多效唑在植物卷材中的動(dòng)態(tài)及其對(duì)紫穗槐生長(zhǎng)的影響

江 山，李紹才，2，孫海龍(.四川大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，四川 成都 60064； 2.四川沃爾宜環(huán)?？萍加邢薰?，四川 成都 60064;3.四川大學(xué)水利水電國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 60064)

多效唑在植物卷材中的動(dòng)態(tài)及其對(duì)紫穗槐生長(zhǎng)的影響

江 山1，李紹才1，2，孫海龍2，3
(1.四川大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610064； 2.四川沃爾宜環(huán)保科技有限公司，四川 成都 610064;3.四川大學(xué)水利水電國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610064)

多效唑能調(diào)控植物的形態(tài)和生理特征以適應(yīng)于邊坡貧瘠的土壤環(huán)境進(jìn)行植被恢復(fù)。通過(guò)模擬試驗(yàn)，探討多效唑在卷材-植物系統(tǒng)中的變化規(guī)律及其對(duì)植物的作用，為多效唑在邊坡植被修復(fù)工程中的應(yīng)用提供參考。以植物卷材為研究對(duì)象，通過(guò)測(cè)定卷材中的多效唑含量和紫穗槐(Amorphafruticosa)的形態(tài)指標(biāo)，探究多效唑含量在卷材中的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律及其對(duì)紫穗槐生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明，1)多效唑在盆栽中的半衰期在15～60 d，在施加多效唑1年后卷材中多效唑的消減率在99%以上。卷材中多效唑的徑流損失量很少，試驗(yàn)期間的流失量?jī)H為施加量的1.81%，且損失量與降水量和降水時(shí)間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；2)施加多效唑1年后，卷材基質(zhì)的多效唑消減率達(dá)到98%，基質(zhì)多效唑殘留量表現(xiàn)為渣場(chǎng)>沙場(chǎng)>屋面。3個(gè)場(chǎng)地紫穗槐多效唑含量占基質(zhì)多效唑含量的百分比分別為3.39%～14.24%、4.90%～18.29%、6.14%～13.64%；3)經(jīng)20、40、60、80、100 mg·L-1濃度的多效唑處理1個(gè)月后，相比未施加多效唑的對(duì)照組紫穗槐株高抑制率為0.54%～14.66%，基徑增長(zhǎng)率為8.67%～26.02%。處理1年后株高抑制率為15.09%～44.25%，基徑無(wú)顯著差異(P>0.05)。對(duì)3類邊坡紫穗槐的形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行分析可知，紫穗槐生長(zhǎng)不僅受多效唑調(diào)控，還受邊坡條件影響。

植物卷材；多效唑；殘留量；徑流；紫穗槐；邊坡；植被恢復(fù)

公路、鐵路等工程的建設(shè)形成了大量裸露的巖石邊坡，這些受創(chuàng)坡面引發(fā)的水土流失和坡體破壞等問(wèn)題嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。植被護(hù)坡技術(shù)基于生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和工程學(xué)的原理，利用植物與工程材料相結(jié)合的方法，在邊坡上構(gòu)建具有生態(tài)功能的穩(wěn)定植物群落，為這類問(wèn)題的有效解決提供一個(gè)途徑[1]。然而，巖石邊坡不具有植被生長(zhǎng)所必需的土壤環(huán)境，沒(méi)有有機(jī)質(zhì)、N、P等營(yíng)養(yǎng)元素的積累，水熱容量小，因此具有較強(qiáng)的異質(zhì)性，從而增加了邊坡修復(fù)的難度[2-3]。傳統(tǒng)的植被防護(hù)技術(shù)，因其強(qiáng)度低、施工緩慢、保水保肥效果差以及成本高等缺點(diǎn)難以廣泛應(yīng)用，然而，植物卷材作為一種價(jià)格低廉、易施工管護(hù)、保水保肥效果俱佳的新型柔性植被防護(hù)產(chǎn)品逐步步入大眾視野[4]。本研究涉及的植物卷材是一種針對(duì)目前巖石邊坡等植被恢復(fù)比較困難的受創(chuàng)破面設(shè)計(jì)的一種新型人工植被工程材料，卷材中的“基質(zhì)”是植物生長(zhǎng)的載體，卷材結(jié)構(gòu)則能穩(wěn)定基質(zhì)和加固邊坡，具有快速施工和快速修復(fù)植被的作用。植物卷材進(jìn)行植被恢復(fù)面臨兩個(gè)問(wèn)題：1)卷材供植物根系生長(zhǎng)空間有限；2)卷材資源供給有限。因?yàn)橹参锷L(zhǎng)調(diào)節(jié)劑能夠定向調(diào)節(jié)植物的形態(tài)特征而不影響植物的正常生長(zhǎng)過(guò)程，本研究試圖利用多效唑調(diào)控植物形態(tài)特征和生物量予以解決該問(wèn)題。

