CN102227978A - 植生带调节黑麦草水胁迫丙二醛与脯氨酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用植生带调节黑麦草水胁迫丙二醛与脯氨酸的方法，它是将废弃报纸和废弃棉布作为植生带建植载体的下层，将废弃纱布和废弃面巾纸作为植生带建植载体的上层，采用盆栽的方法，在容器中加入烘干后的原土，然后植生带平铺在原土上，播种后保证种子萌发需水量直至萌发，萌发5d后，开始胁迫，土壤含水量控制在饱和持水量的35%-50%；萌发40天后，测量黑麦草幼苗种生理生化指标，并刈割地上部分，继续培养40天，收获二茬草和地下部分，总培养周期为80天，实验室期间平均温度为18-22℃，平均湿度为30-40%。实验结果证明：在植物受到水分胁迫期间，废弃物植生带对草坪草的生长起到很好的调节作用。

Description

植生带调节黑麦草水胁迫丙二醛与脯氨酸的方法

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及采用植生带调节黑麦草水胁迫丙二醛与脯氨酸的方法。

背景技术

随着水资源短缺的日趋严重，在城市绿地上如何经济合理地利用水资源已成为一个热点研究问题。水是植物体的重要组成部分，无论是长期的干旱还是短时间的水分亏缺都会给植物的生长发育带来不利甚至有害的影响。当今城市草坪绿地面积不断增长，其用水问题也就越来越受到关注。草坪传统节水方式是通过抗旱品种选育、草坪经济灌溉量及灌溉方式的选择等方法来实现的。目前，保水剂和保水肥料的应用，在一定程度上提高了草坪的节水能力。焦晋川等研究了钾肥对黑麦草抗旱性的影响，结果表明干旱环境下一定浓度的钾肥能显著促进种子发芽率、增大叶片厚度和根冠比，从而提高多年生黑麦草的抗旱能力。呼天明等（2005）研究指出，施磷后马蹄金的避旱能力增强，低氮通过渗透调节提高耐旱性，而高氮加重了水分胁迫程度。

采用覆盖技术具有降低土壤蒸发、改善土壤水热和养分状况、防止土壤侵蚀和退化、促进作物的生长和发育，达到减轻自然灾害的目的，它是一项历史悠久的农业技术措施。国内外学者对土壤表面覆盖技术进行了大量研究，农业生产中应用这一技术取得了明显的增产效果，而在林草植被建设中，由于考虑经济效益原因，很少使用。

草坪草生存于自然界的开放体系中，干旱胁迫已成为影响草坪草生长最主要的环境胁迫因子之一。水分是决定植物生长发育的主要生态因子，水分亏缺或过剩都直接关系到植物的生长发育。自20世纪以来，人们对干旱机制的研究开展了大量的工作。国内外许多学者用不同的植物，采取不同胁迫程度对干旱引起的植物生理过程和生化变化进行了探讨，确定了相应的考察指标。

发明内容

本发明选用废弃棉布、废弃报纸、废弃纱布几种生活废弃物为植生载体，与常见草坪草黑麦草建植，用来研究废弃物载体植生建植黑麦草，并达到调节黑麦草丙二醛与脯氨酸的目的；对此，尚无此类文献报道。

为实现上述目的，,本发明提供如下的技术方案：

一种采用植生带调节黑麦草水胁迫丙二醛与脯氨酸的方法，其特征在于按如下的步骤进行： 

(1)废弃物建植载体材料的准备

    选取来源一致的废弃物作为培养建植载体的材料，包括废弃棉布；废弃报纸；废弃纱布；废弃面巾纸；将各材料在阳光下暴晒一周，再用1%的过氧化氢溶液浸泡10分钟，取出在阳光下晒干；然后将废弃报纸和废弃棉布作为植生带建植载体的下层，将废弃纱布和废弃面巾纸作为植生带建植载体的上层，每个植生带的面积为直径8厘米的圆，均匀撒播0.5g黑麦草种子,制成黑麦草植生带并保证种子的均匀性；载体固定方法指的是：食用小麦面粉放入100℃的开水中充分搅拌，制成糨糊状，便制成载体固定剂，并粘合固定；其小麦面粉与水的比例为；1：10。

