干旱脅迫下改性有機(jī)材料對植物的抗旱性研究

陳芝，何茂，趙德猛，楊晴雯，裴向軍

（1.地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都理工大學(xué)），成都 610059；2.九寨溝管理局，阿壩 623402）

水是生命之源，植物體重約70%～90%是由水分構(gòu)成的，每天消耗自身體重1～10倍的水，因此充足的水分是植物生長的前提條件［1］。同時水分是植被恢復(fù)、植樹造林、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的限制性因素，尤其在西北干旱－半干旱地區(qū)，水資源短缺是限制其經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)的關(guān)鍵因素。

干旱脅迫又稱水分脅迫，是指因干旱缺水造成植物生長發(fā)育明顯受到限制的現(xiàn)象。研究表明在干旱等逆境環(huán)境下，植物的生長生理指標(biāo)會發(fā)生一系列的變化，導(dǎo)致植物停滯生長和發(fā)育。國內(nèi)外學(xué)者表明施加高分子保水材料后可以緩解干旱脅迫下植物的缺水狀況，大大提高沙土的蓄水能力，并且將儲存的水分供給植物，以此提高植物的抗旱性，緩解植物的干旱壓力［2、3］。大量的研究證明，高分子保水材料能提高植物發(fā)芽率［4］，促進(jìn)幼苗生長［5、6］和根系的發(fā)育，提高苗木移植存活率和插條的成活率，緩解植物因干旱缺水造成的停滯生長［7］，提高植物地上地下生物量［8］，使作物增收增產(chǎn)［9］。彭韜等［10］指出聚丙烯酰胺型保水劑能顯著促進(jìn)植物的生長，保水劑濃度為0.5%較CK提高了51.2%的總生物量，濃度為1%時較CK提高了111.2%總生物量；Hüttermann A等［11］表明SAP能顯著提高植株高度和葉綠素含量。此外，還有研究表明高分子保水劑能延長植物達(dá)到永久枯萎點(diǎn)的時間，使其在干旱脅迫下存活更久［12］，但使用過量則會降低土壤通透性，容易導(dǎo)致植物根系的腐爛，加重土壤的板結(jié)，從而影響植物的生長和存活［13］。

論文通過室內(nèi)盆栽試驗(yàn)，證明了改性有機(jī)材料能促進(jìn)植物生長、緩解植物干旱脅迫，以期為干旱－半干旱地區(qū)的植物種植提供一種新型的土壤改良劑。

1 材料與方法

1.1 供試材料與沙土

試驗(yàn)供試土壤采自四川省阿壩州若爾蓋縣唐克鄉(xiāng)的退化草地（102°34′44″E，33°11′58″N），將土壤自然風(fēng)干后去掉沙土中的草根、碎石塊和其他雜質(zhì)，用LS I3 320激光粒度分析儀做粒度分析，土壤粒度分布見圖1，沙土顆粒組成見表1。

圖1 土壤粒度分布圖

表1 土壤顆粒組成

1.2 供試材料

試驗(yàn)的供試材料為團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的改性有機(jī)材料，改性有機(jī)材料是一種高分子有機(jī)材料，由無機(jī)助劑B和無機(jī)助劑C按照一定比例與水混合交聯(lián)聚合而成。其中無機(jī)助劑B為白色粉末狀，溶于水后粘度較大，融解較快，能在10min內(nèi)完全溶于水；而無機(jī)助劑C為細(xì)小白色顆粒狀，融解較為緩慢，一般需要24h完全溶于水，根據(jù)多次的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，確定無機(jī)助劑B的使用濃度一般為0%～1%，無機(jī)助劑C的使用濃度為5%，無機(jī)助劑B、C和水按照2∶2∶5的比例混合后形成改性有機(jī)材料溶液。

