三种冷季型草坪草抗旱性研究与评价-硕士论文

苏州大学学位论文独创性声明 工7 872 2 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏 州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本 声明的法律责任。 论文作者签名：墓歪垂 E l 期：狸坦。z ：墨! f I l U r r l l f l l l I l l l l I l l U l l l l J I I I r lrllrlrl f l l l I lr l f l Y 17 3 2 2 2 3 苏州大学学位论文使用授权声明 本人完全了解苏州大学关于收集、保存和使用学位论文的规定， 即：学位论文著作权归属苏州大学。本学位论文电子文档的内容和纸 质论文的内容相一致苏州大学有权向国家图书馆、中国社科院文献 信息情报中心、中国科学技术信息研究所( 含万方数据电子出版社) 、 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社送交本学位论文的复印件和电子 文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存和汇编学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索 涉密论文口 本学位论文属在年月解密后适用本规定 非涉密论文口 论文作者签名；苤歪鱼日期：麴1 2 ：主：主 导师签名；速 日 期。五! 史：，至L 三种冷季型草坪草抗旱性研究与评价中文摘要 中文摘要 本试验选择苏州地区具有代表性的3 种冷季型草坪草( 高羊茅、多年生黑麦草、 匍匐剪股颖) 为试验材料，采用不同浓度的聚7 , - - 醇( P E G 6 0 0 0 ) 模拟不同强度干旱 胁迫的方法对3 种草坪草萌发期的抗旱性进行比较。同时，采用盆栽实验方法， 在苗期对3 种草坪草进行不同程度的干旱胁迫，研究干旱对3 种草坪草的外部形 态指标以及生理生化指标的影响，探讨各项指标在正常水分管理条件下、干旱胁 迫下和复水后的相互关系。在此基础上，进而对3 个草种的抗旱性进行综合评价， 以期为苏州地区冷季型草坪草的抗旱栽培提供相关的理论研究依据。研究结果表明： 0 ) 3 种冷季型草坪草的发芽势、发芽率随渗透胁迫强度的增大呈下降趋势，其 中发芽率与胁迫强度极显著相关。不论从发芽势还是从发芽率来看，匍匐剪股颖 最易受渗透胁迫的影响。 ( 2 ) 干旱胁迫下3 种冷季型草坪草的胚根生长均受到不同程度的抑制，相对胚 根长均随着渗透胁迫的加剧呈逐渐下降趋势。 ( 3 ) 轻度干旱胁迫下根系总长增大，总表面积、总体积减小，但与对照之间差 异不显著。随着胁迫强度的进一步加剧，根系总长、总表面积和总体积显著下降。 复水后三者均出现补偿性生长。 ( 4 ) 干旱胁迫对3 种草坪草的根冠比的影响不同。高羊茅的根冠比在整个胁迫 过程中一直增加，多年生黑麦草的根冠比在中度胁迫下开始下降，而匍匐剪股颖 则在重度胁迫下才开始下降。但整个胁迫过程中，三者的根冠比均大于对照。复 水后3 个草种的根冠比均下降。 ( 5 ) 土壤含水量和叶片相对含水量随胁迫时间的延长显著下降，并且叶片相对 含水量与土壤含水量极显著相关。复水后，土壤含水量、叶片相对含水量大幅度 上升，但未恢复到对照水平。 ( 6 ) 轻度干旱胁迫下3 种冷季型草坪草的叶绿素含量有所上升，随着干旱胁迫 时间的进一步延长，3 个草种叶片叶绿素含量均显著下降。复水后3 个草种均有所 恢复，但匍匐剪股颖的恢复能力相对较弱。 ( 7 ) 干旱胁迫下，叶片原生质膜透性、丙二醛含量在干旱胁迫下表现为持续上 升的趋势，但胁迫前期增加比较缓慢，胁迫强度超过一定的程度后，两者均开始 r 中文摘要 三种冷季型草坪草抗旱性研究与评价 大量积累。叶片丙二醛含量与原生质膜透性之间呈极显著的线性正相关。复水后， 2 个指标均恢复明显，但未恢复到对照水平。 ( 8 ) 随着干旱胁迫时间的延长，叶片游离脯氨酸含量呈现逐渐升高的趋势，并 在重度胁迫下上升最快，积累量也达到最大。叶片游离脯氨酸含量与原生质膜透 性极显著相关。复水后3 个草种叶片游离脯氨酸含量恢复明显，但均未恢复到对 照水平。 ( 9 ) 干旱胁迫下叶片过氧化氢酶活性呈现先上升而后下降的趋势。轻度胁迫下 上升缓慢，而后显著上升，重度胁迫下急剧下降并显著低于对照。复水后3 个草 种的叶片过氧化氢酶活性明显恢复，并与对照之间差异不显著。 ( 1 0 ) 干旱胁迫对3 个冷季型草种的根系活力有一定的促进作用，并随着干旱胁 迫强度的增大，促进作用越明显。