CN102612945B - 采用稀土铈提高干旱混合基质草坪植物水分利用效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及采用稀土铈提高干旱混合基质草坪植物水分利用效率的方法，它是将草坪植物种子播于草坪建植的混合培养基质上，1.5-2kg混合培养基质土含有稀土铈200mg/Kg～800mg/Kg，其中的混合混合培养基质指的重量份数比为4：1-2的土壤与城市生活垃圾堆肥。本发明施加一定量的稀土铈能明显的增加草坪植物对水分的利用效率。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

采用稀土铈提高干旱混合基质草坪植物水分利用效率的方法

技术领域

本发明涉及稀土铈在城市草坪建植技术领域中的应用，特别是涉及采用稀土铈提高干旱混合垃圾堆肥基质草坪植物水分利用效率的方法及应用。

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， 大大提高植物的抗逆能力。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，但有关稀土元素（稀土铈）对垃圾堆肥混合基质中草坪植物水分利用效率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采用稀土铈提高干旱垃圾堆肥混合基质草坪植物水分利用效率的方法，以及在不同梯度干旱胁迫条件下草坪植物对水分利用方面的应用。

发明内容

本发明公开了一种采用稀土铈提高干旱混合基质草坪植物水分利用效率的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）将草坪植物种子播于草坪建植的混合培养基质上,播种密度为35.0g/m²-45.0g/m²，1.5-2kg混合培养基质土含有稀土铈200 mg/Kg～800 mg/Kg，播种初期，每盆充分浇水，保证种子能顺利萌发和幼苗初期的生长；

（2）三个星期以后按照胁迫程度定量给水，以后每一至两天称重浇水，以维持在胁迫范围内；其中所述的胁迫程度定量给水指的是：采用称重法控制正常供水为70～80％（重量）的田间最大持水量，中度为55～65％（重量），重度为35～50％（重量）；

（3）培养的条件为：在湿度为68%～78%，白天 进行光照，温度为22～26℃，夜间温度为18～22℃，培养40～60天，光照强度为800 μmol m^-2s^-1—900 μmol m^-2s^-1；

（4）草坪植物建植过程中按通常草坪植物的管理要求进行；待草坪植物生长到40天至50天，剪取叶片进行测定；其中所述的混合培养基质指的重量份数比为4：1-2的土壤与城市生活垃圾堆肥。其中的城市生活垃圾堆肥是指：将垃圾堆肥去除杂物在105℃条件下烘干至恒重后使用。

本发明所述的方法，其中稀土铈重量为500mg/Kg。

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）。

本发明所述的水胁迫指的是：中度胁迫为55～65％（重量），重度胁迫为35～50％（重量）；

本发明所述的稀土铈指的是硝酸铈，Ce(NO₃)₃·6H₂O。

本发明所述干旱程度的控制采用称重法。

本发明进一步公开了采用稀土铈联合混合培养基质种植草坪植物在提高植物水分利用效率方面的应用，其中的稀土铈重量为500mg/Kg。 

本发明更加详细的步骤如下：

水分状况是影响植物光合作用的重要因素，土壤水分的亏缺程度对光合作用的影响可以通过气孔导度进行，也可以直接影响到叶肉细胞的光合能力（Flexas et al.，2006）。本实验研究了铈在不同梯度干旱胁迫条件下对草坪植物光合及水分利用特征的影响，从水分利用特征方面反映稀土元素铈对草坪植物抗旱性的影响。

材料与方法

1.1 实验材料 

本实验选用我国北方比较常见多年生黑麦草( Lolium  perenne L.)和高羊茅( Festuca arundinacea L.)为实验材料。实验采用盆栽的方法，盆口直径为18 cm，高为15 cm。草坪植物培养基质重量为每盆2.0 Kg，其中1.6Kg园土，城市生活垃圾堆肥0.4Kg。每盆播种草坪草种0.9 g。稀土为硝酸铈，分子式为：Ce(NO₃)₃·6H₂O。其中的城市生活垃圾堆肥是指：将垃圾堆肥去除杂物在105℃条件下烘干至恒重后使用。

