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干旱及复水处理下坪用黑麦草和高羊茅抗旱特性比较



全 文 :370-376
03/2012
草 业 科 学
PRATACULTURAL SCIENCE
29卷03期
Vol.29,No.03
干旱及复水处理下坪用黑麦草和
高羊茅抗旱特性比较
杨有俊1,郑明珠1,秦伟志2,陈 焘1,江世高1,刘金荣1
(1.兰州大学草地农业科技学院 农业部草地农业生态系统学重点开放实验室,甘肃 兰州730020;
2.甘肃源岗农林开发有限公司,甘肃 兰州730020)
摘要:本试验以冷季型草坪草高羊茅(Festuca arundinacea)品种凌志(Barlexas)和黑麦草(Lolium perenne)品种首
相(Premier)为供试材料,研究其在干旱胁迫和复水过程中的生长、形态指标的变化。结果表明,两种草坪草在干
旱胁迫期间叶片相对含水量、叶片水势、蒸散量、土壤相对含水量、草坪质量、生长速率呈明显下降趋势,质膜透性
(以相对电导率表示)、萎蔫率呈上升趋势;复水后两草种叶片相对含水量、萎蔫率、叶片水势、生长速率和凌志草坪
质量恢复到对照水平,两草种质膜透性、蒸散量和首相草坪质量未恢复到对照水平。胁迫期间凌志各指标可保持较
好水平,变化幅度也相对较低,复水期间凌志各指标恢复速度快,复水结束时较多指标恢复到胁迫前水平,说明高羊
茅品种凌志的抗旱性及恢复能力优于黑麦草品种首相。
关键词:冷季型草坪草;干旱及复水;响应
中图分类号:S688.4;Q945.7   文献标识码:A   文章编号:1001-0629(2012)03-0370-07

  干旱半干旱地区草坪草在整个生长季会不断经
历“干旱-复水-干旱-复水……”的过程,目前国
内外关于草坪草对干旱胁迫的响应机理已有较全面
的研究,如草坪草在干旱胁迫下会产生抗氧化物酶
活性增强、渗透调节物质积累[1]等适应性变化,也可
能产生质膜过氧化反应,氧自由基积累伤害电子传
递系统以及光合速率下降等[2]伤害性变化。国内外
关于草坪草对干旱胁迫及复水处理的适应及恢复机
理研究也已开展,但多集中在生理生化变化方面。
如草地早熟禾(Poa pratensis)在干热胁迫复水后渗
透调节及抗氧化酶指标有一定程度恢复,但大部分
指标不能恢复到胁迫前水平[3-4],光合能力也可部分
恢复,但无法完全达到胁迫前水平[5];结缕草(Zoy-
sia japanica)和草地早熟禾草坪草不同品种在不同
土壤干旱胁迫阶段所受影响程度及复水后恢复程度
均有较大差异[6-7]等。为探讨干旱半干旱区草坪草
对干旱及复水处理的生长、形态指标响应机制,本研
究测定高羊茅(Festuca arundinacea)草坪草品种凌
志(Barlexas)和黑麦草(Lolium perenne)草坪草品
种首相(Premier)的叶片相对含水量、叶片水势、蒸
散量、土壤相对含水量、草坪质量、生长速率、质膜透
性、萎蔫率指标在干旱胁迫及复水后的变化规律,分
析草坪草生长、形态指标对干旱胁迫的适应能力及复
水后的恢复补偿效应,以期为干旱地区草坪草种选择
及养护管理提供一定理论依据。
1 材料与方法
1.1试验材料
1.1.1植物材料 试验材料为美国百绿集团提供的
凌志高羊茅和首相黑麦草。
1.1.2材料处理 试验在兰州大学榆中校区草地农
业科技学院人工智能温室进行,温室环境条件设定
为白天25℃(07:00-21:00),晚上19℃(21:00-
07:00),相 对 湿 度 65%,光 照 强 度 800
μmol·m
-2·s-1。2010年5月10日选择草坪草品
种圃内生长一年且长势健壮均一的供试草种草皮
移入直径11cm、高45cm的PVC管中(底部用纱
网封口),管中装当地原土6.5kg,土壤类型为黄
绵土,质地中壤,pH值7.44,容重1.29g·cm-3,
有机质含量0.737%,全氮0.0589%,速效磷4.77
* 收稿日期:2011-04-20  接受日期:2011-05-25
基金项目:兰州市科技计划项目(2010-1-24);甘肃省科技计划项目(1011FKCA137)
