干旱胁迫对冷季型草坪草生理指标影响

王超 王冠 张璐

(1黑龙江省农业科学院 黑龙江农业科技杂志社，黑龙江 哈尔滨 150086； 2东北农业大学 园艺园林学院，黑龙江 哈尔滨 150030)

干旱、盐、低温等非生物胁迫严重限制了植物的生长发育[1],其中干旱造成的损失最大。在园林景观设计中，了解植物的耐旱性，在植物的选择以及植物造景等方面起着关键性作用[2]。用具有低需水型或抗旱型特征的草坪草来建植草坪，可节水达50%[3]。因此有必要更加深入地研究草坪草资源，选择利用更好的耐旱性品种来开展城市的园林绿化景观建设。

随着城市规模的扩大，城市绿化面积在不断地扩大，草坪草因其美化环境等功能成为城市园林绿化的重要组成部分。草地早熟禾(Poapratensis)坪用性状较好，成坪后的养护管理水平适中，是最耐寒的典型冷季型草坪草[4]。黑麦草(Loliumperenne)种子萌发迅速，耐践踏，成坪和建植速度快[5]。紫羊茅(Festucarubra)是一种优良的冷季型草坪草[6]。这3种植物是用于庭院、公园和绿地建植的先锋草种，在园林景观中应用广泛。草坪草的抗旱性是草坪草通过一定的抗旱方式在干旱胁迫下的生存能力，而草坪草的抗旱能力与草坪草叶片的叶绿素含量和渗透调节物质等指标有着紧密的联系。该研究以早熟禾、黑麦草、紫羊茅为试验材料，采用盆栽试验模拟干旱胁迫，研究干旱对3种冷季型草坪草生理指标的影响，探讨其对干旱胁迫的响应，从生理方面揭示3种冷季型草坪草适应干旱的特点，以期筛选出抗旱种质资源，为草坪草抗旱育种和其在园林景观中应用提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

该试验选用黑龙江常见的冷季型草坪草，早熟禾(Poapratensis)、黑麦草(Loliumperenne)、紫羊茅(Festucarubra)，种子均购于北京绿冠公司。

1.2 试验方法

模拟试验在东北农业大学园艺站进行。栽培基质为园土和沙土按1∶1混合，选用直径15 cm的盆子，每盆装入基质2.5 kg (干重)。将苗钵中的小苗移栽至苗盆中，每盆20株，每个草种重复3次，随机排列。正常管理缓苗1个月后进行干旱胁迫处理，处理时间分别为0 d(CK处理，进行正常水分管理)、4 d、8 d、12 d、16 d，利用土壤湿度计监测土壤湿度。08∶00—09∶00采集样品带回实验室进行各项生理生化指标测定。

1.3 项目测定

参照郝再彬等[7]的方法测定叶绿素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和游离脯氨酸含量。

1.4 数据分析

该试验采用Excel和SPSS进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对草坪草叶绿素含量的影响

从表1可以看出，随着干旱胁迫天数的增加，3种草坪草叶片叶绿素含量均呈先增加后降低的趋势。黑麦草的叶绿素含量在干旱胁迫的第8d开始下降，早熟禾和紫羊茅的叶绿素含量在第12d开始下降,至干旱结束；早熟禾和紫羊茅的叶绿素含量显著高于黑麦草，3种草坪草叶绿素含量下降幅度为：黑麦草>早熟禾>紫羊茅。

表1干旱胁迫对草坪草叶绿素含量的影响 mg/g

注：同列不同小写字母表示差异达现在水平(P<0.05)。

2.2 干旱胁迫对草坪草可溶性糖含量的影响

由表2可以看出，随着干旱胁迫天数的增加，3种草坪草叶片可溶性糖含量一直呈增加的趋势，但增加速度和积累能力有差异。在干旱初期的前4d，黑麦草可溶性糖含量增加得较快，高于其他2个草种，早熟禾和紫羊茅在干旱的4—8d中可溶性糖含量急速增加，8 d以后增加的量趋于缓慢。3种草坪草可溶性糖积累量差别很大，顺序为：紫羊茅>早熟禾>黑麦草。

