全 文 ：第21卷 第4期
Vol.21 No.4
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2013年 7月
July 2013
doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2013.04.018
猪舍废弃垫料对2种草坪草生长与耐旱性的影响
陈俊翰,周 禾*
(中国农业大学草地研究所,北京 100193)
摘要:为开发利用猪舍废弃垫料使其成为无土草皮基质,试验以猪舍废弃垫料为原料,以体积比配制基质,设置6
个处理:T1:90%纯沙+10%废弃垫料;T2:70%纯沙+30%废弃垫料;T3:50%纯沙+50%废弃垫料;T4:30%纯沙
+70%废弃垫料;T5:10%纯沙+90%废弃垫料;T6:100%废弃垫料;以大田土壤为对照,以高羊茅(Festuca
arundinace)和多年生黑麦草(Loliumperenne)为试验草种,研究废弃垫料对草坪草生长和抗旱性的影响。结果表
明:添加废弃垫料的各基质,草坪草叶宽、叶绿素含量和可溶性蛋白均明显高于对照;废弃垫料明显促进草坪草生
长,其在基质中所占比例越高,草坪草生长态势越好;废弃垫料中含有的重金属并未对草坪草产生毒害。抗旱试验
表明,废弃垫料较大田土壤具有较高的持水能力和营养元素含量,在同等干旱水平下能维持草坪草正常生理代谢,
缓解干旱胁迫对草坪草的影响。
关键词:废弃垫料;无土基质;重金属;高羊茅;多年生黑麦草;抗旱性
中图分类号:Q945.78;S216.1 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2013)04-0744-08
InfluencesofAbandonedBeddingontheGrowthand
DroughtResistanceofTwoTurfGrassTypes
CHENJun-han,ZHOUHe*
(DepartmentofGrasslandScience,ColegeofAnimalScienceandTechnology,
ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,China)
Abstract:Inordertodevelopanewsoilesssodmedium,sixtreatmentsweredesignedusingtheabandoned
beddingofpiggeryandsand(T1:90%sand+10%abandonedbedding;T2:70%sand+30%abandoned
bedding;T3:50%sand+50%abandonedbedding;T4:30%sand+70%abandonedbedding;T5:90%
sand+10%abandonedbedding;T6:100%abandonedbedding;CK:soil)(volumeratio,thesameas
blow).Theinfluencesofabandonedbeddingonthegrowthanddroughtresistanceoftalfescueandperen-
nialryegrasswerestudied.Resultsindicatedthattheleafbreadth,chlorophylandsolubleproteincon-
tentsofbothlawngrassesgrowninthemediumaddedabandonedbeddingareapparentlyhigherthanCK.
Theabandonedbeddingcouldpromotethegrowthofbothlawngrasses.Andtheheavymetalsofaban-
donedbeddingdidnothurtbothlawngrasses.Droughtresistancetestshowedthatthewaterandnutritive
elementcontentsofabandonedbeddingwerehigherthanthatofsoil.Sotheabandonedbeddingcouldre-
ducetheeffectofdroughtstressonturfgrasses.
