26個草地早熟禾品種苗期抗旱性綜合評價

李壽毛培勝

(1.蘇州農業職業技術學院，江蘇 蘇州 215008； 2.中國農業大學草地研究所，北京 100097)

我國是世界上最干旱的國家之一，干旱和半干旱面積占國土面積的50%以上，特別是北方地區，水資源嚴重匱乏[1-2]。草地早熟禾(Poapratensis)作為我國北方地區的當家草種，得到了大面積的應用[3]。但在干旱和半干旱地區建植草坪，由于氣候干旱和蒸發強烈等因素，草坪需水量大，造成了“草坪好看不好養”和“草坪耗水量大”等問題，制約了草坪在我國北方地區的進一步發展。選擇抗旱草種或品種不僅能減少灌溉用水，還能保證草坪的質量和生長[4]。因此，選擇和應用抗旱草種對我國干旱和半干旱地區節約水資源和發展草坪具有重要意義。前人對冷季型草坪草的抗旱性研究較多，但在自然干旱條件下草坪草的抗旱性研究較少[5-7]。本試驗研究苗期自然干旱脅迫對26個草地早熟禾品種生長的影響，并對其抗旱性進行綜合評價，以期為北京地區抗旱草種選擇和節水管理提供參考。

1 材料與方法

1.1試驗材料 本試驗所用26個草地早熟禾品種[Appolo(93.0%,發芽率，下同)、Balin(93.0%)、Blacksburg II (97.5%)、Blue Chip(92.7%)、Bluebird(91.0%)、Bluemoon(97.0%)、Bluestar(94.7%)、Brilliant(94.3%)、Conni(94.0%)、Courtyard(94.0%)、Glade(96.0%)、Kenblue(90.5%)、Kentucky(92.0%)、Liberator(92.0%)、Livingston(95.0%)、Merit(93.7%)、 Midnight(92.0%)、Midnight Blue(88.0%)、Midnitht II(94.0%)、Moonlight(95.3%)、Nassau(92.1%)、Nudensity(94.0%)、Nuglade(95.0%)、Park(94.0%)、Rugby II(91.4%)、Super Merit(92.0%)]均來自中國農業大學草地研究所牧草種子實驗室。

1.2試驗方法 采用盆栽試驗，盆栽所用土壤取自中國農業大學科學園內表層土壤，土壤風干后人工磨碎，過1 mm篩后貯存備用。將土壤裝入塑料花盆，每盆裝風干土2.5 kg，稍微墩實后將盆面土壤整平。將100粒種子較均勻地撒播在盆土中，用少許與盆內一樣的土壤將種子蓋住。播種后將花盆放入溫室，并用自來水澆灌至盆底有水滲出。用2.5匹空調控制溫室內的溫度，每天從08:00-20:00溫室內溫度控制在(24±2) ℃，從20:00到第2天早晨08:00溫度控制在(18±2) ℃。除溫室內得到的自然光照外，每天補充照明3 h(17:00-20:00)，光照強度為4 000 lx。每天觀察花盆內土壤的水分情況，并用自來水始終保持土壤表面的濕潤。

種子6 d后開始出苗，10 d后基本出齊。苗出齊后用0.5倍Hongland營養液50 mL澆灌，并始終保持土壤表面的濕潤。當幼苗長至3片真葉時，對其進行間苗，保證每盆內健壯植株50株，其余全部除去。當盆內植株長至有4～5片真葉時，開始對其進行處理。一個處理是保持其含水量在田間持水量左右(植株質量忽略不計)，另一個則不再澆水，處理過程中不對草坪草進行修剪，處理2周后進行取樣。每個處理均重復3次。

1.3測定項目及方法

1.3.1取樣及測定項目 每盆隨機選取5個植株，用鋼尺測量草坪草株高(莖葉所在的最高點)，5個植株的平均值作為該盆草坪草的生長高度。用剪刀沿著土壤表面將盆內全部植株地上部分剪下，立即稱量鮮質量，然后放入烘箱內，用105 ℃對其進行殺青15 min，然后在80 ℃溫度下烘36 h后稱其干質量。植株地上部取完后，立即將花盆內的土壤全部倒入一網袋中，用自來水進行沖洗，將附著在根上的土壤沖洗掉，將收集到的地下部分用吸水紙將表面水分吸取干凈，放入烘箱內，先用105 ℃進行殺青15 min，然后在80 ℃溫度下烘36 h后稱其干質量。

1.3.2數據分析 不同指標的數據均采用SAS 9.2軟件進行分析。

1.3.3抗旱性綜合評價方法 采用權重分配法對草地早熟禾品種抗旱能力進行綜合評價[8]。首先計算出不同品種不同指標的抗旱系數，然后采用五級評分法將抗旱系數換算成相對指標，從而將各性狀因數值大小和變化幅度的不同而產生的差異消除。將各個指標測定的最大值定為5分，最小值定為1分，具體換算公式如下：

