CN102599025A

CN102599025A - 稀土铈在提高草坪植物根系生长和叶绿素含量方面的应用

Info

Publication number: CN102599025A
Application number: CN2012100811430A
Authority: CN
Inventors: 多立安; 赵树兰; 滕萌
Original assignee: Tianjin Normal University
Current assignee: Tianjin Normal University
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明涉及稀土铈在提高草坪植物根系生长和叶绿素含量方面的应用,特别是在增高草坪植物叶绿素含量方面的应用。其中稀土铈的用量优选为400mg·Kg^-1。它是将土壤烘干、混匀并过筛，然后在土壤基质中施加50-800mg·Kg^-1稀土铈；然后将草坪植物分别播种于含有基质的培养皿中，在人工气候箱中培养，保持足够的水分供给，一直至实验结束。本发明施加一定量的稀土时能明显的提高草坪植物根系生长和叶绿素含量，这一技术的应用有望在大面的城市草坪建植实现高效、低成本运营模式。

Description

稀土铈在提高草坪植物根系生长和叶绿素含量方面的应用

技术领域

本发明涉及稀土铈在提高草坪植物根系生长和叶绿素含量方面的应用。该技术应用可提高草坪初期生长势，增强草坪植物与杂草的竞争力，并提高草坪植物的根系生长和叶绿素含量。

背景技术

草坪作为一个生态系统，它是一个庞大的碳源贮存库，世界上草地土壤每年可以吸收沉积0.01~0.3Gt碳。因此减少了空气中CO₂，在一定程度上减轻温室效应。其次，草坪所形成的致密的地表覆盖层和草根层具有良好的防治土壤侵蚀的作用；草坪还可以减少地表的日温差，因此可以有效地减轻土壤因“冻胀”而引起的土壤崩落。草坪有巨大飘尘吸附能力，可以有效防止二次扬尘，还可以减少风速，防止起尘等。草坪具有吸附空气中CO₂、SO₂及NO₂等有毒害的气体等。草坪还具有吸附尘埃的能力，因此草坪具有净化空气，减少污染的能力。城市草坪是人类文明的产物，它既可以美化环境，草坪特殊的静怡姿态和明丽的色调给人以回归自然之感，给人以精神陶冶。

城市人工草坪不像天然草地那样耐旱，尤其是耐渴能力很差。草坪根系较浅，不足以在土壤中吸收足够的水分，只能靠人工浇灌。在旱季草坪每天要浇一次水，即使在雨季，每月至少也要浇两次水。一旦缺水会导致草坪生长不良。尤其是在我国北方城市，每年要消耗大量的水，年灌水量大约为0.6~1.0 m³/m²。所以草坪水分管理的高成本往往使得我国北方城市草坪水分不足，使得草坪的质量下降，长期供水不足，草坪就会慢慢的退化，从而导致草坪失去了原有的价值和功能，这个时候人们的选择只能是放弃草坪。因此，在人类面临水资源匮乏的今天，水资源的调配与利用将是草坪建植和管理上人们面临的最大挑战。

稀土元素应用于大田作物，增加种子活力，促进植物生长；增加农作物产量，大量的研究还表明稀土元素有利于增加植物体内抗氧化酶的活性，大大提高作物的抗逆能力。通过长期稀土农用基础理论研究表明：稀土元素可以提高植物的叶绿素含量、增强光合作用，促进根系的发育、增加根系对养分的吸收。稀土还能促进种子萌发、增加种子萌发率、促进幼苗生长。

关于稀土元素的应用，现有文献有关于铈对酸雨胁迫下大麦种子萌发的影响的报道，还有硝酸铈对水稻种子活力和萌发期间酶活性的影响报道等文献，它们均属于农作物学科，但有稀土铈在提高草坪植物根系生长和叶绿素含量方面的研究尚未见到报道。另外也有文献有报道“有稀土在草地生产中的作用”，所属的专业领域为畜牧学科，草地生产专业，涉及到的饲草或牧草与草坪无关。其中的草地指的是能进行放牧、割草发展畜牧业的土地（或地段），其目的为人们生活提供肉、奶、毛等畜产品的。草坪所属的专业领域为园艺学科，观赏园艺专业，指的是用于城市绿化、并为城市提供生态服务的。草坪与草地有着本质的差别的。草坪植物在幼苗期的根系活力较弱，地上部生长缓慢，而草坪植物这种前期生长较弱的特性，往往使草坪植物在生长前期与杂草的竞争中处于劣势地位，这样的结果可导致草坪建植失败；另外，这种情况在干旱缺水的环境条件下，草坪植物在生长前期与杂草的竞争中处于劣势的现象尤为突出；这直接影响到草坪植物的成活率；这也是草坪建植应用在实践中的最大困难，即草坪建植经历技术“瓶颈”制约的问题所在。本发明人于2006年12月05日，申请了“硝酸铈在草坪建植技术中的应用(2006101298780)”重点公开了硝酸铈在提高种子活力方面的应用，在此基础上本发明人又进一步研究了稀土铈在提高草坪植物根系生长和叶绿素含量方面的应用。

