高桂娟，李志丹，李唯偉

(廣東第二師范學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院， 廣東 廣州 510303)

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不同培植方式下鋪地黍擴(kuò)繁效果比較研究

高桂娟，李志丹*，李唯偉

(廣東第二師范學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院， 廣東 廣州 510303)

鋪地黍(PanicumrepensL.)因其較強(qiáng)的抗污染和快速繁殖能力具備了生態(tài)修復(fù)污染土壤和水體的潛力與優(yōu)勢．因構(gòu)建鋪地黍生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，需要大量的植株擴(kuò)繁材料，因此，有必要對鋪地黍育苗方式進(jìn)行系統(tǒng)研究．試驗通過鋪地黍營養(yǎng)枝、塊根和根莖繁殖材料分別在水培、土培和沙培三種介質(zhì)中的生長特性，對鋪地黍無性繁殖能力進(jìn)行綜合評價．試驗結(jié)果顯示，鋪地黍的三種繁殖材料在各介質(zhì)中都能正常繁殖生長，均可作為鋪地黍生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)建植材料來源．相對而言，水培方式最適合鋪地黍育苗，且塊根繁殖+水培方式在培植第32天的根數(shù)、根長、分枝數(shù)、植株絕對高度及地上生物量等指標(biāo)值均最高，育苗效果最佳，其次是營養(yǎng)枝繁殖+水培方式．

鋪地黍；培植技術(shù)；植物修復(fù)

0　引言

對污染河岸消落帶進(jìn)行生態(tài)治理已刻不容緩[1]．目前在國內(nèi)，植物修復(fù)技術(shù)因其較強(qiáng)的可持續(xù)自我修復(fù)能力顯現(xiàn)出其低成本、高效率優(yōu)勢，已廣泛應(yīng)用于污染水體和污染土壤的生態(tài)修復(fù)．然而，污染河道的消落帶系統(tǒng)長期面臨水位交錯升降而引起的干旱-水淹極端交替環(huán)境，對修復(fù)植物的生長造成極大困擾[2]．因此，篩選和培育既耐旱又耐淹的植物種類引起越來越多的研究人員重視． 通過前期探索與研究，發(fā)現(xiàn)鋪地黍(PanicumrepensL.)廣泛分布于熱帶、亞熱帶地區(qū)的水生與陸地系統(tǒng)[3]，具備了應(yīng)用于受污染消落帶的生態(tài)修復(fù)條件與優(yōu)勢．且鋪地黍已經(jīng)初顯出其對污染土壤重金屬的修復(fù)潛力[4]．但要實現(xiàn)污染消落帶-鋪地黍生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)的大面積構(gòu)建與推廣，首先要解決鋪地黍的大量擴(kuò)繁問題．本研究以實現(xiàn)鋪地黍低成本、高效率的快速擴(kuò)繁與建植為主要目的，分別設(shè)置三種培育基質(zhì)及三種繁殖材料，進(jìn)行兩兩交叉試驗處理，探討鋪地黍的無性繁殖能力與優(yōu)勢，探究最佳鋪地黍育苗手段，為其更廣泛的應(yīng)用于污染河道消落帶生態(tài)修復(fù)提供理論支撐與實踐參考．

1　試驗方法

1.1試驗材料與處理

試驗設(shè)置鋪地黍營養(yǎng)枝、塊根和根莖三種無性繁殖材料，分別結(jié)合水培、沙培及土陪三種栽培方式，采用直徑30cm的不漏水塑料花盆進(jìn)行盆栽試驗，共9種處理，每處理3個重復(fù)．繁殖材料均采集于廣東省廣州市，所有繁殖材料來源于健康無病蟲害的同一株系無性擴(kuò)繁植株．水培采用Hoagland營養(yǎng)液，沙培使用沙子均購買于市場，滅菌消毒后使用，土培使用土壤采集于廣東省樂昌市無污染稻田土壤．試驗場地位于廣東第二師范學(xué)院生物樓樓頂，試驗開始時間為2015年7月10日，試驗周期為32 d，即以32 d的育苗期來評價鋪地黍無性繁殖擴(kuò)繁效果．

