不同培植方式下铺地黍扩繁效果比较研究

高桂娟，李志丹，李唯伟

(广东第二师范学院 生物与食品工程学院， 广东 广州 510303)



不同培植方式下铺地黍扩繁效果比较研究

高桂娟，李志丹*，李唯伟

(广东第二师范学院 生物与食品工程学院， 广东 广州 510303)

铺地黍(PanicumrepensL.)因其较强的抗污染和快速繁殖能力具备了生态修复污染土壤和水体的潜力与优势．因构建铺地黍生态修复系统，需要大量的植株扩繁材料，因此，有必要对铺地黍育苗方式进行系统研究．试验通过铺地黍营养枝、块根和根茎繁殖材料分别在水培、土培和沙培三种介质中的生长特性，对铺地黍无性繁殖能力进行综合评价．试验结果显示，铺地黍的三种繁殖材料在各介质中都能正常繁殖生长，均可作为铺地黍生态修复系统建植材料来源．相对而言，水培方式最适合铺地黍育苗，且块根繁殖+水培方式在培植第32天的根数、根长、分枝数、植株绝对高度及地上生物量等指标值均最高，育苗效果最佳，其次是营养枝繁殖+水培方式．

铺地黍；培植技术；植物修复

0　引言

对污染河岸消落带进行生态治理已刻不容缓[1]．目前在国内，植物修复技术因其较强的可持续自我修复能力显现出其低成本、高效率优势，已广泛应用于污染水体和污染土壤的生态修复．然而，污染河道的消落带系统长期面临水位交错升降而引起的干旱-水淹极端交替环境，对修复植物的生长造成极大困扰[2]．因此，筛选和培育既耐旱又耐淹的植物种类引起越来越多的研究人员重视． 通过前期探索与研究，发现铺地黍(PanicumrepensL.)广泛分布于热带、亚热带地区的水生与陆地系统[3]，具备了应用于受污染消落带的生态修复条件与优势．且铺地黍已经初显出其对污染土壤重金属的修复潜力[4]．但要实现污染消落带-铺地黍生态修复系统的大面积构建与推广，首先要解决铺地黍的大量扩繁问题．本研究以实现铺地黍低成本、高效率的快速扩繁与建植为主要目的，分别设置三种培育基质及三种繁殖材料，进行两两交叉试验处理，探讨铺地黍的无性繁殖能力与优势，探究最佳铺地黍育苗手段，为其更广泛的应用于污染河道消落带生态修复提供理论支撑与实践参考．

1　试验方法

1.1试验材料与处理

试验设置铺地黍营养枝、块根和根茎三种无性繁殖材料，分别结合水培、沙培及土陪三种栽培方式，采用直径30cm的不漏水塑料花盆进行盆栽试验，共9种处理，每处理3个重复．繁殖材料均采集于广东省广州市，所有繁殖材料来源于健康无病虫害的同一株系无性扩繁植株．水培采用Hoagland营养液，沙培使用沙子均购买于市场，灭菌消毒后使用，土培使用土壤采集于广东省乐昌市无污染稻田土壤．试验场地位于广东第二师范学院生物楼楼顶，试验开始时间为2015年7月10日，试验周期为32 d，即以32 d的育苗期来评价铺地黍无性繁殖扩繁效果．

1.2指标测定

无性繁殖材料的根数、根长、分枝数、绝对株高均以4 d为一周期进行动态测定．茎节数及地上生物量干重在试验进行的第32 d进行一次性测定．

1.3数据处理

数据图表采用 Excel软件绘制，各处理之间的差异显著性利用SPSS19.0 软件统计分析．

2　结果与分析

2.1不同培植方式下的铺地黍根部特征

水培、沙培和土培三种培植方式下的铺地黍无性繁殖材料均能正常存活，并在处理的第4天开始生根，且9种处理方式下的根数量均随时间呈不断上升趋势(图1)．以营养枝作为无性繁殖材料，水培栽培条件下的植株根量整体上高于沙培和土培方式，在栽培20 d后上升趋势更加明显，其中，在处理的第32天，水培条件下的生根量显著高于沙培和土培(P<0.05)．块根繁殖呈现与营养枝繁殖相似的变化．而以根茎作为繁殖材料，土培条件整体上好于沙培和水培，且在栽培20 d后的生根能力显著增加(P<0.05)．所有处理方式中，块根+水培方式的植株根数在栽培32 d后显著高于其他处理(P<0.05)．