发明内容

本发明公开了稀土铈在提高草坪植物根系生长和叶绿素含量方面的应用,其中稀土铈的用量为400 mg·Kg^-1。所述草坪植物生长性能是指根系生长和叶绿素含量的增高。

稀土铈在提高草坪植物根系生长和叶绿素含量方面的应用的使用方法为：

（1）将土壤烘干、混匀并过筛，然后在1.5-20g土壤基质中施加50-800 mg·Kg^-1稀土铈；

（2）选择籽粒饱满的两种草坪植物种子分别播种于含有基质的培养皿中，在人工气候箱中培养，7：00～18：30为光照时间，白天温度设置在23-25℃，夜间为18-20℃；相对湿度为50%～60%。培养期间要有足够的水分供给，保持基质湿润但不积水，一直至实验结束。其中的稀土铈重量为400mg/Kg。稀土元素采用硝酸铈：Ce(NO₃)₃·6H₂O。

其中的草坪植物种子为多年生黑麦草（Lolium perenne.L）或高羊茅（Festuca arundinacea.L）。

本发明更加详细的步骤如下：

传统的施肥方法是在土壤施加肥料，然后植物再利用其根系吸把肥料吸收到植物体内，达到促进植物生长的目的。本实验探讨了在土壤基质施加外源铈对草坪植物萌发及初期生长的影响。

材料与方法

1.1 实验材料

本实验选用我国比较常见的草坪植物：多年生黑麦草( Lolium perenne L.)和高羊茅( Festuca arundinacea L.)。稀土元素采用硝酸铈：Ce(NO₃)₃·6H₂O，由天津市德兰精细化工厂生产。培养基质为园土(土壤)，取自天津师范大学北院。

1.2草坪植物培养

在直径为6 cm的培养皿中加入烘干混匀并过筛的园土20g。在土壤基质中施加稀土铈，其处理水平分别为：0、50、100、200、400、600和800 mg·Kg^-1。选择籽粒饱满的两种草坪植物种子分别播种于含有基质的培养皿中，在人工气候箱中培养，7：00～18：30为光照时间，白天温度设置在25℃，夜间为20℃；相对湿度为50%～60%。培养期间要有足够的水分供给，保持基质湿润但不积水，一直至实验结束。

1.3 指标测定

（1）萌发指标测定

种子胚根长出并超过种子长度一半视为萌发。萌发第7d测定发芽率、发芽指数。发芽率Gr=（发芽种子数／供试种子数）×100%；发芽指数GI=Σ(Gt/Dt) ，其中GI为发芽指数，Gt为在t日的发芽种子数， Dt为相应的发芽天数；简化种子活力指数公式：VI=GI×S计算活力指数，其中VI为活力指数，S为单株幼苗平均鲜重。

（2）指标的测定

发芽后每6d测定一次株高（高羊茅和黑麦草生长速率不同，开始测定的时间不同），播种26d后刈割，测定指标包括：地上鲜重和干重、根长、须根数及根干重以及叶绿素等。将植物齐根剪下，用电子天平称量鲜重，80℃烘干至恒重，测量地上干重。每个培养皿随机抽取20株的根，测量须根数和根长，然后置烘箱中80℃烘至恒重，测量根干重。叶绿素含量测定及计算方法采用常规方法。

（3）数据处理

数据分析采用EXCEL 和 SPSS 12.0分析软件进行处理。

结果与分析

2.1 铈对草坪植物种子萌发的影响

铈能明显提高黑麦草种子的发芽指数和活力指数（表1）。在培养基质中加入铈后，黑麦草发芽率没有产生明显的变化，但发芽指数和活力指数都有明显提高，以400 mg·Kg^-1铈用量效果为最佳，发芽指数比对照提高了18.7%，种子活力指数提高了23.1%。铈在400 mg·Kg^-1用量时，高羊茅各指标达到最高，与对照相比，种子发芽率、发芽指数、活力指数分别提高22.9%、9.4%和42.1%。

表1 不同浓度铈对草坪植物种子萌发指标的影响

2.2 铈对草坪植物地上部分的影响

（1）草坪植物株高

铈对黑麦草和高羊茅生长初期的株高都有一定的促进作用，黑麦草在播种后4d，200 mg·Kg^-1铈用量下株高为最高，比对照高出12.5%；10d ，600 mg·Kg^-1用量下株高最高。高羊茅株高从播种后5d天开始测量，铈的作用并不明显，但11d，各处理之间产生明显差异，200 mg·Kg^-1铈处理最能促进高羊茅株高的生长；高出对照15.2%；17d的株高高出对照16.9%。播种后26d，各处理间黑麦草株高没有明显差异（表2）。

表2 播种后26d的草坪植物株高 (cm)