（2）试验方法

采用盆栽的方法，在容器中加入烘干后的原土，然后将黑麦草植生带平铺在原土上，播种后保证种子萌发需水量直至萌发，萌发5 d后，开始胁迫，记录每个处理每天浇水量，土壤含水量控制在饱和持水量的35%-50%；萌发40 天后，测量黑麦草幼苗各种生理生化指标，并刈割地上部分，继续培养40 天，收获二茬草和地下部分，总培养周期为80 天，实验室平均室温为18-22℃，平均湿度为30-40%； 

（3）指标测定

将黑麦草刈割，地上部分和地下部分分别用蒸馏水冲洗干净，吸水纸吸干表面水分，放入烘箱中，在105℃下杀青1 h，80℃烘干至恒重，测定黑麦草水胁迫保护酶的含量变化。

本发明所述的水胁迫指的就是指水分不充足的情况。

本发明更加详细的调节方法如下：

(1)废弃物建植载体材料的准备

选取来源一致的废弃物作为培养建植载体的材料，包括废弃棉布；废弃报纸；废弃纱布；废弃面巾纸；将各材料在阳光下暴晒一周，再用1%的过氧化氢溶液浸泡10分钟，取出在阳光下晒干；然后将废弃报纸和废弃棉布作为植生带建植载体的下层，将废弃纱布和废弃面巾纸作为植生带建植载体的上层，每个植生带的面积为直径8厘米的圆均匀撒播0.5g黑麦草种子, 制成黑麦草植生带并保证种子的均匀性；得到的植生带类型分别表示为C-G，C-T，N-G，N-T；

（2）试验方法

采用盆栽的方法，在容器中加入烘干后的原土，然后将黑麦草植生带平铺在原土上，播种后保证种子萌发需水量直至萌发，萌发5 d后，开始胁迫，记录每个处理每天浇水量，土壤含水量控制在饱和持水量的35%-50%；萌发40 天后，测量黑麦草幼苗各种生理生化指标，并刈割地上部分，继续培养40 天，收获二茬草和地下部分，总培养周期为80 天，实验室平均室温为18-22℃，平均湿度为30-40%； 

(3)组建植生组合体：

草坪草与废弃物共组成4个植生建植载体，其表示为：CLG，CLT，NLG，NLT；其方法为每个植生带中均匀撒播0.5g黑麦草种子，并与上载体固定。其中载体固定指的是:食用小麦面粉放入100℃的开水中充分搅拌，制成糨糊状，便制成载体固定剂；其小麦面粉与水的比例为；1：10。

（4）试验方法

将黑麦草刈割，地上部分和地下部分分别用蒸馏水冲洗干净，吸水纸吸干表面水分，放入烘箱中，在105℃下杀青1 h，80℃烘干至恒重，测定黑麦草水胁迫保护酶的含量变化。

本发明进一步公开了黑麦草植生带在增加草坪草地上生物量积累方面的应用。

本发明公开的方法所具有的积极效果在于：提高了干旱地区土壤草坪建植的有效性，其方法是通过废弃物植生带调节黑麦草的丙二醛与脯氨酸的功能来实现的；而这是现有无纺布植生带的所无法达到的目标。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，下述各实施例仅用于说明本发明而并非对本发明的限制。

实施例1

 (1)废弃物建植载体材料的准备

选取来源一致的废弃物作为培养建植载体的材料，包括废弃棉布；废弃报纸；废弃纱布；废弃面巾纸；将各材料在阳光下暴晒一周，再用1%的过氧化氢溶液浸泡10分钟，取出在阳光下晒干；然后将废弃报纸和废弃棉布作为植生带建植载体的下层，将废弃纱布和废弃面巾纸作为植生带建植载体的上层，每个植生带的面积为直径8厘米的圆，均匀撒播0.5g黑麦草种子,制成黑麦草植生带并保证种子的均匀性；