营养枝、块根和根茎三种繁殖材料的平均根长变化均表现为水培 >土培 >沙培方式(图2)，且在栽培32 d后，水培条件下的根长均显著高于沙培和土培(P<0.05)．整体上，块根+水培栽培方式下的根长在32 d时达到9种处理中的最高值，其次为营养枝+水培方式．

2.2不同培植方式下的铺地黍植株茎特征

营养枝繁殖方式下，在栽培前期，水培条件下的铺地黍分枝数增加速度较快，且分枝优势一直持续到试验结束(表1)，第32天时的平均分枝数显著高于土培和沙培(P<0.05)．而土培和沙培条件下的分枝数，栽培前期(0～16 d)随时间变化幅度相似，但到栽培32 d时的平均分枝数表现为沙培显著高于土培(P<0.05)．块茎繁殖方式下，水培条件下的分枝数增加速度和幅度明显高于沙培和土培，32 d时的平均分枝数分别为土培和沙培的3.06倍和2.38倍，均达到显著水平(P<0.05)．而沙培和土培之间的差距不大．根茎繁殖方式下，水培、土培和沙培三种栽培条件的分枝数随时间变化规律比较相似，且栽培32 d后两两之间的差异均不显著(P>0.05)．整体上，块根+水培方式下的铺地黍分枝数最高，其次为营养枝+水培方式．

表1　不同培植方式下铺地黍植株分枝特性±s)

注：不同小写字母代表各无性繁殖材料栽培第32天的植株分枝数在水培、沙培和土培三种栽培方式之间的差异显著性，即方差分析结果(P<0.05)．

营养枝繁殖方式下(表2)，铺地黍植株的绝对高度增长整体上表现为水培>土培>沙培，且在栽培32 d后，水培条件下的绝对高度显著高于土培和沙培，而土培条件下的高度值显著高于沙培(P<0.05)．块茎繁殖方式下铺地黍植株高度变化与营养枝繁殖呈现非常相似的规律，且32 d不同基质处理之间的高度差异均达到显著水平(P<0.05)．根茎繁殖方式下，水培和土培条件下的高度变化近似，并到后期均显著高于沙培(P<0.05)．整体上，三种繁殖材料均在水培方式下的高度增长最快，并表现为块根繁殖>营养枝繁殖>根茎繁殖，但差异均不显著(P>0.05)．

表2　不同培植方式下铺地黍繁植株绝度高度变化 ±s)

注：不同小写字母代表各无性繁殖材料栽培第32天的植株绝对高度在水培、沙培和土培三种栽培方式之间的差异显著性，即方差分析结果(P<0.05)．

以培植32 d为例，对铺地黍植株茎节数特性进行分析(图3)，结果显示，营养枝和块根繁殖方式下的茎节数在水培和沙培条件之间的差异均不显著(P>0.05)，但水培和沙培的茎节数均显著高于土培条件下的值(P<0.05)．而根茎繁殖方式下的铺地黍植株茎节数在三种栽培条件之间的差异不显著(P>0.05)．整体上，营养枝和块根繁殖在水培和沙培栽培条件下的茎节数变化差距不大，而土壤栽培方式对茎节数增加有负面影响．