1.2指標(biāo)測定

無性繁殖材料的根數(shù)、根長、分枝數(shù)、絕對株高均以4 d為一周期進(jìn)行動態(tài)測定．莖節(jié)數(shù)及地上生物量干重在試驗進(jìn)行的第32 d進(jìn)行一次性測定．

1.3數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)圖表采用 Excel軟件繪制，各處理之間的差異顯著性利用SPSS19.0 軟件統(tǒng)計分析．

2　結(jié)果與分析

2.1不同培植方式下的鋪地黍根部特征

水培、沙培和土培三種培植方式下的鋪地黍無性繁殖材料均能正常存活，并在處理的第4天開始生根，且9種處理方式下的根數(shù)量均隨時間呈不斷上升趨勢(圖1)．以營養(yǎng)枝作為無性繁殖材料，水培栽培條件下的植株根量整體上高于沙培和土培方式，在栽培20 d后上升趨勢更加明顯，其中，在處理的第32天，水培條件下的生根量顯著高于沙培和土培(P<0.05)．塊根繁殖呈現(xiàn)與營養(yǎng)枝繁殖相似的變化．而以根莖作為繁殖材料，土培條件整體上好于沙培和水培，且在栽培20 d后的生根能力顯著增加(P<0.05)．所有處理方式中，塊根+水培方式的植株根數(shù)在栽培32 d后顯著高于其他處理(P<0.05)．

營養(yǎng)枝、塊根和根莖三種繁殖材料的平均根長變化均表現(xiàn)為水培 >土培 >沙培方式(圖2)，且在栽培32 d后，水培條件下的根長均顯著高于沙培和土培(P<0.05)．整體上，塊根+水培栽培方式下的根長在32 d時達(dá)到9種處理中的最高值，其次為營養(yǎng)枝+水培方式．

2.2不同培植方式下的鋪地黍植株莖特征

營養(yǎng)枝繁殖方式下，在栽培前期，水培條件下的鋪地黍分枝數(shù)增加速度較快，且分枝優(yōu)勢一直持續(xù)到試驗結(jié)束(表1)，第32天時的平均分枝數(shù)顯著高于土培和沙培(P<0.05)．而土培和沙培條件下的分枝數(shù)，栽培前期(0～16 d)隨時間變化幅度相似，但到栽培32 d時的平均分枝數(shù)表現(xiàn)為沙培顯著高于土培(P<0.05)．塊莖繁殖方式下，水培條件下的分枝數(shù)增加速度和幅度明顯高于沙培和土培，32 d時的平均分枝數(shù)分別為土培和沙培的3.06倍和2.38倍，均達(dá)到顯著水平(P<0.05)．而沙培和土培之間的差距不大．根莖繁殖方式下，水培、土培和沙培三種栽培條件的分枝數(shù)隨時間變化規(guī)律比較相似，且栽培32 d后兩兩之間的差異均不顯著(P>0.05)．整體上，塊根+水培方式下的鋪地黍分枝數(shù)最高，其次為營養(yǎng)枝+水培方式．

表1　不同培植方式下鋪地黍植株分枝特性±s)

注：不同小寫字母代表各無性繁殖材料栽培第32天的植株分枝數(shù)在水培、沙培和土培三種栽培方式之間的差異顯著性，即方差分析結(jié)果(P<0.05)．

營養(yǎng)枝繁殖方式下(表2)，鋪地黍植株的絕對高度增長整體上表現(xiàn)為水培>土培>沙培，且在栽培32 d后，水培條件下的絕對高度顯著高于土培和沙培，而土培條件下的高度值顯著高于沙培(P<0.05)．塊莖繁殖方式下鋪地黍植株高度變化與營養(yǎng)枝繁殖呈現(xiàn)非常相似的規(guī)律，且32 d不同基質(zhì)處理之間的高度差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)．根莖繁殖方式下，水培和土培條件下的高度變化近似，并到后期均顯著高于沙培(P<0.05)．整體上，三種繁殖材料均在水培方式下的高度增長最快，并表現(xiàn)為塊根繁殖>營養(yǎng)枝繁殖>根莖繁殖，但差異均不顯著(P>0.05)．