（2）试验方法

采用盆栽的方法，在容器中加入烘干后的原土，然后将黑麦草植生带平铺在原土上，播种后保证种子萌发需水量直至萌发，萌发5 d后，开始胁迫，记录每个处理每天浇水量，土壤含水量控制在饱和持水量的35%%；萌发40 天后，测量黑麦草幼苗各种生理生化指标，并刈割地上部分，继续培养40 天，收获二茬草和地下部分，总培养周期为80 天，实验室平均室温为20℃，平均湿度为40%。 

（3）指标测定

将黑麦草刈割，地上部分和地下部分分别用蒸馏水冲洗干净，吸水纸吸干表面水分，放入烘箱中，在105℃下杀青1 h，80℃烘干至恒重，测定黑麦草水胁迫保护酶的含量变化。

实施例2

1 材料与方法

1.1实验材料

1.1.1废弃物建植载体材料的准备

选取来源一致的废弃物作为培养建植载体的材料，包括废弃棉布，以下以C来简化表示；废弃报纸，以下以N来简化表示；废弃纱布，以下以G来简化表示；废弃面巾纸，以下以T来简化表示。将各材料在阳光下暴晒一周，再用1%的过氧化氢溶液浸泡10分钟，取出在阳光下晒干，起消毒作用，来保证草坪草种子的正常萌发。分别将废弃报纸和废弃棉布作为植生带建植载体的下层，将废弃纱布和废弃面巾纸作为植生带建植载体的上层，得到的植生带类型分别表示为C-G，C-T，N-G，N-T。

1.1.2草坪草种子的准备

选用的草坪草为多年生黑麦草(L olium p erenne L. )，以下以L来简化表示。挑选籽粒饱满、均匀一致的多年生黑麦草种子备用。

1.1.3组建植生组合体方法

草坪草与废弃物共组成4个植生建植载体。其如下表示为：CLG，CLT，NLG，NLT。每个处理三个重复。以原土种植黑麦草种子作为对照。

1.1.4基质土壤的准备

本实验所用土壤取自天津师范大学主校区校园，使用前拣去土块石块，过筛。烘干至恒重备用。测得此土的饱和持水量为43.54%。

1.2实验设计

本实验采用盆栽的方法，所用容器为直径8 cm，高10 cm的圆柱形塑料质地容器。容器内加入200 g烘干后的原土。将植生带平铺在原土上层。对照组直接播洒0.4 g黑麦草种子。

本实验采用土壤水分重度胁迫，土壤含水量应为饱和持水量的35%-50%。即杯中200 g土壤含水量应为30.48-43.54 g，加上植生带重量约为2 g，若要保持重度胁迫，则整杯重约为240 g。保证植物处于重度胁迫过程，即每天浇水时保持在称重240 g左右。播种后保证种子萌发需水量直至萌发。萌发5 天后，开始胁迫，记录每个处理每天浇水量。萌发40 d后，测量黑麦草幼苗各种生理生化指标，并刈割地上部分。继续培养40 天，收获二茬草和地下部分，总培养周期为80 天。实验室平均室温为18-22℃，平均湿度为30-40%。

1.3 指标测定方法

1.3.1 生物量的测定

将草坪植物刈割，地上部分和地下部分分别用蒸馏水冲洗干净，吸水纸吸干表面水分，放入烘箱中，在105℃下杀青1 h，80℃烘干至恒重，测量其地上部分和地下部分的干重，视为生物量。

1.3.2 叶绿素含量的测定

叶绿素含量测定参考李合生（2000）主编的《植物生理生化实验原理和技术》：即取0.02 g植物叶片（干）于研钵中，加少量石英砂和碳酸钙以及少许80%丙酮，充分研磨成糊状，暗处静置3～5 min，然后用滤纸过滤，定容于25 ml容量瓶中，用分光光度计在波长为633 nm和 645 nm下测量吸光值，并根据公式计算叶绿素含量。

