適宜白臘生長(zhǎng)的屋頂綠化栽培基質(zhì)篩選

馬永濤，晏 增，王文君，翟曉巧

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適宜白臘生長(zhǎng)的屋頂綠化栽培基質(zhì)篩選

馬永濤，晏 增，王文君，翟曉巧

（河南省林木種質(zhì)資源保護(hù)與良種選育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州 450008）

從苗木的生理特性變化方面對(duì)屋頂綠化樹種白臘的適宜栽培基質(zhì)進(jìn)行抗旱性保水性能研究。從苗木生理指標(biāo)大小推斷出栽培基質(zhì)的保水抗旱性優(yōu)劣，以普通壤土為對(duì)照，在5種不同配比栽培基質(zhì)中選擇出基質(zhì)（壤土∶草炭土∶蛭石∶珍珠巖=2∶1∶2∶1）為最適宜白臘生長(zhǎng)的屋頂綠化栽培基質(zhì)。

屋頂綠化；栽培基質(zhì)；抗旱保水；生理指標(biāo)

屋頂綠化又可稱為“空中花園”、“城市第5立面”，它是以建筑物頂部平臺(tái)為依托，進(jìn)行蓄水、覆土并營(yíng)造園林景觀的一種空間綠化美化形式。合成的種植土和大地之間被建筑物隔絕，植物生長(zhǎng)的基本要素-水的供應(yīng)受到限制，不可能利用地下水通過毛細(xì)管上升作用供給植物，它將影響屋頂花木的健壯生長(zhǎng)，因此基質(zhì)的選擇十分重要。建筑物頂部平臺(tái)氣溫高、風(fēng)速大導(dǎo)致栽培基質(zhì)極易迅速干燥，所以栽培基質(zhì)的保水性高低是重要因素。在樓頂平臺(tái)上以普通壤土作為對(duì)照，用壤土、草炭土、蛭石和珍珠巖按不同配比得到的5種基質(zhì)進(jìn)行選擇試驗(yàn)，在植物生長(zhǎng)初期的6月份和植物生長(zhǎng)末期的 9月份對(duì)苗木的生理指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，研究屋頂綠化基質(zhì)的抗旱性，篩選具有保水、抗旱特性的栽培基質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料處理方法

在4月初將無性繁殖的1年生白臘幼苗挑選粗細(xì)均勻（地徑在1.5 cm左右），經(jīng)統(tǒng)一定干60 cm后在6種基質(zhì)（基質(zhì)成分見表1）中定植。每基質(zhì)3次重復(fù)。穩(wěn)定成活后，分別在6月份和9月份且前15天無自然降雨?duì)顟B(tài)下，采樣測(cè)定，葉片為冠中部葉片。

表1 6種基質(zhì)組成（按體積比混合）及比重

1.2 測(cè)定的生理指標(biāo)及測(cè)定方法

過氧化氫酶（CAT）活性：采用張憲政方法[1]測(cè)定。

游離脯氨酸含量：采用徐同方法[2]測(cè)定。

電導(dǎo)率的測(cè)定參照李合生方法[3]，用雷磁DDS-307型的電導(dǎo)儀測(cè)定溶液的電導(dǎo)率，計(jì)算出相對(duì)電導(dǎo)率作為葉片細(xì)胞膜透性。相對(duì)電導(dǎo)率=煮前樣品電導(dǎo)率/煮后樣品電導(dǎo)率×100%。

可溶性蛋白含量的測(cè)定：可溶性蛋白的測(cè)定采用考馬斯亮蘭染色法［4］。

1.3 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理方法

采用指數(shù)化處理方法。指數(shù)化處理以指標(biāo)的最大值和最小值的差距進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，其結(jié)果介于０和１之間。具體計(jì)算公式如下：

Yi=xi-xmin/xmax-xmin

其中：Yi為指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)；xi為指標(biāo)值； xmax為指標(biāo)的最大值；xmin為指標(biāo)的最小值

經(jīng)過上述標(biāo)準(zhǔn)化處理，原始數(shù)據(jù)均轉(zhuǎn)換為無量綱化指標(biāo)測(cè)評(píng)值，即各指標(biāo)值都處于同一個(gè)數(shù)量級(jí)別上，可以進(jìn)行綜合測(cè)評(píng)分析。

2 結(jié)果與分析

采用不同基質(zhì)配比方案，研究白臘苗木生長(zhǎng)初期和生長(zhǎng)末期的生理學(xué)指標(biāo)變化，可看出不同的基質(zhì)配比在同一自然狀態(tài)下對(duì)白臘苗木生理指標(biāo)的影響，進(jìn)而得到保水性能好，抗旱的，適宜屋頂綠化應(yīng)用的基質(zhì)配比方案。

2.1 不同基質(zhì)對(duì)白臘的活性氧代謝的影響

干旱脅迫下植物能產(chǎn)生不同的保護(hù)酶和非酶保護(hù)物質(zhì)，以解除增加的超氧陰離子和過氧化氫（H2O2）的傷害[5]。超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）是植物體內(nèi)清除超氧陰離子和H2O2的重要保護(hù)酶，SOD， CAT和POD的活性與含量跟林木的抗旱性呈正相關(guān)[6]。