作者简介:杨有俊(1987-),男,甘肃临夏人,在读硕士生,主要研究方向为草坪逆境生理。E-mail:yangyoujun87@foxmail.com
通信作者:刘金荣 E-mail:ljr2197@163.com
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mg·kg-1,速效钾132.95mg·kg-1。所有供试草
种在恢复生长期间追肥(N∶P∶K=16∶4∶8)2
次,每周浇2次透水,草坪修剪留茬高度为5cm。
待草坪草恢复生长1个月后进行干旱及复水处理。
1.2试验处理 2010年6月10日-7月20日进
行试验处理,处理前所有供试草种土壤相对含水量
维持在(80±2)%。试验设对照[土壤相对含水量始
终保持在(80±2)%]和处理[干旱20d后再复水20
d,复水期间土壤相对含水量保持在(80±2)%],各
5次重复。试验处理过程中每天用称重法测定土壤
相对含水量,其他指标每5d测定一次。
1.3测定指标及方法 叶片相对含水量参考邹
奇[8]的方法测定,实验室称取样品鲜质量、饱水质
量、烘干质量,叶片相对含水量=(鲜质量-烘干质
量)/(饱水质量-烘干质量)×100%;质膜透性用相
对电导率法测定[8];蒸散量采用小型蒸散仪称重法
测定[9];草坪质量用数码相机拍照,SigmaScan Pro
软件扫描法测定[10];土壤相对含水量用称重法测
定;萎蔫率用百分制目测评价法来评定,即0表示未
观察到叶片萎蔫,100%表示叶片全部发生萎蔫;生
长速率用供试草种每天的生长量表示,即每次测定
指标结束将草坪草修剪至5cm,测定指标当天草坪
草的修剪物(草屑)与测定指标时采样量鲜质量之和
为前5d生长量,除以间隔天数(5d),即为供试草种
在这5d的生长速率;叶片水势用 WP4露点水势仪
测定。
1.4数据分析 用SPSS 17.0软件对数据进行方
差分析和多重比较,用SigmaPlot 10.0软件制图。
2 结果与分析
2.1土壤相对含水量 对照和处理的复水阶段
土壤相对含水量均保持在同一水平,胁迫期间两草
种土壤相对含水量均随胁迫时间延长不断下降,凌
志、首相在胁迫0、5、10、15、20d的土壤相对含水量
分别 为 79.30%、68.37%、42.70%、35.13%、
30.00%和80.80%、55.97%、34.90%、26.43%、
22.27%。胁迫前期凌志土壤相对含水量下降速度
小于首相,胁迫结束时下降幅度也小于首相(图1)。
2.2蒸散量 干旱胁迫5d后两草种蒸散量较对
照开始显著下降(P<0.05),凌志、首相胁迫10、15、
图1 干旱胁迫及复水处理下凌志高羊茅和
首相黑麦草土壤相对含水量比较
Fig.1 Comparison of relative soil moisture of
Festuca arundinacea and Lolium perenne under
drought stress and re-watering treatments
注:图中竖状短线长度表示同一天不同处理多重比较的LSD
值(P>0.05)。下图同。
Note:Bar abave figure mean LSD at 0.05level.The same be-
low.
20d时蒸散量分别为对照的68.19%、47.33%、
31.88%和81.59%、50.23%、40.27%。复水阶段
凌志、首相蒸散量呈显著上升趋势,凌志复水5、10、
1 5、2 0d时蒸散量分别恢复为对照的6 3.0 4%、
图2 干旱胁迫及复水处理下凌志高羊茅和
首相黑麦草蒸散量比较
Fig.2 Comparison of evapotranspiration of
Festuca arundinacea and Lolium perenne
under drought stress and re-watering treatments
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70.63%、85.01%、81.30%,复水20d蒸散量平均
值低于复水15d,但差异不显著(图2);首相复水5、
10、15、20d时蒸散量分别为对照的50.73%、66.