多效唑(paclobutrazol，PP333)是一種植物生長(zhǎng)延緩劑，能夠抑制赤霉素的生物合成和由赤霉素所控制的生理效應(yīng)[5]?，F(xiàn)在的研究多集中于多效唑?qū)ɑ?、農(nóng)作物和果樹(shù)等的影響，有關(guān)多效唑?qū)吰轮参锏挠绊懙难芯旷r見(jiàn)報(bào)道。有研究表明，施加多效唑降低了紫穗槐(Amorphafruticosa)和楊柴(Hedysarumfruticosum)的高度，還能使紫穗槐光合色素、可溶性糖、可溶性蛋白含量提高[6-7]。胡枝子(Lespedezabicolor)的根系長(zhǎng)度、根系表面積、根體積和根尖數(shù)隨著多效唑濃度的增大都呈現(xiàn)先増加后減小的趨勢(shì)[8]。目前多效唑?qū)χ参锏目鼓嫘?、形態(tài)效應(yīng)[9]的影響和多效唑提取、測(cè)定方法等研究較多[10-12]，對(duì)于多效唑在生態(tài)系統(tǒng)中的降解、遷移等過(guò)程的研究較少。

本研究以植物卷材為試驗(yàn)材料，測(cè)定不同場(chǎng)地的卷材基質(zhì)和紫穗槐中的多效唑含量，同時(shí)對(duì)水泥屋面模型的多效唑徑流損失量進(jìn)行測(cè)定，分析多效唑在植物卷材中變化的原因及對(duì)紫穗槐的作用，為卷材中的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑設(shè)計(jì)提供依據(jù)，從而為植物卷材護(hù)坡技術(shù)提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 植物卷材 以紫穗槐作為試驗(yàn)植物，于2015年5月種于植物卷材。植物卷材結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目的在于為植物生長(zhǎng)早期提供較為穩(wěn)定的生長(zhǎng)環(huán)境。植物卷材長(zhǎng)為2.8 m、寬1 m、厚1 cm，容重1.2 g·cm-3?？v切面從上到下依次為水分入滲孔、種子萌發(fā)孔、保溫層、基質(zhì)層、水袋、纖維網(wǎng)和應(yīng)力膜(圖1)。植物生長(zhǎng)基質(zhì)主要含有保水劑、養(yǎng)分顆粒、消毒劑等物質(zhì)。植物卷材平鋪在模擬沙場(chǎng)(沙的粒徑為0.2～2.0 mm，孔隙度為35%)、渣場(chǎng)(碎石的粒徑為0.5～3 cm，孔隙度為57%)和水泥屋面3個(gè)試驗(yàn)邊坡，坡度為8.13°，坡向朝南(圖2)。

1.1.2 盆栽水泥盒 水泥盒模型長(zhǎng)50 cm、寬50 cm、高5 cm，水平鋪設(shè)卷材，用于研究沒(méi)有坡面徑流影響下多效唑在卷材中的損失特征。每盒盆栽種植紫穗槐80株左右。

1.1.3 水泥坡面徑流模型 在水泥屋面鋪設(shè)面積為12.6 m2卷材模型(圖3)，坡度為8.13°。卷材上下邊界放置沙袋，防止雨水直接沖刷導(dǎo)致基質(zhì)流失；試件的左右邊界和下方用膠連接鍍鋅管和屋面形成一個(gè)漏斗狀，PPR管在屋面開(kāi)溝嵌入，連接徑流收集器。

