孫干 裴宗平 涂永成 孔靜 張鑫

摘要：以60 cm高的油松幼苗為試驗樹種，在山西省忻州市窯礦某廢棄煤矸石山進(jìn)行野外栽種試驗。選擇保水劑、有機肥、植物生長調(diào)節(jié)劑（GGR）、菌根劑作為抗旱材料，設(shè)計8種不同的抗旱技術(shù)組合，研究各抗旱技術(shù)組合下油松葉片相對水含量、葉片水分飽和虧、葉片相對電導(dǎo)率、葉綠素含量、丙二醛含量、過氧化氫酶活性、油松存活率以及油松株高生長量等指標(biāo)；對單指標(biāo)進(jìn)行對比分析，再運用隸屬函數(shù)值法對8種技術(shù)組合的抗旱性進(jìn)行綜合評價。結(jié)果表明：8種技術(shù)組合抗旱性從強到弱依次為8#>2#>3#>4#>5#>6#>7#>1#；即自然條件下，8#-保水劑+GGR+菌根+有機肥抗旱技術(shù)組合的抗旱效果最好。

關(guān)鍵詞：油松；抗旱技術(shù)；隸屬函數(shù)法；抗旱能力

中圖分類號：X171.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）07-0360-04

1 材料與方法

1.1 材料

選擇大同市當(dāng)?shù)刂脖恍迯?fù)常用樹種油松作為供試樹種，油松株高約60 cm?？购挡牧蠟榫郾┧岚繁Ｋ畡?、GGR 6號綠色植物生長調(diào)節(jié)劑、PT菌根劑以及有機復(fù)合肥。試驗在忻州市窯礦附近一座廢棄的煤矸石山上進(jìn)行，表層已覆土3年，覆土厚度達(dá)80 cm，場地面積約0.01 km2，平均坡度約20°，共栽植油松500株。

1.2 方法

1.2.1 栽植技術(shù) 保水劑栽植技術(shù)（1#）：將保水劑與水按 1 mL ∶150 g 比例混勻，使其充分吸水，栽植前按4 530 g/穴（即30 g/穴干保水劑）與種植土混勻備用。保水劑+有機肥栽植技術(shù)（2#）：種植土施入4 530 g/穴保水劑，再施入 3 000 g/穴羊糞及150 g/穴有機復(fù)合肥，用鐵鍬將其混勻備用。保水劑+GGR栽植技術(shù)（3#）：種植土施入4 530 g/穴保水劑，用鐵鍬將其混勻備用，當(dāng)種植土蓋住土球時，踩實壓緊，施入 20 mg/kg GGR溶液3 000 g/穴，確保根系充分吸收GGR溶液并繼續(xù)覆土。保水劑+GGR+有機肥栽植技術(shù)（4#）：栽植前，方法與處理2#相同；栽植時，GGR使用方法與處理3#相同。保水劑+菌根劑栽植技術(shù)（5#）：將保水劑、菌根劑與水按 1 g ∶1 g ∶150 mL 比例混勻，使保水劑分吸水，栽植前按 4 560 g/穴保水劑與種植土混勻備用。保水劑+菌根劑+有機肥栽植技術(shù)（6#）：種植土施入4 560 g/穴保水劑+菌根劑，再施入 3 000 g/穴 羊糞、150 g/穴有機復(fù)合肥，用鐵鍬將其混勻備用。保水劑+GGR+菌根劑抗旱技術(shù)（7#）：栽植前，方法與處理5# 相同；栽植時，GGR使用方法與處理3#相同。保水劑+GGR+菌根劑+有機肥栽植技術(shù)（8#）：栽植前，方法與處理6# 相同；栽植時，GGR使用方法與處理3# 相同。