02%、74.63%、76.30%。复水结束时,两者蒸散量
均未完全恢复,但凌志恢复程度优于首相。
2.3叶片相对含水量 两草种在处理条件下,叶
片相对含水量胁迫5d时与对照无显著差异,之后
开始呈明显下降趋势,凌志胁迫10、15、20d时叶片
相对含水量分别为对照的 91.17%、78.20%、
65.54%,首相胁迫10、15、20d时叶片相对含水量
分别下降为其对照的88.38%、63.07%、53.13%。
复水后两草种处理组叶片相对含水量明显上升,凌
志、首相复水5、10、15、20d时叶片相对含水量分别
恢复 为 其 对 照 的 67.20%、80.94%、90.23%、
96.83%和59.79%、67.05%、81.58%、94.71%。
胁迫期间,首相叶片相对含水量下降幅度大于凌志,
复水后首相恢复程度低于凌志。除0、5、10、25d凌
志与首相叶片相对含水量差异不显著外,其余时间
凌志叶片相对含水量显著大于首相(P<0.05)。复
水结束凌志和首相叶片相对含水量仍显著低于对照
(图3)。
图3 干旱胁迫及复水处理下凌志高羊茅和
首相黑麦草叶片相对含水量比较
Fig.3 Comparison of relative leaf water content of
Festuca arundinacea and Lolium perenne under
drought stress and re-watering treatments
2.4叶水势 两草种在处理条件下叶片水势干旱
胁迫5d后开始较对照呈明显下降趋势,凌志、首相
胁迫10、15、20d时叶片水势与对照相比分别下降
了4.44、4.80、9.95 MPa和4.83、6.67、10.12
MPa。复水阶段,复水5d时凌志、首相叶片水势急
速恢复,与对照差异分别缩小为2.41、3.75MPa,复
水10d时两草种处理组叶片水势已上升至对照水
平,且在之后的复水阶段始终保持在对照水平。凌
志叶片水势在10、15d时显著高于首相(P<0.05),
其余时间两者保持在同一水平(图4)。
图4 干旱胁迫及复水处理下凌志高羊茅和
首相黑麦草叶水势比较
Fig.4 Comparison of leaf water potential of
Festuca arundinacea and Lolium perenne under
drought stress and re-watering treatments
2.5叶片质膜透性 与对照相比,两草种在处理
条件下质膜透性在胁迫阶段呈明显上升趋势,凌志、
首相在胁迫5、10、15、20d的质膜透性分别较其对
照上升了35.73%、109.11%、309.13%、598.69%
和80.19%、222.72%、509.69%、543.69%。复水阶
段两草种质膜透性呈下降趋势,但均高于其对照,差
异显著(P<0.05)。首相质膜透性下降有滞后性,
复水5d时质膜透性值与胁迫20d时差异不显著。
凌志、首相复水5、10、15、20d时质膜透性分别比对
照高出416.17%、214.61%、173.27%、115.49%和
751.66%、505.98%、210.64%、110.66%。首相质
膜透性在10、15d及整个复水阶段显著高于凌志
(图5)。
2.6萎蔫率 两草种在干旱胁迫5d后出现萎蔫,
凌志、首相在10、15、20d时萎蔫率分别为10.00%、
21.57%、48.33%和21.67%、58.33%、70.00%。
复水阶段,凌志、首相复水5、10、15d时萎蔫率分别
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为43.33%、26.67%、20.00%和60.00%、40.00%、
20.00%,复水20d时两草种萎蔫状况消失。胁迫
期间首相萎蔫率增长幅度大于凌志,复水后首相萎
蔫率的恢复速率高于凌志(图6)。
图5 干旱胁迫及复水处理下凌志高羊茅和
首相黑麦草相对电导率比较
Fig.5 Comparison of relative conductivity of
Festuca arundinacea and Lolium perenne under
drought stress and re-watering treatments
图6 干旱胁迫及复水处理下凌志高羊茅和
首相黑麦草萎蔫率比较
Fig.6 Comparison of wilting rate of
Festuca arundinacea and Lolium perenne under
drought stress and re-watering treatments
2.7草坪质量 胁迫5d至复水5d期间两草种
的草坪质量呈明显下降趋势,凌志、首相在10、15、
20d及复水 5d时草坪质量分别为其对照的
85.57%、60.03%、45.36%、36.69%和68.75%、
51.09%、35.37%、30.50%。复水10、15、20d时,
凌志、首相草坪质量分别恢复为对照的57.28%、
81.64%、95.23%和38.40%、62.44%、93.22%。
胁迫期间首相草坪质量下降幅度大于凌志,复水期
间凌志草坪质量恢复程度大于首相,复水结束时凌
志草坪质量恢复至对照水平,首相草坪质量未恢复
