干旱与碱胁迫对3个狗牙根品种光合生理的影响

周存宇，费永俊，廖启荣

(长江大学园艺园林学院， 湖北 荆州 434025)

干旱与碱胁迫对3个狗牙根品种光合生理的影响

周存宇，费永俊，廖启荣

(长江大学园艺园林学院， 湖北 荆州 434025)

以狗牙根(Cynodondactylon)的3个品种普通不脱壳(Unhulled)、萨旺那(Savannah)和佳宝(Jackpot)为试验材料，在PEG6000和NaOH不同组合模拟干旱与碱胁迫条件下，测定了3个狗牙根品种叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)和胞间CO2浓度(Ci)等光合生理指标，初步得出如下结论：受到干旱和碱双重胁迫时，3个品种的净光合效率总体下降，但萨旺那的净光合速率明显高于普通不脱壳和佳宝；3个品种叶片气孔导度也表现为总体下降的趋势；3个品种的细胞间CO2浓度都表现为上升-下降-上升的趋势。

狗牙根(Cynodondactylon)；干旱胁迫；碱胁迫；光合生理

随着我国经济建设的迅速发展，大规模的水利、公路、铁路等基础工程建设产生的岩石边坡呈逐年递增趋势，由此引起的水土流失和生态破坏现象十分严重，已成为我国生态环境建设中面临的一个重大难题[1]。植被砼边坡绿化技术[2]是采用特定的混凝土配方和种子配方，对岩石边坡进行防护和绿化的新技术。前期试验表明狗牙根(Cynodondactylon)在植被砼上的表现良好，具有较强的抗逆性和较好的观赏性[3]。植被砼与田园土的区别是植被砼中含有高标号水泥。水泥中的碱主要由生产水泥的原料粘土和燃料煤引入。水泥中的碱一部分以硫酸盐(K2SO4、Na2SO4、3K2SO4·Na2SO4、2CaS04·K2SO4)及碳酸盐(K2CO3、Na2CO3)的形式存在，一部分则固溶在熟料矿物中，如KC23S12、NC23·S12、KC8A3、NC8A3。当水泥加水后，以硫酸盐及碳酸盐形式存在的碱很快溶入水中，而固溶在熟料中的碱则随着矿物水化的进行而慢慢地溶入水中，同时溶入水中的碱又有部分被水化产物所吸收。因此，植物生长在这样的环境中受到干旱和盐碱双重胁迫。狗牙根是一种分布极广、繁殖能力和抗逆性很强的暖季型草种，属禾本科狗牙根属多年生草本植物。从北纬53°至南纬45°，从海平面以上至海拔3 000 m左右都有分布，是当前我国南方最主要的暖季型草坪草。狗牙根虽然喜温暖湿润气候，喜光、耐热，但江汉平原夏季高温炎热，河道堤岸、高速公路边坡地表温度更高，某些品种在田园土条件下生长都受到影响，要选择这3个狗牙根品种在不同配方植被砼上的适应性，必须对其在夏季高温干旱和碱胁迫条件下的生理生化变化进行研究。本研究选用3个狗牙根品种，对其抗旱性和抗碱性进行比较，试图筛选出抗旱性和抗碱性较强的草种，从而为植被砼配方中草种的选择提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试的3个狗牙根品种为：佳宝(Jackpot，北京克劳沃种业公司)、萨旺那(Savannah，华中农业大学)、普通不脱壳(Unhulled，北京克劳沃种业公司)。

1.2 试验方法

以黄泥土86%+其它14%制作植被砼基座(40 cm×40 cm×10 cm)，再将5 g种子均匀拌和其中，铺于基座上(5 g/块)。以PEG6000和NaOH配制培养液模拟干旱和碱胁迫[4]，PEG6000梯度为0、20%、40%，NaOH梯度分为pH7.0、7.5、8.0、8.5，形成12个处理，分别为CK(0，pH7.0)、处理1(0，pH7.5)、处理2(0，pH8.0)、处理3(0，pH8.5)、处理4(20%，pH7.0)、处理5(20%，pH7.5)、处理6(20%，pH8.0)、处理7(20%，pH8.5)、处理8(40%，pH7.0)、处理9(40%，pH7.5)、处理10(40%，pH8.0)、处理11(40%，pH8.5)，以CK(0，pH7.0)作为对照。于2006年8月16日将培养的不同狗牙根材料分别用12种培养液灌溉1次，灌溉量2 L/块植被砼。每个处理3次重复。

