一種採用馴化植物種子提高高羊茅抗旱性的方法
2023-10-08 04:45:44 1
專利名稱：一種採用馴化植物種子提高高羊茅抗旱性的方法
技術領域：
本發明屬於環境保護技術領域，涉及城市生活垃圾堆肥的合理、安全使用方法。更具體的說是一種採用馴化植物種子提高高羊茅抗旱性。
背景技術：
草坪是指草本植物經人工建植和天然草地經人工改造形成後的具有美觀與觀賞 效果，並能供人休閒、娛樂和適度體育運動的坪狀草地。施肥處理是草坪養護管理體系中最 重要的管理手段之一，為了及時補充草坪土壤中養分供應的不足，常常以施肥來使草坪質 量保持在一個較高的水平。但城市人工草坪不像天然草地那樣耐旱，尤其是耐渴能力很差。 草坪根系較淺，不足以在土壤中吸收足夠的水分，只能靠人工澆灌。在旱季草坪每天要澆一 次水，即使在雨季，每月至少也要澆兩次水。一旦缺水會導致草坪生長不良。尤其是在我國 北方城市，每年要消耗大量的水，年灌水量大約為0. 6-1. 0m3/m2。所以每年每平方米草坪的 用水成本為4. 5元左右。草坪水分管理的高成本往往使得我國北方城市草坪水分不足，使 得草坪的質量下降。長期供水不足，草坪就會慢慢的退化，從而導致草坪失去了原有的價值 和功能，這個時候人們的選擇只能是放棄草坪。因此，在人類面臨水資源匱乏的今天，水資 源的調配與利用將是草坪建植和管理上人們面臨的最大挑戰。在城市綠地上如何經濟合理 地利用水資源已成為一個熱點研究問題。當今城市草坪綠地面積不斷增長，其用水問題也 就越來越受到關注，草坪綠地均面臨不同程度的水分脅迫。保水劑和保水肥料的使用能在 一定程度上緩解水分脅迫草坪植物的傷害，但不能從根本上解決草坪的乾旱問題。植物引種馴化活動推動了人類歷史的發展，並將繼續作為豐富植物品種多樣性的 一個有效途徑。1997-1999年，施建軍等選取21份禾本科牧草在果洛州達日縣引種栽培， 篩選出15種適宜栽培品種。劉洪展等以抗性玉米品種農大108為材料，研究了用20%和 70%海水分別馴化的萌發種子和萌發期幼苗在生長後期50%海水脅迫過程中某些生理指 標的變化，結果表明在不同發育階段採取合理的馴化方式可以提高植物生長過程中對海水 脅迫的適應能力。目前，草坪植物抗旱品種的引種與馴化越來越受到人們的重視。特別是 利用生活垃圾堆肥高滲透壓基質環境馴化抗旱植物品種的工作尚未見有文獻報導。
發明內容
本發明將多年在高滲透壓堆肥基質條件下生長馴化的高羊茅種子，與未馴化的同 品種高羊茅種子進行研製，通過研究水分脅迫下馴化高羊茅的生理生態響應特徵，為提高 高羊茅抗旱性及應用提供依據。為達到上述目的，本發明提供如下的技術方案一種採用馴化植物種子提高高羊茅抗旱性的方法，其特徵在於1)生活垃圾堆肥基質高羊茅的馴化過程生活垃圾堆肥基質平鋪於實驗地上，再 通過鎮壓使堆肥變的緊實平坦，堆肥基質平均厚度為20cm，播種方式為春播，肥基質高羊茅 馴化各年份的水僅靠天然降水，高羊茅經4馴化年後，收穫其種子；
(2)將馴化的高羊茅種子以130g/m2於春天播種在土壤基質中，控制溫度為20 26°C，相對溼度為30% 50%，播種初期，充分澆水，保證種子能順利萌發和幼苗初期生 長；兩周後按照水分脅迫程度定量給水，達到田間持水量的55 %-65 %，實驗周期為38d ；培 養38d後將高羊茅齊基質刈割，用蒸餾水衝洗乾淨，測量馴化後高羊茅的抗旱性指標。本發明通過在高滲透基質上種植高羊茅來起到馴化作用，從而使植物抗性的POD 和CAT主要酶含量有了很大的提高，同時經過馴化後的高羊茅地上生物量和地下生物量都 明顯高於未馴化高羊茅，其葉綠素含量和保護酶活性也高於對照，說明馴化高羊茅的抗旱 性明顯高於未馴化高羊茅。本發明的具體實驗方法1研製方法1. 1實驗地概況與實驗設計及高羊茅的馴化生活垃圾堆肥來自天津市小澱堆肥廠，基本理化性質為pH 7. 