适宜白腊生长的屋顶绿化栽培基质筛选

马永涛，晏 增，王文君，翟晓巧



适宜白腊生长的屋顶绿化栽培基质筛选

马永涛，晏 增，王文君，翟晓巧

（河南省林木种质资源保护与良种选育重点实验室，郑州 450008）

从苗木的生理特性变化方面对屋顶绿化树种白腊的适宜栽培基质进行抗旱性保水性能研究。从苗木生理指标大小推断出栽培基质的保水抗旱性优劣，以普通壤土为对照，在5种不同配比栽培基质中选择出基质（壤土∶草炭土∶蛭石∶珍珠岩=2∶1∶2∶1）为最适宜白腊生长的屋顶绿化栽培基质。

屋顶绿化；栽培基质；抗旱保水；生理指标

屋顶绿化又可称为“空中花园”、“城市第5立面”，它是以建筑物顶部平台为依托，进行蓄水、覆土并营造园林景观的一种空间绿化美化形式。合成的种植土和大地之间被建筑物隔绝，植物生长的基本要素-水的供应受到限制，不可能利用地下水通过毛细管上升作用供给植物，它将影响屋顶花木的健壮生长，因此基质的选择十分重要。建筑物顶部平台气温高、风速大导致栽培基质极易迅速干燥，所以栽培基质的保水性高低是重要因素。在楼顶平台上以普通壤土作为对照，用壤土、草炭土、蛭石和珍珠岩按不同配比得到的5种基质进行选择试验，在植物生长初期的6月份和植物生长末期的 9月份对苗木的生理指标进行测定，研究屋顶绿化基质的抗旱性，筛选具有保水、抗旱特性的栽培基质。

1 材料与方法

1.1 材料处理方法

在4月初将无性繁殖的1年生白腊幼苗挑选粗细均匀（地径在1.5 cm左右），经统一定干60 cm后在6种基质（基质成分见表1）中定植。每基质3次重复。稳定成活后，分别在6月份和9月份且前15天无自然降雨状态下，采样测定，叶片为冠中部叶片。

表1 6种基质组成（按体积比混合）及比重

1.2 测定的生理指标及测定方法

过氧化氢酶（CAT）活性：采用张宪政方法[1]测定。

游离脯氨酸含量：采用徐同方法[2]测定。

电导率的测定参照李合生方法[3]，用雷磁DDS-307型的电导仪测定溶液的电导率，计算出相对电导率作为叶片细胞膜透性。相对电导率=煮前样品电导率/煮后样品电导率×100%。

可溶性蛋白含量的测定：可溶性蛋白的测定采用考马斯亮兰染色法［4］。

1.3 数据标准化处理方法

采用指数化处理方法。指数化处理以指标的最大值和最小值的差距进行数学计算，其结果介于０和１之间。具体计算公式如下：

Yi=xi-xmin/xmax-xmin

其中：Yi为指标的标准数；xi为指标值； xmax为指标的最大值；xmin为指标的最小值

经过上述标准化处理，原始数据均转换为无量纲化指标测评值，即各指标值都处于同一个数量级别上，可以进行综合测评分析。

2 结果与分析

采用不同基质配比方案，研究白腊苗木生长初期和生长末期的生理学指标变化，可看出不同的基质配比在同一自然状态下对白腊苗木生理指标的影响，进而得到保水性能好，抗旱的，适宜屋顶绿化应用的基质配比方案。

2.1 不同基质对白腊的活性氧代谢的影响

干旱胁迫下植物能产生不同的保护酶和非酶保护物质，以解除增加的超氧阴离子和过氧化氢（H2O2）的伤害[5]。超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）是植物体内清除超氧阴离子和H2O2的重要保护酶，SOD， CAT和POD的活性与含量跟林木的抗旱性呈正相关[6]。

2.1.1过氧化氢酶（CAT）活性

图1 6种基质中白腊的CAT活性

从图1可以看出，基质1、4和基质6的过氧化氢酶活性较高，说明白腊苗木已受到干旱胁迫，因CAT是植物体内清除超氧阴离子和H2O2的重要保护酶，可以解除苗木因干旱胁迫而增加的超氧阴离子和H2O2的伤害。相反基质3和基质5中苗木的CAT活性低，则说明苗木没有受到干旱胁迫，也就是说它们相对应的栽培基质具有一定的保水性。CAT活性低的树苗所对应的基质没有出现旱情，具有一定的保水性，在6月份1~6号基质中5号、3号、2号基质表现较好旱情较轻，旱情从轻到重依次为：5号>3号>2号>1号>6号>4号。在9月份1~6号基质中同样是5号、3号、2号基质表现较好，旱情较轻，旱情从轻到重依次为：5号>3号>2号>6号>4号>1号。

2.2 不同基质对白腊的细胞膜透性与渗透调节物质

渗透调节是植物适应水分胁迫的生理机制，植物通过渗透调节可在水分胁迫条件下维持一定的膨压，从而维持气孔开放、细胞生长和光合作用等生理过程的正常进行。植物受到水分胁迫时，渗透调节最重要的途径是在细胞内积累有机渗透调节物质，这些物质不能分解普通的蛋白质，因此可以提高植物细胞液浓度，降低渗透势，以保持细胞内的水分、维持细胞的膨压，避免水分亏缺。

2.2.1不同基质中白腊的脯氨酸含量

脯氨酸是分布最广的渗透剂，具有较强的水合能力，也是较稳定的氨基酸，作为一种贮氨形式可防止游离氨积累对植物造成伤害，作为能源和呼吸底物，参与叶绿素的合成，对植物起到保护作用。渗透调节是植物适应水分胁迫的主要生理机制之一，目前对林木渗透调节物质中研究较多的是脯氨酸（Pro）、可溶性糖和甜菜碱、无机离子。