Keywords:Abandonedbedding;Soiless medium;Heavy metals;Tal fescue;Perennialryegrass;
Droughtresistance
近年来,草皮无土基质的选材范围愈发宽广,除
了非织造布、泥炭、岩棉、蛭石和腐殖质等传统材料,
许多新的材料如蚓粪、秸秆、脲醛泡沫、畜禽粪便、污
泥与生活垃圾等也备受关注。草坪草的生长与养护
需要大量的水,然而水资源的匮乏已是一个普遍性
问题,尤其在大城市因人口增加而显得更加突出[1]。
将无土基质材料与草坪草抗逆性二者结合,寻求一
种养护成本更低,更节约更经济的新型无土基质成
为草皮无土基质研究的一个新热点。
猪舍发酵床垫料主要以锯末、稻壳、食用菌下脚
料、花生(Arachishypogaea)壳等为原料。随着发
酵床应用时间的延长,锯末、食用菌下脚料等不断被
收稿日期:2013-01-07;修回日期:2013-02-12
作者简介:陈俊翰(1988-),男,四川南充人,硕士研究生,研究方向为草坪与城市绿化,E-mail:junhanc@qq.com;*通信作者 Authorfor
correspondence,E-mail:zhouhe@cau.edu.cn
第4期 陈俊翰等:猪舍废弃垫料对2种草坪草生长与耐旱性的影响
分解,垫料内矿物元素不断富集[2],垫料对粪尿的消
纳能力也逐步减弱,猪舍臭气浓度增加,此时垫料已
不再适宜使用。废弃垫料中含有微生物降解的锯
末、食用菌下脚料、粪污等,如果白白扔掉,不仅浪费
资源,而且污染环境,常见的处理方法是直接还田,
但是废弃垫料中的重金属是否会对植物产生毒害,
甚至进入食物链是否对人体产生影响尚未得知。
本试验以高羊茅(Festucaarundinacea)和多年
生黑麦草(Loliumperenne)作为研究对象,以发酵
床废弃垫料为基质原料,以大田土壤为对照,研究废
弃垫料基质对草坪草生长和抗旱性的影响。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验使用的高羊茅品种为科纳多(F.arundi-
nace‘Coalnaduo’),多年生黑麦草品种为蒙特利
(L.perenne‘Monterey’)。种子由中国农业大学
牧草与草坪草质量监督检验测试中心提供。试验用
大田土壤取自中国农业大学牧草种子楼前草坪,试
验用猪舍发酵床废弃垫料来自北京市通州区万全养
猪场,取料深度为10~40cm。
1.2 试验设计
试验采用温室盆栽方法,将废弃垫料晾干粉碎
和纯沙以不同比例配置生长基质,各处理基质设计
如下,T1:90%纯沙+10%废弃垫料(体积比,下
同);T2:70%纯沙+30%废弃垫料;T3:50%纯沙+
50%废弃垫料;T4:30%纯沙+70%废弃垫料;T5:
10%纯沙+90%废弃垫料;T6:100%废弃垫料;大
田土壤为对照,每个处理设3次重复。干旱胁迫试
验以100%废弃垫料为基质,大田土壤为对照。试
验前测定各处理基质的基本理化性质(表1),包括
碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量、pH和微量元
素Cu,Zn,Fe,Mn。
1.3 播种及管理
试验在位于中国农业大学西校区科技园的资源
与环境学院温室内进行。按体积比将基质装入花
盆,每个花盆播撒约100粒种子,覆沙,种子出苗后
正常管理,期间注意防治病虫害。
表1 各基质基本理化性质
Table1 Basicphysicalandchemicalpropertyofmedium
基质
Medium
碱解氮
AlkalinehydrolysisN
/mg·kg-1
速效磷
AvailableP
/mg·kg-1
速效钾
AvailableK
/mg·kg-1
有机质
Organicmatter
/%
pH
微量元素Traceelement/mg·kg-1
Cu Zn Fe Mn
