坪床中添加AXIS硅藻土對(duì)狗牙根草坪耐旱性的影響

陳旭兵 王兆龍

摘要：研究了添加不同比例AXIS硅藻土的坪床對(duì)雜交狗牙根草坪耐旱能力的影響。結(jié)果表明，與純砂對(duì)照相比，添加5%，10%和15%的AXIS硅藻土能夠提高干旱脅迫條件下草坪的生長(zhǎng)速率、葉片的光化學(xué)效率、葉綠素含量、葉片的相對(duì)含水量，維持較低的葉片電導(dǎo)率，而且其改善效應(yīng)隨添加比例的增加而提高。添加硅藻土后草坪耐旱性能的提高可能與根際層土壤能夠維持較高的含水量以及較大的根系生物量有關(guān)。

關(guān)鍵詞：硅藻土；狗牙根；耐旱性；根系生物量

中圖分類(lèi)號(hào)：G 849.3；S 156.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-5500（2013）05-0006-05

收稿日期：2013-08-28； 修回日期：2013-10-10

基金項(xiàng)目：國(guó)家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目（2011GB236 00007）；上海市科委重大科技攻關(guān)項(xiàng)目（11231200900）資助

作者簡(jiǎn)介：陳旭兵（1986-），男，四川射洪人，碩士研究生，主要從事運(yùn)動(dòng)草坪基質(zhì)改良方面的研究。

E-mail：691423703@qq.com

運(yùn)動(dòng)草坪與綠化草坪不同，需要耐受高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)踐踏，而運(yùn)動(dòng)踐踏會(huì)造成草坪根際層土壤的嚴(yán)重壓實(shí)[1]，并發(fā)生土壤板結(jié)現(xiàn)象，一旦土壤板結(jié)，就會(huì)導(dǎo)致土壤嚴(yán)重缺氧，草坪根系因厭氧呼吸而中毒，草坪退化、甚至死亡[2]。為了維持運(yùn)動(dòng)草坪的抗板結(jié)性能，要求以高規(guī)格的中粗砂為根際層土壤材料[3]，雖然這樣的砂質(zhì)土壤抗板結(jié)能力強(qiáng)，水分滲透速度快，但砂粒對(duì)水分和養(yǎng)分的吸持能力都極差[4]，需要頻繁地補(bǔ)充水分和營(yíng)養(yǎng)才能維持草坪正常生長(zhǎng)的需求。為了改善砂質(zhì)坪床對(duì)水分和養(yǎng)分的吸持能力，一般需要添加一些對(duì)水分和養(yǎng)分吸持能力強(qiáng)的土壤改良物質(zhì)[5-7]。硅藻土是硅藻細(xì)胞壁經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期礦化而形成的天然礦物，具有天然的多孔結(jié)構(gòu)，對(duì)水分和養(yǎng)分的吸持能力極強(qiáng)，是理想的砂質(zhì)坪床土壤的改良物質(zhì)。雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)硅藻土的理化性狀研究相對(duì)較多，但在添加硅藻土對(duì)草坪耐旱能力方面的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本文分析了添加不同比例的AXIS硅藻土對(duì)狗牙根草坪耐旱能力各項(xiàng)生理指標(biāo)的影響，為體育運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地坪床的建造提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

AXIS硅藻土由利友精化（寧波）有限公司提供，供試砂樣取自上海虹橋高爾夫球場(chǎng)果嶺用砂，粒徑分布比例見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)為完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)5個(gè)處理，分別為：在砂樣中添加0、5%、10%和15%（體積比）比例的AXIS硅藻土的4個(gè)干旱處理，1個(gè)100%純砂的正常灌溉對(duì)照，重復(fù)4次。將混合均勻的不同比例根際層土壤填裝在內(nèi)徑15 cm、高度40 cm的PVC栽培容器中，容器底部用4層尼龍紗網(wǎng)封口，放置在托盤(pán)中。試驗(yàn)草種選用雜交狗牙根（Cynodon dactylon×C.transvaalensis）品種Tifway，用草莖種植，完全成坪后30 d進(jìn)行干旱試驗(yàn)。添加AXIS處理在25 d內(nèi)不澆水，每隔5 d測(cè)定1次各指標(biāo)，對(duì)照每天按常規(guī)灌水。試驗(yàn)在人工氣候室中進(jìn)行，溫度設(shè)置為30 ℃/25 ℃（晝/夜），相對(duì)濕度50%，光照時(shí)間為14 h/d。

1.3 測(cè)試項(xiàng)目及方法

1.3.1 草坪生長(zhǎng)速度測(cè)定 每隔5 d對(duì)草坪修剪1次，修剪高度固定在5 cm，收集修剪的草屑，稱(chēng)干重，以草屑量作為草坪的生長(zhǎng)速度。

表1 供試砂樣的粒徑檢測(cè)

