李壽毛培勝

(1.蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州 215008； 2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)草地研究所，北京 100097)

我國(guó)是世界上最干旱的國(guó)家之一，干旱和半干旱面積占國(guó)土面積的50%以上，特別是北方地區(qū)，水資源嚴(yán)重匱乏[1-2]。草地早熟禾(Poapratensis)作為我國(guó)北方地區(qū)的當(dāng)家草種，得到了大面積的應(yīng)用[3]。但在干旱和半干旱地區(qū)建植草坪，由于氣候干旱和蒸發(fā)強(qiáng)烈等因素，草坪需水量大，造成了“草坪好看不好養(yǎng)”和“草坪耗水量大”等問(wèn)題，制約了草坪在我國(guó)北方地區(qū)的進(jìn)一步發(fā)展。選擇抗旱草種或品種不僅能減少灌溉用水，還能保證草坪的質(zhì)量和生長(zhǎng)[4]。因此，選擇和應(yīng)用抗旱草種對(duì)我國(guó)干旱和半干旱地區(qū)節(jié)約水資源和發(fā)展草坪具有重要意義。前人對(duì)冷季型草坪草的抗旱性研究較多，但在自然干旱條件下草坪草的抗旱性研究較少[5-7]。本試驗(yàn)研究苗期自然干旱脅迫對(duì)26個(gè)草地早熟禾品種生長(zhǎng)的影響，并對(duì)其抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期為北京地區(qū)抗旱草種選擇和節(jié)水管理提供參考。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料 本試驗(yàn)所用26個(gè)草地早熟禾品種[Appolo(93.0%,發(fā)芽率，下同)、Balin(93.0%)、Blacksburg II (97.5%)、Blue Chip(92.7%)、Bluebird(91.0%)、Bluemoon(97.0%)、Bluestar(94.7%)、Brilliant(94.3%)、Conni(94.0%)、Courtyard(94.0%)、Glade(96.0%)、Kenblue(90.5%)、Kentucky(92.0%)、Liberator(92.0%)、Livingston(95.0%)、Merit(93.7%)、 Midnight(92.0%)、Midnight Blue(88.0%)、Midnitht II(94.0%)、Moonlight(95.3%)、Nassau(92.1%)、Nudensity(94.0%)、Nuglade(95.0%)、Park(94.0%)、Rugby II(91.4%)、Super Merit(92.0%)]均來(lái)自中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)草地研究所牧草種子實(shí)驗(yàn)室。

1.2試驗(yàn)方法 采用盆栽試驗(yàn)，盆栽所用土壤取自中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)園內(nèi)表層土壤，土壤風(fēng)干后人工磨碎，過(guò)1 mm篩后貯存?zhèn)溆?。將土壤裝入塑料花盆，每盆裝風(fēng)干土2.5 kg，稍微墩實(shí)后將盆面土壤整平。將100粒種子較均勻地撒播在盆土中，用少許與盆內(nèi)一樣的土壤將種子蓋住。播種后將花盆放入溫室，并用自來(lái)水澆灌至盆底有水滲出。用2.5匹空調(diào)控制溫室內(nèi)的溫度，每天從08:00-20:00溫室內(nèi)溫度控制在(24±2) ℃，從20:00到第2天早晨08:00溫度控制在(18±2) ℃。除溫室內(nèi)得到的自然光照外，每天補(bǔ)充照明3 h(17:00-20:00)，光照強(qiáng)度為4 000 lx。每天觀察花盆內(nèi)土壤的水分情況，并用自來(lái)水始終保持土壤表面的濕潤(rùn)。

種子6 d后開(kāi)始出苗，10 d后基本出齊。苗出齊后用0.5倍Hongland營(yíng)養(yǎng)液50 mL澆灌，并始終保持土壤表面的濕潤(rùn)。當(dāng)幼苗長(zhǎng)至3片真葉時(shí)，對(duì)其進(jìn)行間苗，保證每盆內(nèi)健壯植株50株，其余全部除去。當(dāng)盆內(nèi)植株長(zhǎng)至有4～5片真葉時(shí)，開(kāi)始對(duì)其進(jìn)行處理。一個(gè)處理是保持其含水量在田間持水量左右(植株質(zhì)量忽略不計(jì))，另一個(gè)則不再澆水，處理過(guò)程中不對(duì)草坪草進(jìn)行修剪，處理2周后進(jìn)行取樣。每個(gè)處理均重復(fù)3次。