1.2 实验方法 

采用两因素随机区组实验设计，因素之一为干旱胁迫，土壤水分设为三个水平：正常供水（T1）、中度胁迫（T2）、重度胁迫（T3）。土壤田间最大持水量为50.25%，干旱胁迫强度为，对照为70～80%的田间最大持水量（Max Field Capacity 简称：MFC），中度为55～65% MFC，重度为35～50% MFC，干旱程度的控制采用称重法。因素之二为，稀土铈浓度，设为0、200、500、800 mg·Kg^-1四个水平。将3×4共12个处理各重复3次。对照为正常供水（T1）与0 mg·Kg^-1的处理。

1.3实验地概况与草坪建植

实验设在天津师范大学六里台校区的实验地内进行的，并在实验地内用竹竿和塑料薄膜温室，使整个草坪植物的培植实验在温室内进行。温室覆盖为可活动式塑料薄膜，这样，晴天可以移开塑料薄膜，以使植物可充分接受阳光。实验地自然概况为：7月份平均温度为26.6℃平均相对湿度为76%，8月份平均温度为25.6℃，平均相对湿度为77%，9月份平均温度为20.9℃平均相对湿度为68%。

本实验从2005年7月26日开始至9月26日进行植物培养。播种初期，每盆充分浇水，保证种子能顺利萌发和幼苗初期的生长，三个星期以后按照胁迫程度定量给水。到8月26日达到各种胁迫程度，以后每一至两天称重浇水，以维持在胁迫范围内。第62d开始测定各指标：脯氨酸、丙二醛、叶绿素以及保护酶的活性测定。

1.4 指标测定

采用Li-6400便携光合仪测量气孔导度（Gs）、胞间CO₂浓度（Ci）、光合速率（Pn）及叶面蒸腾速率（Tr）等指标进行了测定，每个处理先各测2个叶片，每次测量10个数据，三次重复分三个循环测完,每个重复测定15个数据，测定时间为上午9：00-10：30，测定日天气晴朗，CO₂浓度为400±50μmol CO₂mol^-1，光照强度为900±30μmolm^-2s^-1。用下面公式计算水分利用效率：水分利用效率=光合速率/蒸腾速率。将植物齐根剪下，分成地上和地下两部分置于烘箱中80℃烘至恒重，测定生物量。叶绿素含量的测定(苏正淑，1989)，用无水乙醇和丙酮1：1混合溶液25 mL浸泡，用分光光度计测定630 nm，654 nm的吸光值。

结果与分析

2.1 铈对干旱胁迫下光合特性的影响

（1） 气孔导度 

气孔是植物叶片进行气体交换和进行蒸腾作用的通道，干旱胁迫使得黑麦草叶片的气孔导度下降（图1），并且随着干旱程度的增加气孔导度急剧下降，重度胁迫下0 mg·Kg^-1处理比对照下降40.3%，当施加一定量的稀土铈后，气孔导度有所增加，随着胁迫程度的增加，先上升后下降，中度胁迫下气孔导度达到最高，500 mg·Kg^-1和800 mg·Kg^-1的浓度效果最明显，在各种供水条件下的导度最大，中度胁迫下分别为0.163 mmolH₂Om^-2s^-1和0.171 mmolH₂Om^-2s^-1，分别高出对照32.5%和39.4%；重度胁迫严重降低了黑麦草叶片的气孔导度，500 mg·Kg^-1处理下气孔导度最高，但和对照相比也下降了33.9%。

正常供水下，随着稀土铈浓度的增加，高羊茅的气孔导度先增加后减少（图1），500 mg·Kg^-1铈浓度处理最大，超过对照92.3%，而铈处理后的高羊茅气孔导度都明显高于对照，和对照产生明显差异（P<0.05）。在没有施加外源铈的情况下，高羊茅气孔导度在各干旱胁迫下没有明显变化，而铈处理后的高羊茅气孔导度在同一浓度下，随着干旱程度的增加逐渐减少。除重度干旱胁迫下800 mg·Kg^-1的处理外，高羊茅气孔导度在各干旱胁迫梯度下，经过铈处理后的导度都明显高于没有经过处理的导度。在铈处理后的高羊茅气孔导度，以500 mg·Kg^-1处理下的气孔导度最高，在各干旱胁迫下都表现最高的气孔导度。

