不同抗旱技術(shù)組合對(duì)礦區(qū)油松的抗旱效果

孫干 裴宗平 涂永成 孔靜 張?chǎng)?/p>

摘要：以60 cm高的油松幼苗為試驗(yàn)樹(shù)種，在山西省忻州市窯礦某廢棄煤矸石山進(jìn)行野外栽種試驗(yàn)。選擇保水劑、有機(jī)肥、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑（GGR）、菌根劑作為抗旱材料，設(shè)計(jì)8種不同的抗旱技術(shù)組合，研究各抗旱技術(shù)組合下油松葉片相對(duì)水含量、葉片水分飽和虧、葉片相對(duì)電導(dǎo)率、葉綠素含量、丙二醛含量、過(guò)氧化氫酶活性、油松存活率以及油松株高生長(zhǎng)量等指標(biāo)；對(duì)單指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，再運(yùn)用隸屬函數(shù)值法對(duì)8種技術(shù)組合的抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：8種技術(shù)組合抗旱性從強(qiáng)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(jī)肥抗旱技術(shù)組合的抗旱效果最好。

關(guān)鍵詞：油松；抗旱技術(shù)；隸屬函數(shù)法；抗旱能力

中圖分類號(hào)：X171.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2015）07-0360-04

1 材料與方法

1.1 材料

選擇大同市當(dāng)?shù)刂脖恍迯?fù)常用樹(shù)種油松作為供試樹(shù)種，油松株高約60 cm?？购挡牧蠟榫郾┧岚繁Ｋ畡?、GGR 6號(hào)綠色植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、PT菌根劑以及有機(jī)復(fù)合肥。試驗(yàn)在忻州市窯礦附近一座廢棄的煤矸石山上進(jìn)行，表層已覆土3年，覆土厚度達(dá)80 cm，場(chǎng)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(shù) 保水劑栽植技術(shù)（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(jī)肥栽植技術(shù)（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(jī)復(fù)合肥，用鐵鍬將其混勻備用。保水劑+GGR栽植技術(shù)（3#）：種植土施入4 530 g/穴保水劑，用鐵鍬將其混勻備用，當(dāng)種植土蓋住土球時(shí)，踩實(shí)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(xù)覆土。保水劑+GGR+有機(jī)肥栽植技術(shù)（4#）：栽植前，方法與處理2#相同；栽植時(shí)，GGR使用方法與處理3#相同。保水劑+菌根劑栽植技術(shù)（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(jī)肥栽植技術(shù)（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(jī)復(fù)合肥，用鐵鍬將其混勻備用。保水劑+GGR+菌根劑抗旱技術(shù)（7#）：栽植前，方法與處理5# 相同；栽植時(shí)，GGR使用方法與處理3#相同。保水劑+GGR+菌根劑+有機(jī)肥栽植技術(shù)（8#）：栽植前，方法與處理6# 相同；栽植時(shí)，GGR使用方法與處理3# 相同。

1.2.2 后期護(hù)理 2012年5月在忻州窯礦附近的煤矸石山試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行油松幼苗栽植試驗(yàn)。設(shè)置1#（保水劑）、2#（保水劑+有機(jī)肥）、3#（保水劑+GGR）、4#（保水劑+GGR+有機(jī)肥）、5#（保水劑+菌根劑）、6#（保水劑+菌根劑+有機(jī)肥）、7#（保水劑+GGR+菌根劑）、8#（保水劑+GGR+菌根劑+有機(jī)肥）8種抗旱技術(shù)組合，以空白處理（CK）為對(duì)照。油松幼苗種植初期進(jìn)行正常澆水、護(hù)理，正常護(hù)理半年后，讓油松自然生長(zhǎng)。2014年10月測(cè)定油松植株保存率及相關(guān)指標(biāo)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

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

RWC=（原始鮮質(zhì)量-干質(zhì)量）/（飽和鮮質(zhì)量-干質(zhì)量）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

