幾種植物在稀土尾砂基質(zhì)上的抗旱力比較

李小青 陳昌春 池明茹 南京信息工程大學(xué)遙感學(xué)院，南京 210044

幾種植物在稀土尾砂基質(zhì)上的抗旱力比較

李小青 陳昌春 池明茹 南京信息工程大學(xué)遙感學(xué)院，南京 210044

以稀土尾砂為基質(zhì)，在盆栽條件下對(duì)南方幾種常用的復(fù)綠草種進(jìn)行了干旱脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)影響的試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)間135天。結(jié)果表明，干旱脅迫對(duì)不同草種生物量影響有一定差異，干旱脅迫3周處理與對(duì)照的生物量（干重）之比為：百喜草（0.92）>白三葉（0.83）>狼尾草（0.81）>彎葉畫眉草（0.8）>狗牙根（0.72）>高羊茅（0.7），干旱對(duì)百喜草生物量的影響最小，其次是白三葉、狼尾草和彎葉畫眉草，對(duì)高羊茅生物量的影響最大。干旱脅迫下葉片卷曲形態(tài)觀測(cè)表明，百喜草受影響最小，其次是彎葉畫眉草，狼尾草、高羊茅、狗牙根和白三葉受影響最大。綜合比較，百喜草的抗旱力最強(qiáng)，其次為彎葉畫眉草，可作為可能遭受較長(zhǎng)時(shí)間伏旱影響的南方地區(qū)礦山廢棄地植被恢復(fù)的理想種類。

稀土尾砂；復(fù)綠草；抗旱性

rare soil tailings；green grasses；drought resistance

稀土元素在江西贛州市一些縣(市）具有較大的蘊(yùn)藏量，對(duì)之開(kāi)發(fā)利用，可帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。長(zhǎng)期的大量開(kāi)采稀土，導(dǎo)致大面積稀土尾砂廢棄地的產(chǎn)生。[1]定南縣位于贛閩粵交界處，面積1317平方千米。其豐富的礦產(chǎn)資源，曾對(duì)定南經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出過(guò)功不可沒(méi)的貢獻(xiàn)，但是，由于在開(kāi)采礦產(chǎn)資源的同時(shí)，沒(méi)有充分考慮到經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益的和諧，不同程度地破壞和占用了許多土地資源，并污染了環(huán)境，造成了嚴(yán)重水土流失。作為一類極度退化的土地，礦山廢棄地的生態(tài)恢復(fù)受到國(guó)內(nèi)外的高度重視。水分含量低是礦山廢棄地影響植被恢復(fù)的限制因子之一。[2]隨著水資源的日益缺乏，尋求抗旱的植被品種，對(duì)于促進(jìn)礦山廢棄地的生態(tài)恢復(fù)具有重要的指導(dǎo)意義。本文通過(guò)盆栽試驗(yàn)控制土壤含水量，探討了干旱脅迫對(duì)幾種植被的影響，希望可以為稀土尾砂廢棄地上的植被品種的選引和推廣提供技術(shù)支持，同時(shí)也為抗旱育種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

江西定南縣下莊稀土礦尾砂堆積地，屬珠江水系東江流域，礦區(qū)面積1.5公頃，海拔約310～340m，每塊尾砂坡地面積為數(shù)百平方米，坡度40°左右，坡長(zhǎng)10余米至數(shù)十米，坡向包括南、西和東，地表基本呈裸露狀態(tài)。在未開(kāi)礦地區(qū)，植被較好，分布有松、杉林，灌草比較茂密，稀土采礦地植被覆蓋度低，有些地方寸草不生，沙化嚴(yán)重。區(qū)內(nèi)全年氣候溫和，雨量充沛，每年平均氣溫17.9℃。年降雨量1639.1mm，年降雨多集中于4～6月，降雨量占總量的50%左右，多以暴雨出現(xiàn)，年均降雨162天。

1.2 供試材料

供試材料為6種復(fù)綠草：百喜草、狼尾草、狗牙根、高羊茅、白三葉和彎葉畫眉草，均購(gòu)于杭州。

1.3 盆栽脅迫干旱實(shí)驗(yàn)

以稀土尾砂為基土，取大小相同的花盆，每盆裝稀土尾砂2kg，并施入腐熟有機(jī)肥（6g），種子浸泡經(jīng)粒選之后均勻地種入花盆中， 覆土約0. 3cm，種植后在室內(nèi)培養(yǎng)。生長(zhǎng)90天后，一次性澆水至土壤最大含水量，之后處理組不再澆水，進(jìn)行干旱脅迫處理， 對(duì)照組正常澆水。設(shè)停水0d、14d 、21d 脅迫處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。分別于干旱脅迫14d、21d進(jìn)行復(fù)水，觀測(cè)葉片恢復(fù)情況。

1.4 株高測(cè)定

每盆隨機(jī)選取8株復(fù)綠草進(jìn)行測(cè)量，株高以每株的葉片最高值為標(biāo)準(zhǔn)。

1.5 葉色的測(cè)定

用目測(cè)法估測(cè)葉色值。按5級(jí)制來(lái)分級(jí)：1—淡黃綠；2—黃綠；3—綠；4—深綠；5—墨綠。每個(gè)重復(fù)隨機(jī)測(cè)45個(gè)樣本,取平均值。