（2） 胞间二氧化碳浓度  

黑麦草胞间二氧化碳浓度随着干旱胁迫的增加而下降（图2），但下降不显著（P>0.05）。不同供水条件下，不同稀土铈浓度对黑麦草叶片胞间二氧化碳浓度的影响不一致，在正常供水条件下，500 mg·Kg^-1处理的黑麦草胞间二氧化碳浓度最低，低于对照11.4%；中度胁迫下，800 mg·Kg^-1处理的黑麦草胞间二氧化碳浓度最低；重度胁迫下200 mg·Kg^-1和500 mg·Kg^-1最低；0 mg·Kg^-1在各供水条件下的黑麦草胞间二氧化碳浓度都是最高。

在没有施加铈的处理中，中度干旱胁迫增加了高羊茅胞间二氧化碳浓度（图2）；在正常供水条件下，铈也增加高羊茅胞间二氧化碳浓度，200 mg·Kg^-1处理，浓度最大，高于对照49.6%。高羊茅在中度胁迫下，各稀土铈浓度之间气孔导度没有明显变，没有产生显著差异（P>0.05）。在重度胁迫下，800 mg·Kg^-1铈处理的高羊茅胞间二氧化碳浓度最低，低于0 mg·Kg^-1处理的17.1%，但各浓度处理之间也没产生明显差异。

（3） 净光合速率

在没有施加稀土铈的情况下，黑麦草光合速率随着干旱程度的增加呈下降趋势（图3），中度和重度分别下降了10.7%和33.0%。施加稀土铈后黑麦草光合速率明显增加， 其中以500 mg·Kg^-1稀土铈处理效果最好，在各供水条件下黑麦草叶片光和速率最大，其次是800 mg·Kg^-1浓度的稀土铈处理。正常供水时500 mg·Kg^-1稀土铈处理黑麦草光合速率比对照增加了31.2%，中度干旱胁迫比对照增加了37.0%，重度胁迫下广合速率也比0 mg·Kg^-1的处理高59.7%。施加稀土铈后，中度干旱胁迫下光合速率比正常供水下相对应稀土浓度处理的都要高，可见中度的干旱胁迫刺激了黑麦草光合速率的增加。

铈能够明显促进高羊茅光合速率的增加（见图3），在正常供水条件下，高羊茅随着铈浓度的增加，光合速率先上升后下降，在200 mg·Kg^-1浓度处理时光合速率增加最明显，是对照的2倍，其次是500 mg·Kg^-1，也比对照增加163.7%，三种铈浓度处理所产生的效果均高于对照，且和对照产生明显的差异。在没有施加铈的处理铈，高羊茅的光合速率随着干旱程度的增加先减少后增加，可能是在重度胁迫下，高羊茅通过增加光合速率，增加对光能的吸收、有机物质的积累来增加对外界的抵抗能力。综合考虑，铈浓度为200 mg·Kg^-1和500 mg·Kg^-1两种浓度处理效果最好，在各供水条件下，高羊茅光合速率均相对较高，在中度干旱胁迫下，200 mg·Kg^-1和500 mg·Kg^-1处理后的光合速率分别高于0 mg·Kg^-1处理155.8%和161.5%。在重度干旱胁迫下，200 mg·Kg^-1和500 mg·Kg^-1处理后的光合速率分别高于0 mg·Kg^-1处理80.0%和33.3%。

（4）叶绿素含量　

叶绿素是植物进行光合作用过程中对光能吸收、传递和转化的重要色素，其含量的高低对植物的光合作用有着明显的影响。黑麦草叶绿素含量变化见表1，叶绿素a在正常供水情况下随着稀土铈浓度增加，其含量也增加，500 mg·Kg^-1时含量最高，高出对照36.4%。没有施加稀土铈的情况下，叶绿素a含量随着胁迫程度增加而减少。施加稀土铈后能明显缓解干旱胁迫对叶绿素a合成造成的负面影响，相同浓度的稀土铈处理下的含量没有明显变化。叶绿素b的含量随着干旱胁迫的增加而减少，施加稀土铈后对因干旱造成叶绿素b的含量减少也有明显的缓解作用，各稀土铈浓度下叶绿素b含量变化不大，但稀土铈为800 mg·Kg^-1浓度的处理在重度胁迫下急剧下降。叶绿素a/b的比值在干旱胁迫下没有很大的变化，在没有施加稀土铈的情况下，随着胁迫程度的增加，叶绿素a/b的比值先减少后增加；在正常供水情况下，高浓度稀土铈降了低叶绿素a/b的比值，可见稀土铈对叶绿素b合成的促进作用大于叶绿素a，200 mg·Kg^-1处理比值最高，各浓度处理下的叶绿素a/b的比值随着胁迫程度的增加有上升的趋势，可能是在干旱胁迫下刺激了叶绿素a合成，提高光能的捕获和转化以抵抗干旱胁迫的影响。