62，飽和含水量 0.76ml/g，容重0. 85g/ml，全氮5. 18 %，有效磷77. 92mg/kg，有機質12. 12%。草坪植物選 用高羊茅(Festuca arundinacea L)。實驗地設在天津師範大學北院，地理位置為北緯39° 13'、東經117° 2'，屬暖 溫帶半溼潤季風型氣候。年平均氣溫12. 3°C，平均降水量550 680mm。試驗地面積為 10X22m2，充分整地後，將總重為50t的生活垃圾堆肥平鋪於實驗地上，再通過鎮壓使堆肥 變的緊實平坦，堆肥基質平均厚度為20cm。播種方式為春播，種子在適量灌水條件下萌發， 一周後開始出苗，至40d後出苗基本穩定。指標測定從建植開始，觀測各單播及混播草坪植 物的出苗日期；出苗穩定後，並定期測垂直株高和生物量。每年早春觀測各處理及對照小 區草坪植物開始返青日期，返青後定期測定各小區草坪植物蓋度、株高及生物量。高羊茅 (Festuca arundinacea L)於2004年建植，經馴化4年後收穫其種子。1.2實驗方法選用上述馴化的高羊茅種子為實驗材料，並以未馴化的同品種高羊茅種子作對 照(CK)。栽培所需土壤取自於天津師範大學院內園土，其性質為pH 7. 44，有機質含量 4. 68%,全氮0.21%,有效磷22. 03mg · kg—1，飽和含水量0. 58ml · g—1。盆栽試驗採用直徑 7cm,高IOcm的塑料盆。每盆中土壤基質為200g，高羊茅播種量0. 5g，3次重複。實驗在實 驗室內進行，溫度為20 26°C，相對溼度為30% 50%。播種初期，每盆充分澆水，保證 種子能順利萌發和幼苗初期生長；兩周後按照水分脅迫程度定量給水，達到田間持水量的 55% -65% (重度乾旱脅迫)，實驗周期為38d。1.3測定方法生長指標測定培養38d後，測量株高，每個培養容器定株測定3株，取其平均值為 高羊茅株高。然後將高羊茅齊基質刈割，根用蒸餾水衝洗乾淨，測量根長和鬚根數。將植株 地上和地下部置於烘箱中105°C條件下殺青30min，於80°C烘乾至恆重，測量其地上部和地 下部的乾重。葉綠素含量測定高羊茅葉綠素參照文獻的方法進行測定。保護酶活性測定P0D活性採用愈創木酚法；CAT活性測定採用紫外分光光度法。數據處理採用Microsoft Excel 2003和SPSS 13. 0進行兩樣本的獨立數據t檢 驗分析。
2研製結果2. 1高羊茅馴化的垃圾堆肥基質背景分析由表1可見，生活垃圾堆肥富含有機質和植物所需的多種營養元素(表1)，同時也 含有較高的鹽分，長期施用會導致土壤鹽漬化。垃圾堆肥含鹽量較高，而基質含鹽量是影響 種子出苗率的因素之一，作為基質，其用量不宜過高。垃圾堆肥中含有很高的鹽分，全鹽含 量在11.6g/kg左右。因此，本實驗所選高羊茅經歷了高滲透垃圾堆肥基質馴化的過程。表1生活垃圾堆 肥基本理化性質 2. 2水分脅迫下馴化高羊茅地上生物量和株高從圖1-1 ；圖1-2可以看出，在水分脅迫下，馴化高羊茅的地上乾重和株高都明顯 高於未馴化高羊茅。和對照相比，馴化高羊茅地上乾重照提高了 81.8%，且達到顯著水平 (P < 0. 5)*P < 0. 05，下同。3. 3水分脅迫下馴化對高羊茅根系的影響根系是植物吸收養分和水分的主要器官，所以根系是衡量植物抗旱性的重要指 標。由表2可知，水分脅迫下，從根系的生長來看馴化高羊茅的生長情況好於未馴化高羊 茅；其中根重、根長、和鬚根數分別比對照提高了 41. 7%U. 7%和2. 5%。表2水分脅迫下馴化對高羊茅根系的影響 3. 4水分脅迫下馴化對高羊茅葉綠素含量的影響葉綠素是綠色植物進行光合作用的主要色素，其含量的多少與植物的光合作用及 其強度有密切的關係。從表3可以看出，水分脅迫下，馴化高羊茅的葉綠素a、葉綠素b和總 葉綠素分別比對照高出10. 