复水后，各品种根系活力都有一定程度的恢复， 恢复程度在不同品种之间存在着差异。 ( 1 1 ) 对3 个草种的抗旱性进行综合评价，得出3 个草种抗旱性强弱为高羊茅最 强、多年生黑麦草次之、匍匐剪股颖最弱。 关键词：冷季型草坪草：抗旱性；干旱胁迫；复水 作者：荣秀连 指导老师：王波 一 S t u d y a n dE v a l u a t i o no nD r o u g h tR e s i s t a n c eo f T h r e eC o o l S e a s o nT u r f g r a s s e s A b s t r a c t S t u d ya n dE v a l u a t i o no nD r o u g h tR e s i s t a n c eo fT h r e e C o o l - S e a s o n T u r f g r a s s e s A b s t r a c t T oe v a l u a t et h es e e dd r o u g h tr e s i s t a n c eo ft h et h r e ec o o l - s e a s o nt u r f g r a s s e s ，t a l l r e s c u e ，p e r e n n i a lr y e g r a s sa n dc r e e p i n gb e n t g r a s sw h i c hw e r ev e r yp o p u l a r l yc u l t i v a t e d i nS u z h o u ，t h ee f f e c t so fd r o u g h tO l ig e r m i n a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so ft h r e ec u l t i v a r sw e r e s t u d i e du n d e rd i f f e r e n to s m o t i cp o t e n t i a l so fp o l y e t h y l e n eg l y c o l6 0 0 0 ( P E G 一6 0 0 0 ) i n g e r m i n a t i o ns t a g e P o te x p e r i m e n t sw e r ea l s oc o n d u c t e dt os t u d yt h ep h y s i c a la n d m o r p h o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c s ，p h y s i o l o g i c a li n d e xo ft h r e ec u l t i v a r su n d e rt h ed i f f e r e n t d r o u g h ts t r e s s e si ns e e d l i n g s ，t h ed r o u g h tr e s i s t a n c eo ft h r e ec u l t i v a r sw a sc o m p a r e d ，弱 w e l l ，i no r d e rt og i v ep r o p o s a lf o rd r o u g h tr e s i s t a n tc u l t i v a t i o na n db r e e d i n go ft h e c o o l - s e a s o nt u r f g r a s s e si nS u z h o u T h er e s u l t si n d i c a t e d 觞f o l l o w s ： ( 1 ) W i t ht h ei n c r e a s eo fP E G - 6 0 0 0c o n c e n t r a t i o n , t h eg e r m i n a t i o ne n e r g i e sa n dt h e g e r m i n a t i o np e r c e n t a g e so ft h r e ec u l t i v a r sa l ld e c r e a s e d T h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e n g e r m i n a t i o np e r c e n t a g ea n ds t r e s si n t