模糊數(shù)學(xué)中，1個(gè)評(píng)價(jià)因素指標(biāo)實(shí)測(cè)值屬于某一級(jí)別的程度稱為隸屬度，它是介于0～1之間的數(shù)，越接近1，隸屬于這一級(jí)別的程度就越大，每給1個(gè)評(píng)價(jià)因素指標(biāo)實(shí)測(cè)值，就對(duì)應(yīng)1個(gè)隸屬度，對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為隸屬函數(shù)[9-10]。該方法根據(jù)模糊數(shù)學(xué)原理，先將各指標(biāo)換算成隸屬函數(shù)值，然后對(duì)各植物隸屬函數(shù)值求平均值，得出綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值，該值越大，說(shuō)明植物抗旱性能越強(qiáng)。若評(píng)價(jià)指標(biāo)與抗旱性呈正相關(guān)，則計(jì)算公式為Xu=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）。若價(jià)指標(biāo)與抗旱性呈負(fù)相關(guān)，則計(jì)算公式為Xu=1-（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）。X 為植物的某一指標(biāo)抗旱系數(shù)，Xmax、Xmin分別為植物各指標(biāo)的最大值、最小值，Xu為植物的抗旱隸屬函數(shù)均值[11-12]。隸屬函數(shù)是在多指標(biāo)測(cè)定基礎(chǔ)上，對(duì)植物抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的有效途徑，避免了單一評(píng)價(jià)指標(biāo)的不準(zhǔn)確性[13]。采用Excel 2007、DPS 2000軟件處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同抗旱技術(shù)組合對(duì)油松植株保存率的影響

植株保存率是直接反映生態(tài)修復(fù)效果的重要參數(shù)。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(shù)組合都能很好地改善植物生長(zhǎng)狀況，提高植物存活率、保存率。

2.2 不同抗旱技術(shù)組合對(duì)油松株高生長(zhǎng)量的影響

株高反映了植物在自然環(huán)境下的生長(zhǎng)狀況。由圖2可知，不同抗旱技術(shù)組合下油松年均株高生長(zhǎng)量為10.57～1457 cm，2#、4#、6#、7#、8# 5種抗旱技術(shù)組合下油松年均株高生長(zhǎng)量不存在顯著差異。除1#外，其他抗旱技術(shù)組合的年均株高生長(zhǎng)量均大于CK。2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#抗旱技術(shù)組合下，油松年均株高生長(zhǎng)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(chǎng)地有關(guān)，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(zhǎng)。

2.3 不同抗旱技術(shù)組合對(duì)油松葉片相對(duì)含水量的影響

植物葉片相對(duì)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(qiáng)。從圖3可以看出，相對(duì)于CK（9#），8種抗旱技術(shù)組合均能明顯提高植物葉片的相對(duì)含水量，說(shuō)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(shù)組合處理下油松葉片相對(duì)含水量差異不顯著，1#、6#、7# 等3種抗旱技術(shù)組合下油松葉片相對(duì)含水量差異不顯著。保水劑+GGR+菌根+有機(jī)肥（8#）組合植株葉片的相對(duì)含水量最高，保水劑+菌根+有機(jī)肥（6#）植株葉片相對(duì)含水量最低，說(shuō)明8# 組合下植株在干旱條件下有較強(qiáng)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(shù)組合對(duì)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(nèi)水分虧缺的程度，該值越大，說(shuō)明植物受干旱脅迫程度越大。由圖4可知，8種抗旱技術(shù)組合處理下油松的葉片水分飽和虧缺值均小于CK（9#），說(shuō)明各抗旱技術(shù)組合均能明顯緩解植物體內(nèi)水分的虧缺程度。1#、2#、3#、4#、5#、7# 等5種技術(shù)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(shuō)明保水劑+GGR+菌根+有機(jī)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(shù)組合對(duì)油松葉片相對(duì)電導(dǎo)率的影響

逆境會(huì)對(duì)植物的細(xì)胞質(zhì)膜造成傷害，改變細(xì)胞質(zhì)膜透性，從而導(dǎo)致葉片相對(duì)電導(dǎo)率變大?？购敌詮?qiáng)的植物，葉片相對(duì)電導(dǎo)率較小。從圖5可以看出，各抗旱技術(shù)組合下油松葉片相對(duì)電導(dǎo)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(jī)肥組合葉片的相對(duì)電導(dǎo)率最低，細(xì)胞質(zhì)膜受到的傷害最?。槐Ｋ畡┙M合相對(duì)電導(dǎo)率最高，說(shuō)明該組合下植物受到逆境脅迫。保水劑（1#）與保水劑+GGR+有機(jī)肥（4#）組合之間差異不顯著且都大于對(duì)照組（9#），這可能由于種植后，8#組合下部分養(yǎng)分在斜坡

作用下流失到CK，造成CK的部分指標(biāo)優(yōu)于試驗(yàn)組。

2.6 不同抗旱技術(shù)組合對(duì)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(guān)，水分不足時(shí)，植物體內(nèi)葉綠素含量會(huì)產(chǎn)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(shù)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(shù)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(shuō)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(qiáng)，其次是保水劑+GGR+有機(jī)肥（4#）組合。