圖1 植物卷材示意圖Fig. 1 A schematic diagram of the plant coil system

圖2 植物卷材試驗(yàn)場(chǎng)地Fig. 2 Testing site for plant coil

圖3 徑流模擬試件Fig. 3 Runoff simulation model

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 盆栽試驗(yàn)于2015年5月到2016年7月期間進(jìn)行，試驗(yàn)地位于四川省彭州市(103°10′ E，30°54′ N)。多效唑(成都艾科達(dá)化學(xué)試劑有限公司，98%)濃度設(shè)置6個(gè)水平：0(CK1)、20、40、60、80、100 mg·L-1。紫穗槐出苗兩個(gè)月后(2015年7月)根施多效唑，每個(gè)萌發(fā)孔灌入10 mL，分別在施多效唑1個(gè)月后(2015年8月)和1年后(2016年7月)測(cè)量紫穗槐的株高和基徑。于2016年1月、3月、5月和7月初對(duì)盆栽模型進(jìn)行破壞，測(cè)定基質(zhì)中多效唑含量。

徑流模型試驗(yàn)于2016年5月-7月進(jìn)行。于2016年7月初施多效唑，濃度為100 mg·L-1，總量為5.03 g。施多效唑后第1場(chǎng)自然降水產(chǎn)流時(shí)，每隔1 h測(cè)量徑流量，連續(xù)5次(T1、T2、T3、T4、T5)，每次采集徑流水樣100 mL，3次重復(fù)，測(cè)定徑流中多效唑含量。

渣場(chǎng)、沙場(chǎng)和水泥屋面模型試驗(yàn)于2015年5月-2016年7月進(jìn)行。3個(gè)試驗(yàn)邊坡各設(shè)置3個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)設(shè)置9個(gè)多效唑濃度水平：0(CK2)、50、100、150、200、250、300、350、400 mg·L-1。施多效唑的時(shí)間和方式與盆栽試驗(yàn)一致，1年后，于2016年6月底測(cè)定渣場(chǎng)、沙場(chǎng)和屋面植物卷材紫穗槐的株高、基徑和葉片中多效唑含量，以及基質(zhì)中的多效唑含量。

1.2.2 多效唑測(cè)定 采用電子天平(精度0.01 g)稱量基質(zhì)(風(fēng)干處理后)25 g和紫穗槐葉片30 g進(jìn)行多效唑測(cè)定，3次重復(fù)。多效唑提取采用二氯甲烷萃取，石油醚-乙酸乙酯層析，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮，丙酮定容，氣相色譜(GC7900)外標(biāo)法測(cè)定[13]。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析在Excel 2010、SPSS 19.0中進(jìn)行，采用單因素方差分析法(LSD)比較不同處理之間植物形態(tài)指標(biāo)和多效唑殘留量的差異(P<0.05)。

2 結(jié)果

2.1 卷材中多效唑含量的損失過(guò)程分析

2.1.1 盆栽模型中多效唑含量的消減特征 盆栽水泥盒中不同濃度下多效唑的衰減趨勢(shì)是一致的，其殘留量均隨時(shí)間的增加而逐漸降低(圖4)。在2016年1月至5月期間，20、40、60、80、100 mg·L-1多效唑月平均消減速率分別為0.650、1.512、2.647、6.084、7.604 mg·(L·month)-1?？梢?jiàn)，在相同時(shí)間內(nèi)，初始濃度越高，多效唑的消減速率越快。施多效唑1年后，不同濃度下盆栽中的多效唑殘留量分別為0.069、0.092、0.099、0.103、0.189 mg·L-1，分別為初始量的0.35%、0.23%、0.17%、0.13%、0.19%，損失量超過(guò)99%,由此得出不同濃度水平多效唑的衰減半衰期在15～60 d范圍內(nèi)。

圖4 盆栽試驗(yàn)中多效唑不同施用濃度下卷材中多效唑殘留量隨時(shí)間的變化Fig. 4 Change of PP333 residue in plant coil over time