式中，Vmax表示每一指標中的最大值；Vmin表示每一指標中的最小值；V表示每一指標的實際測定值；D表示得分極差(即為每得1分之值)；E表示應得分。

將計算出的D值代入公式得E，得到每一指標應得分矩陣A。根據各指標的變異系數確定各指標參與綜合評價的權重系數矩陣。

2 結果與分析

2.1地上部株高 不同品種在受到干旱處理后株高均出現極顯著下降(表1)，株高差異率低于10%的品種有Balin和Bluebird，差異率在10%～15%的品種有Appolo、Conni、Midnight、Rugby II和Super Merit 5個品種，差異率在15%～20%的品種有Blue Chip、Bluemoon、Kentucky、Liberator、Midnight Blue、Midnight II、Nassau、Nudensity和Nuglade，差異率在20%～25%的品種有Blacksburg II、Bluestar、Courtyard、Glade、Kenblue、Livingston、Moonlight和Park，而差異率在25%以上的品種有Brilliant和Merit。

2.2地上部鮮質量 在受到干旱脅迫后，不同品種地上部鮮質量與對照相比均出現極顯著下降。地上部鮮質量差異率低于50%的品種是Midnight，差異率在50%～60%的品種有Bluebird、Merit、Midnight II、Nuglade和Super Merit 5個品種，差異率在60%～70%的品種有Appolo、Balin、Conni、Rugby II、Blue Chip、Bluemoon、Kentucky、Liberator、Midnight Blue、Nassau、Nudensity、Blacksburg II、Bluestar、Courtyard、Glade、Kenblue、Livingston、Moonlight和Park，差異率在70%以上的品種有Brilliant。

2.3地上部干質量 受到干旱處理后，不同品種地上部干質量與對照相比均出現極顯著下降。通過比較可看出，差異率低于40%的品種有Liberator和Midnight，差異率在40%～50%的品種有Bluemoon、Conni、Courtyard、Midnight Blue、Midnight II、Nudensity、Nuglade和Super Merit 8個品種，差異率在50%～60%的品種有Appolo、Balin、Blacksburg II、Blue Chip、Bluebird、Bluestar、Glade、Kenblue、Kentucky、Livingston、Merit、Moonlight、Nassau、Park和Rugby II 15個品種，而差異率在60%以上的品種有Brilliant。

2.4地下部干質量 干旱處理后，不同品種地下部干質量與對照相比均出現了下降，其中，Blue Chip、Bluemoon、Midnight和Nudensity與對照相比差異不顯著，而Courtyard、Glade、Livingston、Rugby II和Super Merit則出現顯著下降，其他品種表現為極顯著下降。通過比較可發現，差異率低于20%的品種有Midnight，差異率在20%～30%的品種有Bluemoon、Liberator、Midnight Blue和Nudensity，差異率在30%～40%的品種有Blue Chip、Conni、Courtyard、Glade、Moonlight、Nuglade、Rugby II和Super Merit，差異率在40%～50%的品種有的Appolo、Balin、Blacksburg II、Bluebird、Bluestar、Kenblue、Kentucky、Livingston、Merit、Midnight II和Nassau，而差異率在50%以上的品種有Brilliant和Park。

表1 26個草地早熟禾品種不同指標的差異率

2.5根冠比變化 根據不同處理地上部和地下部干質量的結果，計算出不同品種在2種處理條件下根冠比的變化。在受到干旱處理后，草地早熟禾不同品種根冠比均有不同程度的增加。其中，Blacksburg II、Bluebird、Bluemoon、Conni、Courtyard、Kenblue、Liberator、Livingston、Nudensity、Rugby II和Super Merit的根冠比與對照相比并無顯著差異，Appolo、Blue Chip、Merit、Midnight Blue、Moonlight、Nassau、Nuglade和Park的根冠比顯著增加，而Midnight等品種在干旱脅迫后根冠比極顯著增加。

2.6草地早熟禾品種抗旱性綜合評價 利用1.3.3所示公式，計算出不同品種每一測定指標的變異系數和各指標變異系數總和(表2)。根據每一指標權重系數，可得到各項指標的權重系數矩陣：

將矩陣A和矩陣B相乘，即可得到綜合評價指數。通過對評價指數進行對比(表3)，可看出不同草地早熟禾品種抗旱性差異，綜合評價最好的是Midnight，綜合評價最差的為Brilliant。

表2 26個草地早熟禾品種不同指標的抗旱系數

3 討論

草坪草地上部干質量、根干質量、根冠比是反映植物地上和地下關系的重要指標，被廣泛用于植物的抗旱性鑒定上，地上部和地下部的生長狀態一定程度上反映了其抗旱性強弱[9]。前人通常通過觀察或測量草坪草株高、地上部和地下部干物質積累量、根冠比等來評價草坪草的抗旱性[10-16]。許多研究者認為地上部干質量、根干質量、根冠比與植物的抗旱性關系密切，在一定的干旱條件下，地上部干質量、根干質量、根莖比與植物的抗旱性呈正相關[17-18]。本研究表明，水分脅迫抑制了草地早熟禾植株的生長發育，所有供試品種的株高都較對照有不同程度的降低，植株的地上部干質量和根干質量均受到不同程度的抑制，其抑制程度因品種不同而存在較大差異，且植株的地上部干質量受抑制的程度較大，說明干旱脅迫下，草地早熟禾地上部受到的影響較大，從而使根莖比較對照有所增加。