2.3不同培植方式下的铺地黍地上生物量特性

整体上，铺地黍在培植32 d后，块根繁殖+水培方式下的平均地上生物量干重最高(图4)．其中，营养枝繁殖方式下，地上生物量干重表现为水培≈沙培>土培，且水培和沙培条件下的值显著高于土培(P<0.05)．块根繁殖方式下，水培条件下的生物量显著高于土培和沙培，甚至分别达到土培和沙培的3.08倍和2.56倍(P<0.05)．根茎繁殖方式下的生物量在三种栽培条件之间的差距不大，均未达到显著水平(P>0.05)．

3　讨论与结论

利用植物群落对污染土壤或水体进行生态修复是目前国内外广泛使用的技术手段，其对污染介质起着沉淀、过滤、吸附、离子交换及吸收等重要作用[5]．但进行污染环境植物生态修复面临的一个重要难题就是如何解决植物在陆地或水体环境实现迅速建植，尤其是针对污染河岸消落带这种特殊生境．这需要生态修复植物具备根系发达，繁殖速度快，茎秆直立等形态特征[6]．

前期研究得出铺地黍因其较强的耐污染能力及快速的繁殖特性显现出其生态修复优势[7-8]，并可以通过植株茎节及根系的不同部位进行无性繁殖[9]．试验通过水培、土培及沙培三种栽培介质评价铺地黍的无性繁殖能力，结果显示，营养枝、块根及根茎在三种介质中均能正常繁殖生长，且水培条件下的三种铺地黍繁殖材料都表现出比土培和沙培好的生长效果．水培在诸多育苗手段中是最省时，省力且节省资源的植物培植、扩繁方式，这一结果揭示了铺地黍完全可以通过水培方式实现大量育苗．三种无性繁殖材料中，块根繁殖+水培方式下的地下根系和地上植物生长效果最好，即利用铺地黍块根进行水培培植，是最好的育苗手段．但面临大面积污染土壤或水体进行生态修复时，需要短时间内提供大量繁殖材料，因此，越容易大量获得的繁殖材料反而有时更应该优先选择．铺地黍植株最容易获取的无性繁殖材料是营养枝，根据本研究结果，水培条件下的营养枝32 d后分枝数达到4.48(图3)，而每个枝条的平均茎节数可以达到3.44，即一株铺地黍如果利用营养枝繁殖，可以获取15个繁殖个体，因此，尽管短期内铺地黍营养枝繁殖体的生长效果不如块根繁殖好，但可以实现植被在污染土壤或水体中的更快速、大面积建植．因此，如果是针对小面积的污染土壤或水体构建铺地黍生态修复系统，建议采用铺地黍块根繁殖+水培方式；如果是面向大面积污染介质构建系统，建议采用铺地黍营养枝繁殖+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，仇江啸,王姣，等. 三峡库区消落带生态环境脆弱性评价生态学报[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，刘义飞，刘松柏,等. 三峡库区消涨带植被重建[J].植物学通报,2005,22 (5):513-522．

[6] 杜立刚.三峡库区消落带植被淹水碳氮磷释放及消落带氮磷交换通量研究[D].重庆:重庆大学， 2013．

[7] 曾小龙.不同生态型铺地黍的逆境响应及水体消落带修复潜力评价[D].广州：中山大学， 2013．

[8] AARON J,BUNCH & MICHEAL S,ALLEN & DANIEL C,et al. Spatial and temporal hypoxia dynamics in dense emergent macrophytes in a florida lake[J]. Wetlands,2010,30:429-435．

[9] 付奇峰，方华，林建平.华南地区水库消涨带生态重建的植物筛选[J].生态环境,2008,17(6)：2325-2329．

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

国家自然科学基金资助项目(31601985)；广东省科技计划项目(c163065700319)；广东省自然科学基金资助项目(2015A030313849)

高桂娟，女，内蒙古通辽人，广东第二师范学院生物与食品工程学院副教授;

李志丹，男，内蒙古西乌旗人，广东第二师范学院生物与食品工程学院副研究员．

Q142.9

A

2095-3798(2016)05-0071-05