2.1.2 徑流模型試驗(yàn)多效唑的流失特征 隨著降水時(shí)間的延長(zhǎng)，徑流量呈上升趨勢(shì)(圖5)，多效唑的濃度呈下降的趨勢(shì)(圖6)。多效唑徑流損失量是隨著降水時(shí)長(zhǎng)的延伸而減少的，T1到T5時(shí)刻多效唑的損失量分別為30.65、27.14、20.94、7.80、4.63 mg。另外，在降水前期(T1-T3),多效唑的損失速率[4.90 mg·(L·h)-1]是后期(T3-T5)的損失速率[1.37 mg·(L·h)-1]的3倍多。多效唑在T1-T5期間的徑流損失總量?jī)H為初始施加量的1.81%。

盆栽試驗(yàn)和徑流模型試驗(yàn)的結(jié)果表明，施多效唑1年后，多效唑總的損失率在99%以上，而多效唑徑流流失量是隨著降水持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng)而降低的，且在施多效唑后第1次降水產(chǎn)生徑流后，多效唑的損失率僅1.81%，而卷材中多效唑的損失途徑只有徑流流失、自身降解和植物吸收利用。綜合得出，自然降解和植物利用是植物卷材中多效唑損失的主要途徑。

圖5 降水徑流量隨時(shí)間的變化Fig. 5 The variation of rainfall runoff with time

注：T1，T2，T3，T4，T5分別表示降水后1，2，3，4，5 h測(cè)定徑流量，圖6同。

Note: T1, T2, T3, T4, T5indicate 1, 2, 3, 4, 5 h after rainfall, respectively, similarly for Figure. 6.

圖6 多效唑含量和濃度隨降水時(shí)間的變化Fig. 6 Change in PP333 content and concentration with rainfall time

2.2 不同邊坡條件下卷材中多效唑的含量

2.2.1 卷材基質(zhì)中多效唑含量的變化 施多效唑1年后，同一場(chǎng)地不同多效唑初始施用濃度梯度基質(zhì)的多效唑殘留量有顯著差異(P<0.05)(圖7)。3個(gè)邊坡卷材中多效唑殘留量與初始施用濃度呈正相關(guān)關(guān)系，渣場(chǎng)、沙場(chǎng)、屋面的400 mg·L-1梯度卷材多效唑殘留量最大，分別為3.92、2.92、1.91 mg·L-1。同一濃度處理組渣場(chǎng)多效唑殘留量要比沙場(chǎng)和屋面的高，大致表現(xiàn)為渣場(chǎng)>沙場(chǎng)>屋面。施多效唑1年后，基質(zhì)中多效唑含量明顯減少，渣場(chǎng)、沙場(chǎng)和屋面卷材基質(zhì)多效唑殘留率(殘留量/初始量)分別為0.06%～1.16%、0.35%～0.73%、0.40%～0.49%，消減率在98%以上，渣場(chǎng)殘留率波動(dòng)幅度最大，屋面殘留率波動(dòng)幅度最小。

2.2.2 紫穗槐葉片中多效唑含量的變化 施多效唑1年后，卷材中紫穗槐葉片多效唑殘留量的分布趨勢(shì)與基質(zhì)相似(圖8)，同一場(chǎng)地不同多效唑處理的卷材植物的多效唑殘留量有顯著差異(P<0.05)，且3個(gè)場(chǎng)地250-400 mg·L-1多效唑含量變化表現(xiàn)為渣場(chǎng)>沙場(chǎng)>屋面，而低濃度梯度50-200 mg·L-1多效唑含量與場(chǎng)地之間并無(wú)明顯規(guī)律。渣場(chǎng)、沙場(chǎng)、屋面3個(gè)場(chǎng)地不同濃度梯度下植物多效唑的含量占基質(zhì)多效唑含量的百分比分別為3.39%～14.24%、4.90%～18.29%、6.14%～13.64%。 可以看出，不同濃度下3個(gè)邊坡卷材基質(zhì)的多效唑消減率都達(dá)到了98%，對(duì)3個(gè)場(chǎng)地植物體內(nèi)多效唑含量測(cè)定發(fā)現(xiàn)，植物體內(nèi)的多效唑含量占基質(zhì)多效唑含量的比例在3.39%～18.29%。而多效唑的徑流損失量很小，只占初始量的1.81%，且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，流失量會(huì)越來(lái)越小。由此可以推論，植物卷材中不同途徑的多效唑損失量為降解>植物吸收>徑流流失。