1.6 萎蔫情況調(diào)查

在干旱脅迫條件下，每2～3d 觀察1次每種植物的形態(tài)變化，根據(jù)每個(gè)花盆中萎蔫植株的數(shù)量和萎蔫輕重程度，計(jì)算了每個(gè)品種的萎蔫百分率。與此同時(shí)，給每盆澆足水分，觀察分析葉片恢復(fù)情況。

1.7 生物量測(cè)定

分別于控水14d、21d后進(jìn)行復(fù)水，復(fù)水2周后，把整盆植株從盆中挖出，沖洗根部泥土，并用吸水紙吸干后迅速稱鮮重，在110℃持續(xù)5min，80℃烘箱中烘至恒重，稱干重(DW），記錄并進(jìn)一步計(jì)算生物量干重。[3]

1.8 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003和SPSS 11. 5軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 植株高度

不同復(fù)綠草的植株高度隨脅迫程度的加強(qiáng)而減小。脅迫程度越高(3w），植株生長(zhǎng)速率越小，一般以中度脅迫（2w）為界限，當(dāng)土壤水分為輕度脅迫(1w）時(shí)，植株生長(zhǎng)較快，與對(duì)照差異較小，當(dāng)土壤水分為中度(2w）和重度脅迫（3w）時(shí)，植株生長(zhǎng)速度明顯減慢。從植株地上部干重來(lái)看，6種植物在輕度脅迫時(shí)生物量減小量很小，表明光合作用受影響較小，植株忍耐輕度水分脅迫；中度水分脅迫時(shí)，各草種之間出現(xiàn)差異，其中百喜草生物量受影響較小，其次是彎葉畫眉草，狼尾草、高羊茅、狗牙根和白三葉受影響最大。

2.2 干旱脅迫對(duì)復(fù)綠草葉色的測(cè)定

6種復(fù)綠植物在干旱脅迫2周（2w）時(shí)，百喜草葉色與對(duì)照相比未見(jiàn)異常，呈深綠色；其次是彎葉畫眉草、狼尾草，呈綠色；白三葉、高羊茅和狗牙根均呈淡黃綠色。由此表明：干旱脅迫對(duì)百喜草受影響最小，其次是彎葉畫眉草、狼尾草，高羊茅、狗牙根和白三葉受影響最大。因此，在巴西的天然草地中，百喜草的重要性指數(shù)是最高的。[4]

2.3 干旱脅迫下六種復(fù)綠草的萎蔫情況

觀察結(jié)果表明，干旱脅迫2周后，高羊茅、狗牙根和白三葉萎蔫90%～95%以上，彎葉畫眉草、狼尾草60%左右，百喜草沒(méi)有萎蔫；干旱脅迫3周后，高羊茅、狗牙根、白三葉、狼尾草和彎葉畫眉草植株全都已枯死，而百喜草只有2/3萎蔫、卷曲。但彎葉畫眉草供水5～6天后就恢復(fù)正常生長(zhǎng)，狼尾草葉色變綠，而高羊茅、狗牙根和白三葉幾乎無(wú)恢復(fù)正常生長(zhǎng)。（具體情況如表1）由此表明：6種復(fù)綠草種中，百喜草抗旱性最強(qiáng)。早在60年前，Burton[5]就對(duì)百喜草的根系進(jìn)行了觀測(cè)，他發(fā)現(xiàn)其根系最長(zhǎng)能達(dá)110cm左右，明顯比同屬的毛花雀稗(P.dilatatum ）都長(zhǎng)；不僅如此，其根量還相當(dāng)大，是類地毯草(Axonopus affinis）的5.72倍；由此他認(rèn)為這是百喜草耐旱的重要原因。百喜草根量大還表現(xiàn)在主根多，平均每個(gè)分蘗對(duì)應(yīng)12.4條主根。[6]

表1 干旱脅迫下六種復(fù)綠草萎蔫情況

2.4 干旱脅迫對(duì)6種復(fù)綠草生物量的影響

通過(guò)實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，干旱脅迫對(duì)不同草種生物量影響有一定差異，干旱脅迫3周處理與對(duì)照的生物量（干重）之比3w/ck為：百喜草（0.92）＞白三葉（0.83）＞狼尾草（0.81）＞彎葉畫眉草（0.8）＞狗牙根（0.72）＞高羊茅（0.7），干旱對(duì)百喜草生物量的影響最小，其次是白三葉、狼尾草和彎葉畫眉草，對(duì)高羊茅生物量的影響最大。（如圖1）由于百喜草能覆蓋整個(gè)地表，其匍匐莖貼靠地表，根系縱深，穿透力強(qiáng)，且對(duì)土壤有一定的固著力，從而使得它具有較強(qiáng)的防治土壤沖刷和固土護(hù)坡的能力，尤其在緩坡地上表現(xiàn)出相當(dāng)好的水土保持效果。臺(tái)灣經(jīng)過(guò)多年多項(xiàng)的水土保持試驗(yàn)觀察后，認(rèn)定該植物是島內(nèi)最佳的水土保持與坡地覆蓋植物，并廣泛用于高速公路兩旁和水土流失坡地。因此，臺(tái)灣人普遍稱它為“寶貝草”。[7]