1.3.3 丙二醛含量的测定

参考张志良等(2003)和赵世杰等（1994）。称取0.5 g叶片，用10%TCA提取，定容10 ml,4000 r·min^-1离心10 min，取上层液2 ml再加入2 ml的0.6%TBA，沸水中15min，离心10 min，取上清液于532 nm和450 nm下测吸光值。

1.3.4 脯氨酸含量的测定

参考李合生(2000)和张殿忠等(1990)，称取0.5 g叶片剪碎，分别置于大试管中，然后分别加入10 ml 3%的黄基水杨酸，沸水提取10 min，冷却后吸取2 ml于另一干净带塞试管，加入2 ml冰醋酸及2 ml酸性茚三酮，沸水中加热30 min，冷却用4 ml甲苯提取，3000 r·min^-1离心5 min，取上层液于520 nm下测吸光值。

1.4数据处理

数据分析采用Microsoft Excel 2003和SPSS 13.0进行两样本的独立数据T检验分析。

2 研制结果与分析

2.1水分胁迫对废弃物载体植生建植草坪草生物量的影响

由表1可见，水分胁迫期间，未铺设植生带的草坪草叶片逐渐变黄，有萎蔫现象，各废弃物植生建植载体草坪草生物量明显高于对照，说明水分胁迫明显抑制了草坪草的生长。对黑麦草来说，CLG、CLT、NLG和NLT的生物量分别达到了对照的136.06﹪、125.69﹪、133.54﹪和128.88﹪，各植生带与对照间差异明显（P﹤0.05）。由此可见，黑麦草，在水分胁迫过程中，各个处理对生物量的增加都起到了一定的作用，且效果显著。

表1 水分胁迫对废弃物载体植生建植黑麦草地上生物量的影响

2.2水分胁迫对废弃物载体植生建植草坪草叶绿素含量的影响

水分胁迫通过各种途径降低植株的光合作用能力，从抑制叶面积的伸展，到降低叶绿体的光化学和生物化学活性。

从表3中可以看出，水分胁迫期间，各处理组的叶绿素含量较对照均有不同程度的下降。黑麦草各处理中的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素的含量与对照相比也明显降低，其中叶绿素a较对照分别下降了14.90%、12.10%、23.54%和16.41%，叶绿素b分别下降了16.74%、13.49%、22.79%和20.00%，总叶绿素分别下降了15.49%、12.54%、23.30%和17.55%，均达到了显著水平（P﹤0.05）。说明在缺水条件下，植物叶片中生成的叶绿素含量减少，从而减少光合作用，以保证植物正常生长所需的水分。

表3 水分胁迫对废弃物载体植生建植草坪草叶绿素含量的影响

2.3水分胁迫对废弃物载体植生建植草坪草丙二醛含量的影响

由表4可以看出，植物在水分胁迫条件下，黑麦草处理中CLG和CLT与对照相比有显著差异（P﹤0.05），分别下降了46.49%和37.23%。

2.4 水分胁迫对废弃物载体植生建植草坪草相对电导率的影响

试验结果表明，在水分胁迫期间，各处理组的电导率与对照相比有略微下降。对黑麦草而言，显著差异表现在CLT中，其电导率在各处理中降低幅度最大。

表4 水分胁迫对废弃物载体植生建植黑麦草丙二醛和脯氨酸的影响

2.5水分胁迫对废弃物载体植生建植草坪草脯氨酸的影响

植物细胞膜的透性反映了植物细胞对细胞内环境的稳定能力和对外界环境变化的适应与抵御能力，是抵抗渗透胁迫的主要生理指标之一。水分胁迫对植物危害的一个重要方面是对膜结构和组成成分的影响，干旱胁迫下植物膜系统先遭到破坏。脯氨酸是植物重要的渗透调节物质，因此，其含量的变化可以作为植物逆境胁迫的一种生理生化指标。