1.3 光合生理指标的测定

处理后，连续4 d在晴朗无风的上午10：00至11：30，选取颜色、大小相同的成熟狗牙根叶片，用美国Li-Cor公司生产的开路式光合气体分析系统Li6400测定植被砼上各品种狗牙根的净光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)和胞间CO2浓度(Ci)，测定方法参照Li6400说明书。每片叶片测定10次。

2 结果与分析

2.1 不同处理下净光合速率的变化

由图1A可知，普通不脱壳各处理的净光合速率随着时间推移，在处理1、6、11下呈现出先上升再下降然后上升的趋势，处理2、4下呈现出持续下降的趋势，处理3、5、7、10呈现出先逐渐下降然后上升的趋势，处理9表现与处理1、6、11完全相反，处理8第4天完全枯萎，说明普通不脱壳对这一配方不能适应。观其总体趋势除处理6、7、11以外，4 d后净光合速率均比CK有减少，说明经过胁迫处理普通不脱壳狗牙根的光合作用受到一定抑制。

由图1B可知，萨旺那的净光合速率在处理1、8下表现为先下降再上升后又下降，处理2表现为先上升再下降又上升的趋势，处理3、4、5、6、7、9、10下表现为先下降后上升，处理11下表现为先小幅上升后大幅下降。总体而言，除处理9外，4 d后净光合速率均比CK有减少，说明经过胁迫处理萨旺那狗牙根的光合作用受到一定抑制。

图1 3个狗牙根品种净光合速率的变化Figure 1 The dynamics of Pn in the leaves kinds of three bermudagrass cultivars

由图1C可知，佳宝的净光合速率在处理2、6、7、9下表现为先下降再上升后又下降，处理4、5下表现为先下降后持续上升，处理11下表现为先缓慢上升后大幅下降，处理8第4天完全枯萎，处理1、3、10自第3天即完全枯萎，说明佳宝不能适应配方1、3、8、10。与CK相比较，4 d后各处理净光合速率总体表现为下降趋势，说明经过胁迫处理佳宝狗牙根的光合作用受到一定抑制。

综合以上结果可以看出，不同狗牙根品种在相同处理和相同时间条件下净光合速率大小顺序为：萨旺那gt;普通不脱壳gt;佳宝。

2.2 不同处理下气孔导度的变化

由图2A可知，普通不脱壳在各处理下的Cond随着时间推移均呈现出先逐渐下降然后上升的趋势，处理8第4天完全枯萎，处理2在第1天、第2天的Cond明显高于其它处理及CK。

由图2B可知，萨旺那的Cond在处理1、2、5、6、8、9下表现为先上升后下降然后再上升的变化趋势，处理3、4、7、10、11下的表现和普通不脱壳的Cond在相同处理下的变化一致。

由图2C可知，佳宝的Cond在处理2、6、9下表现为先上升后持续下降，处理4、5、7下表现为先下降后又上升，处理11下的变化与普通不脱壳的Cond在相同处理下的变化相似，处理8第4天完全枯萎，处理1、3、10自第3天即完全枯萎。

图2 3个狗牙根品种气孔导度的变化Figure 2 The dynamics of cond in the leaves of three bermudagrass cultivars

2.3 不同处理下细胞间CO2浓度的变化

由图3A可知，普通不脱壳的Ci随着时间推移，在处理1、2、3、4、11下呈现出先逐渐下降然后上升的趋势，处理5表现为逐渐上升，处理6表现为先下降后上升再下降，处理8第4天完全枯萎。

由图3B可知，萨旺那的Ci随着时间推移，在处理1、2、4、6、8、9、10下表现为先上升后下降然后上升的变化趋势，处理3、5表现为先持续上升后小幅下降，处理7表现和处理3、5相反，处理11表现为先下降再大幅上升又下降。

由图3C可知，佳宝的Ci随着时间推移，在处理2、4、5、7、9、11下表现为先上升再下降又上升，处理6表现为先上升后大幅下降，处理8第4天完全枯萎，处理1、3、10自第3天即完全枯萎。