e n s i t yw e r es i g n i f i c a n t ( p 0 01 ) T h ec r e e p i n g b e n t g r a s sW a se a s i l ya f f e c t e db yt h eo s m o t i cs t r e s s ，f r o mt h ea s p e c t so fg e r m i n a t i o n e n e r g i e sa n dg e r m i n a t i o np e r c e n t a g e s ( 2 ) T h eg r o w t h so fr a d i c l ew e r ei n h i l ：- ；t e d T h er a d i c l el e n g t h so ft h r e et u r f g r a s s e s d e c r e a s e dw i 廿lt h ei n c r e a s eo ft h eo s m o t i ci n t e n s i t y ( 3 ) T h ed e v e l o p m e n t so fr o o ts y s t e m sw e r ea f f e c t e db yd r o u g h tt os o m ee x t e n t A s r o o tl e n g t hi n c r e a S e d ，t h er o o ts u r f a c ea r e aa n dr o o tv o l u m ed e c r e a s e dt om i l dd r o u g h t s t r e s s B u tt h e ya l ld e c r e a S e ds i g n i f i c a n t l yw i t hi n c r e a s i n gd e g r e eo ft h es t r e s s T h er o o t l e n g t h , r o o ts u r f a c ea r e aa n dr o o tv o l u m eo ft h r e et u r f g r a s s e sa l lh a dac o m p e n s a t i v e g r o w t ha f t e rr e w a t e r i n g ( 4 ) D r o u g h tp r o m o t e dt h er o o t s h o o tr a t i o so ft h r e et u r f g r a s s e s B u td i f f e r e n t c u l t i v a rr e s p o n d e dd i f f e r e n t l y T h es t i m u l a t i o no ft h er o o t s h o o tr a t i o so ft a l lf e s c u e i n c r e a S e dc o n t i n u o u s l yw i t h i n2 0d a y s ，h o w e v e r , p e r e n n i a lr y e g r a s sb e g a nt od e c l i n ea t I I I A b s t r a c t Studya n dEvaluationo nD r o u g h t R e s i s t a n c eo f T h r e e C o o l S e a s o nT u f f g r a s s e s m o d e r a t es t r e s s ，w h i l ec r e e p i n gb e n t 蹦k s sd i da ts e v e r es t r e s s A f t e rr e w a t e r i n g ，t h e r o o t s h o o tr a t i o so ft h r e et u r f g r a s s e sa l ld e c r e a s e d ( 5 ) T h es o i lw a t e rc o n t e n ta n dr e l a t i v ew a t e rc o n t e n to ft h el e a v e sa l ld e c r e a s e d s i g n i f i c a n t l yw i t hp r o l o n g a t i o no ft h ed r o u g h tt