表1 铈对干旱胁迫下黑麦草叶绿素含量的影响(mg·g^-1FW)

铈能明显促进高羊茅叶绿素的增加（见表2），铈处理后，叶绿素a明显的增加，三种铈浓度处理后的高羊茅叶绿素a含量都和对照产生明显差异（P<0.05），500 mg·Kg^-1浓度下叶绿素a含量最高，超过对照30%。但是，500 mg·Kg^-1稀土铈处理在中度和重度干旱胁迫下叶绿素a含量下降比较快，而200 mg·Kg^-1和800 mg·Kg^-1两种铈浓度处理后的叶绿素a含量表现相对稳定。在没有施加稀土铈的情况下，随着干旱胁迫程度的增加，叶绿素a含量有所增加，重度干旱胁迫下比对照增加了24.%，可能是干旱胁迫下高羊茅为了抵抗外界的逆境而增加光合作用，增加自己体内的光合产物和能量。在重度干旱胁迫下以200 mg·Kg^-1和800 mg·Kg^-1两种铈用量下叶绿素a含量较高。叶绿素b含量在各铈浓度处理及各干旱胁迫下没有表现出明显的差异。总叶绿素含量，在正常供水下，以500 mg·Kg^-1 浓度处理效果最好，超过对照23.1%，其次是200 mg·Kg^-1和800 mg·Kg^-1，都和对照产生明显差异。而800 mg·Kg^-1处理下的总叶绿素含量在各干旱胁迫程度下变化不大，含量相对较稳定。铈处理高羊茅后，叶绿素a比b的比值随着铈浓度的增加先增大后减少，正常供水下500 mg·Kg^-1的处理比值最高，比对照高30.3%，而在此浓度下，比值随着干旱胁迫的增加先减少后增加，呈“v”字型。叶绿素a比b比值仍然是200 mg·Kg^-1和800 mg·Kg^-1两种浓度下最稳定，而且比值相对比较高。

表2 铈对干旱胁迫下高羊茅叶绿素含量的影响(mg·g^-1FW) 

2.2  干旱胁迫下铈对黑麦草水分利用特性的影响

（1）叶面蒸腾速率

干旱胁迫与稀土铈对叶面蒸腾速率的影响都比较显著（P<0.05），在没有施加稀土铈的情况下，叶面蒸腾速率随着胁迫程度的增加而减少，中度胁迫下光合速率没有明显的下降，但重度胁迫下比对照下降了40.1%（图4）。施加稀土铈后增加了黑麦草叶面蒸腾速率，在正常供水和重度胁迫下都以500 mg·Kg^-1的稀土铈处理的黑麦草叶面蒸腾速最大；而中度胁迫以800 mg·Kg^-1浓度处理黑麦草叶面蒸腾速率最高，500 mg·Kg^-1次之，分别比0 mg·Kg^-1下增加了36.4%和31.0%。

在没有施加外源稀土铈的情况下，高羊茅的叶面蒸腾速率随着干旱程度的增加，先下降后上升；在正常供水条件下，随着稀土浓度的增加，叶面蒸腾速率先上升后下降（见图4），其变化趋势和光合速率的变化趋势一致。正常供水下，200 mg·Kg^-1浓度处理后的蒸腾速率最高，然后随着浓度的增加蒸腾速率下降；在中度干旱胁迫条件下，500 mg·Kg^-1处理后的叶面蒸腾速率最高，其次是200 mg·Kg^-1的处理；在重度干旱胁迫下，仍然是200 mg·Kg^-1处理下的蒸腾速率最高，然后随着铈浓度的增加而下降，800 mg·Kg^-1处理的最低。整体来说，叶面蒸腾速率随着干旱胁迫的增加而下降。

（2）水分利用效率

随着干旱胁迫的增加，黑麦草水分利用效率先下降后上升(表3)，中度胁迫下黑麦草水分利用效率下降，比对照下降了8.8%，而重度胁迫则比对照增加了9.6%，可能重度胁迫下刺激了黑麦草对水分的利用效率的提高；500 mg·Kg^-1和800 mg·Kg^-1的稀土铈浓度下也是中度胁迫明显抑制黑麦草对水分的利用，重度下提高了对水分的利用效率。稀土铈用量以500 mg·Kg^-1的浓度最能明显的增加黑麦草对水分的利用效率，此浓度处理后的黑麦草对水分的利用效率在各供水情况下都最高，正常供水时，比对照高出29.3%，重度胁迫下最高，高出对照64.0%。

