全 文 ：23卷 7期 草　业　科　学 85　
Vol.23 , No.7 PRAT ACULT URA L SCIENCE 7/ 2006
草坪园艺 磷钾肥和多效唑对高羊茅越夏性的影响研究Ⅰ.高温对高羊茅叶片中保护酶的影响
王志勇1 , 2 , 叶水英1 ,廖 丽1 ,朱寿民1 ,余高镜2 ,孙小霞2 ,林文雄2
(1.景德镇高等专科学校生化系 ,江西 景德镇 333000;2.福建农林大学应用生态研究所 ,福建 福州 350002)
摘要:采用裂裂区设计探讨了磷肥 、钾肥和多效唑 3 因素 3水平对高羊茅 Festuca arundinecea cv.Huntdog 5
越夏过程中保护酶活性的影响。研究结果表明:磷肥 、钾肥 、多效唑 、磷肥×钾肥 、磷肥×多效唑 、钾肥×多
效唑 、磷肥×钾肥×多效唑互作均达极显著(P<0.01), 综合得出 A2B3C2(磷:60 kg/hm2 , 钾:140 kg/ hm2 ,
多效唑:250 mg/ L)处理下 ,高羊茅的叶片细胞中保护酶活性相对较高 ,能显著增强高羊茅耐热性和延缓植
株衰老 ,有利于其安全越夏。
关键词:磷肥;钾肥;多效唑;裂裂区;超氧化物歧化酶;过氧化物酶;过氧化氢酶;高羊茅
中图分类号:S543+.903.7　　　文献标识码:A　　　文章编号:1001-0629(2006)07-0085-05
＊　在草坪学中 ,根据对环境温度的适应性 ,将
草坪草分为暖季型草坪草和冷季型草坪草[ 1] 。
其中冷季型草坪草是指在寒冷条件下能正常生长
发育的草坪草 ,如:高羊茅 Festuca arundinecea 、早
熟禾 Poa pratensis 、黑麦草 Lolium perenne 、剪股
颖 Ageost is stoloni fera 等。一般分布在温带和
副极带地区 ,其生长的最适合温度是15 ～ 25 ℃,
当温度高于 30 ℃时 ,通常出现枯黄甚至死亡
现象[ 2] 。
亚热带气候表现为夏季高温炎热 ,冬季较为
寒冷 ,而春秋两季较短 。夏季的高温可能是造成
冷季型草坪草高羊茅生长不良的重要因子 ,因夏
季雨量较为充足 ,因而这一季节的水分因子对高
羊茅影响不大。试验旨在通过运用肥料和多效唑
配比使用 ,研究自然高温胁迫之下高羊茅叶片中
活性氧代谢酶的变化 ,为其在热带 、亚热带地区的
大范围应用提供理论依据 。
1 试验地自然概况
1.1 试验地的地理位置与气候条件　试验
地位于福州金山福建农林大学田间试验基地 。地
处东经119°17′,北纬 26°05′,海拔 12 m ,属南亚热
带海洋性季风气候 ,年降水量 1 343.7 mm , 30%
的降水集中在夏季 ,全年无霜期 326 d ,年均日照
时间 1 840 h ,年均雨日 150 d , ≥10 ℃年浮动积
温 6 500 ～ 7 500 ℃,2004年8月均温为 30.7 ℃。
1.2 土壤农化性状 　经测定该土壤 pH 值
5.09 , 有机质 、全氮 、全磷和全钾含量分别为
10.102 ,0.794 ,0.497和 48.725 g/kg ,速效氮 、速
效磷 、速效钾含量分别为 55.435 , 24.123 和
38.612 mg/kg 。
2　材料与方法
2.1 试验材料　试验选取的材料为目前亚热带
地区城市建坪中广泛使用的禾本科冷季型草坪草
高羊茅 F.arund inecea cv.Huntdog 5。
2.2 设计方法　采用裂裂区试验设计 ,设 A ,B ,
C 3因素 3水平 ,其中 A 因素为磷肥(按 P2O 5 计
算),分 A1 ,A2 ,A3(40 ,60 , 80 kg/hm2)3水平 ,为
主处理 。B 因素为钾肥(按 K2O 计算),分 B1 ,
B2 , B3(60 ,80 ,140 kg/hm 2)3水平 ,为副处理。C
因素为多效唑 ,分 C1 ,C2 , C3 (0 , 250 , 500 mg/L)
3水平 ,为副副处理。
2.3 研究方法　取 0.5 g 叶片 ,加入 5 mL 预冷
提取液(含 50 mmol/ L pH 值 7.0的磷酸缓冲液
和 1%PVP), 在冰浴中研磨成匀浆 , 匀浆经
15 000 g/min离心 10 min ,上清液用于测定超氧
＊ 收稿日期:2005-10-17
基金项目:福建省重大科技专项(NZ2004-01-4)
作者简介:王志勇(1979-), 男 , 江西乐平人 , 助教 , 在读硕
士生 ,从事作物生理生态学研究。
通讯作者:林文雄　E mail:w enxiong181@163.com