CK 58.16 24.13 133.52 2.04 7.88 2.97 5.60 9.40 1.20
T1 59.75 142.45 163.23 1.05 7.91 3.64 11.53 1.93 15.14
T2 215.62 513.42 563.62 3.46 7.44 6.15 13.99 4.31 47.23
T3 465.73 1109.65 1217.41 7.44 7.34 8.40 14.43 8.01 51.79
T4 862.41 2054.13 2254.49 13.78 6.85 12.21 15.49 18.97 62.03
T5 1733.43 4128.79 4531.51 27.68 6.65 17.50 15.60 40.73 83.31
T6 2587.22 6162.38 6763.45 41.32 4.86 23.81 17.86 46.69 131.57
注:T1:90%纯沙+10%废弃垫料(体积比);T2:70%纯沙+30%废弃垫料;T3:50%纯沙+50%废弃垫料;T4:30%纯沙+70%废弃垫料;
T5:10%纯沙+90%废弃垫料;T6:100%废弃垫料;CK:大田土壤;下同
Note:T1:90%sand+10%abandonedbedding(volumeratio);T2:70%sand+30%abandonedbedding;T3:50%sand+50%aban-
donedbedding;T4:30%sand+70%abandonedbedding;T5:90%sand+10%abandonedbedding;T6:100%abandonedbedding;CK:nor-
malsoil;thesameasblow
1.4 测定方法
草坪草正常生长40d后,每盆随机取10片正
常生长叶片测量宽度,计算平均值,同时取健壮叶片
测定叶绿素和可溶性蛋白含量。干旱胁迫采用自然
干旱法,草坪草出苗生长1个月后将水浇透,之后不
再浇水,每隔5d测量各项生理指标,共测20d。
1.4.1 基质理化性质测定 碱解氮用碱解扩散法
测定;速效磷采用 NaHCO3 浸提-钼锑抗显色法和
HCl浸提-钼锑抗显色法测定;速效钾采用NH4OAc-
火焰光度法测定;有机质采用重铬酸钾-外加热法测
定;微量元素Zu,Zn,Fe,Mn含量用原子吸收火焰光
度计测定;pH测定采用纯水浸提-pH计测定。以上
测定方法参考鲍士旦《土壤农化分析》[3]。
1.4.2 生理指标测定 叶片相对含水量、基质含水
量采用烘干法测定,叶绿素含量使用丙酮浸提法测
定,电解质外渗率用电导率仪法测定,MDA含量用
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草 地 学 报 第21卷
TCA+TBA法测定,脯氨酸含量用磺基水杨酸法测
定,SDO活性用 NBT法测定,POD活性用愈创木
酚法测定[4],可溶性糖含量用蒽酮比色法测定,可溶
性蛋白含量用考马斯亮蓝G-250法测定[5]。
1.5 数据分析
数据分析采用Excel2007和SPSS17.0进行,
多重比较使用Duncan法。
2 结果与分析
2.1 不同基质对草坪草生长的影响
草坪草叶片宽度测定结果表明:对照基质叶片
宽度最小,T1基质2种草坪草叶片宽度和对照无显
著差异(图1)。多年生黑麦草最大叶宽出现在T3,
T4和T5处理,且三者之间无显著差异,分别比对
照高0.13,0.11和0.12cm。高羊茅最大叶宽出现
在T6处理,比对照宽0.28cm。随着基质中废弃垫
料所占比例的增大,草坪草叶宽增大,说明废弃垫料
中的营养物质能显著促进草坪草生长。
叶绿素是植物进行光合作用的主要物质,反映
了草坪草生长内在动力,同时叶绿素含量的多少也
可以反映出草坪草的景观质量(色泽方面)。矿质元
素对叶绿素形成有很大影响,N和 Mg是叶绿素的
组成元素,不可或缺;Fe,Mn,Cu和Zn等元素是叶
绿素形成过程中某些酶的活化剂,在叶绿素形成中
起间接作用[6]。有研究表明,低浓度重金属含量能