2.3 多效唑處理對(duì)紫穗槐形態(tài)的影響

2.3.1 盆栽模型中多效唑?qū)ψ纤牖鄙L(zhǎng)的影響 多效唑處理后能抑制紫穗槐的縱向生長(zhǎng)，促進(jìn)紫穗槐的橫向生長(zhǎng)(表2)。經(jīng)20、40、60、80、100 mg·L-1濃度多效唑處理1個(gè)月后，紫穗槐的株高均低于對(duì)照，且隨著濃度的增加，多效唑?qū)ψ纤牖庇酌绺叨壬L(zhǎng)的抑制作用增強(qiáng)，20、40、60 mg·L-1與對(duì)照間無(wú)顯著差異(P>0.05)，但80和100顯著低于對(duì)照(P<0.05)，5個(gè)濃度的多效唑處理的株高相對(duì)于對(duì)照組分別降低了0.54%、2.08%、4.15%、7.60%、14.66%。多效唑能促進(jìn)紫穗槐基徑的生長(zhǎng)，不同濃度的多效唑處理下紫穗槐的基徑相比于對(duì)照組分別增加了8.67%、16.33%、16.84%、19.39%、26.02%，其中100mg·L-1處理組較對(duì)照組顯著(P<0.05)促進(jìn)紫穗槐基徑的生長(zhǎng)。多效唑處理1年后，處理組紫穗槐的株高相比于對(duì)照組有所抑制，抑制率分別為15.09%(P>0.05)、22.76%(P<0.05)、23.02%(P<0.05)、38.36%(P<0.05)、44.25%(P<0.05)；但處理組和對(duì)照組紫穗槐的基徑?jīng)]有顯著差異(P>0.05)。

圖7 施多效唑1年后3個(gè)場(chǎng)地卷材基質(zhì)中多效唑的殘留量Fig. 7 Residues of PP333 in three sites coil media after application PP333 one year

注：不同小寫字母表示相同場(chǎng)地不同濃度處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

Note:Different lowercase letters in the same site indicate significant difference among different PP333concent treatments at the 0.05 level; similarly for the following tables and figures.

圖8 施多效唑1年后3個(gè)場(chǎng)地紫穗槐葉片多效唑的殘留量Fig. 8 Residues of plant PP333 in three sites after application PP333 one year

表1 盆栽中多效唑?qū)ψ纤牖鄙L(zhǎng)的影響Table 1 Effect of different PP333application concentrations on A. fruticosa growth in pot

注：同列中不同小寫字母表示不同濃度處理間差異顯著(P<0.05)，表2同。

Note:Different lowercase letters within the same column indicate significant difference among different concentration treatments at the 0.05 level, similarly for the table 2.

表2 多效唑處理1年后3個(gè)場(chǎng)地紫穗槐的形態(tài)特征Table 2 Morphological characteristics of A. fruticosa after application PP333 one year with different concentration in three sites

2.3.2 邊坡模型中卷材多效唑?qū)ψ纤牖毙螒B(tài)的影響 同一場(chǎng)地不同多效唑濃度處理下紫穗槐形態(tài)指標(biāo)存在一定的差異，但是變化趨勢(shì)與濃度梯度之間的關(guān)系沒(méi)有規(guī)律，沙場(chǎng)的250和300 mg·L-1濃度處理下紫穗槐的株高(97.43和98.64 cm)比對(duì)照組(102.50 cm)低，但無(wú)顯著差異(P>0.05)，渣場(chǎng)的250 mg·L-1處理組也表現(xiàn)相同的結(jié)果，除此以外，其余濃度沙場(chǎng)和渣場(chǎng)紫穗槐的株高在多效唑處理后相比對(duì)照組都有增加。沙場(chǎng)和渣場(chǎng)基徑與對(duì)照組相比增加，而且隨濃度增大基徑基本呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)；屋面條件下則不同，紫穗槐的株高隨著基質(zhì)多效唑含量的增加呈先增大后減小的趨勢(shì)，處理濃度≥250 mg·L-1時(shí)基徑較對(duì)照和50、100、150和200 mg·L-1顯著減小(P<0.05)。同一濃度處理下3個(gè)場(chǎng)地的紫穗槐株高表現(xiàn)為沙場(chǎng)>渣場(chǎng)>屋面，沙場(chǎng)和渣場(chǎng)紫穗槐的基徑要比屋面大。