2.3 干旱胁迫对草坪草可溶性蛋白含量的影响

从表3可以看出， 3种草坪草叶片可溶性蛋白含量的变化趋势一致， 呈现出随着干旱胁迫时间的延长， 可溶性蛋白含量降低的趋势。干旱胁迫前8 d，3种草坪草叶片可溶性蛋白含量下降平缓；干旱胁迫8—12 d，3种草坪草叶片可溶性蛋白含量急剧下降；干旱胁迫结束，3种草坪草叶片可溶性蛋白含量差异显著。整个处理期间，黑麦草可溶性蛋白含量下降幅度大于早熟禾和紫羊茅。

表3干旱胁迫对草坪草可溶性蛋白含量的影响 mg/g

2.4 干旱胁迫对草坪草游离脯氨酸含量的影响

从表4可以看出，3种草坪草积累游离脯氨酸的趋势一致。干旱前期，游离脯氨酸的积累均增加缓慢，随着干旱胁迫时间的延长，积累速度加快。至干旱结束，3种草坪草游离脯氨酸积累量的差异显著，黑麦草的积累量为167 mg/g，早熟禾的积累量为180 mg/g，紫羊茅的积累量为217 mg/g。

表4干旱胁迫对草坪草游离脯氨酸含量的影响 mg/g

3 讨论与结论

植物体中90%的干物质来源于光合作用，干旱胁迫会使植物光合作用减弱，叶绿体含量降低与叶片的光合作用下降密切相关[8]71。植物在干旱胁迫下，叶绿素含量越高其抗旱性越强。该试验中，干旱胁迫前期，叶绿素含量升高，可能是细胞内有些酶促反应促使叶绿素合成，当胁迫达到一定程度，叶绿素含量下降。至干旱胁迫结束，紫羊茅的叶绿素含量最高，下降幅度最小，早熟禾其次，最差的是黑麦草。

植物对干旱胁迫的响应在碳代谢方面体现为可溶性糖含量的增加[8]71。该研究中，在干旱胁迫下3种草坪草的可溶性糖含量持续增加，紫羊茅可溶性糖积累量较早熟禾和黑麦草多，说明其调节细胞渗透势的能力随着胁迫时间增强，有利于维持植物正常的水分代谢。

草坪植物在干旱胁迫下，可溶性蛋白会部分转化为氨基酸，从而使植株体内的蛋白质含量降低。该研究结束时，黑麦草可溶性蛋白含量最低，其下降幅度大于早熟禾和紫羊茅。根据前人研究结果，植株受到胁迫后，其蛋白质合成能维持在较高的水平，可溶性蛋白质含量变化较小的抗旱性强，相之抗旱性较弱[9]。表明试验所用的3种草坪草中，黑麦草的抗寒性最弱，早熟禾和紫羊茅能保持较高的蛋白质合成的能力，以控制植物体内蛋白质代谢平衡。

渗透调节是植物对逆境条件下的适应性，植物通过自身的防御系统来控制代谢，通过渗透调节物质来适应逆境带来的伤害。游离脯氨酸是植物在干旱胁迫下进行渗透调节的重要物质，它在植株体内的主动积累可以增强细胞的渗透调节能力[10]。脯氨酸能提高原生质胶体的稳定性，在干旱情况下其积累量增加可以减少失水。试验中紫羊茅在干旱胁迫过程中脯氨酸含量和积累量均最高，表明其抗旱性相对较强，早熟禾其次，最差的是黑麦草。

该研究通过模拟干旱胁迫，测定分析了草地早熟禾、多年生黑麦草、紫羊茅的生理指标，根据各指标的含量和变化幅度，可知3种草坪草的抗旱性为：紫羊茅>早熟禾>黑麦草。