至对照水平。试验期间凌志较首相可保持相对较高
的草坪质量(图7)。
图7 干旱胁迫及复水处理下凌志高羊茅和
首相黑麦草草坪质量比较
Fig.7 Comparison of turf quality of
Festuca arundinacea and Lolium perenne under
drought stress and re-watering treatments
2.8生长速率 水分充足条件下,首相生长速率
高于凌志。干旱胁迫下两草种生长速率都明显下
降,首相首先表现出下降趋势(图8)。凌志、首相生
长速率在10、15、20d时分别为其对照的90.41%、
67.23%、26.96%和76.26%、49.40%、19.48%。
复水期间两草种生长速率明显恢复,凌志、首相复水
5、10、15、20d时生长速率分别恢复为其对照的
38.02%、56.03%、76.15%、96.57%和21.19%、
40.23%、69.34%、86.50%。复水结束时,两者生长
速率都恢复到对照水平,且彼此差异不显著。胁迫
期间首相生长速率下降幅度大于凌志,复水阶段凌
志生长速率恢复程度优于首相。
3 讨论
持续干旱期间,土壤相对含水量的下降幅度可
反映草坪草抗旱性的强弱[11],有研究认为干旱胁迫
下生长在供水能力小及水分下降幅度大的土壤上的
草种抗旱性较强[12]。本研究认为凌志在干旱胁迫下
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图8 干旱胁迫及复水处理下凌志高羊茅和
首相黑麦草生长速率比较
Fig.8 Comparison of growth rate of Festuca arundinacea
and Lolium perenne under different drought
stress and re-watering treatments
通过降低蒸散量维持较高土壤相对含水量,表现出
较强的抗旱性。在干旱胁迫下降低蒸散耗水是植物
推迟脱水时间,减少组织损伤的重要避旱能力[13],
本研究表明,随着土壤相对含水量的降低,两草种蒸
散量不断下降[14]。胁迫期间供试草种蒸散量下降
与生长速率、萎蔫率密切相关,较低的生长速率和一
定程度的叶片萎蔫可降低植物蒸腾量,减少水分丧
失,使蒸散量下降,胁迫期间凌志可保持较低的生长
速率和萎蔫率,其蒸散量也始终低于首相,说明凌志
可通过调节自身生理机制来减少水分丧失,具有较
强抗旱性。
叶片相对含水量和叶片水势是反映干旱胁迫下
植物叶片水分缺失程度和能否维持生长的重要指
标[15-19],胁迫下维持较高叶片相对含水量和叶片水
势的植物一般都具有较强的抗旱性[20-22]。也有研究
认为,干旱胁迫严重时叶片水势难于准确表达植物
生长反应[23]。本试验结果显示,两草种叶片水势在
整个试验期间对水分的敏感性都很强,说明叶片水
势可以表征植物的抗旱性。同等干旱时间下凌志低
的蒸散量可使其土壤相对含水量保持较高水平,从
而使叶片保持较高的叶片相对含水量和叶片水
势[24],因此凌志以叶片相对含水量和叶片水势表征
的抗旱性强于首相。
质膜透性和萎蔫率是指示冷地型草坪草抗旱性
的重要指标,干旱胁迫程度加重会造成草坪草质膜
透性和萎蔫率不断升高,同等干旱胁迫下抗旱性弱
的草种质膜透性、萎蔫率上升幅度较大[25-28]。整个
胁迫期间凌志质膜透性、萎蔫率较首相保持在相对
较低的水平,且质膜透性急剧上升的峰值比首相出
现的较晚,说明凌志的抗旱性优于首相。
胁迫期间凌志草坪质量下降幅度小,说明凌志
以草坪质量表征的耐旱性较强[29-30]。但是本试验设
置的干旱胁迫对两草种生理机能造成较大伤害,导
致复水5d内草坪质量继续下降。另外,未发生水
分胁迫时首相生长速率高于凌志,但复水结束时凌
志生长速率达到首相水平,这种现象一方面是由于
干旱对首相生长速率的影响较大,复水后不能完全
恢复[31],另一方面是由于凌志对干旱胁迫产生了补
偿生长效应。
复水后,两草种的各项指标随复水时间延长逐
渐恢复,说明胁迫处理虽给供试草种造成较大伤害,
但尚未彻底破坏植物体的生理代谢机制,恢复供水
后供试草种很快通过调节自身生理生化反应恢复生
长[32]。就叶片相对含水量、萎蔫率、叶片水势以及凌
志草坪质量恢复程度来看,供试草种得到了抗旱锻
炼,生理机能完全恢复;就质膜透性、蒸散量以及首相
草坪质量恢复程度来看,供试草种受到较严重胁迫伤
害,生理机能无法恢复到胁迫前水平。凌志各指标在
复水过程中表现优于首相,干旱胁迫后恢复能力强。
4 结论
随着干旱胁迫时间延长,两种草坪草的叶片相
对含水量、蒸散量、土壤相对含水量、草坪质量、生长
速率、叶片水势呈明显下降趋势,质膜透性、萎蔫率
呈明显上升趋势。复水后两种草坪各项指标逐渐恢
复,叶片相对含水量、萎蔫率、叶片水势、生长速率、
凌志草坪质量恢复到对照水平,质膜透性、蒸散量、
首相草坪质量未恢复到对照水平。凌志各指标胁迫
下变化幅度低于首相,复水后恢复速度较快,抗旱性
强,凌志草坪草更适应于干旱区种植。
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[J].Scientia Horticulturae,2008,115:190-195.