1.2.2 后期護(hù)理 2012年5月在忻州窯礦附近的煤矸石山試驗場地進(jìn)行油松幼苗栽植試驗。設(shè)置1#（保水劑）、2#（保水劑+有機肥）、3#（保水劑+GGR）、4#（保水劑+GGR+有機肥）、5#（保水劑+菌根劑）、6#（保水劑+菌根劑+有機肥）、7#（保水劑+GGR+菌根劑）、8#（保水劑+GGR+菌根劑+有機肥）8種抗旱技術(shù)組合，以空白處理（CK）為對照。油松幼苗種植初期進(jìn)行正常澆水、護(hù)理，正常護(hù)理半年后，讓油松自然生長。2014年10月測定油松植株保存率及相關(guān)指標(biāo)。

1.3 測定項目

采用統(tǒng)計方法測定植株保存率。采用直尺測量植株高度，取平均值。采用烘干測定法測定葉片相對含水量（RWC）。葉片相對水分飽和虧RWD=1-RWC[5]。利用 TFW-VI 型土壤養(yǎng)分·溫濕度綜合測試儀[4]測定葉片相對電導(dǎo)率。采用95%乙醇浸提比色法[6]測定葉片葉綠素含量。采用分光光度計法[7]測定葉片丙二醛（MDA）含量。采用高錳酸鉀滴定法[8]測定葉片過氧化氫酶活性。

RWC=（原始鮮質(zhì)量-干質(zhì)量）/（飽和鮮質(zhì)量-干質(zhì)量）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

模糊數(shù)學(xué)中，1個評價因素指標(biāo)實測值屬于某一級別的程度稱為隸屬度，它是介于0～1之間的數(shù)，越接近1，隸屬于這一級別的程度就越大，每給1個評價因素指標(biāo)實測值，就對應(yīng)1個隸屬度，對應(yīng)關(guān)系稱為隸屬函數(shù)[9-10]。該方法根據(jù)模糊數(shù)學(xué)原理，先將各指標(biāo)換算成隸屬函數(shù)值，然后對各植物隸屬函數(shù)值求平均值，得出綜合評價指標(biāo)值，該值越大，說明植物抗旱性能越強。若評價指標(biāo)與抗旱性呈正相關(guān)，則計算公式為Xu=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）。若價指標(biāo)與抗旱性呈負(fù)相關(guān)，則計算公式為Xu=1-（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）。X 為植物的某一指標(biāo)抗旱系數(shù)，Xmax、Xmin分別為植物各指標(biāo)的最大值、最小值，Xu為植物的抗旱隸屬函數(shù)均值[11-12]。隸屬函數(shù)是在多指標(biāo)測定基礎(chǔ)上，對植物抗旱性進(jìn)行綜合評價的有效途徑，避免了單一評價指標(biāo)的不準(zhǔn)確性[13]。采用Excel 2007、DPS 2000軟件處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同抗旱技術(shù)組合對油松植株保存率的影響

植株保存率是直接反映生態(tài)修復(fù)效果的重要參數(shù)。由圖1可知，各處理下油松保存率為62.5%～85.0%，油松保存率從大到小依次為7#>6#>8#>5#>3#>4#>1#>2#>9#，不同組合之間的差異比較明顯，但均明顯高于CK（9#），各抗旱技術(shù)組合都能很好地改善植物生長狀況，提高植物存活率、保存率。

2.2 不同抗旱技術(shù)組合對油松株高生長量的影響

株高反映了植物在自然環(huán)境下的生長狀況。由圖2可知，不同抗旱技術(shù)組合下油松年均株高生長量為10.57～1457 cm，2#、4#、6#、7#、8# 5種抗旱技術(shù)組合下油松年均株高生長量不存在顯著差異。除1#外，其他抗旱技術(shù)組合的年均株高生長量均大于CK。2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#抗旱技術(shù)組合下，油松年均株高生長量依次為0.97、3.28、2.22、3.68、273、217、2.85 cm。處理 1#效果最差，這可能與種植場地有關(guān)，處理1# 油松種植于斜坡最上端，水分在斜坡作用下向下流失，從而影響了油松生長。

