磷肥对两种草坪草成坪期抗旱性的影响
2012-08-07张绍朋舒钰李晶
张绍朋,舒钰,李晶
(1.绥阳林业局寒葱河林场,黑龙江 东宁157233;2.黑龙江省林业科学研究所,哈尔滨 150081)
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试的早熟禾草坪草种为优异,黑麦草草坪草种为绿宝石,是我国北方地区园林绿化常用草种。磷肥,菱花牌过磷酸钙,有效P≥16%。
1.2 成坪期试验设计
试验在东北林业大学温室进行。温室度平均温度为25℃,湿度为45%~50%。将6kg培养土装入65cm×42cm×15cm的营养钵中,肥料以底肥的形式施入营养钵中拌匀,用量见表1,播种量按照10g/m2。待盖度基本达到100%时(约出苗后45天)进行干旱处理(自然干旱处理),处理前,把营养钵放入装满水的大盆里,让土壤充分吸收水分,达到饱和状态。待水分被充分吸收后,第一次取样(草坪草水分充足),作为对照,而后每4天采样一次进行分析,共5次。
叶片相对含水量采用烘干法[1];相对电导率、丙二醛质量分数和可溶性蛋白质量分数测定参照李合生的方法[2];游离脯氨酸质量分数采用茚三酮比色法[3]。试验重复三次,数据均采用EXCELL和SPSS软件进行数据处理和分析。
表1 磷肥的施用量 g·m-2
2 结果与分析
2.1 磷肥对干旱胁迫条件下成坪期草坪草叶绿素的影响
根据表2,水分充足时,磷肥处理后的早熟禾和黑麦草的叶绿素含量均有显著的增加。随着胁迫强度的增加,两种草坪草的叶绿素含量有所增加。适量的磷肥可以增加草坪草的叶绿素含量。早熟禾各处理之间,磷肥施量中等效果为好,施量增大,效果有所下降。黑麦草各处理之间,磷肥施量少量效果为好,施量增大,出现了负增长。磷对叶绿素含量的增加是因为磷素营养能提高植物叶片的净光合速率,提高同化物质的积累。
表2 磷肥对干旱胁迫条件下成坪期草坪草叶绿素影响 mg·g-1FW
2.2 干旱胁迫条件下磷肥对草坪草叶片相对含水量 的影响
表3 磷肥对干旱胁迫条件下成坪期草坪草叶片相对含水量的影响 %
实验表明:磷肥可以显著的提高干旱条件下两种草坪草的叶片含水量。水分充足的时候也能显著的提高两种草坪草叶片含水量。水分充足时,轻度和中度水分胁迫下,适量的磷肥可以提高,成坪期早熟禾和黑麦草的叶片相对含水量,而重度水分胁迫时,作用不显著。
2.3 磷肥对干旱胁迫条件下成坪期草坪草细胞膜透性的影响
表4 磷肥对干旱胁迫条件下成坪期草坪草细胞膜透性的影响 %
根据表4,适量磷肥可以使成坪期早熟禾和黑麦草的细胞膜伤害率降低。这种作用随着胁迫强度的增大而减小。在水分充足时,磷肥使草坪草电导率增加,在水分胁迫时,磷肥降低了草坪草电导率,其电导率随着磷肥施量的增大呈现先增大后减小。
2.4 磷肥对干旱胁迫条件下成坪期草坪草可溶性蛋白的影响
表5 磷肥对干旱胁迫条件下成坪期草坪草可溶性蛋白影响 mg·g-1
根据表5,磷肥可以增加成坪期早熟禾和黑麦草可溶性蛋白含量。随着磷肥施量的增加,成坪期草坪草的可溶性蛋白含量有些波动,但是整体趋势是,其可溶性蛋白含量随着磷肥的增大呈先先增大后减小的趋势。
2.5 磷肥对干旱胁迫条件下成坪期草坪草脯氨酸的影响
表6 磷肥对干旱胁迫条件下成坪期草坪草脯氨酸的影响 μg·g-1
根据表6,磷肥可以增加成坪期早熟禾和黑麦草脯氨酸含量。随着磷肥施量的增加,成坪期草坪草的脯氨酸含量有些波动,但是整体趋势是,其脯氨酸含量随着磷肥的增大呈先先增大后减小的趋势。由于干旱胁迫强度的不同,其处理效果最好的磷肥施量不同。磷肥提高干旱胁迫下的两种草坪草脯氨酸含量,可能是因为提高草坪草的叶片的渗透调节能力。
2.6 磷肥对干旱胁迫条件下成坪期草坪草丙二醛的影响
表7 磷肥对干旱胁迫条件下成坪期草坪草丙二醛的影响 μmol·g-1
由表7可以看出,随着水分胁迫强度的增加,成坪期早熟禾和黑麦草的丙二醛含量逐渐增加。适量磷肥可以使成坪期草坪草的丙二醛降低。随着磷肥施量的增加,成坪期草坪草的丙二醛含量有些波动,但是整体趋势是,其丙二醛含量随着磷肥的增大呈先降低升高的趋势。由于干旱胁迫强度的不同,其处理效果最好的磷肥施量不同。