1.3 盆栽試驗(yàn)設(shè)計(jì)及測試方法

盆栽試驗(yàn)的土壤選取若爾蓋的沙土，改性有機(jī)材料設(shè)置5個濃度，即1%、0.75%、0.5%、0.25%和0%（CK），添加材料的上層為加固土，下層為天然土，所有濃度的材料層加固厚度為5cm，而CK則全部是天然土。種植的植物選取了燕麥、黑麥草、高羊茅、紫花苜蓿和沙打旺等，燕麥選種50粒，黑麥草、高羊茅、紫花苜蓿和沙打旺分別選取100粒種植，挑選種子時，選擇飽滿均勻的種子，然后將準(zhǔn)備好的種子均勻撒在花盆土壤表面下1～2cm，用噴水壺將種子噴濕后覆蓋土壤，使種子不暴露在土壤表面。盆栽試驗(yàn)的花盆尺寸為高11.5cm，上口徑為16cm，下口徑為12cm。最后將花盆置于恒溫恒濕的植物培養(yǎng)室內(nèi)（22℃～23℃，40%～50%rh），每組做3組重復(fù)試驗(yàn)。植物培育過程中保證每一種植物和每一種濃度的澆水量一致，每3d澆一次水，每次200ml。

1.3.1 植物生長指標(biāo)及測定方法

（1）植物發(fā)芽率測定

大約在植物種植的5～6d時記錄各種植物的發(fā)芽個數(shù)并作好記錄，發(fā)芽率為發(fā)芽數(shù)量與種子數(shù)量之比。

（2）植株高度、根長測定

將盆里的植株從土中取出，用水小心的沖洗，盡量完整地取出植物，測量植物的植株高度和根系長度，根莖的分界處以上為植物高度，根莖分界處以下為植物根系長度，用直尺測量植物的高度和根長，每次測量重復(fù)3次。

（3）生物量測定

干旱脅迫21d后，將全部植物從花盆里取出，用剪刀從植物根莖分界處剪斷，對地上部分和地下部分做好標(biāo)記后放入105℃的烘箱殺青15min，再將溫度調(diào)至90℃烘干直至恒重，然后用萬分之一的電子秤對植物地上部分和地下部分進(jìn)行稱重，植物的總生物量＝地下部分生物量＋地上部分生物量。

（4）根冠比

根冠比是一個比值，表征了地下部分與地上部分的關(guān)聯(lián)性，干旱21d后，將植物地下部分生物量的干重與地上部分生物量的干重相比得到根冠比。

（5）葉片含水率測定

在植物培養(yǎng)室將干旱21d的植株取下葉片后立即稱重記為m1，然后放入105℃的烘箱殺青15 min，再將溫度調(diào)至90℃烘干直至恒重，最后用萬分之一的電子天平秤稱重記為m2，葉片含水率ω為（m1～m2）／m1。

（6）土壤含水率測定

采用5TM土壤水分傳感器測試土壤含水率。

1.3.2 植物生理指標(biāo)及測定方法

將室內(nèi)盆栽試驗(yàn)干旱脅迫7d和干旱脅迫21d的植物取樣并進(jìn)行葉綠素、丙二醛MDA、超氧化歧化酶SOD活性和游離脯氨酸Pro等4項(xiàng)生理指標(biāo)的測試。葉綠素采用乙醇提取比色法測定，丙二醛MDA采取比色法測定，超氧化歧化酶（SOD）活性采用生化法測試，植物中游離脯氨酸Pro的測定采用茚三酮顯色比色法。研究表明植物在干旱的條件下，植物體內(nèi)葉綠素含量、丙二醛含量、超氧化歧化酶含量和游離脯氨酸含量的變化較能反映植物的受迫情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物發(fā)芽率

由圖2可知，苜蓿和沙打旺在植物的發(fā)芽上表現(xiàn)出相似的規(guī)律，即較高的濃度對植物的發(fā)芽影響不大，濃度適中可以促進(jìn)植物的發(fā)芽，其中改性有機(jī)材料濃度為0.5%的發(fā)芽率最高，其次是0.25%。濃度為0.5%的苜蓿發(fā)芽率較CK提高了30.95%，沙打旺較CK提高了18.18%的發(fā)芽率。