促使草坪草叶绿素含量增加,而高浓度的重金属含
量会使叶绿素合成受阻,破坏叶绿体结构,使叶绿素
含量下降,因此叶绿素含量能反应植物是否受到了
重金属毒害[7]。由试验结果可知,T3基质高羊茅叶
片叶绿素含量最高(图2),T4基质多年生黑麦草叶
片叶绿素含量最高;从T1到T6各基质2种草坪草
的叶绿素含量均明显高于对照(P<0.05),说明垫
料中的重金属并未阻碍草坪草叶绿素合成,反而作
为微量元素促进草坪草叶绿素的合成。
图1 不同基质对2种草坪草叶宽的影响
Fig.1 Effectsofdifferentmediaontheleafbreadthsoftalfescueandperennialryegrass
注:不同小写字母表示不同基质处理间差异显著(P<0.05)。下同
Note:Differentlettersindicatesignificantdifferenceatthe0.05levelamongdifferentmedia.Thesameasbelow
重金属离子进入植物体后,与其他化合物结合
成金属络合物或螯合物,抑制植物各种代谢活动尤
其是蛋白质的合成,同时加强了原有蛋白质的变性
失活与分解[8]。因此,可溶性蛋白质含量是衡量植
物是否发生重金属胁迫的重要指标。由表1可知,
废弃垫料中微量元素Cu,Zn,Fe,Mn含量均远高于
大田土壤,各基质中随着废弃垫料比例的增大,微量
元素含量显著增加(P<0.05)。由试验结果可知,
多年生黑麦草在对照基质中其叶片可溶性蛋白含量
最低,在 T2 到 T4 处理中均明显高于对照组
(P<0.05)(图3),T5和对照之间无显著差异,而
T6处理可溶性蛋白含量最高,较对照高出1.63
mg·g-1。高羊茅在对照基质中其叶片可溶性蛋白
含量最低,T1到 T5处理的均明显高于对照(P<
0.05),但相互之间无显著差异,T6处理可溶性蛋白
含量最高,较对照高出1.81mg·g-1。试验结果显
示,垫料中的重金属并未对草坪草产生毒害,反而提
高了草坪草叶片可溶性蛋白含量。
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第4期 陈俊翰等:猪舍废弃垫料对2种草坪草生长与耐旱性的影响
图2 不同基质对2种草坪草叶绿素含量的影响
Fig.2 Effectsofdifferentmediaonthechlorophylcontentsoftalfescueandperennialryegrass
图3 不同基质对草坪草可溶性蛋白含量的影响
Fig.3 Effectsofdifferentmediaonthesolubleproteincontentsoftalfescueandperennialryegrass
2.2 废弃垫料基质对干旱胁迫下草坪草各生理指
标的影响
干旱胁迫第1d,废弃垫料组和对照组中高羊茅
和多年生黑麦草叶片相对含水量都相差无几,处于
正常水平(表2)。随着干旱时间的延长,叶片含水
量呈现下降趋势,对照组与废弃垫料组的叶片含水
量差异越来越大。干旱胁迫第5d,多年生黑麦草对
照组含水量开始明显低于废弃垫料组(P<0.05),
而高羊茅无明显差异;干旱胁迫第10d,高羊茅对照
组含水量开始明显低于废弃垫料组(P<0.05)。对
照组高羊茅和多年生黑麦草第20d叶片含水量较
第1d分别下降了34.50%和31.86%;而废弃垫料
组高羊茅和多年生黑麦草叶片含水量第20d较第1
d则分别下降了7.92%和9.97%,变化不大。
废弃垫料基质含水量远大于对照基质含水量
(P<0.05)(表2)。随着干旱时间的延长,基质含水
量持续下降,对照组高羊茅和多年生黑麦草基质含
水量第20d比第1d分别下降15.08%和13.67%,
废弃垫料组高羊茅和多年生黑麦草基质含水量第
20d比第1d分别下降17.40%和30.66%,下降幅
度高于对照组,但第20d废弃垫料基质含水量仍明
显高于土壤基质含水量(P<0.05)。
在整个干旱胁迫期间,废弃垫料组2种草坪草