2.1.1過氧化氫酶（CAT）活性

圖1 6種基質(zhì)中白臘的CAT活性

從圖1可以看出，基質(zhì)1、4和基質(zhì)6的過氧化氫酶活性較高，說明白臘苗木已受到干旱脅迫，因CAT是植物體內(nèi)清除超氧陰離子和H2O2的重要保護(hù)酶，可以解除苗木因干旱脅迫而增加的超氧陰離子和H2O2的傷害。相反基質(zhì)3和基質(zhì)5中苗木的CAT活性低，則說明苗木沒有受到干旱脅迫，也就是說它們相對(duì)應(yīng)的栽培基質(zhì)具有一定的保水性。CAT活性低的樹苗所對(duì)應(yīng)的基質(zhì)沒有出現(xiàn)旱情，具有一定的保水性，在6月份1~6號(hào)基質(zhì)中5號(hào)、3號(hào)、2號(hào)基質(zhì)表現(xiàn)較好旱情較輕，旱情從輕到重依次為：5號(hào)>3號(hào)>2號(hào)>1號(hào)>6號(hào)>4號(hào)。在9月份1~6號(hào)基質(zhì)中同樣是5號(hào)、3號(hào)、2號(hào)基質(zhì)表現(xiàn)較好，旱情較輕，旱情從輕到重依次為：5號(hào)>3號(hào)>2號(hào)>6號(hào)>4號(hào)>1號(hào)。

2.2 不同基質(zhì)對(duì)白臘的細(xì)胞膜透性與滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)

滲透調(diào)節(jié)是植物適應(yīng)水分脅迫的生理機(jī)制，植物通過滲透調(diào)節(jié)可在水分脅迫條件下維持一定的膨壓，從而維持氣孔開放、細(xì)胞生長(zhǎng)和光合作用等生理過程的正常進(jìn)行。植物受到水分脅迫時(shí)，滲透調(diào)節(jié)最重要的途徑是在細(xì)胞內(nèi)積累有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，這些物質(zhì)不能分解普通的蛋白質(zhì)，因此可以提高植物細(xì)胞液濃度，降低滲透勢(shì)，以保持細(xì)胞內(nèi)的水分、維持細(xì)胞的膨壓，避免水分虧缺。

2.2.1不同基質(zhì)中白臘的脯氨酸含量

脯氨酸是分布最廣的滲透劑，具有較強(qiáng)的水合能力，也是較穩(wěn)定的氨基酸，作為一種貯氨形式可防止游離氨積累對(duì)植物造成傷害，作為能源和呼吸底物，參與葉綠素的合成，對(duì)植物起到保護(hù)作用。滲透調(diào)節(jié)是植物適應(yīng)水分脅迫的主要生理機(jī)制之一，目前對(duì)林木滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)中研究較多的是脯氨酸（Pro）、可溶性糖和甜菜堿、無機(jī)離子。

Pro能消除植物體內(nèi)氨積累所造成的毒害。許多學(xué)者對(duì)干旱脅迫下植物葉片中Pro含量進(jìn)行了研究。干旱脅迫下，抗旱性強(qiáng)的樹種（如板栗、檸條、沙棗、沙冬青和刺槐等）葉片中積累的Pro含量多于抗旱性弱的樹種[7]。圖2中可以看出，在6月份1~6號(hào)基質(zhì)中5號(hào)、4號(hào)、3號(hào)基質(zhì)中苗木葉片中Pro含量相對(duì)較少，說明植株生長(zhǎng)環(huán)境較另外3個(gè)基質(zhì)中苗木相對(duì)良好，基質(zhì)表現(xiàn)較好的保水性，旱情較輕，旱情從輕到重依次為：5號(hào)>4號(hào)>3號(hào)>6號(hào)>2號(hào)>1號(hào)。在9月份1~6號(hào)基質(zhì)中是5號(hào)、1號(hào)、6號(hào)基質(zhì)表現(xiàn)較好，旱情較輕，旱情從輕到重依次為：6號(hào)>5號(hào)>1號(hào)>2號(hào)>4號(hào)>3號(hào)。