2.7 不同抗旱技術(shù)組合對(duì)油松葉片丙二醛含量的影響

逆境條件下植物器官會(huì)發(fā)生膜脂過(guò)氧化作用，產(chǎn)生丙二醛等破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)、功能的物質(zhì)。植物體內(nèi)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(zhǎng)；保水劑+有機(jī)肥（2#）、保水劑+GGR+有機(jī)肥（4#）、保水劑+菌根（5#）、保水劑+菌根+有機(jī)肥（6#）、保水劑+GGR+菌根+有機(jī)肥（8#）5種抗旱技術(shù)組合

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

2.8 不同抗旱技術(shù)組合對(duì)油松葉片過(guò)氧化氫酶活性的影響

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

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

2.9 8種技術(shù)組合抗旱性綜合評(píng)價(jià)

單一指標(biāo)的抗旱性評(píng)價(jià)往往具有單一性、不準(zhǔn)確性，通過(guò)多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)能很好地消除單一性、不準(zhǔn)確性。隸屬函數(shù)是在多指標(biāo)測(cè)定基礎(chǔ)上，對(duì)植物抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的有效途徑，避免了單一評(píng)價(jià)指標(biāo)的不準(zhǔn)確性[13]。選取葉片相對(duì)含水量（RWC）、葉片水分飽和虧（RWD）、葉片相對(duì)電導(dǎo)率、葉綠素含量、丙二醛（MDA）含量、過(guò)氧化氫酶活性6項(xiàng)指標(biāo)，進(jìn)行抗旱性隸屬函數(shù)值綜合評(píng)價(jià)。由表1可知，8種不同抗旱技術(shù)組合的綜合抗旱能力由強(qiáng)到弱依次為8#>2#>3#>4#>5#>6#>7#>1#，其中保水劑+GGR+菌根+有機(jī)肥（8#）組合隸屬函數(shù)值均值為0.849，保水劑（1#）組合隸屬函數(shù)值均值為0386，說(shuō)明8# 組合的抗旱性明顯比其他組合強(qiáng)。

3 結(jié)論與討論

干旱是限制植物生長(zhǎng)的主要因素之一，測(cè)定植物某些形態(tài)指標(biāo)、生理指標(biāo)，能很好地反映植物對(duì)逆境的抗性[14]。其中，葉片相對(duì)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(nèi)水分虧缺的程度；葉片相對(duì)電導(dǎo)率可以反映葉片細(xì)胞質(zhì)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(guò)氧化氫酶活性越大，其清除過(guò)氧化氫的能力就越強(qiáng)，保護(hù)植物細(xì)胞免受過(guò)氧化氫的傷害。與CK相比，各抗旱技術(shù)組合均能提高油松保存率，促進(jìn)植株生長(zhǎng)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，8種抗旱技術(shù)組合的抗旱性能為8#>2#>3#>4#>5#>6#>7#>1#，保水劑+GGR+菌根+有機(jī)肥（8#）組合的抗旱性最強(qiáng)。綜上所述，8種抗旱技術(shù)組合均能顯著提高植物抗旱性，由于各抗旱技術(shù)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(jī)肥（8#）組合的抗旱性最強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張 波，趙 曜. 礦山廢棄地治理中植物修復(fù)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(tài)修復(fù)研究進(jìn)展[J]. 現(xiàn)代礦業(yè)，2013（12）：170-172.

[3]王霖琳，胡振琪，趙艷玲，等. 中國(guó)煤礦區(qū)生態(tài)修復(fù)規(guī)劃的方法與實(shí)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(fù)水對(duì)4種礦區(qū)生態(tài)修復(fù)草本植物生理特性的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（7）：362-364.

[5]高俊鳳. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 北京：高等教育出版社，2006：228-231.

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

[7]鄒 琦. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000：161-162.

[8]郝建軍，康宗利，于 洋. 植物生理試驗(yàn)技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[9]劉 冰，梁嬋娟. 生物過(guò)氧化氫酶研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2005，21（5）：223-224，232.

[10]吳克寧，楊 揚(yáng)，呂巧靈. 模糊綜合評(píng)判在煙草生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]. 土壤通報(bào)，2007，38（4）：631-634.

[11]黎 裕. 作物抗旱鑒定方法與指標(biāo)[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)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(tài)修復(fù)植物的抗旱性[J]. 干旱區(qū)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(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]. 干旱區(qū)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(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，26（9）：239-243.