叶绿素含量均高于对照组,差异达到显著水平(P<
0.05)(表2)。随着干旱时间的延长,对照组高羊茅
和多年生黑麦草叶绿素含量在前10d持续上升,在
第15d大幅上升,达到最大值,在第20d大幅下降。
废弃垫料组高羊茅和多年生黑麦草叶绿素含量从第
1d到第20d持续上升,多年生黑麦草叶绿素含量
在第20d大幅上升,而高羊茅上升不明显。
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草 地 学 报 第21卷
干旱胁迫前10d,废弃垫料组和对照组2种草
坪草叶片脯氨酸含量相对较低,而废弃垫料组脯氨
酸含量均明显高于对照组(P<0.05)(表2)。第15
d,对照组高羊茅和多年生黑麦草叶片脯氨酸含量急
剧升高,较第10d分别升高了333μg·g-1和392.15
μg·g-1,而废弃垫料组多年生黑麦草叶片脯氨酸
含量有一定程度升高(104.56μg·g-1),高羊茅几
乎无变化,对照组2种草坪草叶片脯氨酸含量明显
高于废弃垫料组(P<0.05)。第20d,废弃垫料组
高羊茅和多年生黑麦草脯氨酸含量急剧升高,较第
15d分别升高了444.47μg·g-1和300.98μg·g-1,
明显高于对照组(P<0.05)。
干旱处理第15d,对照组高羊茅和多年生黑麦
草叶片可溶性糖含量急剧升高,较第10d分别升高
了2.89%和1.64%,废弃垫料组2种草坪草叶片可
溶性糖含量也有上升,但升高幅度小于对照组(表
2)。干旱胁迫第20d,废弃垫料组高羊茅和多年生
黑麦草叶片可溶性糖含量大幅升高,较第15d分别
升高了1.04%和1.92%。整个干旱胁迫期间,对照
组2种草坪草的可溶性糖含量均明显高于废弃垫料
组(P<0.05)。
试验中,随着干旱时间的延长,2种草坪草电解
质外渗率都有不同程度的上升(表2)。对照组和废
弃垫料组2种草坪草叶片电解质外渗率在前5d都
较低,差异不大;在第10d,对照组高羊茅叶片电解
质外渗率大幅升高,高于废弃垫料组(P<0.05),而
多年生黑麦草2组之间没有差异;第15d,对照组多
年生黑麦草叶片电解质外渗率大幅升高,高于废弃
垫料组(P<0.05)。第20d,对照组高羊茅和多年
生黑麦草叶片电解质外渗率较第1d分别升高
36.72%和14.92%;而废弃垫料组较第1d分别升
高7.35%和6.95%,升高幅度明显低于对照组。
试验中对照组高羊茅和多年生黑麦草前10d叶
片MDA含量变化不大,第15d大幅上升,明显高于
废弃垫料组(P<0.05)(表2)。废弃垫料组高羊茅和
多年生黑麦草第1d到第20d叶片MDA含量变化
表2 废弃垫料基质对干旱胁迫下草坪草生理指标的影响
Table2 Effectsofabandonedbeddingmediaonthephysiologicalindicators
oftalfescueandperennialryegrassunderdroughtstress
草种Grassspecies 处理基质Treatments 1d 5d 10d 15d 20d
叶片含水量
Leafwatercontents/%
高羊茅F.arundinace CK 84.55a 84.67a 77.79b 57.19b 50.05b
废弃垫料基质Abandonedbeddingmedium 85.34a 84.49a 82.51a 81.01a 77.42a
多年生黑麦草L.perenne CK 83.52a 82.19b 77.55b 64.60b 51.66b
废弃垫料基质Abandonedbeddingmedium 83.43a 85.40a 81.35a 79.82a 73.46a
基质含水量
Mediumwatercontents/%
高羊茅F.arundinace CK 20.42b 15.94b 8.47b 6.01b 5.34b
废弃垫料基质Abandonedbeddingmedium 62.30a 60.39a 47.52a 46.30a 44.90a