圖16 種復(fù)綠草3w/ck的示意圖

3 結(jié)論與討論

3.1 從株高、葉色測(cè)定、生物量三項(xiàng)指標(biāo)來(lái)看，百喜草的抗旱性均優(yōu)于其他5種復(fù)綠草。

3.2 從萎蔫情況看, 高羊茅、白三葉與狗牙根在干旱脅迫2周時(shí)即表現(xiàn)嚴(yán)重萎蔫, 而百喜草在2周時(shí)未出現(xiàn)萎蔫, 百喜草忍受干旱能力比常用復(fù)綠草高羊茅、白三葉和狗牙根強(qiáng)。因此，百喜草很適合在南方地區(qū)礦山尾砂壩上生長(zhǎng)，表現(xiàn)生長(zhǎng)量、生物量大，抗逆(干旱、高溫和瘠薄土壤）能力強(qiáng)，覆蓋地面快，固土保水能力強(qiáng)，且能改善壩坡的微氣候條件。增加土壤肥力，防護(hù)效果顯著，是礦區(qū)進(jìn)行生物防護(hù)的優(yōu)良新草種。

3.3 植物的抗旱性是一個(gè)受多種因素影響、較為復(fù)雜的綜合性狀，這些因素的綜合作用才促進(jìn)了抗旱性的形成，因此對(duì)于植物抗旱性的評(píng)價(jià)應(yīng)用盡可能多的指標(biāo)來(lái)綜合評(píng)價(jià)，從而彌補(bǔ)與緩和單個(gè)指標(biāo)對(duì)評(píng)定植物抗旱性所造成的片面性。

3.4 本次試驗(yàn)僅研究了6種復(fù)綠草干旱脅迫下的生理反應(yīng)，對(duì)其形態(tài)特征、解剖結(jié)構(gòu)等方面未作深入研究，同時(shí)由于試驗(yàn)試材經(jīng)歷冬季溫室栽培，與露地栽培植株忍受干旱能力有著一定差異，正常生長(zhǎng)情況下抗旱能力需作進(jìn)一步研究。

[1]李德榮，董聞達(dá)等.治理稀土尾砂中百喜草的生長(zhǎng)和促苗措施的研究[D]江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，23(1）：93～95

[2] 彭珂珊,徐宣斌,胡晉輝,等. 干旱是西部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)受損的關(guān)鍵因素[J]石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，25(3）：257～262

[3]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

[4] Nunes G E.Iob B I.Phytosoeiology of an alteredran ge from the Depressao Central of Rio Grande doSul，Brasil[J]Iheringia aerie Botanica.1999，（52）：23～24

[5] Burton G W .Factors influencing seed setting in severalsouthern grasses[J] Journal of the American Societyof Agronomy. 1943，（35）：465～474

[6] Hirata M. Response of bahiagrass(Paspalurn notatum Flogge）sward to cutting height：3.Den— sity of tillers，stolons and primary roots[J] Journat of the Japanese Society of Grasland Sc ience，1993，（39）：196～205

[7]夏漢平，敖惠修.我國(guó)臺(tái)灣的主要禾草簡(jiǎn)介[J] 草原與草坪，2000，(1）：43～45

Several Plants in Rare Soil Tailings Matrix on Drought Resistance Comparison

Li Xiaoqing Chi Mingru
School of Remote Sensing，Nanjing University of Information Science ＆ Technology，Nanjing 210044，China

Rare soil tailings as matrix, in the pot under the conditions of several common complex on the South green grasses to drought stress on plant growth and impact test, test time 135days. The results show that, drought stress on different species biomass effect there are certain differences, drought stress 3weeks of treatment and control of biomass ( dry weight ）is: Bahia grass ( 0.92）> White Clover ( 0.83）> Pennisetum( 0.81）> Pennisetum Eragrostis grass ( 0.8）> Bermudagrass ( 0.72）> Tall Fescue ( 0.7）, drought on grass biomass minimal effects, followed by White Clover, and Pennisetum Eragrostis curvula, on Tall Fescue biomass affected. Leaf under drought stress crimp morphology observation suggests, were least affected, followed by the Lovegrass, Pennisetum, tall fescue, bermudagrass and white clover affected most. Comprehensive comparison, Bahia grass drought resistance was the strongest, followed by the Lovegrass, as may suffer longer drought affected South Mine Wasteland vegetation restoration of the ideal types.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.07.050

東江源頭區(qū)水污染系統(tǒng)控制技術(shù)集成研究與工程示范項(xiàng)目

李小青，（1981—），南京信息工程大學(xué)研究生，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)保護(hù)；

池明茹，（1985—），南京信息工程大學(xué)研究生，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)保護(hù)。

陳昌春，（1963-）男，江蘇鹽城，南京信息工程大學(xué)遙感學(xué)院副教授，研究方向，水文水資源，通訊作者。