i m e T h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e ns o i l w a t e rc o n t e n ta n dr e l a t i v ew a t e rc o n t e n to ft h el e a v e sw e r es i g n i f i c a n tQ o 0 1 ) A f t e r r e w a t e r i n g , t h es o i lw a t e rc o n t e n ta n dr e l a t i v ew a t e ri m p r o v e dg r e a t l y , b u tw e r en o t r e s t o r e dt ot h eC Kl e v e l ( 6 ) U n d e rm i l dd r o u g h ts t r e s s ，t h ec h l o r o p h y l lc o n t e n to ft h r e ec o o l - s e a s o n t u r f g r a s s e si n c r e a s e di n s i g n i f i c a n t l y W i t hi n c r e a s i n gt h ed e g r e eo ft h es t r e s s ，t h e c h l o r o p h y l lc o n t e n to ft h r e ec u l t i v a r sd e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y A f t e rr e w a t e r i n g ，t h r e e c u l t i v a r sa l lr e c o v e r e do b v i o u s l y , b u tc r e e p i n gb e n t g r a s sw a st h ew o r s t ( 7 ) T h eM D A a n dR P Pc o n t e n t so fe v e r yt e s t e dc u l t i v a rh a dac o n t i n u o u si n c r e a s e d u r i n g2 0d a y s T h et w Oi n d e x e sb o t hi n c r e a s e ds l o w l ya tt h em e t a p h a s e ，w h i l e i n c r e a s e dr a p i d l ya tt h el a t es t a g e T h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e nM D Aa n dR P Pw e r e s i g n i f i c a n t ( p 匍匐剪股 颖。在P E G 胁迫强度0M P a 增加0 2M P a 、以及由0 2M P a 增加O 5M P a ，与对照 相比，3 个草种的发芽势下降幅度大小依次均为：匍匐剪股袅胁多年生黑麦草 高羊茅。 当胁迫强度增加到1 0M P a ，3 个草种发芽势均为零。可见在种子萌发初期，多年生 1 3 第二章三种冷季性草坪草种子萌发期抗旱特性研究三种冷季型草坪草抗旱性研究与评价 黑麦草、匍匐剪股颖受干旱胁迫的影响最大，出芽的整齐度大大降低。 名1 0 0 4 - a C 昱8 0 森& 羹耋6 0 看4 0 o o 2 0 0 一一高羊茅 - 一多年生黑麦草 十匍匐剪股颖 胁迫强度( M P a ) S t r e s si n t e n s i t y 0 图2 - 1 不同P E G 胁迫强度对3 种冷季型草种种子发芽势的影响 F i g 2 - 1E f f e c t so fd i f f e r e n tP E Gs t r e s si n t e n s i t i e so n g e r m i n a t i o np o t e n t i a lo ft h r e ec o o l s e a s o nt u r f g r a s ss e e d s 2 2 2 不同P E G 胁迫强度对3 种冷季型草坪草种子发芽率的影响 种子发芽率是反映种子质量的重要指标之一，生产上常根据发芽率实际播种 量。因此，建植草坪时，可以参考土壤水分含量确定实际播种量【7 1 1 。