踐踏脅迫對匍匐翦股穎生理特性的影響

姬承東，陳 平，周蕓蕓(.湖南高爾夫旅游職業(yè)學(xué)院，湖南常德45900;2.長沙市夏威夷草業(yè)有限公司，湖南長沙40200;.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，廣東廣州50225)

高爾夫球是一項(xiàng)富有魅力的運(yùn)動項(xiàng)目，在我國發(fā)展很快，受到了中高收入者的青睞。作為高爾夫球場的靈魂，果嶺草坪是草坪中質(zhì)量要求最高的一類［1］。果嶺草坪草的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合以下條件:低矮、耐修剪、分蘗能力強(qiáng)、質(zhì)地均一、具有較強(qiáng)的抗病蟲害能力［2］。匍匐翦股穎(Agrostis stolonifera L.)為冷季型草坪草，因其耐低修剪、耐寒、耐旱、再生能力及匍匐莖橫向蔓延能力強(qiáng)已被廣泛用作高爾夫果嶺草坪的建植［3］。

目前，國內(nèi)對草坪草的研究多集中于草坪草對高低溫、土壤基質(zhì)、旱澇等不良環(huán)境的抗逆性，而涉及踐踏脅迫對草坪草的影響則多局限于草坪表觀質(zhì)量的變化或某一單項(xiàng)生理指標(biāo)探討［4－6］。實(shí)際上踐踏對草坪的影響是多方面的，既會對地上莖葉及根系生長造成影響，又會導(dǎo)致植株體內(nèi)生理代謝產(chǎn)生一系列變化。尤其在高溫高濕條件下，把幾個生理生化指標(biāo)綜合起來評價匍匐翦股穎果嶺草坪草耐踐踏性的研究還較少。因此，筆者以3份匍匐剪股穎品種(系)為供試草種，參照廣東地區(qū)夏季時單個標(biāo)準(zhǔn)18洞高爾夫球會每日平均打球人數(shù)的接待量，在高溫高濕環(huán)境條件下，采用人工踐踏方式由試驗(yàn)人員穿高爾夫?qū)Ｓ们蛐M(jìn)行踐踏處理，探討了踐踏脅迫對匍匐翦股穎果嶺草坪草夏季生理特性變化的影響，以期為篩選和培育新的耐踐踏性高爾夫果嶺草坪草種提供重要的理論依據(jù)，同時也為其他同類氣候區(qū)之果嶺養(yǎng)護(hù)管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)域概況 選擇仲愷農(nóng)業(yè)技術(shù)學(xué)院草業(yè)科學(xué)系的示范果嶺為試驗(yàn)地(113°20'E，23°10'N)，地處廣東省廣州市海珠區(qū)，屬于典型的南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。年平均氣溫21.4～21.9 ℃。最熱月(7～8月)平均氣溫28.0～28.7 ℃，絕對最高氣溫38.7℃;最冷月為1月，平均氣溫12.4～13.5℃，絕對最低氣溫－2.6℃。無霜期320～345 d。年降雨量平均為1 623.6～1 899.8 mm，主要集中在4～9月的汛期。年平均日照時數(shù)1 820～1 960 h。試驗(yàn)地0～20 cm土壤的pH 為 5.9，氨態(tài)氮14.40 mg/kg，有效磷 12.84 mg/kg，有效鉀9.51 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)材料為3份匍匐剪股穎品種:Penncross的種子來源美國，為試驗(yàn)對照;粵選1號、新品系2號是在Penncross基礎(chǔ)上選育的新品種(系)，其中粵選1號于2004年12月通過全國牧草品種審定委員會的審定，登記號為288。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計 試驗(yàn)參照當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)的18洞高爾夫球會的每日打球人數(shù)設(shè)置處理梯度，由穿高爾夫?qū)Ｓ们蛐脑囼?yàn)人員進(jìn)行人工踐踏處理。在6 mm的修剪高度下設(shè)置4個踐踏水平，即處理A(無踐踏)、B［輕度踐踏:100步/(m2·d)］、C［中 度 踐 踏:300 步/(m2· d)］、D［重 度 踐 踏:500步/(m2·d)］。每日上、下午各踩蹋1/2步數(shù)。連續(xù)處理6 d后停止處理1 d為1個處理周期，若遇中雨或大雨則不實(shí)施踐踏處理。試驗(yàn)完成4個踐踏循環(huán)處理后取樣測定相關(guān)生理特性指標(biāo)。