多年生黑麦草L.perenne CK 20.40b 15.32b 9.26b 8.7b 6.73b
废弃垫料基质Abandonedbeddingmedium 66.39a 61.21a 53.98a 42.03a 35.73a
叶绿素含量
Chlorophylcontents/mg·g-1
高羊茅F.arundinace CK 1.45b 1.60b 1.85b 2.61b 2.29b
废弃垫料基质Abandonedbeddingmedium 2.30a 2.57a 2.79a 3.09a 3.13a
多年生黑麦草L.perenne CK 1.89b 1.99b 2.04b 2.60b 1.87b
废弃垫料基质Abandonedbeddingmedium 2.01a 2.21a 2.59a 3.17a 4.07a
脯氨酸含量
Prolinecontents/μg·g-1
高羊茅F.arundinace CK 8.34b 4.47b 9.21b 342.21a 442.89b
废弃垫料基质Abandonedbeddingmedium 23.39a 49.29a 64.28a 69b 513.47a
多年生黑麦草L.perenne CK 9.06b 5.74b 10.88b 403.03a 432.20b
废弃垫料基质Abandonedbeddingmedium 29.68a 35.17a 129.29a 233.85b 534.83a
可溶性糖
Solublesugarcontents/%
高羊茅F.arundinace CK 1.47a 1.60a 1.93a 4.82a 5.10a
废弃垫料基质Abandonedbeddingmedium 0.36b 0.48b 0.83b 1.24b 2.28b
多年生黑麦草L.perenne CK 0.77a 0.79a 1.76a 3.40a 3.94a
废弃垫料基质Abandonedbeddingmedium 0.46b 0.53b 0.90b 1.56b 3.48b
电解质外渗率
Relativeelectrolyteleakage/%
高羊茅F.arundinace CK 10.32a 12.24a 23.00a 38.78a 47.04a
废弃垫料基质Abandonedbeddingmedium 9.95a 11.68a 13.59b 13.93b 17.30b
多年生黑麦草L.perenne CK 13.29a 12.31a 11.25a 20.85a 28.21a
废弃垫料基质Abandonedbeddingmedium 12.06a 12.95a 11.32a 11.01b 19.01b
MDA含量
MDAcontents/μmol·g-1
高羊茅F.arundinace CK 16.04b 19.52a 21.01a 64.96a 69.49a
废弃垫料基质Abandonedbeddingmedium 20.19a 20.13a 20.69a 22.50b 21.01b
多年生黑麦草L.perenne CK 17.86b 18.14b 19.49b 41.14a 48.10a
废弃垫料基质Abandonedbeddingmedium 20.64a 22.75a 24.24a 26.16b 22.61b
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第4期 陈俊翰等:猪舍废弃垫料对2种草坪草生长与耐旱性的影响
较小,第20d较第1d分别提高0.8μmol·g-1
和1.97μmol·g-1,而对照组分别提高了53.45
μmol·g-1和30.24μmol·g-1,增加幅度明显高于
废弃垫料组。
废弃垫料基质对干旱胁迫下2种草坪草叶片中
SOD和POD活性具有显著影响(图4)。对照组2
种草坪草叶片SOD活性从第1d到第15d持续升
高,在第15d时最大,较第1d分别升高290.63
U·g-1(高羊茅)和164.27U·g-1(多年生黑麦