1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1取樣及測(cè)定項(xiàng)目 每盆隨機(jī)選取5個(gè)植株，用鋼尺測(cè)量草坪草株高(莖葉所在的最高點(diǎn))，5個(gè)植株的平均值作為該盆草坪草的生長(zhǎng)高度。用剪刀沿著土壤表面將盆內(nèi)全部植株地上部分剪下，立即稱量鮮質(zhì)量，然后放入烘箱內(nèi)，用105 ℃對(duì)其進(jìn)行殺青15 min，然后在80 ℃溫度下烘36 h后稱其干質(zhì)量。植株地上部取完后，立即將花盆內(nèi)的土壤全部倒入一網(wǎng)袋中，用自來(lái)水進(jìn)行沖洗，將附著在根上的土壤沖洗掉，將收集到的地下部分用吸水紙將表面水分吸取干凈，放入烘箱內(nèi)，先用105 ℃進(jìn)行殺青15 min，然后在80 ℃溫度下烘36 h后稱其干質(zhì)量。

1.3.2數(shù)據(jù)分析 不同指標(biāo)的數(shù)據(jù)均采用SAS 9.2軟件進(jìn)行分析。

1.3.3抗旱性綜合評(píng)價(jià)方法 采用權(quán)重分配法對(duì)草地早熟禾品種抗旱能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[8]。首先計(jì)算出不同品種不同指標(biāo)的抗旱系數(shù)，然后采用五級(jí)評(píng)分法將抗旱系數(shù)換算成相對(duì)指標(biāo)，從而將各性狀因數(shù)值大小和變化幅度的不同而產(chǎn)生的差異消除。將各個(gè)指標(biāo)測(cè)定的最大值定為5分，最小值定為1分，具體換算公式如下：

式中，Vmax表示每一指標(biāo)中的最大值；Vmin表示每一指標(biāo)中的最小值；V表示每一指標(biāo)的實(shí)際測(cè)定值；D表示得分極差(即為每得1分之值)；E表示應(yīng)得分。

將計(jì)算出的D值代入公式得E，得到每一指標(biāo)應(yīng)得分矩陣A。根據(jù)各指標(biāo)的變異系數(shù)確定各指標(biāo)參與綜合評(píng)價(jià)的權(quán)重系數(shù)矩陣。

2 結(jié)果與分析

2.1地上部株高 不同品種在受到干旱處理后株高均出現(xiàn)極顯著下降(表1)，株高差異率低于10%的品種有Balin和Bluebird，差異率在10%～15%的品種有Appolo、Conni、Midnight、Rugby II和Super Merit 5個(gè)品種，差異率在15%～20%的品種有Blue Chip、Bluemoon、Kentucky、Liberator、Midnight Blue、Midnight II、Nassau、Nudensity和Nuglade，差異率在20%～25%的品種有Blacksburg II、Bluestar、Courtyard、Glade、Kenblue、Livingston、Moonlight和Park，而差異率在25%以上的品種有Brilliant和Merit。

2.2地上部鮮質(zhì)量 在受到干旱脅迫后，不同品種地上部鮮質(zhì)量與對(duì)照相比均出現(xiàn)極顯著下降。地上部鮮質(zhì)量差異率低于50%的品種是Midnight，差異率在50%～60%的品種有Bluebird、Merit、Midnight II、Nuglade和Super Merit 5個(gè)品種，差異率在60%～70%的品種有Appolo、Balin、Conni、Rugby II、Blue Chip、Bluemoon、Kentucky、Liberator、Midnight Blue、Nassau、Nudensity、Blacksburg II、Bluestar、Courtyard、Glade、Kenblue、Livingston、Moonlight和Park，差異率在70%以上的品種有Brilliant。

2.3地上部干質(zhì)量 受到干旱處理后，不同品種地上部干質(zhì)量與對(duì)照相比均出現(xiàn)極顯著下降。通過(guò)比較可看出，差異率低于40%的品種有Liberator和Midnight，差異率在40%～50%的品種有Bluemoon、Conni、Courtyard、Midnight Blue、Midnight II、Nudensity、Nuglade和Super Merit 8個(gè)品種，差異率在50%～60%的品種有Appolo、Balin、Blacksburg II、Blue Chip、Bluebird、Bluestar、Glade、Kenblue、Kentucky、Livingston、Merit、Moonlight、Nassau、Park和Rugby II 15個(gè)品種，而差異率在60%以上的品種有Brilliant。

2.4地下部干質(zhì)量 干旱處理后，不同品種地下部干質(zhì)量與對(duì)照相比均出現(xiàn)了下降，其中，Blue Chip、Bluemoon、Midnight和Nudensity與對(duì)照相比差異不顯著，而Courtyard、Glade、Livingston、Rugby II和Super Merit則出現(xiàn)顯著下降，其他品種表現(xiàn)為極顯著下降。通過(guò)比較可發(fā)現(xiàn)，差異率低于20%的品種有Midnight，差異率在20%～30%的品種有Bluemoon、Liberator、Midnight Blue和Nudensity，差異率在30%～40%的品種有Blue Chip、Conni、Courtyard、Glade、Moonlight、Nuglade、Rugby II和Super Merit，差異率在40%～50%的品種有的Appolo、Balin、Blacksburg II、Bluebird、Bluestar、Kenblue、Kentucky、Livingston、Merit、Midnight II和Nassau，而差異率在50%以上的品種有Brilliant和Park。