對(duì)比表1和表2的數(shù)據(jù)可知，施加多效唑1年后，屋面紫穗槐株高要低于盆栽中20、40和60 mg·L-1的處理組，屋面卷材多效唑濃度≤200 mg·L-1處理的紫穗槐基徑要比盆栽大，高于200 mg·L-1時(shí)，要比盆栽小。盆栽和屋面紫穗槐的株高和基徑都要低于沙場(chǎng)和渣場(chǎng)。綜上可知，植物生長(zhǎng)不僅受多效唑調(diào)控，還受邊坡立地類型的影響。

3 討論

3.1 植物卷材中多效唑含量的變化

多效唑在生態(tài)系統(tǒng)中的消減途徑有多種，在環(huán)境中的降解特征通?？梢杂靡患?jí)動(dòng)力學(xué)方程C=C0e-kt來(lái)描述[14]，多效唑在土壤中的消減比較緩慢，在不同的環(huán)境條件下多效唑的半衰期在13.4～107 d內(nèi)波動(dòng)[13、15-16]。本研究每?jī)蓚€(gè)月對(duì)5個(gè)濃度梯度的水泥盒盆栽中的多效唑進(jìn)行檢測(cè)，雖然消減特征與一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程擬合度不高，但是對(duì)結(jié)果分析表明多效唑的消減半衰期在15～60 d，與在多效唑在水稻(Oryzasativa)田中的半衰期為13.4 d[13]和在大豆(Glycinemax)田中半衰期為46 d的研究結(jié)果相符[16]。多效唑在土壤中遷移有縱向淋溶和橫向徑流兩種方式[17]，因?yàn)榫聿幕|(zhì)層不厚且位于地層表面，淋溶作用并不明顯，所以徑流損失是多效唑在卷材—植被系統(tǒng)中遷移的主要方式。本研究在降水條件下對(duì)模型中多效唑的徑流損失進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，施加多效唑后開(kāi)始降水時(shí)多效唑的損失速率比降水結(jié)束時(shí)的損失速率高出3倍以上，其中原因可能與降水初期基質(zhì)中多效唑含量很高而后期多效唑含量低有關(guān)；另外多效唑損失量只占到施加量的1.81%，而且不管降水產(chǎn)生的徑流量怎樣變化，多效唑徑流損失量只會(huì)隨著時(shí)間延長(zhǎng)而降低，這可能是因?yàn)榫聿幕|(zhì)中的有機(jī)質(zhì)和保水劑等物質(zhì)對(duì)于多效唑的吸附作用導(dǎo)致多效唑有效遷移量減少[18]，此外，基質(zhì)表面“結(jié)皮”[19-21]和植物地上部分的截流作用[22-23]也會(huì)降低降水的入滲能力和產(chǎn)流動(dòng)能而使多效唑隨水流的流失量減少。對(duì)本研究結(jié)果分析可知，因?yàn)槎嘈н蛟谄旅娴膹搅鲹p失量是非常少的，而平面水泥盆栽中多效唑在試驗(yàn)1年后的殘留量卻不到初始量的1%，因此可以推測(cè)植物吸收利用和多效唑自身降解是植物卷材中多效唑含量損失的主要途徑。

卷材鋪設(shè)的邊坡類型會(huì)影響多效唑的動(dòng)態(tài)分布，本研究結(jié)果表明,即使在多效唑濃度梯度處理、地形條件(坡度和坡向)和氣象條件等因子相同的情況下，3個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)地多效唑的含量也存在較大的差異，具體表現(xiàn)在同一濃度條件下植物卷材多效唑殘留量為渣場(chǎng)>沙場(chǎng)>屋面。之所以這樣可能因?yàn)椋?)3個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)地表面介質(zhì)比熱容不同，在夏季相同輻射條件下屋面表面的溫度要比沙場(chǎng)和渣場(chǎng)高，這加快了多效唑的分解；2)植物根系刺破卷材后，同一降水強(qiáng)度下，混凝土面的水流動(dòng)能也要比沙場(chǎng)和渣場(chǎng)大很多，導(dǎo)致雨水沖刷帶走卷材基質(zhì)含量相應(yīng)增多，基質(zhì)中多效唑損失量也隨之增大；3)植物對(duì)多效唑的吸收利用對(duì)基質(zhì)多效唑含量減少也有一定的影響。