草),在第20d时大幅下降。而废弃垫料组2种草
坪草SOD活性在整个干旱期间持续上升,在第20d
达到最大,明显高于对照组(P<0.05),较第1d分
别提高了84.99U·g-1(高羊茅)和217.91U·g-1
(多年生黑麦草)(图4-A)。
POD活性变化趋势与SOD相似。对照组2种
草坪草叶片POD活性从第1d到第15d持续升高,
在第15d达到最大,较第1d分别升高56.28
U·g-1·min-1(高羊茅)和56.14U·g-1·min-1
(多年生黑麦草),在第20d时大幅下降。废弃垫料
组2种草坪草POD活性在整个干旱期间持续上升,
在第20d达到最大,较第1d分别提高了7.49
U·g-1·min-1(高羊茅)和11.97U·g-1·min-1
(多年生黑麦草)(图4-B)。
图4 废弃垫料基质对干旱胁迫下草坪草叶片SOD和POD活性的影响
Fig.4 EffectsofabandonedbeddingmediaontheSDOandPODactivities
oftalfescueandperennialryegrassunderdroughtstress
3 讨论
3.1 废弃垫料基质重金属残留对草坪草生长的影响
在发酵床养猪过程中可能导致重金属元素的富
积,这主要与饲料添加矿物元素有关,由于重金属元
素的利用率较低,约70%~80%的重金属元素会随
粪便排出。猪粪中含有较高浓度的Cu,Zn和As等
重金属[9],排出的重金属元素都积聚在发酵床的垫
料中,并随发酵床使用年限的增加而增加。李娜
等[10]调查发现,饲喂高铜饲料的发酵床垫料中沉积
了高水平的铜,且第1年的垫料干物质铜含量显著
低于使用3年的垫料。张霞等[11]研究证实,使用7
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草 地 学 报 第21卷
年的垫料中全氮、全磷、砷、锌、铅、镉、铜含量均高于
使用2年的垫料,这说明氮、磷、砷、锌、铅、镉、铜等
元素在垫料内确实存在累积现象。但参照城镇垃圾
农用控制标准(GB8172-87)以及农用污泥中污染物
控制标准(GB4284-84),使用2年及7年的养猪发
酵床垫料中砷、锌、铅、镉、镍、铬、铜等重金属元素含
量均在标准限量范围内。本试验测定结果也表明
(表1),废弃垫料中富集了大量的重金属元素,其含
量远超土壤背景值,却并未超过国家农用标准(《土
壤环境质量标准》(GB15618-1995)),即使与前人测
定结果相比也处于一个较低水平,推测其原因可能
是本试验所用垫料使用年限较短(1年)。
废弃垫料富含植物生长所需的营养元素,碱解
氮、速效磷、速效钾和有机质的含量均远超对照土壤
背景值。盆栽试验结果表明,使用废弃垫料配比的
基质,其草坪草叶宽、叶绿素含量和可溶性蛋白含量
均明显高于对照;在各配比基质中,纯废弃垫料基质
(T6)的草坪草生长状况最好。垫料中的重金属并
未对草坪草产生毒害,反而作为必需的微量元素促
进草坪草生长。废弃垫料作为一种优良的基质材
料,能很好的促进草坪草生长。
3.2 废弃垫料基质对草坪草抗旱性的影响
随着干旱时间的延长,对照组叶片相对含水量
下降显著,而废弃垫料组下降不明显,远低于对照。
基质含水量直接影响着植物叶片含水量,对照基质
含水量随着干旱程度加深逐渐降低,难以满足草坪
草正常生理需求,而废弃垫料基质蓄水能力强,同等
干旱条件下,仍能保留大量水分供草坪草正常生理
活动所需。
叶绿素是植物进行光合作用最重要的色素,干
旱胁迫会导致叶绿素的降解。试验结果表明,对照
组2种草坪草在第15d已经受到一定程度的干旱
胁迫影响,叶绿素含量的升高是草坪草本身在逆境
条件下的应激反应所致,而此时废弃垫料组2种草
坪草叶绿素含量都无明显变化。在第20d,对照组
2种草坪草叶绿素含量大幅下降,说明随着干旱程
度进一步加深,干旱胁迫超过草坪草的耐受极限,叶
绿素结构被破坏,大量降解;此时废弃垫料组多年生
黑麦草受到一定程度的干旱胁迫影响,叶绿素含量