表1 26個(gè)草地早熟禾品種不同指標(biāo)的差異率

2.5根冠比變化 根據(jù)不同處理地上部和地下部干質(zhì)量的結(jié)果，計(jì)算出不同品種在2種處理?xiàng)l件下根冠比的變化。在受到干旱處理后，草地早熟禾不同品種根冠比均有不同程度的增加。其中，Blacksburg II、Bluebird、Bluemoon、Conni、Courtyard、Kenblue、Liberator、Livingston、Nudensity、Rugby II和Super Merit的根冠比與對(duì)照相比并無(wú)顯著差異，Appolo、Blue Chip、Merit、Midnight Blue、Moonlight、Nassau、Nuglade和Park的根冠比顯著增加，而Midnight等品種在干旱脅迫后根冠比極顯著增加。

2.6草地早熟禾品種抗旱性綜合評(píng)價(jià) 利用1.3.3所示公式，計(jì)算出不同品種每一測(cè)定指標(biāo)的變異系數(shù)和各指標(biāo)變異系數(shù)總和(表2)。根據(jù)每一指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，可得到各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)矩陣：

將矩陣A和矩陣B相乘，即可得到綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。通過(guò)對(duì)評(píng)價(jià)指數(shù)進(jìn)行對(duì)比(表3)，可看出不同草地早熟禾品種抗旱性差異，綜合評(píng)價(jià)最好的是Midnight，綜合評(píng)價(jià)最差的為Brilliant。

表2 26個(gè)草地早熟禾品種不同指標(biāo)的抗旱系數(shù)

3 討論

草坪草地上部干質(zhì)量、根干質(zhì)量、根冠比是反映植物地上和地下關(guān)系的重要指標(biāo)，被廣泛用于植物的抗旱性鑒定上，地上部和地下部的生長(zhǎng)狀態(tài)一定程度上反映了其抗旱性強(qiáng)弱[9]。前人通常通過(guò)觀察或測(cè)量草坪草株高、地上部和地下部干物質(zhì)積累量、根冠比等來(lái)評(píng)價(jià)草坪草的抗旱性[10-16]。許多研究者認(rèn)為地上部干質(zhì)量、根干質(zhì)量、根冠比與植物的抗旱性關(guān)系密切，在一定的干旱條件下，地上部干質(zhì)量、根干質(zhì)量、根莖比與植物的抗旱性呈正相關(guān)[17-18]。本研究表明，水分脅迫抑制了草地早熟禾植株的生長(zhǎng)發(fā)育，所有供試品種的株高都較對(duì)照有不同程度的降低，植株的地上部干質(zhì)量和根干質(zhì)量均受到不同程度的抑制，其抑制程度因品種不同而存在較大差異，且植株的地上部干質(zhì)量受抑制的程度較大，說(shuō)明干旱脅迫下，草地早熟禾地上部受到的影響較大，從而使根莖比較對(duì)照有所增加。

表3 26個(gè)草地早熟禾品種抗旱性綜合評(píng)價(jià)

植物抗旱性是一種綜合機(jī)制，是由多種因素(性狀)相互作用而構(gòu)成的一個(gè)較為復(fù)雜的綜合性狀，是多基因控制的復(fù)雜性狀與外部環(huán)境條件共同作用的結(jié)果[19-20]，其中每一個(gè)因素與抗旱性本質(zhì)之間存在著一定的聯(lián)系，用單項(xiàng)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)抗旱性，其結(jié)果可能會(huì)與品種的實(shí)際抗旱能力有一定的相關(guān)，但也可能造成相反的結(jié)果。如在本試驗(yàn)中的株高指標(biāo)中，Super Merit品種的株高差異率高于Appolo品種，但在最終排名中，Super Merit為第5，而Appolo為第20。從與抗旱性有關(guān)的多種指標(biāo)上進(jìn)行評(píng)判時(shí)，某種指標(biāo)對(duì)于評(píng)判抗旱性的不利作用會(huì)受到其他具有有利作用的指標(biāo)所緩和和彌補(bǔ)，因而綜合評(píng)定出的結(jié)果與實(shí)際情況較接近。

4 結(jié)論

干旱脅迫處理后，草地早熟禾不同品種株高、地上部鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量以及根莖比均發(fā)生了變化，通過(guò)權(quán)重分配法，對(duì)26個(gè)品種的株高、地上部鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量以及根冠比5個(gè)指標(biāo)的抗旱系數(shù)進(jìn)行抗旱性綜合評(píng)價(jià)，得到了不同品種抗旱性差異為Midnight>Midnight Blue>Nudensity>Bluemoon>Super Merit>Blue Chip>Liberator>Nuglade>Glade>Conni>Courtyard>Midnight II>Bluebird>Nassau>Moonlight>Rugby II>Merit>Balin>Kentucky>Appolo>Kenblue>Blacksburg II>Livingston>Bluestar>Park>Brilliant。

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