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化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化
氢酶(CAT)活性。
2.3.1 SOD 含量的测定　参照朱广廉等的方
法[ 3] ,略作修改。高羊茅样品取 50 μL 酶液 ,加入
3.9 mL反应混合液[含 50 mmo l/L pH 值 7.8的
磷酸缓冲液 、77.12 μmol/ L 硝基四唑蓝(NBT)、
0.1 mmol/ L 乙二胺四乙酸(EDTA)和 13.37
mmo l/L 蛋氨酸] 和 0.1 mL 80.2 μmol/ L 核黄
素 ,以不加酶液作为对照 ,放在 3 000 lx 下光照
10 min后 ,于 560 nm 处测定 SOD值。以每分钟
抑制 NBT 光氧化还原 50%的酶用量为 1个酶活
单位即 u/mg 。
2.3.2 POD活性的测定　参照华东师范大学生
理教研组的方法[ 4] ,略作修改 ,取 20 μL 酶液 ,加
入 1 mL 0.1 mo l/L pH 值 6.0的磷酸缓冲液和
3 mL POD反应液(50 mL 0.1 mol/L pH 值 6.0
的磷酸缓冲液中加 20 μL 愈创木酚和19 μL 30%
H 2O2)后 , 立即于 470 nm 下比色 , 酶活性以
■OD470 nm/(min·mg)表示 。
2.3.3 CA T 活性的测定　参照西北农业大学植
物生理生化教研组的碘量法进行[ 5] 。在 4个反应
瓶中加入 0.05 mL 酶液和 2.9 mL 水 ,其中 3瓶
加入 2.5 mL 0.1 mo l/L H 2O 2 。反应 10 min后 ,
在各瓶中加入 2.5 mL 1.8 mo l/L H2SO 4 终止反
应 ,然后在每瓶中加入 0.5 mL 20%碘化钾 , 2滴
10%钼酸铵 ,3滴 0.5 %淀粉 ,用 0.01 mol/ L 硫代
硫酸钠滴定至蓝色消失为止 ,根据硫代硫酸钠的
用量计算 CA T 活性即 mg/(min·mg)。
3　结果分析
植物在逆境(如高温 、低温等)胁迫时体内活
性氧增加 ,导致膜脂过氧化 ,使细胞系统受到伤
害 ,从而严重影响生物膜的功能;而堪称植物膜保
护的 3 大酶系 ,即 SOD 、POD 和 CAT 具有清除
活性氧自由基的作用[ 6] 。
　　从表 1可以看出 ,磷肥 、钾肥 、多效唑及磷肥
与钾肥 、磷肥与多效唑 、钾肥与多效唑 2因素互作
和磷肥与钾肥及多效唑 3 因素互作对叶片中的
SOD 、POD 、CAT 活性的影响差异达极显著水平
(P <0.01);这说明磷钾肥与多效唑对 SOD 、
POD 、CA T 酶活性有重要的影响作用 。
表 1　保护酶活性的方差分析
变异来源 自由度
F 值
SOD POD CA T
主区部分
区组 2
A 2 394.84＊＊ 94.08＊＊ 194.11 ＊＊
EA 4
总变异 8
副区部
分
B 2 316.11＊＊ 179.0＊＊ 224.05 ＊＊
A×B 4 281.27＊＊ 71.49 ＊＊ 124.04 ＊＊
EB 12
总变异 26
副副区部分
C 2 10.45＊＊ 18.76＊＊ 19.64＊＊
A×C 4 76.23＊＊ 108.13＊＊ 109.35＊＊
B×C 4 26.17＊＊ 7.05＊＊ 19.84＊＊
A×B×C 8 80.84＊＊ 68.49＊＊ 42.70＊＊
Ec 36
总变异 80
　注:＊＊表示 0.01 水平差异显著。
　　从表 2可以看出 ,在 3个磷肥 、钾肥处理水平
下高羊茅 SOD 、POD 、CA T 酶活性间均达到极显
著差异(P <0.01),SOD 、POD 、CA T 的活性大小
随着施肥量的增加而提高 ,而 3个多效唑水平处
理的 SOD 、POD 、CAT 酶活性也均达到极显著水
平(P <0.01),其中 C1 与 C2间差异不显著 ,C1 、
C2与 C3 间均达到极显著水平(P <0.01),但
SOD 、POD 、CAT 酶的活性大小随着施用浓度的
增加而呈现降低趋势 ,三者表现趋势一致 ,说明施
肥量的高低及多效唑浓度的大小对 SOD 、POD 、
CA T 活性高低有重要影响。
表 2　不同施肥量与不同多效唑浓度对高羊茅
SOD、POD、CAT酶活性的影响
处理 SOD(u/ mg)
POD
[ ■OD470/(min·mg)]
CAT
