不同抗旱技術組合對礦區油松的抗旱效果

孫干 裴宗平 涂永成 孔靜 張鑫

摘要：以60 cm高的油松幼苗為試驗樹種，在山西省忻州市窯礦某廢棄煤矸石山進行野外栽種試驗。選擇保水劑、有機肥、植物生長調節劑（GGR）、菌根劑作為抗旱材料，設計8種不同的抗旱技術組合，研究各抗旱技術組合下油松葉片相對水含量、葉片水分飽和虧、葉片相對電導率、葉綠素含量、丙二醛含量、過氧化氫酶活性、油松存活率以及油松株高生長量等指標；對單指標進行對比分析，再運用隸屬函數值法對8種技術組合的抗旱性進行綜合評價。結果表明：8種技術組合抗旱性從強到弱依次為8#>2#>3#>4#>5#>6#>7#>1#；即自然條件下，8#-保水劑+GGR+菌根+有機肥抗旱技術組合的抗旱效果最好。

關鍵詞：油松；抗旱技術；隸屬函數法；抗旱能力

中圖分類號：X171.4 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）07-0360-04

1 材料與方法

1.1 材料

選擇大同市當地植被修復常用樹種油松作為供試樹種，油松株高約60 cm?？购挡牧蠟榫郾┧岚繁Ｋ畡?、GGR 6號綠色植物生長調節劑、PT菌根劑以及有機復合肥。試驗在忻州市窯礦附近一座廢棄的煤矸石山上進行，表層已覆土3年，覆土厚度達80 cm，場地面積約0.01 km2，平均坡度約20°，共栽植油松500株。

1.2 方法

1.2.1 栽植技術 保水劑栽植技術（1#）：將保水劑與水按 1 mL ∶150 g 比例混勻，使其充分吸水，栽植前按4 530 g/穴（即30 g/穴干保水劑）與種植土混勻備用。保水劑+有機肥栽植技術（2#）：種植土施入4 530 g/穴保水劑，再施入 3 000 g/穴羊糞及150 g/穴有機復合肥，用鐵鍬將其混勻備用。保水劑+GGR栽植技術（3#）：種植土施入4 530 g/穴保水劑，用鐵鍬將其混勻備用，當種植土蓋住土球時，踩實壓緊，施入 20 mg/kg GGR溶液3 000 g/穴，確保根系充分吸收GGR溶液并繼續覆土。保水劑+GGR+有機肥栽植技術（4#）：栽植前，方法與處理2#相同；栽植時，GGR使用方法與處理3#相同。保水劑+菌根劑栽植技術（5#）：將保水劑、菌根劑與水按 1 g ∶1 g ∶150 mL 比例混勻，使保水劑分吸水，栽植前按 4 560 g/穴保水劑與種植土混勻備用。保水劑+菌根劑+有機肥栽植技術（6#）：種植土施入4 560 g/穴保水劑+菌根劑，再施入 3 000 g/穴 羊糞、150 g/穴有機復合肥，用鐵鍬將其混勻備用。保水劑+GGR+菌根劑抗旱技術（7#）：栽植前，方法與處理5# 相同；栽植時，GGR使用方法與處理3#相同。保水劑+GGR+菌根劑+有機肥栽植技術（8#）：栽植前，方法與處理6# 相同；栽植時，GGR使用方法與處理3# 相同。

1.2.2 后期護理 2012年5月在忻州窯礦附近的煤矸石山試驗場地進行油松幼苗栽植試驗。設置1#（保水劑）、2#（保水劑+有機肥）、3#（保水劑+GGR）、4#（保水劑+GGR+有機肥）、5#（保水劑+菌根劑）、6#（保水劑+菌根劑+有機肥）、7#（保水劑+GGR+菌根劑）、8#（保水劑+GGR+菌根劑+有機肥）8種抗旱技術組合，以空白處理（CK）為對照。油松幼苗種植初期進行正常澆水、護理，正常護理半年后，讓油松自然生長。2014年10月測定油松植株保存率及相關指標。