图3 3个狗牙根品种胞间CO2浓度含量变化Figure 3 The dynamics of intercellular CO2 concentration in the leaves of three bermudagrass cultivars

3 讨论与小结

干旱与碱胁迫对3个品种狗牙根外观的影响首先表现为叶片褪色,随着胁迫的加剧,叶片水分亏缺程度加大,植株枯黄率增加,同时植株恢复状况降低,严重胁迫会致使草坪草大面积的枯黄。但是，从本试验结果可以看出，干旱与碱胁迫对3个狗牙根品种的影响存在很大差异。就净光合速率而言，在各处理条件下都是以萨旺那为最高，佳宝为最低，方差分析表明3个品种间净光合速率存在显著差异(Plt;0.05)。这说明萨旺那对干旱与碱胁迫的适应能力较强，而佳宝的适应能力较差。尽管不同狗牙根品种在不同胁迫处理后，净光合速率变化各异，但在各种干旱与碱胁迫处理4 d后，3个狗牙根品种在绝大多数处理条件下净光合速率与对照相比都有显著下降，表明不同品种狗牙根的光合生理都会在短时间内对逆境做出响应。与净光合速率对干旱与碱胁迫做出的响应完全相反，3个狗牙根品种的胞间CO2浓度在绝大多数干旱与碱胁迫处理条件下与对照相比都有所增加。这是应为在气孔导度一致的情况下，净光合速率越小，则积累在叶肉细胞间的CO2浓度越高[5]。本试验中，除佳宝外其它2个狗牙根品种的气孔导度在各种胁迫条件下变化不大，方差分析表明与对照相比均无显著差异，所以在净光合速率普遍降低的情况下，胞间CO2浓度有所增加是合理的。

从不同狗牙根品种在干旱和碱胁迫后的表现可知，萨旺那在处理4 d后全部存活下来，普通不脱壳在处理8(干旱单胁迫)下到第4天完全枯萎，而佳宝除了在处理8到第4天完全枯萎外，在处理1(碱单胁迫)、3(碱单胁迫)、10(干旱和碱双胁迫)下自第3天即完全枯萎。以上结果表明，萨旺那的抗干旱和碱双重胁迫的能力最强，普通不脱壳抗碱能力较强而不耐旱，佳宝则抗旱能力较强而抗碱能力较差。在植被砼上不同狗牙根品种的光合生理和生长适应能力前人已经做了一些研究，发现普通不脱壳的光合速率、水分利用效率和生长适应能力都优于佳宝和萨旺那[6,7]。因此在植被砼上进行植物材料选择过程中，必须重视其抗逆境能力的研究，有些在一般条件下生长良好的品种不一定就能经受逆境的考验，而有些在一般条件下生长并不出色的品种却可能具有较强的抗逆性。

[1]夏继红，严忠民．浅论城市河道的生态护坡[J]．中国水土保持，2003，(3): 9～10．

[2]周德培，张俊云．植被护坡工程技术[M]．北京:人民交通出版社，2003.1～11．

[3]费永俊，廖启蓉，周 丽. 植被砼生境下狗牙根叶表皮细胞的比较研究[J]. 中国草地学报，2008，30(1)：97～101.

[4]李合生，孙 群，赵世杰,等. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京：高等教育出版社，2000.164～169.

[5]许大全. 光合作用气孔限制中的一些问题[J]. 植物生理学通讯，1997，33(4)：241～244.

[6]费永俊，廖启蓉，曾 璇. 4个野生狗牙根品种水分利用效率的比较[J]. 长江大学学报(自科版)农学卷，2007，4(3)：37～39.

[7]李兴祥，刘志雄，张 飞. 狗牙根在植被砼上的适应性研究[J]. 长江大学学报(自科版)农学卷，2006，3(3)：120～123.

2009-06-08

湖北省教育厅青年项目(Q200612004)；长江大学博士科研启动基金项目(39210229)

周存宇(1968-)，湖北荆州人，男，理学博士，副教授，主要从事植物学和生态学研究.

费永俊，E-mail: fyj2010@163.com.

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2009.03.005

Q945.78；Q949.71+4.2

A

1673-1409(2009)03-S014-05