[ mg/(min·mg)]
主处理
A1 4.35cC 6.83cC 0.29cC
A2 4.61bB 7.20bB 0.31bB
A3 5.38aA 7.88aA 0.34aA
副处理
B1 4.30cC 6.71cC 0.28cC
B2 4.77bB 7.25bB 0.31bB
B3 5.27aA 7.94aA 0.34aA
副副处理
C1 4.88aA 7.35aA 0.32aA
C2 4.81aA 7.45aA 0.32aA
C3 4.65bB 7.10bB 0.30bB
　注:显著性比较限于同列同因素的不同处理间。不同
小写字母表示差异达 0.05 水平 , 不同大写字母表示差异
达 0.01 水平。下同。
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　　2因子互作分析结果表明 ,在相同的磷肥水
平下 ,钾肥和多效唑对高羊茅叶片中 SOD 、POD 、
CA T 活性的影响 ,以处理 B3C2 的活性较高(表
3);而在相同的钾肥水平下 ,钾肥和多效唑对高羊
茅叶片中保护酶活性的影响则以处理 A2C2 的最
高(表 4)。因此在该处理水平下 ,高羊茅具有较
强的抗氧化能力 ,使植物体内含有较低的自由基
含量 。从而减少自由基对膜的破坏 ,以达到提高
高羊茅耐热性的能力 。
表 3　钾肥与多效唑互作处理对高羊茅
SOD、POD、CAT活性的影响
处理 SOD(u/mg)
POD
[ ■OD470/(min·mg)]
CAT
[ mg/(min·mg)]
B1C1 4.06dD 6.75e fEF 0.29dDE
B1C2 4.46cC 6.80e fEF 0.294dD
B1C3 4.37cCD 6.59 fF 0.27eE
B2C1 5.20abAB 7.44cdBCD 0.32bcBC
B2C2 4.53cC 7.23dCDE 0.29dDE
B2C3 4.58cC 7.09deDE 0.30cdCD
B3C1 5.37aAB 7.87bAB 0.33bB
B3C2 5.44aA 8.33aA 0.37aA
B3C3 5.01bB 7.62bcBC 0.32bcBC
表 4　磷肥和多效唑互作处理对高羊茅
SOD、POD、CAT酶活性的影响
处理 SOD(u/mg)
POD
[ ■OD470/(min·mg)]
CAT
[ mg/(min·mg)]
A1C1 4.36deD 6.92e fDE 0.299cCD
A1C2 4.17eD 6.55fEF 0.271dEF
A1C3 4.52dD 7.01deDE 0.290cDE
A2C1 4.93cC 7.37cdCD 0.319bBC
A2C2 5.66aA 8.14abAB 0.360aA
A2C3 3.79 fE 6.08gF 0.247eF
A3C1 5.51bcBC 7.76bcABC 0.330bB
A3C2 5.15bcBC 7.66cBC 0.318bBC
A3C3 5.34bAB 8.21aA 0.358aA
　　在8月的高温(均温 30.7 ℃)条件下 ,综观磷
钾肥和多效唑对高羊茅 3 因子互作(表 5)对
SOD 、POD与 CAT 酶活性的影响 ,与其他处理相
比 ,处理 A2B3C2的酶活性最高 ,即在此水平下 ,
高羊茅叶片具有较强清除植物体内因高温胁迫而
产生的自由基 ,从而减轻由高温所引起的细胞膜
损伤 , 保护膜结构的稳定性 ,这是草坪草在该条
件下耐热性增强的关键。
4　结论与讨论
植物在正常情况下的酶促反应 、叶绿体和线
粒体的电子传递过程和一些低分子有机物的自动
反应 ,都会产生活性氧物质 ,但他们很快能被植物
体内的 SOD 、POD 、CA T 等保护酶所清除 。而在
逆境胁迫下 ,这种活性氧的产生与清除之间的平
衡会被破坏 ,植物的清除能力下降 ,活性氧含量增
加 ,这样随着受胁迫时间的延续 ,植物所受的伤害
也将随之加重 。前人研究认为 ,在环境或温度不
适宜的逆境下会促进活性氧的积累 。活性氧的种
类有超氧阴离子(O 2 -)、过氧化氢(H2O 2)、羟自
由基(-OH)和单线态氧(1O2),这些物质能够引
发或加剧膜脂过氧化作用与膜质脱脂化作用 ,造
成细胞膜系统损伤 , 严重时会导致植物细胞死
亡[ 7 , 8] 。可见 ,在逆境下 ,细胞内自由基平衡体系
维持对植物的抗性而言是至关重要的[ 9] 。试验结
果证明 ,高羊茅磷钾肥施用量和多效唑喷施浓度
过多或过少 ,均会造成叶片保护酶(SOD 、POD 、
