能会因低温而死亡。树体的危害会因降温速度快、低温持续时间长而加剧;对树体的危害更严重的情况是当树体处于生长发育的关键阶段时,寒潮以后的温度急剧回升。树体组织细胞间隙内的水分会因冻害后的太阳直射迅速解冻蒸腾,导致树体缺水而死。树种、品种的遗传特性及其树体的适应状态,决定了树体抵御冻灾以及剧烈温度剧变变化的能力,虽然抗寒品种比不抗寒品种在冬季急剧变温的最初几小时内,氧的吸收都在下降,但抗寒品种比不抗寒品种较能适应,恢复速度较快。有些树体为了能顺利越冬,在树体内可自动调节水量,降低易冰的游离水含量、提升束缚水含量;磷酸酯糖和核苷含量增多从而使磷代谢发生重大变化;树体皮层薄壁细胞中的花青素含量也会增多。
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