表2　不同培植方式下鋪地黍繁植株絕度高度變化 ±s)

注：不同小寫字母代表各無性繁殖材料栽培第32天的植株絕對高度在水培、沙培和土培三種栽培方式之間的差異顯著性，即方差分析結(jié)果(P<0.05)．

以培植32 d為例，對鋪地黍植株莖節(jié)數(shù)特性進(jìn)行分析(圖3)，結(jié)果顯示，營養(yǎng)枝和塊根繁殖方式下的莖節(jié)數(shù)在水培和沙培條件之間的差異均不顯著(P>0.05)，但水培和沙培的莖節(jié)數(shù)均顯著高于土培條件下的值(P<0.05)．而根莖繁殖方式下的鋪地黍植株莖節(jié)數(shù)在三種栽培條件之間的差異不顯著(P>0.05)．整體上，營養(yǎng)枝和塊根繁殖在水培和沙培栽培條件下的莖節(jié)數(shù)變化差距不大，而土壤栽培方式對莖節(jié)數(shù)增加有負(fù)面影響．

2.3不同培植方式下的鋪地黍地上生物量特性

整體上，鋪地黍在培植32 d后，塊根繁殖+水培方式下的平均地上生物量干重最高(圖4)．其中，營養(yǎng)枝繁殖方式下，地上生物量干重表現(xiàn)為水培≈沙培>土培，且水培和沙培條件下的值顯著高于土培(P<0.05)．塊根繁殖方式下，水培條件下的生物量顯著高于土培和沙培，甚至分別達(dá)到土培和沙培的3.08倍和2.56倍(P<0.05)．根莖繁殖方式下的生物量在三種栽培條件之間的差距不大，均未達(dá)到顯著水平(P>0.05)．

3　討論與結(jié)論

利用植物群落對污染土壤或水體進(jìn)行生態(tài)修復(fù)是目前國內(nèi)外廣泛使用的技術(shù)手段，其對污染介質(zhì)起著沉淀、過濾、吸附、離子交換及吸收等重要作用[5]．但進(jìn)行污染環(huán)境植物生態(tài)修復(fù)面臨的一個重要難題就是如何解決植物在陸地或水體環(huán)境實現(xiàn)迅速建植，尤其是針對污染河岸消落帶這種特殊生境．這需要生態(tài)修復(fù)植物具備根系發(fā)達(dá)，繁殖速度快，莖稈直立等形態(tài)特征[6]．