CA T)活性都不及适宜的处理水平 ,如本试验条
件下的 A2B3C2处理 ,这可能是因为植株受到高
温胁迫过程中 ,在不适宜的处理条件下 ,通过提高
叶片保护酶活性来减轻伤害程度都不及 A2B3C2
处理 。SOD酶能够催化 O2 - 、OH- 、H 2O 2 与1O2
等发生歧化反应生成 H 2O 2 与 O 2 , POD 酶与
CA T 酶则能使 H2O 2 转化成 H2O与 O 2 ,这些保
护酶均能有效地清除细胞内自由基 ,从而对维持
体内自由基的平衡具有重要的作用[ 10] 。保护细
胞在逆境条件下不受氧化胁迫的伤害被认为是抗
逆机制之一 ,所以这些酶在逆境下活性的大小 ,直
接影响到细胞本身自由基含量的多少 ,进而影响
到对膜系统造成的伤害程度 ,可作为衡量作物抗
性大小的重要依据[ 11-14] 。从而得出 ,磷钾肥施用
量和多效唑喷施浓度配比不同会导致植物因体
内所含的保护酶活性的不同 ,必然会反应到抗
逆能力的差异上 ,这就是为什么在 A2B3C2 处
理下的高羊茅草坪草具有较强抗逆能力的生理
基础 。研究结果显示逆境胁迫下 A 2B3C2(即
A =60 kg/hm 2 ,B=140 kg/hm2 , C =250 mg/L)
处理使高羊茅叶片中 SOD 、POD 、CA T 活性的含
量最高(表 5)。该结论与前人的结论趋于一
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致[ 9 , 15-21] 。表明此处理下的高羊茅草坪草在逆境
胁迫下植株体内处于较好的生理状态 ,因此在磷
钾肥施用量和多效唑喷施浓度合理配比下 ,对高
温逆境适应性能力较强 ,能显著延长植株的衰老
和延长高羊茅的绿色期。可见 ,科学管理对提高
高羊茅越夏性能的重要性 。
表 5　磷钾肥和多效唑互作处理对高羊茅 SOD、POD、CAT酶活性的影响
处理 SOD(u/mg)均值 0.05 0.01
POD[ ■OD470/(min·mg)]
均值 0.05 0.01
CAT[ mg/(min·mg)]
均值 0.05 0.01
A1B1C1 3.64 lmn MN 6.24 l KL 0.265 p J
A1B1C2 3.25 no NO 5.31 m M 0.234 q K
A1B1C3 3.96 jk JKL 6.70 k JK 0.270 op IJ
A1B2C1 4.19 ij IJ 6.98 hijk HI J 0.309 hi FGH
A1B2C2 3.52 mn MN 6.21 l L 0.236 q K
A1B2C3 3.85 kl KLM 6.28 l KL 0.268 p J
A1B3C1 5.23 f EF 7.59 fg FG 0.324 efgh DEFG
A1B3C2 5.74 cd CD 8.12 cd CD 0.345 cd CDE
A1B3C3 5.72 d CD 8.05 de DE 0.332 def DEF
A2B1C1 4.37 i HIJ 7.07 hij GH IJ 0.310 ghi FGH
A2B1C2 4.75 g GH 7.49 fg FG 0.321 efgh DEFG
A2B1C3 3.10 o O 4.58 n N 0.186 r O
A2B2C1 5.72 d CD 7.73 ef DE 0.330 defg DEF
A2B2C2 4.00 jk J 6.90 jk HIJ 0.284 jkop H IJ
A2B2C3 3.37 no NO 6.13 l L 0.234 q K
A2B3C1 4.70 gh GH 7.32 gh FGH 0.319 fgh EFG
A2B3C2 5.57 a A 10.04 a A 0.475 a A
A2B3C3 4.89 g FG 7.52 fg FG 0.321 efgh DEFG
A3B1C1 4.17 ij IJ 6.93 ijk HI J 0.297 ijk GH I
A3B1C2 5.38 ef DE 7.59 fg EF 0.329 defgh DEF
A3B1C3 6.05 bc BC 8.49 b BCD 0.346 cd CD
A3B2C1 5.67 de CD 7.60 fg EF 0.330 defg DEF
A3B2C2 6.06 b BC 8.56 b BC 0.349 cd CD
A3B2C3 6.50 a A 8.85 b B 0.412 b B
A3B3C1 6.19 b AB 8.75 b B 0.362 c C