9%,22. 3%和13. 9%，葉綠素b和總葉綠素都達到了顯著水平 (P < 0. 5)。表3水分脅迫下馴化對高羊茅葉綠素含量的影響 3. 5乾旱脅迫下馴化對高羊茅保護酶含量的影響POD和CAT是保護酶系統的主要酶，植物的抗性及對環境的適應與其保護酶含量 密切相關。不良環境能誘發植物產生大量的自由基，其對植物膜系統及蛋白質有傷害作用， 但生物體內的保護酶系統能清除產生的自由基。水分脅迫下馴化高羊茅的POD和CAT含量都比對照提高了 55. 87%和84. 6%且均達到了顯著水平(P < 0. 5)。4研製結論
通過在高滲透基質上種植高羊茅來起到馴化作用，研究了水分脅迫下能適應乾旱 環境的新品種。研究發現，馴化高羊茅的地上生物量和地下生物量都明顯高於未馴化高羊 茅，馴化高羊茅的地上乾重比對照提高了 81. 8%，且達到顯著水平(P < 0. 05)株高也比對 照提高了 7. 1%。其葉綠素含量和保護酶活性也高於對照，說明馴化高羊茅的抗旱性明顯高 於未馴化高羊茅。這一研究將為高羊茅的引種、建植與管理以及培育抗旱品種的有效理論 和實踐依據。
圖1-1 ；圖1-2水分脅迫下馴化高羊茅的地上生物量；圖2-1 ；圖2-2為水分脅迫下馴化對高羊茅保護酶的影響。
具體實施例方式為了更充分的解釋本發明的實施，提供下述製備方法實施實例。這些實施實例僅 僅是解釋、而不是限制本發明的範圍。實施例1(1)前期準備生活垃圾堆肥來自天津市小澱堆肥廠，基本理化性質為pH 7. 62， 飽和含水量0. 76ml/g，容重0. 85g/ml，全氮5. 18%，有效磷77. 92mg/kg，有機質12. 12%。 草坪植物選用高羊茅(Festuca arundinacea L.)。實驗田土壤屬壤質草甸土，土壤肥沃，地力均勻。試驗地面積為10 X 22m2，充分整 地後，將總重為50t的生活垃圾堆肥平鋪於實驗地上，再通過鎮壓使堆肥變的緊實平坦，堆 肥基質平均厚度為20cm。播種方式為春播，種子在適量灌水條件下萌發，一周後開始出苗， 至40d後出苗基本穩定。指標測定從建植開始，觀測各單播及混播草坪植物的出苗日期；出苗穩定後，並定 期測垂直株高和生物量。每年早春觀測各處理及對照小區草坪植物開始返青日期，返青後 定期測定各小區草坪植物蓋度、株高及生物量。高羊茅於2004年建植，經馴化4年後收穫 其種子。(2)實驗方法選用上述馴化的高羊茅種子為實驗材料，栽培所需土壤其性質為pH 7. 44，有機 質含量4. 68%,全氮0. 21%,有效磷22. 03mg · kg—1，飽和含水量0. 58ml. g—1。盆栽試驗採用塑料盆。每盆中土壤基質為200g，高羊茅播種量0. 5g，3次重複。控 制溫度為25°C，相對溼度為50%。播種初期，每盆充分澆水，保證種子能順利萌發和幼苗初 期生長；兩周後按照水分脅迫程度定量給水，達到田間持水量的55% (重度乾旱脅迫)，實 驗周期為38d。測量株高，每個培養容器定株測定3株，取其平均值為高羊茅株高。然後將 高羊茅齊基質刈割，根用蒸餾水衝洗乾淨，測量根長和鬚根數。將植株地上和地下部置於烘 箱中105°C條件下殺青30min，於80°C烘乾至恆重，測定各項生長指標。從根系的生長來看 馴化高羊茅的生長情況好於未馴化高羊茅。其中根重、根長、和鬚根數分別比對照提高了 41. 7%U. 7%和 2. 5%。