圖2 植物發(fā)芽率

顯著性分析表明，0.5%濃度下的苜蓿和沙打旺的發(fā)芽率與其他濃度之間存在顯著性差異（p＞0.05），改性有機(jī)材料對禾本科類植物的影響低于豆科類植物的影響，5種濃度下燕麥、高羊茅和黑麥草的發(fā)芽率無顯著性差異（p＞0.05），其中0.75%和0.25%濃度下的燕麥和高羊茅的發(fā)芽率稍高于其他濃度。0.75%濃度下的燕麥、高羊茅和黑麥草的發(fā)芽率較CK分別提高了6.25%、5.41%、1.19%。綜合而言，改性有機(jī)材料濃度為0.75%下的燕麥、高羊茅和黑麥草的發(fā)芽率最好。

2.2 植物生長指標(biāo)

由圖3可知，隨著材料濃度的升高，5種植物中苜蓿和沙打旺的高度均表現(xiàn)為先增加后減小，二者均在濃度為0.5%時達(dá)到最大高度，濃度繼續(xù)增大時，植株的高度反而有所降低；而改性有機(jī)材料對燕麥、高羊茅和黑麥草3種植物的高度影響不大。從圖4看出，植物根系隨著材料濃度的增加先增大后降低，同樣在濃度為0.5%時的植物根系最長。

圖3 植株高度

圖4 植株根系長度

植物的根冠比是指地下部分的植物鮮重或干重與地上部分的鮮重或干重的比值，而植物生物量指地上部分和地下部分植物的鮮重或干重的總和。圖5、圖6分別是不同濃度改性有機(jī)材料處理下植物的根冠比和植物生物量的情況。從圖可知，植物的根冠比和生物量呈現(xiàn)出相反的趨勢，整體上前者隨著濃度的增大先降低后有所增加，而后者先增加后有所降低。

圖5 植株根冠比

圖6 植株生物量

植物的根冠比大致表現(xiàn)為CK下的根冠比較大，0.25%濃度下次之，0.5%～1.0%的根冠比偏小。苜蓿和高羊茅的根冠比隨著濃度的增大逐漸降低，在0.5%時達(dá)到最低，該濃度下苜蓿和高羊茅的根冠比較CK分別降低了72.2%、57.7%；其中燕麥和黑麥草的根冠比在0.75%下達(dá)到最低，分別較CK降低了70.2%、62.5%；沙打旺的根冠比隨著濃度的增大呈現(xiàn)出直線下降的趨勢，其中CK的根冠比最大，1%處理下最低，后者根冠比較前者降低了37.9%。

由圖6可知沙打旺和高羊茅在各濃度處理下的生物量變化趨勢相似，二者都隨著材料濃度的增大而逐漸增大，在0.5%濃度下達(dá)到峰值，之后又緩慢降低。0.5%處理下的沙打旺和高羊茅的生物量為596.8g／m2、447.6g／m2，分別較其CK提高了2.07倍、1.73倍；其中燕麥和黑麥草的變化趨勢較為相似，其生物量同樣隨著濃度的增大而增加，與沙打旺和高羊茅不同的是，燕麥和黑麥草在0.75%濃度下的生物量達(dá)到了最大值，分別是390.0g／m2、486.9g／m2，該濃度下燕麥的生物量較CK提高了1.34倍，黑麥草較CK提高了1.89倍。苜蓿的生物量隨著材料濃度的增大呈現(xiàn)出階梯式的增長，0%～1%濃度下的生物量依次為459.6g／m2、578.9 g／m2、511.8g／m2、588.4g／m2、698.5g／m2，苜蓿在CK處理下生物量最低，1%濃度下達(dá)到最高，0.25%、0.5%、0.75%和1%的生物量分別高出CK 119.4g／m2、52.2g／m2、128.8g／m2、239.0g／m2，較CK增長了26.0%、11.4%、28.0%、52.0%。

