莫熙禮　趙同貴　武華文

摘要：采用盆栽自然干旱的方法探討狼尾草、皇竹草、黑麥草和早熟禾4種牧草的抗旱性生理生化響應(yīng)機(jī)理，并采用隸屬函數(shù)分析法對(duì)4種牧草的抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，4種牧草的葉片相對(duì)含水量、離體葉片保水力、葉片葉綠素的含量均有不同程度的降低；葉片的可溶性糖含量和丙二醛含量不同程度升高；葉片的過氧化物酶和超氧化歧化酶表現(xiàn)活性出先升高后下降的趨勢(shì)。根據(jù)隸屬函數(shù)分析法綜合評(píng)價(jià)了7個(gè)生理指標(biāo)，得出4種牧草的抗旱性強(qiáng)弱排序?yàn)槔俏膊?皇竹草>早熟禾>黑麥草。

關(guān)鍵詞：牧草；抗旱性；綜合評(píng)價(jià)；喀斯特石漠化地區(qū)

中圖分類號(hào)： S540.1；X171.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2016）07-0290-03

黔西南州晴隆縣是貴州省石漠化比較嚴(yán)重的地區(qū)。經(jīng)過多年的探索，該縣創(chuàng)造了適宜當(dāng)?shù)貝毫幼匀粭l件的發(fā)展模式，即“晴隆模式”，也就是通過牧草種植來緩解并改善石漠化環(huán)境。石漠化地區(qū)土壤稀薄、保水能力弱，干旱頻繁發(fā)生，喀斯特植物經(jīng)常受到嚴(yán)重的干旱脅迫。因此，研究石漠化地區(qū)牧草對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)性，篩選出抗旱性強(qiáng)并且適于應(yīng)石漠化地區(qū)種植的牧草，對(duì)喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)重建、治理石漠化具有重要的意義。目前，石漠化地區(qū)植被抗旱性研究較多，主要集中在樹種[1-3]和苔蘚[4]抗旱性研究，而在牧草應(yīng)用于石漠化地區(qū)抗旱性方面的研究未見報(bào)道。因此，本試驗(yàn)選取狼尾草、皇竹草、黑麥草和早熟禾作為研究草種，分析4種牧草在不同干旱條件下的生理指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化，利用隸屬函數(shù)分析法綜合評(píng)價(jià)各供試牧草的抗旱性強(qiáng)弱，為石漠化地區(qū)植被的恢復(fù)重建提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

研究選用的牧草為晴隆縣長(zhǎng)期種植品種——狼尾草、皇竹草、黑麥草、早熟禾，草苗由晴隆縣學(xué)輝種養(yǎng)殖農(nóng)民專業(yè)合作社提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2014年5月1日，用規(guī)格一致的花盆裝入土壤（土壤取自貴州省晴隆縣喀斯特石漠化山區(qū)），每盆土壤質(zhì)量相同，每個(gè)花盆移入草苗1棵，充分澆水，放置于黔西南民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院大棚內(nèi)培養(yǎng)。7月開始對(duì)4種牧草進(jìn)行干旱處理，處理前（6月30日），各盆試驗(yàn)材料要充分澆水。干旱處理為自然干旱，設(shè)停水6、12、18、24 d等4個(gè)階段T1、T2、T3、T4處理，對(duì)照（CK）處理每隔3 d澆水1次，試驗(yàn)于7月30日結(jié)束，進(jìn)行各指標(biāo)的測(cè)定。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 葉片相對(duì)含水量的測(cè)定 葉片相對(duì)含水量的測(cè)定參照宮慧芳的方法[5]。

1.3.2 葉片保水力的測(cè)定 葉片保水力的測(cè)定參照呂靜的方法[6]。

1.3.3 葉片葉綠素含量的測(cè)定 葉綠素含量的測(cè)定參考任媛媛的方法[7]。

1.3.4 葉片可溶性糖含量的測(cè)定 可溶性糖含量的測(cè)定參照呂靜的方法[6]。

1.3.5 葉片超氧化物歧化酶（SOD）活性的測(cè)定 超氧化物歧化酶活性的測(cè)定參照莫熙禮的方法[8]。

1.3.6 葉片過氧化物酶（POD）活性的測(cè)定 過氧化物酶活性的測(cè)定參照莫熙禮的方法[8]。

1.3.7 葉片丙二醛（MDA）含量的測(cè)定 丙二醛含量的測(cè)定參照吳秋菊的方法[1]。

1.4 抗旱性評(píng)價(jià)