1.3 測定項目

采用統計方法測定植株保存率。采用直尺測量植株高度，取平均值。采用烘干測定法測定葉片相對含水量（RWC）。葉片相對水分飽和虧RWD=1-RWC[5]。利用 TFW-VI 型土壤養分·溫濕度綜合測試儀[4]測定葉片相對電導率。采用95%乙醇浸提比色法[6]測定葉片葉綠素含量。采用分光光度計法[7]測定葉片丙二醛（MDA）含量。采用高錳酸鉀滴定法[8]測定葉片過氧化氫酶活性。

RWC=（原始鮮質量-干質量）/（飽和鮮質量-干質量）。

1.4 數據分析

模糊數學中，1個評價因素指標實測值屬于某一級別的程度稱為隸屬度，它是介于0～1之間的數，越接近1，隸屬于這一級別的程度就越大，每給1個評價因素指標實測值，就對應1個隸屬度，對應關系稱為隸屬函數[9-10]。該方法根據模糊數學原理，先將各指標換算成隸屬函數值，然后對各植物隸屬函數值求平均值，得出綜合評價指標值，該值越大，說明植物抗旱性能越強。若評價指標與抗旱性呈正相關，則計算公式為Xu=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）。若價指標與抗旱性呈負相關，則計算公式為Xu=1-（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）。X 為植物的某一指標抗旱系數，Xmax、Xmin分別為植物各指標的最大值、最小值，Xu為植物的抗旱隸屬函數均值[11-12]。隸屬函數是在多指標測定基礎上，對植物抗旱性進行綜合評價的有效途徑，避免了單一評價指標的不準確性[13]。采用Excel 2007、DPS 2000軟件處理數據。

2 結果與分析

2.1 不同抗旱技術組合對油松植株保存率的影響

植株保存率是直接反映生態修復效果的重要參數。由圖1可知，各處理下油松保存率為62.5%～85.0%，油松保存率從大到小依次為7#>6#>8#>5#>3#>4#>1#>2#>9#，不同組合之間的差異比較明顯，但均明顯高于CK（9#），各抗旱技術組合都能很好地改善植物生長狀況，提高植物存活率、保存率。

2.2 不同抗旱技術組合對油松株高生長量的影響

株高反映了植物在自然環境下的生長狀況。由圖2可知，不同抗旱技術組合下油松年均株高生長量為10.57～1457 cm，2#、4#、6#、7#、8# 5種抗旱技術組合下油松年均株高生長量不存在顯著差異。除1#外，其他抗旱技術組合的年均株高生長量均大于CK。2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#抗旱技術組合下，油松年均株高生長量依次為0.97、3.28、2.22、3.68、273、217、2.85 cm。處理 1#效果最差，這可能與種植場地有關，處理1# 油松種植于斜坡最上端，水分在斜坡作用下向下流失，從而影響了油松生長。

2.3 不同抗旱技術組合對油松葉片相對含水量的影響

植物葉片相對含水量（RWC）反映植物的抗脫水、保水能力，該值越大，植物抗旱性越強。從圖3可以看出，相對于CK（9#），8種抗旱技術組合均能明顯提高植物葉片的相對含水量，說明各處理均能明顯提高植株的抗脫水、保水能力。其中，2#、3#、4#、5#、8#等5種抗旱技術組合處理下油松葉片相對含水量差異不顯著，1#、6#、7# 等3種抗旱技術組合下油松葉片相對含水量差異不顯著。保水劑+GGR+菌根+有機肥（8#）組合植株葉片的相對含水量最高，保水劑+菌根+有機肥（6#）植株葉片相對含水量最低，說明8# 組合下植株在干旱條件下有較強的保水能力，能維持植物正常的生理代謝功能，6# 處理下植株保水性最差。