3.2 多效唑?qū)ψ纤牖鄙L(zhǎng)的影響

多效唑?qū)聿闹凶纤牖鄙L(zhǎng)的作用過(guò)程是一個(gè)正反饋過(guò)程。多效唑處理含量不同，會(huì)對(duì)紫穗槐的生長(zhǎng)產(chǎn)生差異性影響，由此造成的基質(zhì)環(huán)境差異又會(huì)反過(guò)來(lái)使多效唑?qū)ψ纤牖钡挠绊懏a(chǎn)生變化。研究結(jié)果表明，紫穗槐的株高與多效唑濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[24-25]，基1年后，5個(gè)濃度的盆栽的紫穗槐的基徑與對(duì)照組植物差異不顯著，株高在20、40、60和80 mg·L-1處理組之間差異不顯著。這可能是因?yàn)椋?)多效唑?qū)χ参锏淖饔貌⒉皇怯谰么嬖诘模S著時(shí)間的推移多效唑?qū)χ参锏淖饔脮?huì)減弱[26]，另外植物體內(nèi)的多效唑(主要在葉片)會(huì)被降解為三唑環(huán)而失去功效[27]；2)植物的生長(zhǎng)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，不僅受多效唑調(diào)節(jié)，還受水分和養(yǎng)分等其它環(huán)境因子的影響[28-29]，當(dāng)多效唑含量減少而對(duì)植物的作用降低之后，其它因子的作用就占主導(dǎo)地位。

不同環(huán)境條件下，多效唑?qū)χ参锷L(zhǎng)的影響存在差異[30]。研究表明，隨著多效唑濃度的增大，紫穗槐形態(tài)指標(biāo)也會(huì)呈規(guī)律性變化[31]。本研究結(jié)果表明在條件相同的情況下，3個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)地植物的形態(tài)指標(biāo)存在較大的差異，紫穗槐株高表現(xiàn)為沙場(chǎng)>渣場(chǎng)>屋面，沙場(chǎng)、渣場(chǎng)紫穗槐的基徑則要比屋面粗。同一邊坡的紫穗槐形態(tài)指標(biāo)變化與多效唑含量之間沒(méi)有規(guī)律，甚至屋面卷材的紫穗槐基徑的變化還與其它研究結(jié)果相反[31]。該結(jié)果的原因可能是：1)3個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)地表面介質(zhì)比熱容不同，在夏季相同輻射條件下屋面表面的溫度要比沙場(chǎng)和渣場(chǎng)高，不利于植物的生長(zhǎng)；2)根系是連接植物與土壤的重要部位，能夠?qū)χ参锏纳L(zhǎng)和發(fā)育產(chǎn)生直接的影響[32]，沙場(chǎng)和渣場(chǎng)能為植物的根系提供生長(zhǎng)空間[33]，屋面則不能。沙場(chǎng)的砂礫層要比渣場(chǎng)碎石層和屋面水泥面積累更多的有機(jī)質(zhì)、礦物質(zhì)和水分，為紫穗槐的根系生長(zhǎng)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。對(duì)比盆栽條件下和坡面條件下植物生長(zhǎng)特征，結(jié)合卷材基質(zhì)和紫穗槐體內(nèi)殘留量分布可知，紫穗槐的株高和基徑并不隨紫穗槐體內(nèi)多效唑殘留量和卷材基質(zhì)殘留量的增加表現(xiàn)出規(guī)律性變化，這可能是因?yàn)槎嘈н驅(qū)ψ纤牖钡淖饔糜幸粋€(gè)閾值，而當(dāng)多效唑低于濃度閾值時(shí)不能對(duì)紫穗槐產(chǎn)生作用或作用很微弱。