前期研究得出鋪地黍因其較強(qiáng)的耐污染能力及快速的繁殖特性顯現(xiàn)出其生態(tài)修復(fù)優(yōu)勢[7-8]，并可以通過植株莖節(jié)及根系的不同部位進(jìn)行無性繁殖[9]．試驗通過水培、土培及沙培三種栽培介質(zhì)評價鋪地黍的無性繁殖能力，結(jié)果顯示，營養(yǎng)枝、塊根及根莖在三種介質(zhì)中均能正常繁殖生長，且水培條件下的三種鋪地黍繁殖材料都表現(xiàn)出比土培和沙培好的生長效果．水培在諸多育苗手段中是最省時，省力且節(jié)省資源的植物培植、擴(kuò)繁方式，這一結(jié)果揭示了鋪地黍完全可以通過水培方式實現(xiàn)大量育苗．三種無性繁殖材料中，塊根繁殖+水培方式下的地下根系和地上植物生長效果最好，即利用鋪地黍塊根進(jìn)行水培培植，是最好的育苗手段．但面臨大面積污染土壤或水體進(jìn)行生態(tài)修復(fù)時，需要短時間內(nèi)提供大量繁殖材料，因此，越容易大量獲得的繁殖材料反而有時更應(yīng)該優(yōu)先選擇．鋪地黍植株最容易獲取的無性繁殖材料是營養(yǎng)枝，根據(jù)本研究結(jié)果，水培條件下的營養(yǎng)枝32 d后分枝數(shù)達(dá)到4.48(圖3)，而每個枝條的平均莖節(jié)數(shù)可以達(dá)到3.44，即一株鋪地黍如果利用營養(yǎng)枝繁殖，可以獲取15個繁殖個體，因此，盡管短期內(nèi)鋪地黍營養(yǎng)枝繁殖體的生長效果不如塊根繁殖好，但可以實現(xiàn)植被在污染土壤或水體中的更快速、大面積建植．因此，如果是針對小面積的污染土壤或水體構(gòu)建鋪地黍生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，建議采用鋪地黍塊根繁殖+水培方式；如果是面向大面積污染介質(zhì)構(gòu)建系統(tǒng)，建議采用鋪地黍營養(yǎng)枝繁殖+水培方式．

[1] ALI H,KHAN E,SAJAD M A. Phytoremediation of heavy metals-concepts and applications[J]. Chemosphere,2013,91:869-881．

[2] 周永娟，仇江嘯,王姣，等. 三峽庫區(qū)消落帶生態(tài)環(huán)境脆弱性評價生態(tài)學(xué)報[J]. 2010,30(24):6726-6733．

[3] HOSSAN M A,ISHIMINE Y,AKAMINE H,et al. Effect of nitrogen fertilizer application on growth,biomass production and N-uptake of torpedograss (PanicumrepensL.)[J]. Weed Bio Manage,2004,4:86-94．

[4] ZENG X L,GAO G J,YANG J Z,et al. The integrated response of torpedograss (Panicumrepens) to Cd-Pb co-exposures[J]. Ecological Engneering,2015,82:428-431．

[5] 王勇，劉義飛，劉松柏,等. 三峽庫區(qū)消漲帶植被重建[J].植物學(xué)通報,2005,22 (5):513-522．

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A Comparative Study on Torpedograss Breeding Effect in Different Cultivated Methods

GAO Gui-juan， LI Zhi-dan*， LI Wei- wei

(School of Biology and Food Engineering, Guangdong University of Education, Guangzhou, Guangdong, 510303,P.R.China)

Torpedograss exhibits some superiorities to be applied in ecological restoration for the polluted soil or water because of its higher resistance and quick breeding abilities. Large amount of torpedograss propagation materials would be needed in order to construct the torpedograss-eco-restoration system, therefore, studies on the optimal methods of torpedograss breeding are necessary. In this study, plant branch, root tuber and rhizome were used to cultivate in water, soil and sand condition, respectively, by pot experiment. At the same time, the plant morphological features of torpedograss in each of the treatments were determined to evaluate the vegetative propagation abilities of torpedograss. Experiment results showed that plant branch, root tuber and rhizome all suited for breeding due to their normal growth in all cultivated medium. Comparatively, water-cultivated condition was the best for torpedograss breeding and root tuber was the optimal vegetative propagation material because of the highest values in root number, root length, branch number, absolute height and shoot biomass; water-cultivated condition together with plant branch vegetative propagation was better.

torpedograss； cultivated technique； phytoremediation

2016-08-10

國家自然科學(xué)基金資助項目(31601985)；廣東省科技計劃項目(c163065700319)；廣東省自然科學(xué)基金資助項目(2015A030313849)

高桂娟，女，內(nèi)蒙古通遼人，廣東第二師范學(xué)院生物與食品工程學(xué)院副教授;

李志丹，男，內(nèi)蒙古西烏旗人，廣東第二師范學(xué)院生物與食品工程學(xué)院副研究員．

Q142.9

A

2095-3798(2016)05-0071-05