植物在干旱脅迫過程中，沒有外界水分的補(bǔ)給，土壤中的水分由于持續(xù)的蒸發(fā)和供給于植物根系的吸收和利用，土壤水分將會逐漸降低，土壤含水率隨之降低。圖7為干旱21d后盆栽中的土壤含水率，從圖中發(fā)現(xiàn)，添加了改性有機(jī)材料的土壤含水率高于未添加材料的（CK），且各類植物在CK下的土壤含水率最低，較高材料濃度處理下的土壤含水率較大。隨著材料濃度的增大，高羊茅和黑麥草的土壤含水率表現(xiàn)為先增大后減少，濃度為0.5%的高羊茅中的土壤含水率最高，到達(dá)了2.24%，黑麥草則是0.75%濃度下最高，土壤含水率為1.66%；苜蓿、沙打旺和燕麥的土壤含水率變化趨勢表現(xiàn)為，隨著濃度的增大而先升高后降低再升高，苜蓿和燕麥在0.5%濃度處理下含水率達(dá)到最高，分別是4.60%和2.47%，而沙打旺的土壤含水率于濃度1.0%下以4.10%居高。

圖7 土壤含水率

干旱21d后植物的葉片含水率如圖8所示，整體而言植物葉片含水率和土壤含水率表現(xiàn)出一致的變化趨勢。苜蓿的葉片含水率隨著改性有機(jī)材料濃度的增加而逐漸增加，濃度為0%時葉片含水率最低，其值為47.37%，1.0%濃度下葉片含水率達(dá)到最高，其值為85.52%；燕麥、黑麥草和高羊茅的葉片含水率幾乎都呈現(xiàn)出先升后降的規(guī)律，三者在0%濃度下的葉片含水率最低，燕麥、黑麥草在0.5%濃度下達(dá)到最高，僅高羊茅的葉片含水率在濃度為0.75%下達(dá)到最高；沙打旺的葉片含水率則是隨著濃度的增大先降低而后逐漸增大，在0.5%～1.0%濃度下較高，濃度為0.25%的葉片含水率低于CK，可能是試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的誤差所致。從植物類別上看，苜蓿和沙打旺的葉片含水率在60%～90%之間，而燕麥、高羊茅和黑麥草的葉片含水率在30%～65%范圍內(nèi)，不同濃度處理下苜蓿和沙打旺的葉片含水率幾乎都高于燕麥、高羊茅和黑麥草，這可能與豆科類植物的葉片肉質(zhì)較厚且蛋白質(zhì)含量較高有關(guān)［14］。

圖8 植株葉片含水率

植物在干旱等逆境脅迫下最直觀的表現(xiàn)就是其外部的形態(tài)變化，隨著干旱時間的增加，植物受到水分脅迫作用增強(qiáng)，植物中心的葉片和莖稈逐漸失水萎蔫、低垂，植株持續(xù)枯萎發(fā)黃，最后植物完全干枯凋亡，干旱36d后苜蓿的外在形態(tài)見圖9，此時CK完全枯死，0.25%濃度下的苜蓿重度干枯，其他濃度的植物仍然較綠，總體上苜蓿受脅迫嚴(yán)重的排序?yàn)?%＞0.25%＞0.75%＞1%＞0.5%。

圖9 干旱36d紫花苜蓿的形態(tài)變化

2.3 植物生理指標(biāo)