圖2 6種基質(zhì)中白臘的脯氨酸含量

2.2.2不同基質(zhì)中白臘的相對(duì)電導(dǎo)率

圖3 6種基質(zhì)中白臘的相對(duì)電導(dǎo)率

植物受到干旱脅迫時(shí)，原生質(zhì)的透性增加，同時(shí)萎縮的愈加深刻和持久，透性的增加就愈加強(qiáng)烈，而且抗旱能力較低的植物和品種對(duì)干旱的反應(yīng)較強(qiáng)烈，原生質(zhì)在脫水的時(shí)候受到較大的傷害，電解質(zhì)外滲量大，即相對(duì)電導(dǎo)率大，而抗旱性較強(qiáng)的植物和品種對(duì)脫水的反應(yīng)較弱，原生質(zhì)破壞也小，電解質(zhì)外滲量小即相對(duì)電導(dǎo)率小，電導(dǎo)率與抗旱性呈負(fù)相關(guān)，電導(dǎo)率越小苗木越抗旱。在6月份種植白蠟樹的1~6號(hào)基質(zhì)中5號(hào)、4號(hào)、3號(hào)基質(zhì)中的苗木相對(duì)電導(dǎo)率小，電解質(zhì)外滲量小，植株脫水反應(yīng)小，基質(zhì)保水性較強(qiáng)，基質(zhì)旱情較輕，旱情從輕到重具體表現(xiàn)為5號(hào)>4號(hào)>3號(hào)>6號(hào)>2號(hào)>1號(hào)。在9月份1~6號(hào)基質(zhì)中是1號(hào)、2號(hào)、5號(hào)基質(zhì)表現(xiàn)較好，旱情較輕，旱情從輕到重依次為：1號(hào)>2號(hào)>5號(hào)>4號(hào)>3號(hào)>6號(hào)。

2.2.3不同基質(zhì)中白臘可溶性蛋白含量

蛋白質(zhì)是植物體生命過程中重要的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì)，其代謝受多種因素的影響和調(diào)控，越來越多的證據(jù)表明，變化了的環(huán)境因子或環(huán)境脅迫，包括干旱、澇、鹽漬、病蟲害和紫外輻射等非正常的環(huán)境條件都會(huì)影響蛋白質(zhì)代謝。逆境條件下，植物關(guān)閉一些正常表達(dá)的基因，啟動(dòng)與逆境相適應(yīng)的基因，最終合成新的蛋白質(zhì)，主要有：在水分脅迫耐性和細(xì)胞適應(yīng)性中涉及的功能蛋白（水孔蛋白或水分通道蛋白）、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)生物合成的關(guān)鍵酶、LEA蛋白（晚期胚胎豐富蛋白，late embryogenesis abundant），以及脅迫反應(yīng)時(shí)可能在基因表達(dá)和信號(hào)傳遞中起作用的調(diào)節(jié)蛋白（脯氨酸、甜菜堿和多胺等）[8]?？购敌詮?qiáng)的植物種類或品種含有較高的可溶性蛋白。所以在6月份種植白蠟樹的1~6號(hào)基質(zhì)中5號(hào)、4號(hào)、1號(hào)基質(zhì)栽培的苗木葉片中可溶性蛋白較少，植株沒有受到水分脅迫，基質(zhì)保水性較好，具體表現(xiàn)為5號(hào)>4號(hào)>1號(hào)>2號(hào)>6號(hào)>3號(hào)。在9月份1~6號(hào)基質(zhì)中是5號(hào)、3號(hào)、4號(hào)基質(zhì)表現(xiàn)較好，旱情較輕，旱情從輕到重依次為：5號(hào)>3號(hào)>4號(hào)>6號(hào)>2號(hào)>1號(hào)。

圖4 6種基質(zhì)中白臘的可溶性蛋白含量

2.3 綜合分析

4種生理指標(biāo)數(shù)據(jù)經(jīng)指數(shù)化處理后，原始數(shù)據(jù)均轉(zhuǎn)換為無量綱化指標(biāo)測(cè)評(píng)值，即各指標(biāo)值都處于同一個(gè)數(shù)量級(jí)別上。結(jié)果如表2。

表2 生理指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)

因?yàn)?個(gè)生理指標(biāo)下植物抗旱性能都成正相關(guān)，則與基質(zhì)保水性成負(fù)相關(guān)。在α=0.05情況下基質(zhì)間差異顯著，說明不同基質(zhì)對(duì)苗木生長(zhǎng)存在顯著影響。以出現(xiàn)旱情從輕到重排序：基質(zhì)⑤＞④＞②＞③＞⑥＞①，基質(zhì)⑤、④、②和基質(zhì)③都比作為對(duì)照的基質(zhì)⑥保水性好。

3 結(jié)論

綜合保水性和比重（比重從輕到重排序?yàn)榛|(zhì)⑤＞③＞②＞①＞④＞⑥）兩種因素得出基質(zhì)⑤（壤土∶草炭土∶蛭石∶珍珠巖=2∶1∶2∶1）保水性遠(yuǎn)大于對(duì)照基質(zhì)⑥，是白臘樹種最適宜的屋頂綠化基質(zhì)?；|(zhì)③和②號(hào)保水性比對(duì)照基質(zhì)⑥號(hào)較好?；|(zhì)④雖有一定保水性但比重較大，而屋頂綠化基質(zhì)首先要“質(zhì)量輕”，所以基質(zhì)④不適用于屋頂綠化?；|(zhì)①配比方案從保水性和比重兩個(gè)指標(biāo)分析，都不適宜作為屋頂綠化栽培基質(zhì)。

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2009-05-25

國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)，項(xiàng)目編號(hào)：200804028

S792.41

A

1003-2630（2010）02-0003-04

（責(zé)任編輯：王文彬）