2.4 不同抗旱技術組合對油松葉片水分飽和虧的影響

葉片水分飽和虧缺（RWD）反映植物體內水分虧缺的程度，該值越大，說明植物受干旱脅迫程度越大。由圖4可知，8種抗旱技術組合處理下油松的葉片水分飽和虧缺值均小于CK（9#），說明各抗旱技術組合均能明顯緩解植物體內水分的虧缺程度。1#、2#、3#、4#、5#、7# 等5種技術組合下油松葉片水分飽和虧之間差異不顯著。其中，8#處理下油松葉片水分飽和虧最小，說明保水劑+GGR+菌根+有機肥（8#）能使植株葉片在相同自然條件下仍然保持較低的水分飽和虧缺值。

2.5 不同抗旱技術組合對油松葉片相對電導率的影響

逆境會對植物的細胞質膜造成傷害，改變細胞質膜透性，從而導致葉片相對電導率變大?？购敌詮姷闹参?，葉片相對電導率較小。從圖5可以看出，各抗旱技術組合下油松葉片相對電導率從大到小依次為1#>4#>3#>5#>2#>6#>7#>8#。其中，保水劑+GGR+菌根+有機肥組合葉片的相對電導率最低，細胞質膜受到的傷害最??；保水劑組合相對電導率最高，說明該組合下植物受到逆境脅迫。保水劑（1#）與保水劑+GGR+有機肥（4#）組合之間差異不顯著且都大于對照組（9#），這可能由于種植后，8#組合下部分養分在斜坡

作用下流失到CK，造成CK的部分指標優于試驗組。

2.6 不同抗旱技術組合對油松葉片葉綠素含量的影響

植物葉片葉綠素含量與光合作用密切相關，水分不足時，植物體內葉綠素含量會產生變化，一定程度上，葉綠素含量可以反映植物的抗逆能力。從圖6可以看出，各技術組合下油松葉片葉綠素含量為0.298～0.462 mg/g，除保水劑+菌根（5#）組合外，各抗旱技術組合處理下植株葉片葉綠素含量均明顯高于CK（9#）。其中保水劑+GGR（3#）組合下油松葉片葉綠素含量最高，說明保水劑+GGR（3#）組合處理下植株光合作用旺盛，植株抗逆性較強，其次是保水劑+GGR+有機肥（4#）組合。

2.7 不同抗旱技術組合對油松葉片丙二醛含量的影響

逆境條件下植物器官會發生膜脂過氧化作用，產生丙二醛等破壞細胞膜結構、功能的物質。植物體內丙二醛含量越高，表示植物受到的傷害越大。由圖7可知，自然條件下，保水劑（1#）組合下油松葉片丙二醛含量最高，表明植株正遭受逆境脅迫，不利于植株生長；保水劑+有機肥（2#）、保水劑+GGR+有機肥（4#）、保水劑+菌根（5#）、保水劑+菌根+有機肥（6#）、保水劑+GGR+菌根+有機肥（8#）5種抗旱技術組合

之間差異不顯著。CK（9#）組合處理下油松體內丙二醛積累量最多，表明各抗旱技術組合均能明顯提高植株的抗逆性。

2.8 不同抗旱技術組合對油松葉片過氧化氫酶活性的影響

過氧化氫酶是植物體內清除過氧化氫的主要酶類，過氧化氫酶的主要功能是清除植物代謝過程產生的過氧化氫[9]。由圖8可知，1#、4#、6# 等3種抗旱技術組合，3#、8# 等2種抗旱技術組合，2#、5# 2種抗旱技術組合均差異不顯著。各抗旱

技術組合下油松葉片過氧化氫酶活性從強到弱依次為8#>3#>5#>2#>1#>4#>6#>7#，除7#組合外，各技術組合均能顯著增強植株的過氧化氫酶活性，有利于植株快速清除體內多余的過氧化氫，保證植株正常生理代謝功能。