圖10為干旱21d后植物中葉綠素含量的變化情況，與CK相比，濃度為0.25%的黑麥草中葉綠素含量增加了0.22倍，0.5%的葉綠素含量增加了0.23倍，0.75%、1.0%濃度下黑麥草中葉綠素含量提高了0.28倍、0.95倍；濃度為0.25%、0.50%、0.75%和1.0%的苜蓿中葉綠素含量較CK分別提高了0.48倍、0.30倍、0.31倍和0.61倍。整體而言，添加改性有機(jī)材料能減少干旱脅迫下植物中葉綠素含量的降低，但每種植物的最優(yōu)濃度因植物不同而有所差異。顯著性分析表明，沙打旺、苜蓿和黑麥草中的CK與其他濃度（0.5%～1.0%）之間存在顯著性差異（p＜0.05），高羊茅和燕麥中CK、0.5%和1%之間無顯著性差異（p＞0.05）。

圖10 干旱21d后的葉綠素含量

由圖11發(fā)現(xiàn)，添加改性有機(jī)材料能使植物中的SOD酶活性維持在一個較高的水平，干旱21d后的黑麥草、燕麥（除0.75%外）和高羊茅的SOD酶活性隨著材料濃度的增大呈階梯式逐步增加，三者均是CK下的SOD酶活性最低，其值分別是728.1 U／（gFW·h）、837.9 U／（gFW·h）、278.1 U／（gFW·h），1%濃度處理下酶活性最高，其值分別是1 236.6U／（gFW·h）、1 265.3U／（gFW·h）、362.1U／（gFW·h）；其中沙打旺和苜蓿的SOD酶活性表現(xiàn)為先上升而后下降，分別于0.25%和0.5%處理下達(dá)到峰值。顯著性分析表明，干旱7d后的沙打旺、高羊茅和燕麥中CK與其他濃度均表現(xiàn)為顯著性差異（p＜0.05）。干旱21d后，沙打旺、苜蓿、燕麥和黑麥草中的CK與其他濃度處理幾乎均存在顯著性差異（p＜0.05）。

圖11 干旱21d后的SOD酶活性

圖12中未添加改性有機(jī)材料（CK）的植物中丙二醛含量均都高于添加材料的，苜蓿中CK的丙二醛MDA含量較濃度為0.25%、0.5%、0.75%、1%的分 別 提 高 了28.10%、56.34%、24.13%、17.24%；燕麥中CK的丙二醛MDA含量較0.25%～1%的依次提高了4.44%～41.87%；沙打旺中CK的丙二醛MDA含量較0.25%～1%增加了10.92%～33.68%；高羊茅中CK的丙二醛MDA含量較0.25%～1%增加了47.08%～176.02%；黑麥草中CK的丙二醛MDA含量較0.25%～1%增加了14.37%～90.02%。隨著改性有機(jī)材料濃度的增加，各植物中MDA含量表現(xiàn)出先降低后增大的趨勢，其中對于苜蓿、高羊茅而言，0.5%濃度下的MDA含量最低，燕麥、黑麥草是在1.0%濃度下MDA含量最低，沙打旺則是0.25%濃度下達(dá)到最低。顯著性分析表明苜蓿、高羊茅和黑麥草中的CK與其他濃度處理之間存在顯著性差異（p＜0.05），而沙打旺中CK與1%、燕麥中CK與0.5%無顯著性差異（p＞0.05）。研究表明植物在干旱脅迫下將產(chǎn)生抵御機(jī)制來對抗外界環(huán)境，膜脂過氧化作用越強(qiáng)，MDA含量就越高。

圖12 干旱21d后的MDA含量

由圖13可知，隨著改性有機(jī)材料濃度的增大，沙打旺、苜蓿、燕麥和黑麥草中的脯氨酸含量大致表現(xiàn)為先降低再升高后又所減少，其脯氨酸含量幾乎均是CK下達(dá)到最高，0.5%濃度下最低，前者較后者高出25.8g／kg、46.3g／kg、35.73g／kg、78.51 g／kg的游離脯氨酸，其中以黑麥草最為突出。而高羊茅在CK下的脯氨酸含量表現(xiàn)出與其他植物不一致的趨勢，體現(xiàn)在CK的脯氨酸含量低于添加了改性有機(jī)材料（0.25%～1%）的脯氨酸含量，同時其CK與0.5%之間無顯著性差異（p＞0.05），沙打旺、苜蓿、燕麥和黑麥草中的CK與0.5%～1.0%之間均存在顯著性差異（p＜0.05）。