表3 铈对干旱胁迫下草坪植物水分利用效率的影响（%）

铈能明显增加高羊茅对水分的利用效率（见表3），随着铈浓度的增加，高羊茅对水分利用效率先上升后下降，以200 mg·Kg^-1浓度处理效果最好，在此浓度下，水分利用效率比对照增加53.1%，其次是500 mg·Kg^-1，比对照增加45.0%。干旱则明显抑制高羊茅对水分的利用效率，随着干旱程度的增加，水分利用效率先下降后又有所上升。总体来看，200 mg·Kg^-1对高羊茅提高水分利用效率最明显，在此浓度下，各干旱胁迫对高羊茅水分利用效率没有明显的影响都保持最高，都保持在4.5%以上，中度与重度干旱胁迫时分别比0 mg·Kg^-1的处理高77.1%和59.7%。

2.3 地上生物量

干旱胁迫明显的抑制黑麦草地上生物量的积累(图5)，经双因素方差分析，干旱胁迫和稀土铈对黑麦草地上生物量的影响都比较显著（P<0.05）。随着胁迫程度的增加，黑麦草地上生物量积累明显的减少。但加入稀土铈后，明显的增加黑麦草地上生物量的积累，减轻因干旱胁迫造成危害。稀土铈的用量以500 mg·Kg^-1效果最好，没有施加稀土铈的情况下，中度胁迫和重度胁迫分别使得地上生物量比对照减少了20.4%和27.9%，而在500 mg·Kg^-1用量和重度胁迫的处理地上生物量也比对照高。200和800 mg·Kg^-1的浓度对干旱胁迫抑制黑麦草地上生物量也具有一定的缓解作用。

在没有施加稀土的情况下，中度胁迫下的高羊茅地上生物量略比对照高，但当重度胁迫时，高羊茅地上生物量明显的下降（见图5）。在相同的供水水平下，随着稀土铈浓度的增加，高羊茅地上生物量也明显的增加。正常供水情况下，三种稀土铈浓度下高羊茅地上生物量都明显高于对照，分别为对照的1.45倍、1.48倍和1.54倍，均和对照产生显著性差异（P<0.05）。在中度和重度胁迫下，以500 mg·Kg^-1铈浓度下生物量最高，分别超过0 mg·Kg^-1浓度处理下中度和重度的37.1%和37.7%。

.2.4 地下生物量

干旱胁迫明显的抑制了黑麦草地下生物量积累（图6），经双因素方差分析，干旱胁迫和稀土铈对黑麦草地下生物量的影响都比较显著（P<0.05）。随着干旱程度的增加，黑麦草地下生物量呈明显的下降趋势，当施加一定量稀土铈后，下降趋势有所缓解。当稀土铈用量为200 mg·Kg^-1时，中度胁迫下和正常供水对黑麦草地下生物量的影响没有差异，重度胁迫则明显下降，比正常供水下降了19.4%。稀土铈浓度为500 mg·Kg^-1时，中度胁迫和重度胁迫对地下生物量没有显著的影响，但和正常供水相比都有明显的下降。800 mg·Kg^-1浓度效果最差，它明显抑制地下生物量积累。

在没有施加外源铈时，干旱胁迫使得高羊茅地下生物量有所下降，但未和对照产生明显差异（P>0.05）。在正常供水情况下，随着铈浓度的增加，高羊茅地下生物量先升高后降低（见图6），以500 mg·Kg^-1铈浓度最好，是对照的2.0倍。中度干旱胁迫下，也是500 mg·Kg^-1铈浓度效果最好，超过0 mg·Kg^-1浓度处理下中度干旱胁迫的85.3%。在重度干旱胁迫下，800 mg·Kg^-1浓度处理表现出较高的地下生物量。