（2）草坪植物地上生物量

铈对黑麦草地上生物量的积累有很好的促进作用（见表3），400 mg·Kg^-1铈用量效果最好，地上生物量和单株干重分别高出对照16.4%和11.4%，均与对照间差异显著（P<0.05）。铈能明显促进高羊茅地上生物量和单株干重的增加，当浓度为200 mg·Kg^-1时，地上生物量高出对照15.4%，单株干重高出对照16.0%。

表3 铈对草坪植物地上生物量的影响

（3）铈对草坪植物根系生长的影响

铈在低浓度下能明显促进黑麦草根系生长，高浓度下效果不明显；从根长、根重和须根数指标来看，均为200 mg·Kg^-1浓度下效果最好，分别比对照高出25.9%、25.6%、15.4%（表4）。铈对高羊茅根系各指标的影响不太一致，根长是600 mg·Kg^-1下最长，超过对照20.9%，根重是400 mg·Kg^-1下最重，比对照重32.7%，须根数也是400 mg·Kg^-1用量效果最佳，是对照的1.33倍（表4）。在400 mg·Kg^-1浓度下，黑麦草根冠比最高，高出对照12.5%，高羊茅在200 mg·Kg^-1最高，高出对照12.9%，但高羊茅根冠比各处理与对照间未达到显著水平。

表4 铈对草坪植物根系生长的影响

4）铈对草坪植物叶绿素的影响

在400 mg·Kg^-1铈浓度下，黑麦草的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量都达到最高，分别比对照高出16.0%、31.5%和20.6%；方差分析表明，各处理间叶绿素含量差异不显著（P>0.05）（表5）。铈也能明显促进高羊茅叶绿素a和总叶绿素含量的增加，但对叶绿素b含量的影响不显著；当铈为200 mg·Kg^-1时，叶绿素a含量比对照高出56.7%，总叶绿素含量高出对照46.7%（表5）。

表5 铈对草坪植物叶绿素含量的影响（mg·g^-1）

3 结论

在培养土壤中施加一定量的铈有助于提高草坪植物的种子活力和发芽指数，当稀土铈的施加浓度为400 mg·Kg^-1时效果最好，其中黑麦草和高羊茅种子活力分别比对照提高了23.1%和42.1%，发芽指数分别提高了18.7%和29.4%。当稀土铈的浓度为400 mg·Kg^-1时，黑麦草的叶绿素含量和地上生物量为最高，分别高出对照20.6%和16.4%。当稀土铈的浓度为200 mg·Kg^-1时，高羊茅的叶绿素含量和地上生物量为最高，分别高出对照46.7%和15.4%。稀土铈能明显增加黑麦草和高羊茅的根长、根干重、须根数和根冠比，这些都有利于提高草坪植物的根系生长和叶绿素含量的增加。

具体实施方式

下面结合实施例说明本发明，这里所述实施例的方案，不限制本发明，本领域的专业人员按照本发明的精神可以对其进行改进和变化，所述的这些改进和变化都应视为在本发明的范围内，本发明的范围和实质由权利要求来限定。硝酸铈有市售，其他所用到的试剂也有市售。

实施例1

（1）将土壤烘干、混匀并过筛，然后在20g土壤基质中施加200 mg·Kg-1稀土铈；

（2）选择籽粒饱满的两种草坪植物黑麦草种子分别播种于含有基质的培养皿中，在人工气候箱中培养，7：00～18：30为光照时间，白天温度设置在23-25℃，夜间为18-20℃；相对湿度为60%。培养期间要有足够的水分供给，保持基质湿润但不积水，一直至实验结束。

实施例2

（1）将土壤烘干、混匀并过筛，然后在20g土壤基质中施加400 mg·Kg-1稀土铈；

（2）选择籽粒饱满的两种草坪植物高羊茅种子分别播种于含有基质的培养皿中，在人工气候箱中培养，7：00～18：30为光照时间，白天温度设置在23-25℃，夜间为18-20℃；相对湿度为50%。培养期间要有足够的水分供给，保持基质湿润但不积水，一直至实验结束。

Claims

1.稀土铈在提高草坪植物根系生长和叶绿素含量方面的应用, 其中稀土铈的用量为400 mg·Kg^-1。

2.权利要求1所述的应用，其中的草坪植物草坪植物生长性能是指根系生长和叶绿素含量的增高。

3.权利要求1所述的应用，其中的使用方法为：

（2）选择籽粒饱满的两种草坪植物种子分别播种于含有基质的培养皿中，在人工气候箱中培养，7：00～18：30为光照时间，白天温度设置在23-25℃，夜间为18-20℃；相对湿度为50%～60%;培养期间要有足够的水分供给，保持基质湿润但不积水，一直至实验结束。

4.权利要求2所述的应用，其中的稀土铈重量为400mg/Kg。

5.权利要求1所述的方法，其中的草坪植物种子为多年生黑麦草（Lolium perenne.L）或高羊茅（Festuca arundinacea.L）。