實施例2前期準備同實施例1。選用上述馴化的高羊茅種子為實驗材料，栽培所需土壤其性質為pH 7. 44，有機質含量4. 68%,全氮0.21%,有效磷22. 03mg · kg—1，飽和含水量0. 58ml. g-1。盆栽試驗採 用塑料盆。每盆中土壤基質為200g，高羊茅播種量0.8g，3次重複。控制溫度為22°C，相對 溼度為35%。播種初期，每盆充分澆水，保證種子能順利萌發和幼苗初期生長；兩周後按照 水分脅迫程度定量給水，達到田間持水量的60% (重度乾旱脅迫)，實驗周期為38d。測量 株高，每個培養容器定株測定3株，取其平均值為高羊茅株高。然後將高羊茅齊基質刈割， 根用蒸餾水衝洗乾淨，測量根長和鬚根數。將植株地上和地下部置於烘箱中105°C條件下 殺青30min，於80°C烘乾至恆重，測定各項生長指標。馴化高羊茅的地上乾重比對照提高了 81. 8%。實施例3前期準備同實施例1。選用上述馴化的高羊茅種子為實驗材料，栽培所需土壤其性質為pH 7. 44，有機 質含量4. 68%，全氮0. 21 %，有效磷22. 03mg ·kg—1，飽和含水量0. 58ml. g—1。盆栽試驗採用 直徑7cm，高IOcm的塑料盆。每盆中土壤基質為200g，高羊茅播種量lg，3次重複。控制溫 度為26°C，相對溼度為30%。播種初期，每盆充分澆水，保證種子能順利萌發和幼苗初期生 長；兩周後按照水分脅迫程度定量給水，達到田間持水量的65% (重度乾旱脅迫)，實驗周 期為38d。測量株高，每個培養容器定株測定3株，取其平均值為高羊茅株高。然後將高羊 茅齊基質刈割，根用蒸餾水衝洗乾淨，測量根長和鬚根數。將植株地上和地下部置於烘箱中 105°C條件下殺青30min，於80°C烘乾至恆重，測定各項生長指標。結果水分脅迫下馴化高 羊茅的POD和CAT含量都比對照提高了 55. 87%和84. 6%且均達到了顯著水平。實施例4生活垃圾堆肥基質平鋪於實驗地上，再通過鎮壓使堆肥變的緊實平坦，堆肥基質 平均厚度為20cm。播種方式為春播，肥基質高羊茅馴化各年份的水僅靠天然降水，高羊茅經 4馴化年後，收穫其種子。然後將馴化的高羊茅種子以130g/m2於春天播種在土壤基質中， 控制溫度為20 26°C，相對溼度為35%，播種初期，充分澆水，保證種子能順利萌發和幼苗 初期生長；兩周後按照水分脅迫程度定量給水，達到田間持水量的55%，實驗周期為38d ； 培養38d後將高羊茅齊基質刈割，用蒸餾水衝洗乾淨，測量馴化後高羊茅的抗旱性指標。
權利要求
一種採用馴化植物種子提高高羊茅抗旱性的方法，其特徵在於(1)生活垃圾堆肥基質高羊茅的馴化過程生活垃圾堆肥基質平鋪於實驗地上，再通過鎮壓使堆肥變的緊實平坦，堆肥基質平均厚度為20cm，播種方式為春播，肥基質高羊茅馴化各年份的水僅靠天然降水，高羊茅經4馴化年後，收穫其種子；(2)將馴化的高羊茅種子以130g/m2於春天播種在土壤基質中，控制溫度為20～26℃，相對溼度為30％～50％，播種初期，充分澆水，保證種子能順利萌發和幼苗初期生長；兩周後按照水分脅迫程度定量給水，達到田間持水量的55％-65％，實驗周期為38d；培養38d後將高羊茅齊基質刈割，用蒸餾水衝洗乾淨，測量馴化後高羊茅的抗旱性指標。
全文摘要
本發明涉及一種採用馴化植物種子提高高羊茅抗旱性的方法。其中生活垃圾堆肥基質高羊茅的馴化過程生活垃圾堆肥基質平鋪於實驗地上，再通過鎮壓使堆肥變的緊實平坦，堆肥基質平均厚度為20cm。播種方式為春播，肥基質高羊茅馴化各年份的水僅靠天然降水，高羊茅經4馴化年後，收穫其種子。然後將馴化的高羊茅種子以130/m2於春天播種在土壤基質中，控制溫度為20～26℃，相對溼度為30％～50％，播種初期，充分澆水，保證種子能順利萌發和幼苗初期生長；兩周後按照水分脅迫程度定量給水，達到田間持水量的55％-65％，實驗周期為38d；培養38d後將高羊茅齊基質刈割，用蒸餾水衝洗乾淨，測量馴化後高羊茅的抗旱性指標。
文檔編號A01G1/00GK101869029SQ201010191230
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月4日 優先權日2010年6月4日
發明者多立安, 趙樹蘭 申請人:天津師範大學