Pro能消除植物体内氨积累所造成的毒害。许多学者对干旱胁迫下植物叶片中Pro含量进行了研究。干旱胁迫下，抗旱性强的树种（如板栗、柠条、沙枣、沙冬青和刺槐等）叶片中积累的Pro含量多于抗旱性弱的树种[7]。图2中可以看出，在6月份1~6号基质中5号、4号、3号基质中苗木叶片中Pro含量相对较少，说明植株生长环境较另外3个基质中苗木相对良好，基质表现较好的保水性，旱情较轻，旱情从轻到重依次为：5号>4号>3号>6号>2号>1号。在9月份1~6号基质中是5号、1号、6号基质表现较好，旱情较轻，旱情从轻到重依次为：6号>5号>1号>2号>4号>3号。

图2 6种基质中白腊的脯氨酸含量

2.2.2不同基质中白腊的相对电导率

图3 6种基质中白腊的相对电导率

植物受到干旱胁迫时，原生质的透性增加，同时萎缩的愈加深刻和持久，透性的增加就愈加强烈，而且抗旱能力较低的植物和品种对干旱的反应较强烈，原生质在脱水的时候受到较大的伤害，电解质外渗量大，即相对电导率大，而抗旱性较强的植物和品种对脱水的反应较弱，原生质破坏也小，电解质外渗量小即相对电导率小，电导率与抗旱性呈负相关，电导率越小苗木越抗旱。在6月份种植白蜡树的1~6号基质中5号、4号、3号基质中的苗木相对电导率小，电解质外渗量小，植株脱水反应小，基质保水性较强，基质旱情较轻，旱情从轻到重具体表现为5号>4号>3号>6号>2号>1号。在9月份1~6号基质中是1号、2号、5号基质表现较好，旱情较轻，旱情从轻到重依次为：1号>2号>5号>4号>3号>6号。

2.2.3不同基质中白腊可溶性蛋白含量

蛋白质是植物体生命过程中重要的结构物质和功能物质，其代谢受多种因素的影响和调控，越来越多的证据表明，变化了的环境因子或环境胁迫，包括干旱、涝、盐渍、病虫害和紫外辐射等非正常的环境条件都会影响蛋白质代谢。逆境条件下，植物关闭一些正常表达的基因，启动与逆境相适应的基因，最终合成新的蛋白质，主要有：在水分胁迫耐性和细胞适应性中涉及的功能蛋白（水孔蛋白或水分通道蛋白）、渗透调节物质生物合成的关键酶、LEA蛋白（晚期胚胎丰富蛋白，late embryogenesis abundant），以及胁迫反应时可能在基因表达和信号传递中起作用的调节蛋白（脯氨酸、甜菜碱和多胺等）[8]。抗旱性强的植物种类或品种含有较高的可溶性蛋白。所以在6月份种植白蜡树的1~6号基质中5号、4号、1号基质栽培的苗木叶片中可溶性蛋白较少，植株没有受到水分胁迫，基质保水性较好，具体表现为5号>4号>1号>2号>6号>3号。在9月份1~6号基质中是5号、3号、4号基质表现较好，旱情较轻，旱情从轻到重依次为：5号>3号>4号>6号>2号>1号。

图4 6种基质中白腊的可溶性蛋白含量

2.3 综合分析

4种生理指标数据经指数化处理后，原始数据均转换为无量纲化指标测评值，即各指标值都处于同一个数量级别上。结果如表2。

表2 生理指标标准化数据

因为4个生理指标下植物抗旱性能都成正相关，则与基质保水性成负相关。在α=0.05情况下基质间差异显著，说明不同基质对苗木生长存在显著影响。以出现旱情从轻到重排序：基质⑤＞④＞②＞③＞⑥＞①，基质⑤、④、②和基质③都比作为对照的基质⑥保水性好。

3 结论

综合保水性和比重（比重从轻到重排序为基质⑤＞③＞②＞①＞④＞⑥）两种因素得出基质⑤（壤土∶草炭土∶蛭石∶珍珠岩=2∶1∶2∶1）保水性远大于对照基质⑥，是白腊树种最适宜的屋顶绿化基质。基质③和②号保水性比对照基质⑥号较好。基质④虽有一定保水性但比重较大，而屋顶绿化基质首先要“质量轻”，所以基质④不适用于屋顶绿化。基质①配比方案从保水性和比重两个指标分析，都不适宜作为屋顶绿化栽培基质。

[1] 张宪政.作物生理研究法[M]. 北京：农业出版社，1992.

[2] 徐同.植物抗逆性测定方法[J]. 华中农学院学报，1983，2（1）：94-95.

[3] 李合生. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京：高等教育出版社，2000.

[4] 王晶英，敖红，张杰，等. 植物生理生化实验技术与原理[M]. 哈尔滨：东北林业大学出版社，2003.

[5] 时连辉，牟志美，姚健. 不同桑树品种在土壤水分胁迫下膜伤害和保护酶活性变化[J]. 蚕业科学，2005， 31 （1）： 13 -17.

[6]Mittler R, Vanderauwera S, GolleryM, et al. Reactive oxygen gene network of p lants[J]. Trends Plant Sci, 2004, 9: 490 -496.

[7] 蒋志荣，杨占彪，汪君，等. 兰州九州台4种绿化树种抗旱性机理比较研究[J]. 中国沙漠，2006，26（4）：553 - 558.

[8] 史胜青，齐力旺，孙晓梅，等. 植物抗旱相关基因研究进展[J]. 生物技术通报，2006（增）：6 - 13.

2009-05-25

国家林业公益性行业科研专项，项目编号：200804028

S792.41

A

1003-2630（2010）02-0003-04

（责任编辑：王文彬）