2.3 不同抗旱技術(shù)組合對油松葉片相對含水量的影響

植物葉片相對含水量（RWC）反映植物的抗脫水、保水能力，該值越大，植物抗旱性越強。從圖3可以看出，相對于CK（9#），8種抗旱技術(shù)組合均能明顯提高植物葉片的相對含水量，說明各處理均能明顯提高植株的抗脫水、保水能力。其中，2#、3#、4#、5#、8#等5種抗旱技術(shù)組合處理下油松葉片相對含水量差異不顯著，1#、6#、7# 等3種抗旱技術(shù)組合下油松葉片相對含水量差異不顯著。保水劑+GGR+菌根+有機肥（8#）組合植株葉片的相對含水量最高，保水劑+菌根+有機肥（6#）植株葉片相對含水量最低，說明8# 組合下植株在干旱條件下有較強的保水能力，能維持植物正常的生理代謝功能，6# 處理下植株保水性最差。

2.4 不同抗旱技術(shù)組合對油松葉片水分飽和虧的影響

葉片水分飽和虧缺（RWD）反映植物體內(nèi)水分虧缺的程度，該值越大，說明植物受干旱脅迫程度越大。由圖4可知，8種抗旱技術(shù)組合處理下油松的葉片水分飽和虧缺值均小于CK（9#），說明各抗旱技術(shù)組合均能明顯緩解植物體內(nèi)水分的虧缺程度。1#、2#、3#、4#、5#、7# 等5種技術(shù)組合下油松葉片水分飽和虧之間差異不顯著。其中，8#處理下油松葉片水分飽和虧最小，說明保水劑+GGR+菌根+有機肥（8#）能使植株葉片在相同自然條件下仍然保持較低的水分飽和虧缺值。

2.5 不同抗旱技術(shù)組合對油松葉片相對電導(dǎo)率的影響

逆境會對植物的細(xì)胞質(zhì)膜造成傷害，改變細(xì)胞質(zhì)膜透性，從而導(dǎo)致葉片相對電導(dǎo)率變大。抗旱性強的植物，葉片相對電導(dǎo)率較小。從圖5可以看出，各抗旱技術(shù)組合下油松葉片相對電導(dǎo)率從大到小依次為1#>4#>3#>5#>2#>6#>7#>8#。其中，保水劑+GGR+菌根+有機肥組合葉片的相對電導(dǎo)率最低，細(xì)胞質(zhì)膜受到的傷害最?。槐Ｋ畡┙M合相對電導(dǎo)率最高，說明該組合下植物受到逆境脅迫。保水劑（1#）與保水劑+GGR+有機肥（4#）組合之間差異不顯著且都大于對照組（9#），這可能由于種植后，8#組合下部分養(yǎng)分在斜坡

作用下流失到CK，造成CK的部分指標(biāo)優(yōu)于試驗組。

2.6 不同抗旱技術(shù)組合對油松葉片葉綠素含量的影響

植物葉片葉綠素含量與光合作用密切相關(guān)，水分不足時，植物體內(nèi)葉綠素含量會產(chǎn)生變化，一定程度上，葉綠素含量可以反映植物的抗逆能力。從圖6可以看出，各技術(shù)組合下油松葉片葉綠素含量為0.298～0.462 mg/g，除保水劑+菌根（5#）組合外，各抗旱技術(shù)組合處理下植株葉片葉綠素含量均明顯高于CK（9#）。其中保水劑+GGR（3#）組合下油松葉片葉綠素含量最高，說明保水劑+GGR（3#）組合處理下植株光合作用旺盛，植株抗逆性較強，其次是保水劑+GGR+有機肥（4#）組合。