当植物生理性缺水时，植物体内脯氨酸大量积累。因此植物体内脯氨酸含量在一定程度上反映了植株体内的水分状况，可作为植株缺水的参考指标。由表4可以看出，黑麦草各处理的脯氨酸含量与对照相比有显著差异（P﹤0.05），黑麦草中CLG效果最为显著，比对照下降了35.18%。

3 结论

植地表覆盖措施能改善土壤水热条件,有效抑制水分的流失,增加土壤层的含水量，减缓植株累积蒸散量。根据测定，覆盖条件下土壤水分比对照提高7. 79% ～13. 86%,缓解了由于临时性干旱造成的土壤水分缺乏。地表覆盖物能够延缓地面积水产生的时间和径流产生的时间，同时能够增加表层土壤的水分入渗，提高了表层土壤的入渗能力，减少地表径流的发生。由于减少了雨滴打击地面的机会，因此不容易形成结皮，有利于在雨季接纳更多的雨水，为作物生长提供更好的土壤环境。

废弃物植生带能明显增加草坪草地上生物量的积累。在水分胁迫期间，各废弃物植生建植载体草坪草生物量明显高于对照。对黑麦草来说，CLG、CLT、NLG和NLT的生物量分别达到了对照的136.06﹪、125.69﹪、133.54﹪和128.88﹪，各植生带与对照间差异明显（P﹤0.05）。由此可见，各处理均可促进草坪草地上生物量的积累，且效果显著。试验结果表明，植生带处理后，明显抑制了保护酶的升高，对保护酶的波动起到了一定的积极作用。

总之，在植物受到水分胁迫期间，废弃物植生带对草坪草的生长起到很好的调节作用。究其原因，可能是废弃物植生带作为有机体，可以吸附一定量的水分，从而减少土壤表层的水分蒸发，使得基质土壤的相对含水量升高，草坪植物在生长过程中可利用的水分增多。反映在生长指标上，就是处理组的植物生长旺盛，萎蔫情况少。反映在生理指标上，就是处理组的各项生理指标均较对照平稳，波动不大。

Claims (2)

1.一种采用植生带调节黑麦草水胁迫丙二醛与脯氨酸的方法，其特征在于按如下的步骤进行： 

(1)废弃物建植载体材料的准备

选取来源一致的废弃物作为培养建植载体的材料，包括废弃棉布；废弃报纸；废弃纱布；废弃面巾纸；将各材料在阳光下暴晒一周，再用1%的过氧化氢溶液浸泡10分钟，取出在阳光下晒干；然后将废弃报纸和废弃棉布作为植生带建植载体的下层，将废弃纱布和废弃面巾纸作为植生带建植载体的上层，每个植生带的面积为直径8厘米的圆，均匀撒播0.5g黑麦草种子,制成黑麦草植生带并保证种子的均匀性；

（2）试验方法

采用盆栽的方法，在容器中加入烘干后的原土，然后将黑麦草植生带平铺在原土上，播种后保证种子萌发需水量直至萌发，萌发5 d后，开始胁迫，记录每个处理每天浇水量，土壤含水量控制在饱和持水量的35%-50%；萌发40 天后，测量黑麦草幼苗各种生理生化指标，并刈割地上部分，继续培养40 天，收获二茬草和地下部分，总培养周期为80 天，实验室平均室温为18-22℃，平均湿度为30-40%； 

（3）指标测定

将黑麦草刈割，地上部分和地下部分分别用蒸馏水冲洗干净，吸水纸吸干表面水分，放入烘箱中，在105℃下杀青1 h，80℃烘干至恒重，测定黑麦草水胁迫保护酶的含量变化。

2.权利要求1所述的方法，其中载体固定方法指的是：食用小麦面粉放入100℃的开水中充分搅拌，制成糨糊状，便制成载体固定剂，并粘合固定；其小麦面粉与水的比例为1：10。