2.5 对总生物量和根冠比的影响

干旱胁迫、稀土铈浓度和干旱胁迫与稀土铈浓度对黑麦草生物量的影响都比较显著（图7）。干旱胁迫抑制总生物量的积累，没有施加稀土铈的情况下，中度胁迫生物量比对照下降了15.4%，重度胁迫下下降了23.5%；施加稀土铈能明显增加生物量的积累，而500 mg·Kg^-1铈用量最明显，中度和重度胁迫下分别比0 mg·Kg^-1下提高了23.2%和32.7%。在正常供水情况下，200 mg·Kg^-1的稀土铈能明显提高黑麦草根冠比，但500和800 mg·Kg^-1处理下，根冠比明显下降，这说明，稀土铈对于促进地上部分生长比地下明显。而中度胁迫则刺激了根冠比的增加（图7），可500和800 mg·Kg^-1的铈用量在中度和重度胁迫下没有明显作用。

高羊茅总生物量在正常供水情况下，随着铈浓度的增加先上升后下降（图7），以500 mg·Kg^-1浓度处理最好，超过对照70.0%，和对照产生明显差异（P>0.05），200 mg·Kg^-1与800 mg·Kg^-1两种浓度处理结果也和对照产生明显差异（P>0.05）。在没有施加稀土铈情况下，中度干旱胁迫刺激了高羊茅对生物量的积累，重度干旱胁迫抑制了生物量的积累。500 mg·Kg^-1铈浓度处理使得中度和重度干旱胁迫的生物量都保持最高，分别比对照高65.0%和20.0%，重度干旱胁迫下，500 mg·Kg^-1比0 mg·Kg^-1处理的生物量高26.3%。高羊茅根冠比在正常供水情况下，随着铈浓度的增加先上升后下降，200 mg·Kg^-1与500 mg·Kg^-1处理下的比值最高，分别超过对照39.7%和37.9%，均和对照产生明显差异（图7）。无稀土铈处理的情况下，根冠比随着干旱程度的增加先下降后上升，可能是在重度干旱胁迫下刺激了根系的生长来，在施加稀土铈后，根冠比都是随着干旱程度的增加而下降。正常供水和中度胁迫两种供水情况下，都以500 mg·Kg^-1浓度处理的根冠比最高，而在重度干旱胁迫则无明显的规律。

结论

稀土铈对黑麦草光合速率有明显的促进作用，能缓解干旱造成的光合速率下降，500 mg·Kg^-1的浓度处理效果最佳，正常供水和中度胁迫下分别比对照增加31.2%、30.7%，重度胁迫时也比0 mg·Kg^-1的处理高59.7%。黑麦草叶片气孔导度随着干旱程度的增加而下降，而高浓度稀土铈则有利于黑麦草气孔导度增加。干旱胁迫对胞间二氧化碳浓度没有显著影响，但稀土铈处理后的胞间二氧化碳浓度则有所降低。随着干旱胁迫程度的增加，黑麦草对水分的利用效率先下降后上升，重度胁迫反而刺激了黑麦草对水分利用效率的增加，而500 mg·Kg^-1浓度处理后的黑麦草水分利用效率在各干旱胁迫梯度下都最高，重度胁迫下比对照高64.0%。叶面蒸腾速率随着干旱胁迫的增加而下降，稀土铈对不同干旱胁迫梯度下黑麦草叶面蒸腾速率的影响也不一致，在中度胁迫下，铈浓度增大，叶面蒸腾速率升高。稀土铈能明显增加高羊茅的光合速率，以200 mg·Kg^-1和500 mg·Kg^-1浓度处理效果最好，在三种供水水平下都表现出较高的光合速率，都和相同供水水平下0 mg·Kg^-1处理产生显著差异。干旱胁迫造成了高羊茅气孔导度的增加，但不显著，同样在200 mg·Kg^-1和500 mg·Kg^-1两种铈浓度下，高羊茅在三种供水水平下都具有较高的气孔导度。干旱胁迫降低了高羊茅对水分的利用效率，而稀土铈则能明显增加高羊茅对水分的利用效率，也是以200 mg·Kg^-1和500 mg·Kg^-1两种铈浓度最好，中度干旱胁迫下分别比0 mg·Kg^-1处理高77.1%和75.4%。同样是200 mg·Kg^-1和500 mg·Kg^-1两种铈浓度处理后的高羊茅叶面蒸腾速率较高。可见，稀土铈能明显增加高羊茅对水分的利用效率。

附图说明:

图1为 铈对干旱胁迫下草坪植物气孔导度的影响；

图2为铈对干旱胁迫下草坪植物胞间二氧化碳浓度；

图3为铈对干旱胁迫下的草坪植物影响光合速率；

图4 铈对草坪植物干旱胁迫叶面蒸腾的影响；

图5为铈对干旱胁迫下草坪植物地上干重的影响；

图6 不同浓度铈对干旱胁迫下草坪植物地下干重的影响；

图7为不同浓度铈对干旱胁迫下草坪植物总生物量与根冠比的影响。

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）将黑麦草播于草坪建植的混合培养基质上，2kg混合培养基质土含有稀土铈300 mg/Kg，播种密度为40.0g/m²，播种初期，每盆充分浇水，保证种子能顺利萌发和幼苗初期的生长；

（2）三个星期以后按照胁迫程度定量给水，以后每一至两天称重浇水，以维持在胁迫范围内；其中所述的胁迫程度定量给水指的是：采用称重法控制正常供水为70％（重量）的田间最大持水量，中度胁迫为60％（重量），重度胁迫为40％（重量）；

（3）培养的条件为：在湿度为68%%，白天 进行光照，温度为22℃，夜间温度为18℃，培养40天，光照强度为850 μmol m^-2s^-1；

（4）草坪植物黑麦草建植过程中按通常草坪植物的管理要求进行；待黑麦草生长到40天，剪取叶片进行活性测定；其中所述的混合培养基质指的重量份数比为4：1的土壤与城市生活垃圾堆肥。城市生活垃圾堆肥指的是：将垃圾堆肥去除杂物在105℃条件下烘干至恒重。

实施例2

（1）将草坪植物高羊茅种子播于草坪建植的混合培养基质上，2kg混合培养基质土含有稀土铈500 mg/Kg，45.0g/m²；播种初期，每盆充分浇水，保证种子能顺利萌发和幼苗初期的生长；

（2）三个星期以后按照胁迫程度定量给水，以后每一至两天称重浇水，以维持在胁迫范围内；其中所述的胁迫程度定量给水指的是：采用称重法控制正常供水为80％（重量）的田间最大持水量，中度为55％（重量），重度为40％（重量）；

（3）培养的条件为：在湿度为68%，白天 进行光照，温度为25℃，夜间温度为20℃，培养60天，光照强度为900 μmol m^-2s^-1；

（4）草坪植物高羊茅建植过程中按通常草坪植物的管理要求进行；待高羊茅生长到50天，剪取叶片进行测定；其中所述的混合培养基质指的重量份数比为4：1.5的土壤与城市生活垃圾堆肥。城市生活垃圾堆肥指的是：将垃圾堆肥去除杂物在105℃条件下烘干至恒重。

Claims (6)

1.一种采用稀土铈提高干旱混合基质草坪植物水分利用效率的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）将草坪植物种子播于草坪建植的混合培养基质上,播种密度为35.0g/m²-45.0g/m²，1.5-2kg混合培养基质土含有硝酸铈200 mg/Kg～800 mg/Kg，播种初期，每盆充分浇水，保证种子能顺利萌发和幼苗初期的生长； 

（2）三个星期以后按照胁迫程度定量给水，以后每一至两天称重浇水，以维持在胁迫范围内；其中所述的胁迫程度定量给水指的是：采用称重法控制正常供水为70～80％（重量）的田间最大持水量，中度胁迫为55～65％（重量），重度胁迫为35～50％（重量）；

（3）培养的条件为：湿度为68%～78%，白天 进行光照，温度为22～26℃，夜间温度为18～22℃，培养40～60天，光照强度为800 μmol m^-2s^-1—900 μmol m^-2s^-1；

（4）草坪植物建植过程中按通常草坪植物的管理要求进行；待草坪植物生长到40天至50天，剪取叶片进行测定；其中所述的混合培养基质指的重量份数比为4：1-2的土壤与城市生活垃圾堆肥。

2.权利要求1所述的方法，其中的城市生活垃圾堆肥是指：将垃圾堆肥去除杂物在105℃条件下烘干至恒重后使用。

3.权利要求1所述的方法，其中硝酸铈指的是：Ce(NO₃)₃·6H₂O；混合培养基质土含有硝酸铈的重量为500mg/Kg。

4.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）。

5.权利要求1所述方法在提高草坪植物水分利用效率方面的应用。

6.权利要求5所述的应用，其中硝酸铈指的是：Ce(NO₃)₃·6H₂O；混合培养基质土含有硝酸铈的重量为500mg/Kg。

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