2.7 不同抗旱技術(shù)組合對油松葉片丙二醛含量的影響

逆境條件下植物器官會發(fā)生膜脂過氧化作用，產(chǎn)生丙二醛等破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)、功能的物質(zhì)。植物體內(nèi)丙二醛含量越高，表示植物受到的傷害越大。由圖7可知，自然條件下，保水劑（1#）組合下油松葉片丙二醛含量最高，表明植株正遭受逆境脅迫，不利于植株生長；保水劑+有機肥（2#）、保水劑+GGR+有機肥（4#）、保水劑+菌根（5#）、保水劑+菌根+有機肥（6#）、保水劑+GGR+菌根+有機肥（8#）5種抗旱技術(shù)組合

之間差異不顯著。CK（9#）組合處理下油松體內(nèi)丙二醛積累量最多，表明各抗旱技術(shù)組合均能明顯提高植株的抗逆性。

2.8 不同抗旱技術(shù)組合對油松葉片過氧化氫酶活性的影響

過氧化氫酶是植物體內(nèi)清除過氧化氫的主要酶類，過氧化氫酶的主要功能是清除植物代謝過程產(chǎn)生的過氧化氫[9]。由圖8可知，1#、4#、6# 等3種抗旱技術(shù)組合，3#、8# 等2種抗旱技術(shù)組合，2#、5# 2種抗旱技術(shù)組合均差異不顯著。各抗旱

技術(shù)組合下油松葉片過氧化氫酶活性從強到弱依次為8#>3#>5#>2#>1#>4#>6#>7#，除7#組合外，各技術(shù)組合均能顯著增強植株的過氧化氫酶活性，有利于植株快速清除體內(nèi)多余的過氧化氫，保證植株正常生理代謝功能。

2.9 8種技術(shù)組合抗旱性綜合評價

單一指標(biāo)的抗旱性評價往往具有單一性、不準(zhǔn)確性，通過多指標(biāo)綜合評價能很好地消除單一性、不準(zhǔn)確性。隸屬函數(shù)是在多指標(biāo)測定基礎(chǔ)上，對植物抗旱性進(jìn)行綜合評價的有效途徑，避免了單一評價指標(biāo)的不準(zhǔn)確性[13]。選取葉片相對含水量（RWC）、葉片水分飽和虧（RWD）、葉片相對電導(dǎo)率、葉綠素含量、丙二醛（MDA）含量、過氧化氫酶活性6項指標(biāo)，進(jìn)行抗旱性隸屬函數(shù)值綜合評價。由表1可知，8種不同抗旱技術(shù)組合的綜合抗旱能力由強到弱依次為8#>2#>3#>4#>5#>6#>7#>1#，其中保水劑+GGR+菌根+有機肥（8#）組合隸屬函數(shù)值均值為0.849，保水劑（1#）組合隸屬函數(shù)值均值為0386，說明8# 組合的抗旱性明顯比其他組合強。

3 結(jié)論與討論

干旱是限制植物生長的主要因素之一，測定植物某些形態(tài)指標(biāo)、生理指標(biāo)，能很好地反映植物對逆境的抗性[14]。其中，葉片相對含水量反映植物抗脫水、保水能力。水分飽和虧反映了植物體內(nèi)水分虧缺的程度；葉片相對電導(dǎo)率可以反映葉片細(xì)胞質(zhì)膜受傷害的程度；葉片葉綠素含量直接影響植物的光合作用；丙二醛累積量直接反映植物受傷害的程度；過氧化氫酶活性越大，其清除過氧化氫的能力就越強，保護(hù)植物細(xì)胞免受過氧化氫的傷害。與CK相比，各抗旱技術(shù)組合均能提高油松保存率，促進(jìn)植株生長。本試驗結(jié)果表明，8種抗旱技術(shù)組合的抗旱性能為8#>2#>3#>4#>5#>6#>7#>1#，保水劑+GGR+菌根+有機肥（8#）組合的抗旱性最強。綜上所述，8種抗旱技術(shù)組合均能顯著提高植物抗旱性，由于各抗旱技術(shù)組合使用抗旱材料的差異，故抗旱性均不相同，其中保水劑+GGR+菌根+有機肥（8#）組合的抗旱性最強。

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