按照隸屬函數(shù)的統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)各處理指標(biāo)進(jìn)行隸屬函數(shù)換算，統(tǒng)計(jì)其累加值，求其平均數(shù)，用平均數(shù)來綜合評(píng)價(jià)4種牧草的抗旱性。計(jì)算公式：

R（Xi）=（Xi-Xmin）/（Xmax-Xmin）。

式中：Xi為指標(biāo)測(cè)定值；Xmax、Xmin分別為所有處理方法某一指標(biāo)的最大值、最小值。

如果某一指標(biāo)與耐旱性呈負(fù)相關(guān)，利用反隸屬函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，計(jì)算公式：

R（Xi）=1-（Xi-Xmin）/（Xmax-Xmin）。

以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS軟件進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)牧草葉片相對(duì)含水量的影響

由表1可以看出，正常澆水情況下，各草種的葉片相對(duì)含水量差異不大。干旱處理后，各草種葉片相對(duì)含水量均有不同程度的下降。干旱處理12 d，黑麥草、早熟禾的葉片相對(duì)含水量下降幅度達(dá)到最大值，分別比處理6 d下降了21.96、1783百分點(diǎn)。干旱處理18 d，狼尾草、皇竹草葉片相對(duì)含水量下降幅度達(dá)到最大值，分別比處理12 d下降了15.98、1690百分點(diǎn)。干旱脅迫結(jié)束時(shí)，狼尾草、皇竹草、黑麥草、早熟禾的相對(duì)含水量與對(duì)照相比，分別下降了36.90、41.86、5537、50.99百分點(diǎn)。

2.2 干旱脅迫對(duì)牧草葉片保水力的影響

由表2可知，正常澆水下，狼尾草、皇竹草、黑麥草、早熟禾的離體葉片保水力分別為67.32%、65.15%、69.41%、63.41%。干旱處理6 d，各草種的離體葉片保水力有一定程度下降，但與對(duì)照處理差異不顯著。干旱處理12 d，黑麥草葉片保水力下降幅度達(dá)到最大值，比處理6 d下降29.45百分點(diǎn)。干旱處理18 d，狼尾草、皇竹草、早熟禾的葉片保水力下降幅度達(dá)到最大值，分別比處理12 d下降17.38、25.76、2726百分點(diǎn)。干旱脅迫結(jié)束時(shí)，狼尾草、皇竹草、黑麥草、早熟禾的保水力與對(duì)照相比分別下降了53.01、55.00、61.56、54.28百分點(diǎn)。

2.3 干旱脅迫對(duì)牧草葉片葉綠素含量的影響

由表3可知，干旱脅迫6 d，4種草種葉片葉綠素含量與對(duì)照差異不顯著。狼尾草、皇竹草和黑麥草在干旱脅迫12 d與對(duì)照差異顯著。而早熟禾在干旱處理18 d才與對(duì)照有顯著差異。干旱處理結(jié)束時(shí)，狼尾草、皇竹草、黑麥草、早熟禾的葉綠素含量下降幅度分別為38.89%、49.75%、68.53%、44.86%。

2.4 干旱脅迫對(duì)牧草葉片可溶性糖含量的影響

由表4可知，干旱處理后，4種草種的可溶性糖含量變化趨勢(shì)一致。在干旱處理6 d，4種草種的可溶性糖含量與對(duì)照差異不顯著；但在干旱處理12 d后差異顯著，且其可溶性糖含量急劇上升。在干旱結(jié)束時(shí)，狼尾草、皇竹草、黑麥草、早熟禾的可溶性糖含量分別為15.43、16.21、15.87、14.92 mg/g。

2.5 干旱脅迫對(duì)牧草葉片SOD活性的影響

由表5可知，干旱處理后，4種牧草的SOD活性都呈現(xiàn)出先升后降的變化趨勢(shì)，且與對(duì)照處理差異顯著。干旱處理 6 d，早熟禾的SOD活性達(dá)到最大值。狼尾草和黑麥草的SOD活性在干旱處理12 d達(dá)到峰值?；手癫莸腟OD活性在干旱處理18 d到達(dá)峰值。在干旱處理結(jié)束時(shí)，4種草種的SOD活性均高于對(duì)照。

2.6 干旱脅迫對(duì)牧草葉片POD活性的影響

由表6可以看出，干旱處理后，4種牧草的POD活性都呈現(xiàn)出先升后降的變化趨勢(shì)。狼尾草和早熟禾的POD活性在干旱處理12 d時(shí)到達(dá)最大值，之后逐漸下降；皇竹草和黑麥草POD活性則在干旱處理18 d時(shí)到達(dá)最大值，之后下降。干旱處理結(jié)束時(shí)，4種草種的POD活性與對(duì)照差異不顯著。