表2 2 显示， 在不同浓度的P E G 胁迫处理下，3 种冷季型草种种子的发芽率均随胁迫强度的增 大而呈现下降的趋势，且不同的处理之间差异极显著( p O 0 5 ) 。匍匐剪股颖的抗旱性最弱，且 与高羊茅、多年生黑麦草相比差异均达到显著水平( p 多年生黑麦草 匍匐剪股颖，品种间差异达显著水平 多年生黑麦草 匍匐剪股颖。 2 2 3 不同P E G 胁迫强度对3 种冷季型草坪草种子胚根生长的影响 种子的胚根是否伸长以及伸长的速度受到水分胁迫吸收能力的制约，相对胚 根长能较好的反映干旱胁迫下种子胚根生长的受抑制程度。如图2 - 2 和所示：在不 同程度的P E G 胁迫下，3 个草种相对胚根长呈下降趋势，并且随着胁迫强度的增 强下降越明显。除高羊茅在0 2M P a 下不显著外，不同胁迫对3 个草种的胚根生 长抑制作用达到极显著水平( p 多年生黑麦草 匍匐剪股颖。 上 g o 出“ 喏苫 龋2 按 翼三 笛 图2 - 2 不同P E G 浓度对3 种冷季型草坪种子相对胚根长的影响 F i g 2 - 2E f f e c t so fd i f f e r e n tP E Gs t r e s si n t e n s i t i e so n r e l a t i v er o o tl e n g t ho ft h r e ec o o l s e a s o nt u r f g r a s ss e e d s 1 5 2 O 8 6 4 2 0 l L O O 0 0 O 第二章三种冷季性草坪革种子萌发期抗旱特性研究三种冷季型草坪草抗旱性研究与评价 2 3 讨论 。 ( 1 ) 近年来，P E G 高渗溶液法作为一种研究种子萌发期抗旱特性的重要方法被 广泛运用。这种渗透胁迫处理的实质是限制水分进入种子的速率【7 4 1 ，从而控制种 子的吸水速率【7 5 1 。大量研究结果显示：可以根据经过高渗溶液处理的种子萌发百 分率来评价植物苗期的抗旱性【7 6 。7 8 】；但也有研究表明，高渗溶液中的发芽率不能 代表苗期的抗旱性，二者的相关性不大【7 9 , 8 0 】。本试验研究结果表明，高渗溶液中 的种子发芽率能够反应种子在高渗溶液中发芽阶段的抗旱能力，可以作为幼苗抗 三种冷季型草坪草抗旱性研究与评价第三章三种冷季型草坪草苗期抗旱性外部形态指标的研究 第三章三种冷季型草坪草苗期抗旱性外部形态指标的 研究 干旱胁迫下，植物通过一系列的复杂代谢以适应不利的环境因素，最终表现 在生长状况和外部形态特征上，因而形态特征的改变可以作为植物抗旱性的鉴定 指标。包括植物根系形态发达程度、茎水分输导能力、叶片大小、着生的姿态、 叶片角质层厚度等均可以作为评价植物抗旱性的指标。 3 1 试验材料与方法 3 1 1 试验材料所用草坪草品种同2 1 1 。 3 1 2 试验设计与方法 本试验采用盆栽法在苏州大学园艺日光温室内进行。试验用土为大田表土+ 砂子= 1 1 ) ，大田表土采自苏州大学独墅湖校区附近的农田。将已消毒的培养 土装入E l 径为2 5c m 、高1 8e m 的聚氯乙烯塑料盆中备用，每盆装土4k g 。种植前， 先将种子用清水浸泡4 8h ，将饱满萌动的种子捞出，控干水分，与细沙拌匀。然 后将拌有细沙的各草坪草种子均匀撒播于聚氯乙烯塑料盆表面，再覆盖上0 5c m 厚的培养土，轻轻压实，而后浇透水，置于2 0 - a ：2 培养。播种量为：高羊茅3 0g m 2 ， 多年生黑麦草1 5g m 2 ，匍匐翦股颖7g m z 。2 0 0 9 年9 月2 4 日播种后，每2d 浇透 水一次，待完全出苗长到两片叶时进行间苗，每盆保留5 0 株苗，待各品种草坪草 成坪后( 约4 5d ) ，进行干旱胁迫处理。 试验开始干旱胁迫起，停止浇水。t 处理分为3 个水平：( 1 ) 对照( C K ) 水平：对 照进行正常水分管理；( 2 ) 干旱处理：干旱胁迫开始起持续不浇水，土壤通过表面 蒸发和草坪草蒸腾不断失去水分，草坪草由于土壤有效水分亏缺产生不同程度的 萎蔫现象。胁迫历时5d ( 轻度干旱胁迫) ，1 0d ( 中度干旱胁迫) ，1 5d ( 重度干旱胁迫) ， 3 个水平1 8 4 1 。( 3 ) 复水处理：水分胁迫试验进行到第1 6d 清晨恢复供水。各项指标 每5d 测一次，每个水平设5 个重复。其中2 盆用于苗期根系相关指标的测定，其 它3 盆用于苗期相关生理生化指标的测定。 3 1 3 测定指标与方法 每处理取2 盆，采用“破桶法 取根。将取出的带土的植株分别放入土壤袋 中，然后将袋放入水中浸泡、冲洗泥土，拣出根中的杂质。选取6 株地上部生长 1 7 第三章三种冷季型草坪草苗期抗旱性外部形态指标的研究三种冷季型草坪草抗旱性研究与评价 较一致的植株，用去离子水洗净，将其从根劲处剪断，分别用万分之一天平称取 地上部和地下部的鲜重。