Table 1 The particle size distribution of tested sand

粒徑/mm檢測(cè)結(jié)果USGA果嶺用砂標(biāo)準(zhǔn)2～3.2-1～21.9 %不能超過(guò)總量的10%，其中，小礫石的最大量不能超過(guò)3%，最好沒(méi)有0.5～128.9 %0.25～0.559.3 %至少要達(dá)到總量的60%以上0.15～0.257.6 %不能超過(guò)總量的20%0.05～0.151.7 %<0.050.6 %0.05～0.15 mm 部分<5%；<0.05 mm 部分要求<8%；二者之和不能超過(guò)總量的10%1.3.2 葉片光化學(xué)效率（Fv/Fm）、相對(duì)電導(dǎo)率、葉綠素含量、相對(duì)含水量的測(cè)定 葉片PSII的光化學(xué)效率（Fv/Fm）用便攜式葉綠素?zé)晒鈨xPAM22000測(cè)定[8]，測(cè)定前暗處理30 min。取新鮮葉片切成5 mm長(zhǎng)的葉段，去離子水沖洗干凈后放入試管中，加去離子水15 mL，封口震蕩浸提2 h后測(cè)定初始電導(dǎo)率（C1），然后將試管于沸水浴中煮沸20 min，震蕩冷卻12 h后測(cè)定最大電導(dǎo)率（C2）。

相對(duì)電導(dǎo)率=（C1/C2）× 100%

用二甲基亞砜抽提葉片中的葉綠素[9]，分別在分光光度計(jì)上測(cè)定OD663 nm和OD645 nm，按Arnon法[10]計(jì)算葉片中總的葉綠素含量。

相對(duì)含水量（RWC）= （FW-DW）/（TW-DW）×100%

式中：FW為葉片鮮重，DW為葉片干重，TW為葉片吸足水分后的重量。

1.3.3 根系生物量測(cè)定 試驗(yàn)結(jié)束后，小心取出草坪根系，洗凈后烘干稱(chēng)重。

1.3.4 土壤含水量測(cè)定 干旱試驗(yàn)結(jié)束后，取土壤樣品烘干稱(chēng)重，計(jì)算土壤的含水量。

2 結(jié)果與分析

2.1 硅藻土對(duì)狗牙根生長(zhǎng)速度的影響

草坪的生長(zhǎng)速度隨著干旱脅迫的加深呈逐漸下降的趨勢(shì)（圖1），沒(méi)有添加AXIS的草坪生長(zhǎng)速度下降最快，在干旱5 d時(shí)已顯著低于其他處理（P<0.05），在干旱10 d時(shí)，生長(zhǎng)速度已下降到零。添加不同AXIS比例的處理在干旱5 d和10 d的生長(zhǎng)速度較對(duì)照均顯著增加，但到干旱15 d后，生長(zhǎng)速度也都下降到零。正常灌溉的對(duì)照，生長(zhǎng)速度變化不明顯。

2.2 土壤改良劑對(duì)狗牙根葉片光化學(xué)效率的影響

草坪葉片的光化學(xué)效率隨著干旱脅迫的加深呈逐

圖1 不同AXIS比例下草坪的生長(zhǎng)速度

Fig.1 Effects of different Axis rates on turfgrass

growth rate

漸下降的趨勢(shì)（圖2），沒(méi)有添加AXIS的處理光化學(xué)效率下降最快，在干旱15 d后已顯著低于其他處理。不同AXIS添加比例的處理在干旱20 d前相互之間的差異不顯著，干旱25 d時(shí)明顯表現(xiàn)出隨著AXIS添加比例的增加，光化學(xué)效率下降幅度減小。正常灌溉的對(duì)照，光化學(xué)效率變化不明顯。

圖2 不同AXIS比例下草坪的光化學(xué)效率

Fig.2 Effects of different Axis rates on turfgrass

photochemical efficiency

2.3 土壤改良劑對(duì)狗牙根葉片電導(dǎo)率的影響

草坪葉片的電導(dǎo)率隨著干旱脅迫的加深呈逐漸上升的趨勢(shì)（圖3），沒(méi)有添加AXIS的處理電導(dǎo)率上升最快，在干旱10 d后已顯著高于其他處理。添加AXIS的3個(gè)處理的電導(dǎo)率在干旱10 d后均顯著低于沒(méi)有添加的處理，且隨著AXIS添加比例的增加，電導(dǎo)率上升幅度減小。正常灌溉的對(duì)照，電導(dǎo)率變化不明顯。

圖3 不同AXIS比例對(duì)草坪葉片電導(dǎo)率的影響

Fig.3 Effects of different Axis rates on electrolyte

leakage of turfgrass leaf

2.4 土壤改良劑對(duì)狗牙根葉片葉綠素含量的影響

草坪葉片葉綠素含量隨著干旱脅迫的加深呈逐漸下降的趨勢(shì)（圖4），沒(méi)有添加AXIS的處理葉綠素含量下降最快，在干旱15 d后已顯著低于其他處理。添加AXIS的3個(gè)處理的葉綠素含量在干旱15 d后均顯著高于沒(méi)有添加的處理，且隨著AXIS添加比例的增加，葉綠素含量下降幅度減小。正常灌溉的對(duì)照，葉綠素含量變化不明顯。