A3B3C2 4.00 jk JKL 6.83 jk I J 0.277 kop IJ
A3B3C3 4.43 hi H I 7.29 ghi FGHI 0.317 fghi FG
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The effects of different phosphorus、potassium and plant growth retardant application rates on the
heat-resistance of Festuca arundinacea
Ⅰ.The influence of high tempe rature on protect ive enzymes in the leaves of Festuca arundinacea
WANG Zhi-yong 1 , 2 , YE Shui-ying1 , LIAO Li1 ,ZHU Shou-min1 ,
YU Gao-jing 2 ,SUN Xiao-xia2 , LIN Wen-xiong2
(1.Agroecolo gical Institute ,Fujian Ag riculture and Fo rest ry Unive rsity ,Fuzhou 350002 ,China;
2.Department of Bio-Chemist ry , Jingdezhen Co llege , Jingdezhen 333000 , China;
3.Fo rest ry College ,Fujian Ag ricul ture and Fo rest ry Universi ty ,Fuzhou 350002 ,China)
Abstract:The split-spli t plo t design w ith three factors and three levels w as employed to study the
ef fect of dif ferent t reatments wi th di fferent pho spho rus , potassium and plant g row th retardant
(PP333)applicat ion rates on the actives of pro tective enzymes (SOD , POD ,CA T)in the leaves o f Fe-
stuca arund inecea in the ove raestivation.The result showed that the effect of phosphorus , po tassium ,
PP333 and the interaction of phospho rus × potassium , phosphorus × PP333 , po tassium ×PP333 ,
phosphorus ×potassium×PP333 w ere very significant.The best pract ice , show ing the highest active s
of protectiv e enzymes in leaves o f Festuca arundinacea , was A2B3C2 (A2 =60 kg/hm2 , B3 =140
kg/hm2 , C2=250 mg/L)treatment.It was therefore suggested that the treatment with A2B3C2 w as the
bet ter practice to significantly increase heat -resistance , postpone the senescence of Festuca arundinacea
plants and overaestivate safely under the st ress of high- temperature environment in summer.
Key words:phosphorus;po tassium;plant g row th retardant (PP333);spli t-split plo t design ;superox-
ide dismutase;pero xides;catalase;Festuca arund inacea