然后将根样倒入根样盘中，用爱普生P e r f e c t i o nV 7 5 0 P r o 扫描仪进行扫描，各处理根系总长、总表面积和总体积等根系相关指标直接从计 算机上读取，所用根系图像分析软件为W i r t R H I Z O2 0 0 8 。 根冠比= 地下部鲜重地上部鲜重 3 1 4 数据处理 为了减小不同草坪草品种间固有的差异，在数据的多重比较分析和隶属函数 值的计算中采用了形态指标的相对值进行分析【8 5 , 8 6 】。数据处理和作图采用 M i c r o s o f tE x c e l2 0 0 3 进行，数据分析采用S P S S 软件进行，多重比较采用L S D 最 小显著差数法。 3 2 结果与分析 3 2 1 干旱对3 种冷季型草坪草根系总长的影响 半= 辎畏暑 躜；詈 谈竺三 霉j 0 6 0 5 图3 - 1 千早对3 种冷季型草坪草总根长的影响 F i g 3 - 1E f f e c t so fd r o u g h ts t r e s so nt o t a lr o o t1 e n g t ho ft h r e ec o o l s e a s o nt u r f g r a s s e s 如图3 1 所示：干旱胁迫下3 个草种的总根长均随着干旱胁迫时间的延长呈现 先上升后下降的趋势，但同一品种不同的处理间以及同一胁迫强度下不同品种间 表现有所不同。干旱5d ，3 个草种的根系总长都有所上升，说明一定程度的干旱 能促进草坪草根系的生长。干旱1 0d ，3 个草种的总根长开始下降，除高羊茅与对 照之间差异不显著外，其他与对照之间的差异均达到极显著水平( p o 0 1 ) 。随着干 旱时间进一步延长到1 5d ，3 个草种的根系总长极显著下降，匍匐剪股颖下降的幅 1 8 三种冷季型草坪草抗旱性研究与评价第三章三种冷季型草坪草苗期抗旱性外部形态指标的研究 度最大，比对照的根系总长减少了2 9 4 9 。3 个草种下降幅度在两个处理下均呈 现为高羊茅 多年生黑麦草 匍匐剪股颖的趋势。复水后3 个草种总根长均大幅度 增加，并且极显著高于对N ( p O 0 5 ) ，51 2 ( 差异极显著， p 多年生黑麦草 匍匐剪股颖。 3 3 讨论 ( 1 ) 干旱对3 种冷季型草坪草根系生长的影响根系作为植物吸收水分的器官， 其生长、分布与土壤水分利用状况密切相关，且对植物生长和产量形成的影响也 很大。根系生长发育动态及形态特征是由植物的生物学特性以及外部环境因素共 同作用的结果，水分条件的变化常常是导致根系生长及分布差异的主要原刚8 9 1 。 土壤水分过多或过少，均会改变植物根系大小、数量及分布，从而影响到地上部 生长发育。水分胁迫下根的适应性变化主要是保证根系在干旱条件下尽可能多的 吸收土壤水分，以满足植物生理生态方面的需要。对大多数植物而言，深根系被 2 1 第三章三种冷季型草坪草苗期抗旱性外部形态指标的研究 三种冷季型草坪草抗旱性研究与评价 认为是一个重要的抗旱特征，根量指标已被用于草坪草抗旱育种中。E h l e r s 等研究 指出，土壤水分亏缺时，植物吸水与根系密度关系不大，而受根系长度的影响较 大，深根系较浅根系更利于抵御土壤干旱，同时根系吸水还取决于根吸水表面积 和根的可渗透性 9 0 , 9 1 】 本试验研究显示，干旱5d 时，与对照相比，根系总长出现上升的趋势，根系 总表面积、总体积有所下降，但与对照之间差异不显著。说明适当土壤水分胁迫 造成有益于根系生长的环境，也有助于植物增加根系长度。总根长增加而总表面 积、总体积没有增加，可能是干旱促使根系多分枝，产生许多细小根系，根毛发 达 9 2 , 9 3 】。随着干旱胁迫程度的加重，根系总长、根系总体积和总表面积持续下降， 并与对照之间的差异达到显著水平，说明干旱对根系生长的抑制作用明显。梁银 丽阴】在小麦中的试验也证明了这一点。复水后，3 个草种的根系总长、总表面积、 总体积均大幅度上升，并高于对照。这是植物在经历各种逆境伤害后，出现的不 同程度的自我补偿效应【9 5 1 。董朝霞掣蚓对高羊茅进行控水试验研究指出，复水后 出现的补偿性生长与光合物质的积累和运转有关。 ( 2 ) 干旱对3 种冷季型草坪草根冠比的影响植物的地上和地下部分作为植物 体最基本的两个组成部分，两者构成一相互依赖、相互制约的有机整体，共同有 机地完成植物体的整体功能。因此，在研究水分亏缺条件下植物的生长表现时， 人们已越来越注意到植物的整体抗旱性【9 7 , 9 8 】。一般认为，植物的根部在遭受土壤 干旱胁迫时，地上部会受到伤害，在伤害之前，植物会做出一些适应性反应，追 逐有限的供水，最终影响到干物质的积累与干物质在植物不同部位的分配阴】。