2.7 干旱脅迫對(duì)牧草葉片丙二醛（MDA）含量的影響

表7表明，在干旱脅迫下，4種草種的MDA含量均不同程度地增高，且隨著干旱程度的加深，MDA積累得越多。在干旱處理結(jié)束時(shí)，狼尾草、皇竹草、黑麥草、早熟禾的MDA含量分別為70.15、71.45、84.11、79.47 nmol/g。

2.8 石漠化山區(qū)4種牧草抗旱性綜合評(píng)價(jià)

從表8可以看出，狼尾草、皇竹草、黑麥草、早熟禾的抗旱隸屬函數(shù)平均值分別為0.546、0.519、0.493、0.511，根據(jù)隸屬函數(shù)法進(jìn)行的抗旱性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，依據(jù)7個(gè)指標(biāo)加權(quán)值的平均值大小進(jìn)行4種牧草的耐旱性排序，從強(qiáng)到弱的順序?yàn)槔俏膊?gt;皇竹草>早熟禾>黑麥草。加權(quán)值越大說明植物的耐旱性越強(qiáng)。

3 討論

葉片相對(duì)含水量和離體葉片保水力是反映植物抗旱性的重要指標(biāo)[6]。在相同干旱條件下，葉片相對(duì)含水量和離體葉片保水力越高，說明抗旱能力越強(qiáng)。本研究結(jié)果表明，4種牧草的葉片相對(duì)含水量和離體葉片保水力隨著干旱程度的加深而降低，其中狼尾草和皇竹草下降的速度較慢，黑麥草下降的速度最快。趙艷研究表明，隨著干旱脅迫的加深，草坪草葉綠素含量逐漸下降，且下降幅度越小，其抗旱能力越強(qiáng)[9]。但也有研究表明，一定程度干旱脅迫對(duì)植物葉綠素含量的影響不明顯[10]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，4種牧草受到干旱脅迫后，植物葉片的葉綠素含量降低，并且干旱程度越深，葉綠素含量下降的幅度越大，這與趙艷的研究結(jié)果[9]基本一致。

可溶性糖能提高細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)能，使植物在一定逆境中能正常生長(zhǎng)發(fā)育。呂靜研究發(fā)現(xiàn)，在干旱條件下，草坪草通過積累大量的可溶性糖來提高其對(duì)水分的吸收能力[6]。本研究結(jié)果也證實(shí)了這一結(jié)論，4種牧草受到干旱脅迫12 d后，可溶性糖含量急劇上升，且4種牧草可溶性糖變化趨勢(shì)基本一致。

SOD和POD是植物體內(nèi)重要的保護(hù)酶，可以清除細(xì)胞內(nèi)的活性氧，保護(hù)細(xì)胞免受損傷。當(dāng)受到逆境脅迫，植物通過提高自身防御酶活性來增強(qiáng)其抵抗逆境的能力，是植物對(duì)不良環(huán)境的一種適應(yīng)性[11]。李敏廣等研究表明，干旱脅迫導(dǎo)致草種中SOD、POD活性升高，且抗旱性強(qiáng)的草種的活性明顯高于抗旱性弱的草種[12]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，4種牧草受到干旱脅迫后，體內(nèi)的SOD、POD活性顯著高于正常澆水處理；隨著干旱程度的加深，SOD、POD活性呈現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)。丙二醛對(duì)植物細(xì)胞膜具有很強(qiáng)的破壞作用。韋嬌媚研究發(fā)現(xiàn)，隨著干旱脅迫加劇，丙二醛含量逐步升高[3]。本試驗(yàn)結(jié)果也印證了這一觀點(diǎn)，隨著干旱程度的加深，4種牧草的丙二醛含量持續(xù)升高，且干旱處理結(jié)束時(shí)，狼尾草和皇竹草體內(nèi)的丙二醛含量上升幅度最小，說明狼尾草和皇竹草的抗旱能力較強(qiáng)。

植物的抗旱性是植物各指標(biāo)間相互作用而構(gòu)成的一個(gè)復(fù)雜綜合性狀[13-15]，各指標(biāo)不但有各自的單方面作用，更重要的是具有多指標(biāo)間的相互作用，只有對(duì)各個(gè)指標(biāo)的相互作用加以深入綜合的研究分析，才能更準(zhǔn)確、更可靠、更科學(xué)地鑒定、評(píng)價(jià)植物的抗旱性。本研究根據(jù)隸屬函數(shù)分析法從7個(gè)指標(biāo)加權(quán)值的平均值大小進(jìn)行4種牧草的耐旱性排序，從強(qiáng)到弱的順序?yàn)槔俏膊?gt;皇竹草>早熟禾>黑麥草。

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