1.4 測定指標(biāo)及方法 葉片含水量，采用稱重法［7］;質(zhì)膜相對透性，采用電導(dǎo)率法［8］;過氧化物酶活性，采用愈創(chuàng)木酚法［9］;超氧化物歧化酶活性，采用氮藍(lán)四唑光化還原法［9］;過氧化氫酶活性，采用紫外吸收法［10］;脯氨酸含量，采用磺基水楊酸提取法［9］;丙二醛含量，參照張志良等方法［11］。

1.5 數(shù)據(jù)分析 以EXCEL軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS 11.5統(tǒng)計軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同踐踏脅迫下的葉片相對含水量 由表1可知，隨踐踏強(qiáng)度的增加，3種草坪草的葉片相對含水量均呈下降趨勢，各處理下均以粵選1號的葉片相對含水量最高。方差分析結(jié)果表明，不同踐踏脅迫處理間和不同草種處理間的葉片相對含水量差異均達(dá)顯著水平(P＜0.05)。

表1 踐踏脅迫下匍匐剪股穎葉片相對含水量的變化 %

2.2 踐踏脅迫對葉片質(zhì)膜相對透性的影響 干旱、極端溫度、重金屬離子、鹽漬和空氣污染都會對質(zhì)膜造成傷害，導(dǎo)致植株細(xì)胞的膜透性增大［12］。由表2可知，隨著踐踏強(qiáng)度的增加，供試草種的質(zhì)膜透性均顯著升高。不同強(qiáng)度的踐踏處理下，均以Penncross的葉片質(zhì)膜透性最高，重度踐踏下可達(dá)23.48%，分別是新品系2號、粵選1號的1.34倍、1.66倍。踐踏脅迫對粵選1號葉片質(zhì)膜相對透性的變化影響較小。方差分析結(jié)果表明，不同踐踏脅迫處理間以及草種處理間的葉片膜透性差異均達(dá)極顯著水平(P＜0.01)。

表2 踐踏脅迫下匍匐剪股穎葉片質(zhì)膜相對透性的變化 %

2.3 踐踏脅迫對過氧化物酶活性的影響 由表3可知，粵選1號過氧化物酶活性在所有脅迫處理下均為最高，Penncross為最低。隨著踐踏強(qiáng)度的增大，過氧化物酶活性迅速下降，Penncross葉片過氧化物酶活性則在整個踐踏過程中下降幅度最大，新品系2號次之，粵選1號下降幅度最小，3種踐踏強(qiáng)度下Penncross、新品系2號、粵選1號過氧化物酶活性下降幅度分別為39.85%、23.63%和7.51%。方差分析結(jié)果表明，不同踐踏脅迫處理間及草種處理間的過氧化物酶活性差異均達(dá)極顯著水平(P＜0.01)。輕度踐踏脅迫下，粵選1號、新品系2號均表現(xiàn)出了較強(qiáng)的抗性，過氧化物酶活性升高，可能是酶系統(tǒng)對逆境脅迫的一種應(yīng)急生理反應(yīng)，隨踐踏脅迫強(qiáng)度持續(xù)增大，粵選1號、新品系2號過氧化物酶活性逐漸下降，但降幅均低于Penncross。

2.4 踐踏脅迫對超氧化物歧化酶活性的影響 由表4可知，輕度踐踏下供試草種葉片超氧化物歧化酶活性都有所增加，粵選1號、新品系2號及Penncross增幅分別達(dá)到3.57%、2.36%和0.43%;中度踐踏強(qiáng)度下，Penncross和新品系 2號的葉片超氧化物歧化酶活性呈下降趨勢，而粵選1號的葉片超氧化物歧化酶活性持續(xù)上升;在重度踐踏脅迫下，3種草坪草的葉片超氧化物歧化酶活性均急劇下降，以Penncross下降幅度最大。相同踐踏強(qiáng)度處理下，粵選1號葉片超氧化物歧化酶活性均高于新品系2號、Penncross。方差分析結(jié)果顯示，不同踐踏脅迫處理間及草種處理間葉片超氧化物歧化酶活性均呈顯著性差異(P＜0.05)。

表3 踐踏脅迫下匍匐剪股穎葉片過氧化物酶活性的變化U/(g·min)

表4 踐踏脅迫下匍匐剪股穎葉片超氧化物歧化酶活性的變化U/(g·min)

2.5 踐踏脅迫對過氧化氫酶活性的影響 由表5可知，隨著踐踏強(qiáng)度的增加，新品系2號、Penncross的葉片過氧化氫酶活性持續(xù)下降，而粵選1號的葉片過氧化氫酶活性表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢;在重度踐踏處理下，供試草種葉片過氧化氫酶活性分別較對照下降了17.10%、48.45%和58.12%，粵選1號葉片過氧化氫酶活性在各踐踏強(qiáng)度處理下均為最高。方差分析結(jié)果表明，不同踐踏脅迫處理間的葉片過氧化氫酶活性差異均達(dá)顯著水平(P＜0.05)，草種處理間差異則達(dá)到了極顯著水平(P＜0.01)。