表3 26個草地早熟禾品種抗旱性綜合評價

植物抗旱性是一種綜合機制，是由多種因素(性狀)相互作用而構成的一個較為復雜的綜合性狀，是多基因控制的復雜性狀與外部環境條件共同作用的結果[19-20]，其中每一個因素與抗旱性本質之間存在著一定的聯系，用單項指標來評價抗旱性，其結果可能會與品種的實際抗旱能力有一定的相關，但也可能造成相反的結果。如在本試驗中的株高指標中，Super Merit品種的株高差異率高于Appolo品種，但在最終排名中，Super Merit為第5，而Appolo為第20。從與抗旱性有關的多種指標上進行評判時，某種指標對于評判抗旱性的不利作用會受到其他具有有利作用的指標所緩和和彌補，因而綜合評定出的結果與實際情況較接近。

4 結論

干旱脅迫處理后，草地早熟禾不同品種株高、地上部鮮質量、地上部干質量、地下部干質量以及根莖比均發生了變化，通過權重分配法，對26個品種的株高、地上部鮮質量、地上部干質量、地下部干質量以及根冠比5個指標的抗旱系數進行抗旱性綜合評價，得到了不同品種抗旱性差異為Midnight>Midnight Blue>Nudensity>Bluemoon>Super Merit>Blue Chip>Liberator>Nuglade>Glade>Conni>Courtyard>Midnight II>Bluebird>Nassau>Moonlight>Rugby II>Merit>Balin>Kentucky>Appolo>Kenblue>Blacksburg II>Livingston>Bluestar>Park>Brilliant。

[1] 羅志成.北方旱地農業研究的進展與思考[J].干旱地區農業研究,1994，12(1):4-13.

[2] 康紹忠.新的農業科技革命與21世紀我國節水農業的發展[J].干旱地區農業研究,1998,16(1):11-17.

[3] 李曉光,張自和,劉藝杉.30個引種草坪草在北京地區的成坪質量評價與適應性研究[J].草業科學,2005,22(6):96-100.

[4] 汪昊磊,蘇德榮,鄭芳芳.水分與草坪質量關系研究進展[J].草業科學,2008,25(7):104-108.

[5] 徐炳成,山侖,黃占斌.草坪草對干旱脅迫的反應及適應性研究進展[J].中國草地,2001,23(2):55-59.

[6] 劉振虎,李魁英,張愛峰.草坪草需水抗旱概述[J].中國草地,2001,23(4):66-68.

[7] 馬祎,王彩云.幾種引進冷季型草坪草的生長及抗旱生理指標[J].草業科學,2001,18(4):57-61.

[8] 侯建華,呂鳳山.玉米苗期抗旱性鑒定研究[J].華北農學報,1995,10(3):89-93.

[9] 侯桂蘭,李云俠,張軍輝，等.干旱脅迫對冷季型草坪草地上部影響的研究[J].東北農業大學學報,1999,30(3):249-253.

[10] 王欽,金嶺梅.草坪植物對干旱脅迫的效應[J].草業科學,1995,12(5):54-59.

[11] Huang B R,Gao H W.Physiological characteristics associated with drought resistance in tall fescue cultivars[J].Crop Science,2000,40(1):196-203.

[12] Huang B R,Duncan R R,Carrow R N.Drought-resistance mechanisms of seven warm-season turfgrasses under surface soil drying: Ⅱ.Root aspects[J].Crop Science,1997,37(6):1863-1869.

[13] Huang B R,Duncan R R,Carrow R N.Drought resistance mechanisms of seven warm season turfgrass under the surface soil drying: I Shoot response[J].Crop Science,1997,37(6):1858-1863.

[14] 王曉榮,周禾.高羊茅不同品種生長初期抗旱性的比較研究[J].四川草原,2001，22(4):25-29.

[15] 馬智宏,李征,王北洪，等.冷季型草坪草耐旱及耐寒性比較[J].草地學報,2002,10(4):318-321.

[16] 郭愛桂,劉建秀,郭海林.幾種暖季型草坪草抗旱性的初步鑒定[J].草業科學,2002,19(8):61-63.

[17] 姚維傳,朱靖.安徽11個小麥品種抗旱性初步評價[J].安徽農學通報,2001，7(1):114-116.

[18] 關軍鋒,馬春紅,李廣敏.干旱脅迫下小麥根冠生物量變化及其與抗旱性的關系[J].河北農業大學學報,2004，27(1):163-167.

[19] Turner N C.Adaptation to water deficits: A changing perspective[J].Australian Journal Plant Physiology,1986,13(1):175-190.

[20] 應朝陽,呂亮雪,翁伯琦.草坪草干旱脅迫研究進展[J].福建農業學報,2006,21(3):262-267.