冯 广龙经研究指出：土壤水分减少，根系到处延伸，追逐水源，根冠竞争碳水化合 物，根冠L 匕( R S ) 增大，胁迫后复水，R S 降低，根冠生长发育可部分得到恢复【8 9 J 。 本试验研究结果显示：干旱胁迫下，同一品种不同处理间以及同一处理不同 品种间根冠比的变化有所差异。整个干旱胁迫过程中，高羊茅的根冠比一直上升， 而多年生黑麦草、匍匐剪股颖分别在干旱1 0d 和干旱1 5d 开始下降。说明轻度胁 迫下3 个草种根系对土壤水分亏缺的适应能力都比较强，随着胁迫强度的进一步 加强，多年生黑麦草、匍匐剪股颖的适应能力逐渐减弱。其中多年生黑麦草适应 干旱胁迫的能力最弱，受水分胁迫的影响也最大。但从总体上看3 个草种的根冠 比均比对照高。说明干旱胁迫下，与地上部相比，地下部的生物量减小的较少， 这可能是植物对干旱胁迫的一种适应机制，即在干旱胁迫下，植物试图通过将较 三种冷季型草坪草抗旱性研究与评价第三章三种冷季型草坪草苗期抗旱性外部形态指标的研究 多的养分、水分及能源分配到根系，以保证根系的生长，维持其最低限度的功能 发挥【1 0 0 1 。复水后，3 个草种的根冠比均明显降低。说明在植株能够吸收到足够多 的水分，就将较多的水分及养分分配到地上部分，因此，与地上部相比，地上部 就得到了较快的生长。S h a r p 等【2 l 】的研究认为，根冠比的增加是由于根和茎对内生 A B A 的敏感性差异造成的，或根冠比中的渗透调节更大的缘故。而H u c k 等瞄】认 为皮层细胞收缩后组织空隙增大会隔断根中水分的辐射运动，同时减小根与土壤 间的联系，这样会限制中植物根系对水分的吸收。 ( 3 ) 干旱胁迫是一种特殊的逆境胁迫，在整个过程中，由于植株水分含量逐渐 降低，单位面积上植物的地上生物量鲜重逐渐减少。本试验中根冠比以样品的鲜 重来计算，可能会放大在不同胁迫强度下的实际变化趋势。 3 4 结论 ( 1 ) 干旱对根系总长有一定的影响，轻度干旱胁迫有利于根系的生长。随着胁 迫强度的加剧，根系总长受到抑制，显著低于对照。复水后根系总长显著增大。 ( 2 ) 在土壤持续干旱胁迫下，3 个草种的根系总表面积、总体积均呈下降趋势。 并且这种抑制作用除高羊茅在轻度胁迫下的不显著外，根系总表面积、总体积的 抑制作用均显著。复水后根系总表面积、总体积均增大。 ( 3 ) 干旱对3 个草种的根冠比均有一定的影响，但不同品种对干旱胁迫的反应 不同。高羊茅的根冠比在整个胁迫过程一直增加，多年生黑麦草的根冠比在中度 胁迫下开始下降，而匍匐剪股颖则在重度胁迫下才开始下降。复水后3 个草种的 根冠比均下降。 ( 4 ) 对3 个草种的苗期形态学指标进行综合评价得出三者的抗旱性强弱依次为： 高羊茅 多年生黑麦草 匍匐剪股颖。 第四章三种冷季型草坪草苗期抗旱性生理生化指标的研究三种冷季型草坪草抗旱性研究与评价 第四章三种冷季型草坪草苗期抗旱性生理生化 指标的研究 干旱胁迫下植物体内会发生一系列的生理生化反应，直接或间接对植株体起 调节作用，来增强草坪草的抗旱性，以维持基本正常的生长发育进程。所以，干 旱胁迫下，这些生理生化指标的含量可作为草坪草抗旱性鉴定指标之一。研究较 多是渗透调节物质、抗氧化酶类、内源激素等。渗透调节物质主要有可溶性糖、 无机离子、游离氨基酸、脯氨酸等；抗氧化酶类主要有超氧化物歧化酶、过氧化 氢酶、过氧化物酶等；内源激素的研究主要集中在脱落酸上。 4 1 试验材料与方法 4 1 1 试验材料所用草坪草品种同2 1 1 。 4 1 2 试验设计与方法同3 1 2 。 4 1 3 测定指标与方法 土壤含水量( s w c ) 的测定：采用烘干法【1 0 1 1 。取土样1 5 2 0g ，捏碎后迅速装入 已知准确质量的大型铝盒内，将铝盒外表擦拭干净后在分析天平上称重，准确至 O 0 1g 。揭开盒盖，放在盒底下，置于已预热至1 0 5 4 - 2 烘箱中烘烤1 2h 。取出， 盖好，在干燥器内冷却至室温( 约3 0m i n ) ，立即称重。 计算公式：土壤含水量= ( 土壤湿重一土壤干重) 土壤湿重* 1 0 0 叶片相对含水量( R W C ) 的测定：采用称重法【1 0 2 1 。用万分之一的电子天平称取 鲜重，即从每个盆中随机选取4 片叶混合称重，记为鲜重。而后将叶片浸入蒸馏 水中1 2h ，取出用吸水纸吸干表面水分后称重，记为饱和重，然后放入烘箱中置 于1 0 5 士2 下杀青3 0m i n ，再在8 0 下烘干至恒重，称取干重。 计算公式：叶片相对含水量含水量( ) = ( 鲜重一干重) ( 饱和重干重) * 1 0 0 叶绿素( c l l l ) 含量的测定：采用丙酮乙醇混合液浸提法【1 0 3 1 。