圖13 干旱21d后的Pro含量

2.4 植物的抗旱性綜合評價

植物的耐旱性是指植物在干旱脅迫環(huán)境下產(chǎn)生抵抗能力和適應(yīng)能力。通過植株高度、植物根系長度、生物量、根冠比、土壤含水率、葉片含水率、葉綠素含量、丙二醛MDA含量、超氧化物歧化酶SOD活性、游離脯氨酸Pro等10個指標(biāo)進(jìn)行沙打旺、苜蓿、燕麥、高羊茅、黑麥草等5種植物的抗旱性綜合評價。

2.4.1 指標(biāo)主成分分析和相關(guān)性分析

（1）指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理

評價的各項(xiàng)指標(biāo)因?yàn)槠淞考?、量綱不同，為了使數(shù)據(jù)具有相同的度量尺度，首先要對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，采用公式（1）對植物的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

其中，Yi為各項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化之后的值；Xi為各項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)測值；Xi和Si分別是實(shí)測值的平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)偏差。

（2）指標(biāo)相關(guān)性系數(shù)矩陣

通過SSPS 26.0可直接得出干旱脅迫條件下植物各項(xiàng)指標(biāo)的相關(guān)性系數(shù)如表2所示，由表可知，MDA與僅根冠比呈正相關(guān)，與其他各項(xiàng)指標(biāo)均表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，其中土壤含水率與葉綠素表現(xiàn)為極顯著的正相關(guān)（p＜0.01），與葉片含水率、生物量、植物根長表現(xiàn)為正相關(guān)，生物量、葉片含水率與根冠比呈顯著性負(fù)相關(guān)（p＜0.05）。5種植物在指標(biāo)上的相關(guān)性大同小異，文中僅展示了沙打旺的相關(guān)性系數(shù)矩陣。

表2 植物各項(xiàng)指標(biāo)的相關(guān)性系數(shù)矩陣

（3）主成分分析

主成分分析法中特征值和貢獻(xiàn)率是選擇主成分的主要依據(jù)［14］，從表3中可以發(fā)現(xiàn)，沙打旺前3個主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率已達(dá)到了95.719%，表明前3個主成分代表了10個指標(biāo)的大部分信息，即可以用這3個成分對植物的抗旱性作分析。由表可知在干旱脅迫下決定主成分1中的指標(biāo)主要是根長、生物量、根冠比、葉片含水率、葉綠素、SOD活性等指標(biāo)，決定主成分2的主要是株高和MDA含量指標(biāo)，決定主成分3中主要是土壤含水率指標(biāo)。將各自主成分載荷向量除以各自主成分特征值的算術(shù)平方根即得到主成分的特征向量（主成分系數(shù)）。

表3 干旱脅迫下沙打旺各項(xiàng)指標(biāo)的主成分分析結(jié)果及特征向量

2.4.2 模糊隸屬函數(shù)分析

（1）根據(jù)主成分分析法確定綜合指標(biāo)值的個數(shù)和主成分的系數(shù)，按照公式（2）求得綜合指標(biāo)值Ck。

其中，Ck為綜合指標(biāo)值；Yi為公式（1）計(jì)算得出的各項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值；prin為綜合指標(biāo)的系數(shù)即主成分系數(shù)。