2.9 8種技術組合抗旱性綜合評價

單一指標的抗旱性評價往往具有單一性、不準確性，通過多指標綜合評價能很好地消除單一性、不準確性。隸屬函數是在多指標測定基礎上，對植物抗旱性進行綜合評價的有效途徑，避免了單一評價指標的不準確性[13]。選取葉片相對含水量（RWC）、葉片水分飽和虧（RWD）、葉片相對電導率、葉綠素含量、丙二醛（MDA）含量、過氧化氫酶活性6項指標，進行抗旱性隸屬函數值綜合評價。由表1可知，8種不同抗旱技術組合的綜合抗旱能力由強到弱依次為8#>2#>3#>4#>5#>6#>7#>1#，其中保水劑+GGR+菌根+有機肥（8#）組合隸屬函數值均值為0.849，保水劑（1#）組合隸屬函數值均值為0386，說明8# 組合的抗旱性明顯比其他組合強。

3 結論與討論

干旱是限制植物生長的主要因素之一，測定植物某些形態指標、生理指標，能很好地反映植物對逆境的抗性[14]。其中，葉片相對含水量反映植物抗脫水、保水能力。水分飽和虧反映了植物體內水分虧缺的程度；葉片相對電導率可以反映葉片細胞質膜受傷害的程度；葉片葉綠素含量直接影響植物的光合作用；丙二醛累積量直接反映植物受傷害的程度；過氧化氫酶活性越大，其清除過氧化氫的能力就越強，保護植物細胞免受過氧化氫的傷害。與CK相比，各抗旱技術組合均能提高油松保存率，促進植株生長。本試驗結果表明，8種抗旱技術組合的抗旱性能為8#>2#>3#>4#>5#>6#>7#>1#，保水劑+GGR+菌根+有機肥（8#）組合的抗旱性最強。綜上所述，8種抗旱技術組合均能顯著提高植物抗旱性，由于各抗旱技術組合使用抗旱材料的差異，故抗旱性均不相同，其中保水劑+GGR+菌根+有機肥（8#）組合的抗旱性最強。

參考文獻：

[1]張 波，趙 曜. 礦山廢棄地治理中植物修復作用的研究[J]. 山西建筑，2011，37（2）：189-190.

[2]王 林，曹 珂，車 軒，等. 礦山廢棄地生態修復研究進展[J]. 現代礦業，2013（12）：170-172.

[3]王霖琳，胡振琪，趙艷玲，等. 中國煤礦區生態修復規劃的方法與實例[J]. 金屬礦山，2007（5）：17-20.

[4]余莉琳，裴宗平，常曉華，等. 干旱脅迫及復水對4種礦區生態修復草本植物生理特性的影響[J]. 江蘇農業科學，2013，41（7）：362-364.

[5]高俊鳳. 植物生理學實驗指導[M]. 北京：高等教育出版社，2006：228-231.

[6]蘇正淑，張憲政. 幾種測定植物葉綠素含量的方法比較[J]. 植物生理學通訊，1989（5）：77-78.

[7]鄒 琦. 植物生理學實驗指導[M]. 北京：中國農業出版社，2000：161-162.

[8]郝建軍，康宗利，于 洋. 植物生理試驗技術[M]. 北京：化學工業出版社，2007.

[9]劉 冰，梁嬋娟. 生物過氧化氫酶研究進展[J]. 中國農學通報，2005，21（5）：223-224，232.

[10]吳克寧，楊 揚，呂巧靈. 模糊綜合評判在煙草生態適宜性評價中的應用[J]. 土壤通報，2007，38（4）：631-634.

[11]黎 裕. 作物抗旱鑒定方法與指標[J]. 干旱地區農業研究，1993，11（1）：91-99.

[12]周 江，裴宗平，胡佳佳，等. 干旱脅迫下3種巖石邊坡生態修復植物的抗旱性[J]. 干旱區研究，2012，29（3）：440-444.

[13]劉海龍，余治家，熊 偉，等. 模糊隸屬法在塔里木河荒漠植物抗旱性評價中的應用[J]. 干旱區地理，2005，28（3）：367-372.

[14]薛彥斌，秦 華，張 科. 3種藤本地被植物抗旱性比較[J]. 中國農學通報，2010，26（9）：239-243.