3 结论与讨论
干旱胁迫下,早熟禾和黑麦草的幼苗生长受到一定的抑制作用,叶片生理指标发生了一系列的变化,表现为,随着干旱胁迫程度的提高,叶片相对含水量也显著下降,叶片相对电导率和丙二醛质量摩尔浓度,可溶性蛋白,脯氨酸的质量分数都随干旱胁迫程度的增加而明显升高。研究表明,施用磷肥能显著降低干旱胁迫对两种草坪草的伤害程度。
叶绿素是植物进行光合作用,合成有机物的光合色素,它的合成与降解受外界环境条件的影响。叶绿素的多少反映植物光合作用的强弱,反映叶片气孔的导度,从而反映植物的抗旱能力[4]。水分充足时和干旱胁迫下,磷肥能显著提高两种草坪草的叶绿素含量,而且施用量高的效果好。磷肥能提高干旱胁迫下草坪草的叶绿素含量主要原因是施用的磷肥能增大叶面积,进而提高植物的光合效率,提高功能叶片的叶绿素含量。
水是植物生命活动不可缺少的重要部分,过度缺水对其生长发育极为不利[5]。因此干旱条件下植物叶片含水量及叶片水分饱和亏缺是衡量植物水分状况和抗旱能力比较稳定的两个重要指标。叶片含水量能直接反应土壤缺水时植物体内水分状况,是植物抗旱性研究的重要生理指标之一。实验表明,水分充足时和干旱胁迫条件下,施用磷肥均能明显提高干旱胁迫下两种草坪草的叶片相对含水量,其原因是通过提高植物细胞胶体水合程度和束缚水含量实现的。
植物组织受到逆境伤害时,植物体内活性氧积累导致膜质过氧化引起膜功能受损或结构破坏,而使其透性增大,伤害愈重,电导度的增加也愈大,所以测定植物的电导率可以知道植物组织受伤害的程度,进而可以知道植物抵抗逆境胁迫的能力。细胞膜相对透性是衡量植物抗旱性的一个可靠指标[6]。因此电导率是一种较综合而准确的抗旱鉴定指标之一。施用一定剂量的磷肥可以降低胁迫条件下的两种草坪草的电导率,但是,施用高量的磷肥,却可以明显的增加两种草坪草的电导率。
近年来关于逆境条件下作物基因表达的研究表明,很多环境胁迫可以改变作物基因的表达,最终合成新的蛋白质,这些新产生的蛋白质与作物忍耐相应的环境之间存在明显的相关性,植物体内的蛋白质系统对于干旱逆境的反映可以归纳为下面几种变化:正常条件下,合成蛋白减少,消失;正常条件下合成蛋白质增加;水分胁迫下合成新的蛋白[7]。可溶性蛋白是植物体内重要的渗透调节物质,当植物受到水分胁迫时,植物体内会积累大量的可溶性蛋白。因此,可溶性蛋白的增加可以提高植物本身抵御不良环境的能力。实验表明,施用磷肥可以显著的提高两种草坪草的可溶性蛋白含量,因此,能提高两种草坪草的抗旱能力。
脯氨酸Pro是植物在水分胁迫下进行渗透调节的重要物质,它是植物蛋白质的重要组成部分,并且能够以游离态广泛存在于植物体中,在干旱等逆境胁迫下植物体内Pro会大量积累。实验表明,施用磷肥可以显著的提高水分充足时和干旱胁迫条件下的两种草坪草的脯氨酸含量,但是过量的磷肥又会降低两种草坪草的脯氨酸含量。
大量的研究表明,植物在逆境胁迫或衰老过程中,细胞内自由基代谢的平衡破坏,有利于自由基的产生,过剩的自由基的毒害之一就是引发或加剧膜脂过氧化,造成细胞膜系统的损伤,严重时导致植物细胞的死亡。丙二醛(MDA)已被确认为是膜脂过化的最终产物,其含量的多少是质膜过氧化作用强弱的一个重要指标,其含量的多少可代表质膜受损伤程度的大小[4]。丙二醛质量摩尔浓度增幅的大小能够体现植物耐旱能力的强弱,增幅越大与耐旱性越强成反比[5]。实验表明,施用磷肥可以显著的降低在两种草坪草在干旱胁迫条件下的丙二醛含量,说明磷肥能提高两种草坪草的抗旱能力。
综上所述,施用磷肥能显著的提高在干旱胁迫条件下,草地早熟禾和黑麦草的叶绿素含量,叶片相对含水量,可溶性蛋白含量,脯氨酸含量。可以显著降低相对电导率,和丙二醛含量。从而提高两种草坪草的抗旱能力。
采用数学分析法—抗旱隶属函数法[6-8]对不同剂量的磷肥对目标草坪草抗旱性的影响进行综合分析评价。成坪期早熟禾和黑麦草施用7g/m2的磷肥使其抗旱能力达到中等水平。
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