由于自身的应激反应而上升,高羊茅受到的影响仍
不明显。
在干旱发生时,植物体内会积累大量代谢物质,
调节植物细胞内渗透压与外界平衡,维持渗透平衡
和体内水分,减轻或者消除胁迫所造成的伤害[12]。
脯氨酸可以看作一个氮库,是一种起渗透调节作用
的物质,它能增加植物的耐旱胁迫能力和缓解水分
胁迫的加剧。在逆境条件下,脯氨酸积累增加,降低
细胞液水势,使失水减少,在干旱胁迫移除后,脯氨
酸又能作为氮源提供植物恢复生长所需要的氮
素[13]。干旱前期(1~10d)废弃垫料组2种草坪草
脯氨酸含量明显高于对照组,可能是由于基质中N
元素含量较高,脯氨酸作为氮库大量合成以储存氮
素。之后由于干旱程度的加深,脯氨酸作为一种渗
透调节物质,含量急剧升高。在重度干旱条件下(干
旱20d),废弃垫料组2种草坪草脯氨酸含量明显高
于对照,说明垫料基质能提高干旱胁迫下草坪草叶
片脯氨酸含量,提高草坪草抗旱性。干旱缺水时植
物体内可溶性糖含量将会升高,原因可能是可溶性
糖含量增加导致其他生理代谢的响应[14],并且糖类
的累积能产生具有固体机械特性的超饱和液体,从
而避免发生细胞溶液结晶,防止细胞塌陷,限制分子
混合,使细胞处于一种稳定的静止状态[15]。在整个
干旱期间,对照组2种草坪草可溶性糖含量均明显
高于废弃垫料组,说明废弃垫料组草坪草受干旱胁
迫影响较对照小。
水分胁迫能导致细胞内物质的外渗和膜透性的
增大,膜透性的大小反应了膜的稳定性和植物组织
受损伤的程度。干旱条件下,植物细胞膜结构和功
能改变,膜选择透性丧失,相对透性增大,生物膜受
损,且损伤程度随干旱胁迫程度的加重而加重[16]。
同时,细胞内氧自由基产生和清除的平衡会遭到破
坏,积累的氧自由基首先攻击膜系统,膜脂脂肪酸中
不饱和键被过氧化,形成丙二醛(MDA);各种酶的
活性也受到不同程度的抑制,从而引起一系列生理
代谢的变化[17]。随着干旱时间的延长,对照组2种
草坪草细胞膜结构遭到破坏,叶片电解质外渗率和
MDA含量大幅上升,受干旱影响明显。废弃垫料
组2种草坪草叶片 MDA含量几乎没有产生变化,
表明细胞膜氧自由基的生成与清除平衡仍在,而且
其叶片电解质外渗率的升高幅度也明显低于对照
组,说明对照组2种草坪草已受到了明显的干旱胁
迫影响,膜稳定性被破坏,而废弃垫料组草坪草受影
响较小,干旱胁迫并未对废弃垫料组草坪草细胞膜
结构稳定性产生明显影响。
植物内部清除氧自由基的酶主要有超氧化物歧
化酶(SOD)、过氧化物酶 (POD)、过氧化氢酶
(CAT)等。对照组2种草坪草叶片SOD和POD
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第4期 陈俊翰等:猪舍废弃垫料对2种草坪草生长与耐旱性的影响
活性都在干旱胁迫第15d大幅上升,第20d大幅下
降,出现先升高后下降的趋势,这与梁慧敏等[18]的
研究结果相符。说明干旱胁迫刺激草坪草膜系统保
护酶活性升高,而干旱处理第20d,干旱胁迫已超过
草坪草的耐受极限,膜系统保护酶活性下降。而废
弃垫料组草坪草膜系统保护酶活性在整个干旱期间
持续上升,变化幅度较小,并未出现如同对照组一样
的剧烈波动,说明废弃垫料组2种草坪草受干旱影
响较对照小。
4 结论
使用年限较短的废弃垫料含有丰富的营养元
素,作为基质能明显促进草坪草生长。试验结果表
明,T6基质(纯垫料)中2种草坪草生长情况最好,
同时其基质质量也最轻。废弃垫料中含有的重金属
不会对草坪草造成毒害,反而作为植物生长必需元
素供植物吸收利用。废弃垫料较土壤具有更高的水
分和营养元素含量,在同等干旱水平下能维持草坪
草正常生理代谢,大量合成渗透调节物质(如脯氨
酸),提高草坪草抗旱性,降低干旱胁迫伤害,缓解干
旱对植物的影响。
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(责任编辑 李美娟)
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