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PRATACULTURAL SCIENCE(Vol.29,No.03) 03/2012
Responses of tal fescue and perennial ryegrass turfgrasses to
drought stress and re-watering treatment
YANG You-jun1,ZHENG Ming-zhu1,QIN Wei-zhi 2,
CHEN Tao1,JIANG Shi-gao1,LIU Jin-rong1
(1.Key Laboratory of Grassland Agro-ecology System,Ministry of Agriculture;
Colege of Pastoral Agriculture Science and Technology,Lanzhou University,Lanzhou 730020,China;
2.YuanGang Agroforestry Development Co.Ltd.Gansu,Lanzhou 730020,China)
Abstract:Turfgrasses always go through the process of“drought-re-watering-drought-re-watering…”in
the growth seasons.It is a good opportunity to examine the growth and morphology responses of turfgrass
to drought stress and re-watering treatments.In this study,the responses of Barlexas cultivar of Tal Fes-
cue(Festuca arundinacea)and Premier cultivar of Perennial Ryegrass(Lolium perenne)to drought stress
and re-watering treatments were investigated.The results showed that drought stress caused a significant
decline in TQ,leaf RWC,LWP,GR,ET,SWC and a significant increase in EL,LW of both cultivars.
After re-watering,al the indicators rehabilitated to some degree.Leaf RWC,LW,LWP of both cultivars
and TQ of Barlexas reached the same order of control group,however,EL,ET of both cultivars and TQ of
Premier do not reached the order of control group.Through the entire experiment,Barlexas showed better
performance than Premier,which suggests that Barlexas has a stronger drought resistance and recovery ca-
pability than Premier.
Key words:cool-season turfgrass;drought and re-watering;response
Corresponding author:LIU Jin-rong E-mail:ljr2197@
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163.com
2012年2月国内市场主要畜产品与饲料价格分析
猪肉批发价西部分别高于东、中部9.3%、4.6%;牛肉批发价西部分别高于东、中部5.9%、1.3%;
羊肉批发价东部分别高于中、西部6.2%、7.0%;鸡肉批发价格中部分别高于东、西部25.6%、5.9%;鸡
蛋批发价中部分别高于东、西部11.2%、2.5%。2月国内猪肉、牛肉、鸡肉批发价格略有上涨,环比分别
上涨了1.2%、0.8%、2.4%;而鸡蛋批发价格回落幅度较大,环比下降了8.4%;羊肉批发价格变化并不
明显。
玉米批发价格西部分别高于东、中部0.6%、2.9%;大豆批发价格西部分别高于东、中部0.3%、
2.5%;豆粕批发价格中部分别高于东、西部3.1%、0.6%。国内玉米批发价上涨幅度较大,环比上涨了
8.6%;而大豆、豆粕批发价格有所下降,环比分别下降了1.9%、4.0%。
 表1 2月国内市场主要畜产品批发价格  元·kg-1
畜产品
东部
地区
中部
地区
西部
地区
平均
猪肉 23.60  24.67  25.80  24.69
牛肉 35.80  37.44  37.93  37.06
羊肉 47.20  44.44  44.11  45.25
鸡肉 12.82  16.10  15.21  14.71
鸡蛋 6.99  7.77  7.58  7.45
   表2 2月国内市场主要饲料价格   元·t-1
饲料
东部
地区
中部
地区
西部
地区
平均
玉米 2 395  2 343  2 410  2 383
大豆 3 967  3 883  3 980  3 943
豆粕 3 030  3 123  3 103  3 085
棉粕 2 575  2 800  2 267  2 547
(兰州大学草地农业科技学院 杨林杰)
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