（2）權(quán)重根據(jù)各個綜合指標(biāo)貢獻(xiàn)率的大小來確定，具體公式［16］如下：

式中，Wj為第j個指標(biāo)的權(quán)重值；Pj為第j個指標(biāo)的貢獻(xiàn)率。

（3）采用公式（4）求得植物綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值。

其中，U（Xj）為綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值；Xj為綜合指標(biāo)值；Xmax和Xmin為綜合指標(biāo)的最大值和最小值。

（4）植物的抗旱綜合評價

綜合評價值D采用公式（5）進(jìn)行計(jì)算，該值的大小即表示植物在各濃度處理下的抗旱性強(qiáng)弱。

沙打旺的綜合指標(biāo)值、權(quán)重、隸屬函數(shù)值及綜合評價值見表4，各植物的綜合評價值D及其排序如表5所示，由表可知，沙打旺所有處理中綜合評價值最高的為0.5%，其次為0.75%，而CK的綜合評價值最低，綜合評價值反映了植物的抗旱性強(qiáng)弱，由此發(fā)現(xiàn)，添加改性有機(jī)材料的植物抗旱性高于未見添加材料的（CK），0.5%處理下的沙打旺抗旱性最強(qiáng)；而苜蓿不同處理下綜合評價值排序?yàn)?.0%＞0.75%＞0.25%＞0.5%＞CK，表現(xiàn)為1.0%和0.75%濃度處理下苜蓿的抗旱性較高；燕麥所有的處理中0.5%濃度下的綜合評價值最高，其次為1.0%、0.75%、CK、0.25%；高羊茅的綜合評價值的排列大小為0.75%、0.5%、0.25%、1.0%、CK，高濃度處理下高羊茅的抗旱性反而有所降低；黑麥草的綜合評價值的大小排列為0.5%、0.75%、1.0%、0.25%、CK，0.5%材料濃度處理下黑麥草的抗旱性最強(qiáng)。

表4 沙打旺的綜合指標(biāo)值、權(quán)重、隸屬函數(shù)值及綜合評價值

表5 植物的綜合評價值及排序

綜上分析表明添加改性有機(jī)材料能有效減緩干旱對植物造成的脅迫，如植物停滯生長和發(fā)育，加速植物的干枯和死亡。其中沙打旺、燕麥和黑麥草在0.5%濃度處理下的植物抗旱性最高，而高羊茅則是在0.75%處理最高，苜蓿為1%處理抗旱性較強(qiáng)，因此建議改性有機(jī)材料的濃度選擇為0.5%～0.75%為宜，

3 結(jié)論

（1）改性有機(jī)材料對植物的發(fā)芽率在濃度為0.5%～0.7%最佳，其中對苜蓿和沙打旺的影響大于燕麥、高羊茅和黑麥草；隨著材料濃度的增加，植物的根冠比逐漸減小，生物量呈上升趨勢，但各植物在植株高度上無顯著差異；添加材料的植物葉片含水率和土壤含水率與CK相比有不同程度的提升，在0.5%～1%濃度下最高。

（2）隨著干旱時間的增加，植物中的葉綠素含量、游離脯氨酸Pro含量、超氧化歧化酶SOD活性將逐漸降低，而丙二醛MDA含量有所上升。同一干旱時間下，添加改性有機(jī)材料的植物中葉綠素含量和SOD酶活性高于未添加材料（CK），而丙二醛和游離脯氨酸含量低于CK。

（3）綜合而言改性有機(jī)材料濃度較高的植物抗旱性較高，添加改性有機(jī)材料處理植物與未添加相比其抗旱性明顯提高了1～4倍。在土壤中添加適量的改性有機(jī)材料有助于保持土壤中的水分，其中以改性有機(jī)材料濃度為0.5%為宜，促進(jìn)植物的生長和發(fā)育，增加植株高度，提高植物的地上、地下部分的生物量，干旱脅迫下減少水分的蒸發(fā)，提高植物葉片含水率，減緩干旱造成的缺水狀態(tài)，從而減少植物干枯凋萎比重，提高植物耐旱性，延長植物的存活時間。