准确称取O 1g 左右 的草坪草叶片，剪成约1r a m 宽的细丝，无损地放入具塞刻度试管中加入混合1 0l l l l 丙酮无水乙醇等量混合提取液，在室温下暗处提取。至材料完全变白后，取清液 利用7 2 3 0G 可见分光光度测定其在6 5 2n l r n 下的光密度。按丙酮法的公式计算叶 绿素含量。 游离脯氨酸( p r o ) 含量的测定：磺基水杨酸法【1 0 4 】。 三种冷季型草坪草抗旱性研究与评价第四章三种冷季型草坪草苗期抗旱性生理生化指标的研究 标准曲线制作： 表4 1 磺基水杨酸法测游离脯氨酸含量标准曲线配制表 T a b l e4 - 1T h ep r e p a r a t i o ns c a l eo f t h es t a n d a r dc u r v eo fd e t e r m i n i n gf r e ep r ow i t h S u l p h o s a l i c y l i ea c i d 取7 支具塞刻度试管按表4 1 加入各试剂。混匀后加玻璃球塞，在沸水中加热 4 0m i n 。取出冷却后向各管加入5m l 甲苯充分振荡，以萃取红色物质。静置待分 层后吸取甲苯层以“0 ”管为对照在波长5 2 01 1 1 1 1 下比色。以消光值为纵坐标，脯 氨酸含量为横坐标，绘制标准曲线，求线性回归方程。 样品含量的测定：取不同处理的剪碎混匀新鲜叶片O 2 0 5g ，分别置于大试管 中，加入5n l l3 磺基水杨酸溶液，管口加盖玻璃球，于沸水浴中浸提1 0r a i n 。 取出试管待冷却至室温后，吸取上清液2m l ，加2m l 冰乙酸和3I n l 显色液，于沸 水浴中加热4 0m i n 。取出冷却至室温后加入5I n l 甲苯，充分振荡萃取，阴暗处静 置2h 。吸取上清夜用7 2 1 型分光光度计于5 2 0n l n 波长下，测定O D 值。 计算公式：脯氨酸( u g g F W ) = ( C * V a ) W 。式中：C - 提取液脯氨酸浓度( u 蓟； v - 提取液总体积( n 1 1 ) ；a 测定时所吸取体积( I I l l ) ；W 一样品鲜重( g ) 。 过氧化氢酶( C A T ) 活性的测定：紫外吸收法【l 叩。称取新鲜叶片o 5g 置研钵中， 加入2 3 “4 下预冷的p H7 0 磷酸缓冲液和少量石英砂研磨成匀浆后，转入2 5 皿容量瓶中，并用缓冲液冲洗研钵数次，合并冲洗液，并定容到刻度。混合均匀 将容量瓶置于5 冰箱中静置1 0m i l l ，取上部澄清液在4 0 0 0r p m 下离心1 5m i n ， 上清液即为过氧化氢酶粗提液。5 下保存备用。测定：取l Om l 试管3 支，其中 2 支为样品测定管，1 支为空白管，按表4 2 顺序加入试剂。 第四章三种冷季型草坪草苗期抗旱性生理生化指标的研究三种冷季型草坪草抗旱性研究与评价 表4 - 2 紫外吸收法测定H 2 0 2 样品液配制表 T a b l e 4 2T h es c a l eo fp r e p a r i n gs a m p l el i q u i do fd e t e r m i n i n gH 2 0 2c o n t e n tb y u l t r a v i o l e ta b s o r p t i o nm e t h o d 2 5 预热后，逐管加入O 3I I l l0 1m o l L 的H 2 0 2 ，每加完一管立即记时，并迅 速倒入石英比色杯中，利用U V - 3 0 0 0 紫外分光光度计测定2 4 0n n l 下吸光度，每隔 1m i n 读数1 次，共测4m i n ，待3 支管全部测定完后，按下式计算酶活性。结果 计算：以1r a i n 内A 2 柏减少0 1 的酶量为1 个酶活单位( u ) 。 过氧化氢酶活性( u g F W m i n ) = ( A A 2 4 0 v t ) ( o 1 V l “F W ) 式中：A 2 4 0 = A s o 一( A s l + A s 2 ) 2 ；A s 旷一加入煮死酶液的对照管吸光值；A s l ， A s 广样品管吸光值；V t _ 粗酶提取液总体积( m 1 ) ；V l 一测定用粗酶液体积( “) ； F W 样品鲜重( g ) ；O 1 一A 2 4 0 每下降0 1 为1 个酶活单位( u ) ；卜一加过氧化氢到最 后一次读数时间( r a i n ) 。 丙二醛( M D A ) 含量的测定【1 0 4 】：称取剪碎的叶片0 5g ，加入2m l1 0 T C A 和 少量石英砂，研磨至匀浆，再加8m lT C