表5 踐踏脅迫下匍匐剪股穎葉片過氧化氫酶活性的變化U/(g·min)

2.6 踐踏脅迫對脯氨酸含量的影響 脯氨酸作為植物自身調(diào)節(jié)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，逆境脅迫會引發(fā)植物體內(nèi)的脯胺酸積累，而積累量在一定程度上能反映植物抗逆能力［12］。由表6可看出，輕度踐踏下供試草種葉片的脯胺酸含量急劇上升，粵選1號上升幅度分別為Penncross和新品系2號的1.87倍和1.25倍;中度踐踏下，粵選1號、新品系2號葉片脯胺酸含量持續(xù)升高，但Penncross開始降低;重度踐踏下供試草種葉片脯胺酸含量均呈下降趨勢，其中粵選1號降幅較為平緩。在各踐踏強(qiáng)度下、粵選1號的葉片脯胺酸含量均為最高，隨后依次是新品系2號和Penncross。方差分析結(jié)果表明，各踐踏脅迫處理間脯胺酸含量差異均達(dá)極顯著水平(P＜0.01)，而草種處理之間也存在顯著差異(P＜0.05)。

表6 踐踏脅迫下匍匐剪股穎葉片游離脯氨酸含量的變化 μg/g

2.7 踐踏脅迫對丙二醛含量的影響 由表7可知，隨著踐踏強(qiáng)度的增加，供試草種葉片的丙二醛含量均呈上升趨勢。輕度踐踏時其升幅較緩，隨著踐踏強(qiáng)度增大，各草種葉片的丙二醛含量均急劇上升，重度踐踏強(qiáng)度處理下粵選1號、新品系2號、Penncross丙二醛含量上升幅度分別為41.50%、56.76%、77.68%。各踐踏強(qiáng)度處理下，Penncross葉片的丙二醛含量均最高，新品系2號次之，粵選1號最低。表明粵選1號對踐踏脅迫的抗性較好，膜脂化程度較低。方差分析結(jié)果表明，不同踐踏脅迫處理間及草種處理間的葉片丙二醛含量差異均達(dá)極顯著水平(P＜0.01)。

表7 踐踏脅迫下匍匐剪股穎葉片丙二醛含量的變化 μmol/g

3 討論與結(jié)論

保護(hù)酶系統(tǒng)的作用之一在于清除自由基［13］。過氧化氫酶活性決定了H2O2的清除效率;超氧化物歧化酶作為活性氧防護(hù)酶，具有歧化O－·2產(chǎn)生H2O2的作用;過氧化物酶通過催化H2O2與酚類的反應(yīng)消除自由基。超氧化物歧化酶與過氧化物酶的協(xié)同作用能將危害性最強(qiáng)的O－·2和H2O2轉(zhuǎn)化為無害的H2O和O2，而過氧化物酶和過氧化氫酶聯(lián)動協(xié)調(diào)則能有效清除植物體內(nèi)的H2O2，防止氧自由基在植物體內(nèi)的積累過量以維持體內(nèi)活性氧代謝平衡，減少自由基對細(xì)胞的傷害。該研究中，輕度踐踏下粵選1號的過氧化物酶活性和過氧化氫酶活性同時上升，從而協(xié)助植株抵御踐踏脅迫。但在中重度脅迫下，在過氧化物酶活性上升的同時過氧化氫酶活性卻開始下降，使得植株耐踐踏能力下降。有學(xué)者指出，逆境下植株脯氨酸的積累有利于提高植物的抗氧化能力和逆境適應(yīng)性，解除脅迫后，直接參與植物的代謝。目前踐踏脅迫下植株體內(nèi)脯氨酸的積累機(jī)理尚不明確，分析原因可能是踐踏脅迫下細(xì)胞質(zhì)膜的破壞導(dǎo)致水分虧缺。該研究中，更多游離脯氨酸積累促使粵選1號較新品系2號、Penncross抗逆性更強(qiáng)。

不同踐踏強(qiáng)度下，3份匍匐剪股穎草種的葉片相對含水量、脯氨酸含量、質(zhì)膜相對透性、保護(hù)酶活性、丙二醛含量等指標(biāo)均存在顯著性差異(P＜0.05)，其中粵選1號的耐逆指標(biāo)表明該草種具有良好的耐踐踏性。

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