4 結(jié)論

1)多效唑在植物卷材中的損失主要有3個(gè)過(guò)程：降解、徑流流失和植物吸收。多效唑在卷材中的徑流流失量非常少，降解和植物吸收是多效唑含量在卷材中減少主要原因，且降解作用要大于植物吸收。

2)在一定濃度范圍內(nèi)，多效唑能抑制紫穗槐的株高生長(zhǎng)，促進(jìn)基徑增大。多效唑?qū)ψ纤牖钡淖饔糜幸欢ǖ臅r(shí)效和濃度閾值，多效唑含量消減，其對(duì)紫穗槐的調(diào)控作用也會(huì)減弱。為了對(duì)植物長(zhǎng)期有效調(diào)控，調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)與卷材資源供給之間的平衡，在保證多效唑?qū)χ参锏挠行ё饔脻舛惹疤嵯?，需要考慮對(duì)多效唑的控釋過(guò)程加以設(shè)計(jì)。

3)邊坡類型對(duì)植物卷材多效唑含量變化和植物生長(zhǎng)過(guò)程存在影響。一方面，邊坡伸根空間和物質(zhì)積累等因素會(huì)影響植物的生長(zhǎng)過(guò)程；另一方面，不同邊坡坡面溫度和降水動(dòng)能等因素使卷材多效唑含量損失存在差異，使得多效唑?qū)χ参锷L(zhǎng)的調(diào)控存在差異性。因此，應(yīng)用植物卷材進(jìn)行邊坡植被恢復(fù)前，需要對(duì)邊坡立地條件加以考慮。

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(責(zé)任編輯 張 瑾)

Dynamics of paclobutrazol in plant coil and its effect on the growth ofAmorphafruticosa

Jiang Shan1, Li Shao-cai1，2, Sun Hai-long2，3
(1.College of Life Science, Sichuan University, Chengdu 610064, China；2.Sichuan VERE Environmental Protection Technological Co. Ltd., Chengdu 610064, China;3.State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering, Sichuan University, Chengdu 610064, China)

Paclobutrazol(PP333) can control the morphological and physiological characteristics of plants, and make them adapt to the sterile soil conditions of slopes. Therefore, it can be used for vegetation restoration. The dynamic variation rule of PP333in the coil-plant system and its effects on plants were studied by model tests, which provide a reference for the application of PP333in the vegetation restoration project. PP333content in the vegetation coil andAmorphafruticosamorphological index was determined to explore the dynamic changes of PP333in vegetation coil and its effect onA.fruticosagrowth. The results showed that: 1) the half-life of PP333in different concentrations was between 15 and 60 days, and the elimination rate of PP333in the coil was above 99% after one year. The runoff loss of PP333in the coil was very small, and the loss during the experiment was only 1.81%, and the loss was negatively correlated with rainfall and rainfall time. 2)The rate of reduction of PP333was 98% after one year, and the residue of PP333was slag> sand> roof. The ratio ofA.fruticosaPP333to matrix PP333in the three sites were 3.39%～14.24%, 4.90%～18.29%, and 6.14%～13.64%, respectively. 3) After one month of treatment with 20, 40, 60, 80, and 100 mg·L-1PP333, the inhibition rate of theA.fruticosaheight was 0.54%～14.66% and the rate of stem diameter increase was 8.67%～26.02%. The inhibition rate ofA.fruticosaheight was 15.09%～44.25% after one year, and there was no significant difference in stem diameter. The analysis of the morphological indices ofA.fruticosaon the three types slope revealed thatA.fruticosagrowth was controlled by PP333and slope conditions.

vegetation coil; paclobutrazol; residue; runoff;Amorphafruticosa; slope; vegetation restoration

Sun Hai-long E-mail:hailongsun@163.com

2016-12-05 接受日期：2017-04-13

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題(2016YFC0206004)

江山(1991-)，男，湖北江陵人，在讀碩士生，主要從事植被恢復(fù)研究。E-mail：826291178@qq.com

孫海龍(1976-)，男，黑龍江海林人，講師，博士，主要從事生態(tài)工程研究。E-mail:hailongsun@163.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0603

Q945.3

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1001-0629(2017)06-1194-10

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