圖4 不同AXIS比例下草坪葉片的葉綠素含量

Fig.4 Effects of different Axis rates on chlorophyll

content in leaf

2.5 土壤改良劑對(duì)狗牙根葉片相對(duì)含水量的影響

草坪葉片相對(duì)含水量隨著干旱脅迫的加深呈逐漸下降的趨勢(shì)（圖5），沒(méi)有添加AXIS的處理葉片相對(duì)含水量下降最快，在干旱10 d后已顯著低于其他處理。添加AXIS的3個(gè)處理的葉片相對(duì)含水量在干旱10 d后均顯著高于沒(méi)有添加的處理，且隨著AXIS添加比

圖5 不同AXIS比例下草坪葉片的相對(duì)含水量

Fig.5 Effects of different Axis rates on relative

water content in leaf

例的增加，葉片相對(duì)含水量下降幅度減小。正常灌溉的對(duì)照，葉片相對(duì)含水量變化不明顯。

2.6 土壤改良劑對(duì)狗牙根根系生物量的影響

沒(méi)有添加AXIS處理的根系生物量最低，即使正常灌溉，其根系生物量也顯著低于添加AXIS的處理（圖6）。3個(gè)添加AXIS處理的根系生物量顯著高于不添加的純砂對(duì)照（P<0.05），且隨著AXIS添加比例的增加，根系生物量呈現(xiàn)明顯增加的趨勢(shì)。

圖6 不同AXIS比例下草坪的根量

Fig.6 Effects of different Axis rates on root biomass

圖7 不同AXIS比例下土壤的含水量

Fig.7 Effects of different Axis rates on soil moisture

2.7 添加AXIS對(duì)土壤含水量的影響

干旱處理25 d后，根際層土壤的含水量已極低，沒(méi)有添加AXIS處理的土壤含水量最低，添加5%AXIS處理的土壤含水量略高，而添加10%和15%AXIS的處理，其土壤含水量顯著高于沒(méi)有添加的對(duì)照。

3 討論與結(jié)論

前人的研究表明，一些土壤改良劑能夠顯著改善草坪根際層土壤的物理、化學(xué)性狀，從而促進(jìn)草坪的生長(zhǎng)[5-7]。研究中無(wú)論干旱或正常灌溉，添加5%、10%、15%的AXIS硅藻土處理的狗牙根草坪根系生物量均有明顯的增加，說(shuō)明添加硅藻土后根際層土壤有利于草坪根系的生長(zhǎng)，前人的研究也表明了添加土壤改良劑后能夠顯著改善草坪的生長(zhǎng)[11-13]。有研究已將葉片的光化學(xué)效率、葉綠素含量、葉片相對(duì)含水量、電導(dǎo)率等作為草坪的耐旱生理指標(biāo)[14，15]，而草坪的生長(zhǎng)速率對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)則更為迅速[16]。從干旱脅迫條件下狗牙根的生長(zhǎng)速率、葉片光化學(xué)效率、葉綠素含量、相對(duì)含水量和電導(dǎo)率等指標(biāo)來(lái)看，添加AXIS硅藻土處理的耐旱能力均顯著高于純砂對(duì)照，其耐旱能力的改善效應(yīng)則隨AXIS添加比例的增加而提高，說(shuō)明草坪耐旱能力的提高與AXIS添加后根際層土壤物理化學(xué)性質(zhì)的改善有直接關(guān)系。干旱試驗(yàn)結(jié)束后根際層土壤的含水量也表明，添加AXIS后土壤的持水能力得到了顯著提高，草坪耐旱能力的提高應(yīng)該與其干旱脅迫時(shí)土壤失水量較少有關(guān)。

綜上所述，添加5%，10%和15%的AXIS硅藻土均能夠有效地提高狗牙根草坪的耐旱能力，且其耐旱能力的提高程度與其添加量相關(guān)，硅藻土對(duì)草坪耐旱性能的提高，可能與根際層土壤能夠維持較高的含水量以及較大的根系生物量有關(guān)。

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Effects of AXIS diatomite on drought tolerance

of bermudagrass

CHEN Xu-bing，WANG Zhao-long

（College of Agriculture and Biology，Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200240，China）

Abstract：The water holding capacity of soil in root zone of sport turf could be improved by adding diatomite into the sand in turf bed.This study was conducted to evaluate the improvement of drought tolerance of bermudagrass by adding diatomite in different rates.The results showed that the growth rate，phytochemical efficiency，chlorophyll content，leaf relative water content could be increased by adding 5%，10% and 15% of diatomite into the sand in root zone and maintained the lower electrolyte leakage compared to the pure sand control under drought stress.The improvement of drought tolerance was correlated to the application rate of diatomite.These results indicated that the improvement of drought tolerance by adding diatomite could result from the higher soil water content and the large root biomass under the drought stress.

Key words： diatomite；bermudagrass；drought tolerance；root biomass