生物炭結(jié)殼包衣對(duì)蒙古冰草萌發(fā)期抗旱特性的影響

摘要：本研究旨在通過生物炭結(jié)殼包衣技術(shù)提升蒙古冰草（Agropyron mongolicum）種子的抗旱性能，解決我國(guó)北方干旱半干旱地區(qū)種子出苗率、幼苗成活率低的問題。試驗(yàn)材料為蒙古冰草種子，設(shè)置砂床含水量2%為干旱條件，在每20 g蒙古冰草種子中設(shè)計(jì)添加生物炭1.4 g，2.0 g，4.0 g和6.6 g（分別記為BC_1-15，BC_1-10，BC_1-5和BC_1-3）4種結(jié)殼包衣配方，以裸種子和基礎(chǔ)結(jié)殼包衣為對(duì)照。通過對(duì)比不同處理的種子出苗特性、幼苗生長(zhǎng)和抗氧化酶活性，發(fā)現(xiàn)生物炭結(jié)殼包衣能顯著提高種子的抗旱能力（Plt;0.05），其中BC_1-10處理效果最佳，顯著提高了出苗率、出苗速度指數(shù)、幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)及抗氧化酶活性（Plt;0.05）。盆栽試驗(yàn)也證實(shí)了BC_1-10處理能顯著提高蒙古冰草種子的出苗率（Plt;0.05）。因此，生物炭結(jié)殼包衣技術(shù)應(yīng)用于蒙古冰草種子，對(duì)提高種子出苗率、幼苗成活率具有顯著效果，對(duì)我國(guó)北方干旱半干旱地區(qū)的生態(tài)修復(fù)與荒漠化治理具有重要意義。

關(guān)鍵詞：生物炭；結(jié)殼包衣；蒙古冰草；種子萌發(fā)；干旱脅迫

中圖分類號(hào)：S543.9 """""""文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A """""""文章編號(hào)：1007-0435（2025）03-0960-08

Effects of Biochar Encrusting on Drought Resistance Characteristics of Agropyron Mongolicum"during Seed Germination

LI Chang-ran，"LIU Jing-yu，"LI Ruo-hong，"MAO Pei-sheng^*

（College of Grassland Science and Technology，"China Agricultural University，"Beijing 100193，"China）

Abstract：The objective of this study was to address the issue of low seed emergence and seedling survival rates in the arid and semi-arid regions of northern China. Specifically，"we aimed to enhance the drought resistance of Mongolian wheatgrass （Agropyron mongolicum）"seeds using biochar encrusting technology. The experimental materials consisted of Mongolian wheatgrass seeds，"biochar，"and a sand bed of 2% moisture content simulating drought conditions. Four encrusting formulations were designed，"including incorporating 1.4 g，"2.0 g，"4.0 g，"and 6.6 g of biochar （recorded as BC_1-15，"BC_1-10，"BC_1-5"and BC_1-3，"respectively）"per 20 g of Mongolian wheatgrass seeds，"respectively. Naked seeds and a basal encrusting served as controls. By comparing seedling emergence characteristics，"seedling growth，"and antioxidant enzyme activities across different treatments，"we found that biochar encrusting significantly improved （Plt;0.05）"the drought resistance of seeds. Among the treatments，"BC_1-10"exhibited the most pronounced effect，"which significantly （Plt;0.05）"enhanced seedling emergence rate，"seedling emergence rate index，"seedling growth index，"and antioxidant enzyme activity. Pot experiments further confirmed that the BC_1-10"treatment significantly （Plt;0.05）"increased the germination rate of Mongolian wheatgrass seeds.Therefore，"applying biochar encrusting technology to Mongolian wheatgrass seeds significantly enhances seedling emergence and survival rates，"which could play a crucial role in ecological restoration and desertification control in the arid and semi-arid regions of northern China.

Key words：Biochar；Encrusting；Agropyron mongolicum；Seed germination；Drought stress

中國(guó)北方草原是我國(guó)傳統(tǒng)的畜牧業(yè)基地和綠色生態(tài)屏障，然而，由于其氣候特征，北方草原在面對(duì)人類活動(dòng)時(shí)，其承受能力和反饋調(diào)節(jié)能力有限。從20世紀(jì)80年代開始，我國(guó)北方干旱半干旱地區(qū)呈現(xiàn)明顯的干旱化趨勢(shì)^［1］。干旱脅迫作為主要限制植物生長(zhǎng)發(fā)育和生存的非生物脅迫因子之一，對(duì)植物產(chǎn)量和生存有重要影響^［2］。種子萌發(fā)是植物生活史中至關(guān)重要的階段之一，水分虧缺會(huì)降低種子萌發(fā)能力，進(jìn)而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育過程^［3］。因此，在干旱地區(qū)開展不同植物種子萌發(fā)期抗旱性評(píng)價(jià)試驗(yàn)，對(duì)該地區(qū)產(chǎn)業(yè)構(gòu)建和環(huán)境優(yōu)化具有重要意義^［4］。

種子處理技術(shù)是一種快速高效的提高種子抗旱性的方法，具有成本低、見效快、效果好等優(yōu)點(diǎn)^［5］。其中種子包衣技術(shù)作為種子加工處理的常用技術(shù)之一，是提高種子活力、促進(jìn)種子萌發(fā)的重要手段。目前根據(jù)包衣種子的大小、形狀、重量和使用特性，可以將種子包衣分為薄膜包衣（Film coating）、丸衣（Pelleting）、聚粒包衣（Agglomeration）以及結(jié)殼包衣（Encrusting）四種類型^［6］。生物炭（Biochar）作為一種富碳且穩(wěn)定的有機(jī)物，是在厭氧條件下通過生物質(zhì)熱解而成^［7］。生物炭具有比表面積大、多孔結(jié)構(gòu)及高吸附能力等特點(diǎn)^［8］?；谏锾繌?qiáng)吸附、保水和有機(jī)營(yíng)養(yǎng)的特性，利用其作為活性物質(zhì)現(xiàn)已成功用于作物種子包衣工藝^［9］。研究表明，在干旱脅迫下對(duì)狹葉羽扇豆（Lupinus angustifolius）種子進(jìn)行生物炭包衣，可以顯著促進(jìn)狹葉羽扇豆生長(zhǎng)并增強(qiáng)根系結(jié)瘤能力^［10］。在玉米（Zea mays）^［11］、油菜（Brassica campestris）^［12］種子中，使用生物炭進(jìn)行包衣，均顯著提高了玉米株高、葉面積和葉鮮重，增加了油菜的株高、葉片數(shù)和干生物量質(zhì)量。采用兩種不同來源生物炭對(duì)玉米種子進(jìn)行包衣，可以顯著提高玉米種子水分吸收能力，促進(jìn)玉米種子發(fā)芽與幼苗生長(zhǎng)^［13］。但是，目前生物炭結(jié)殼包衣對(duì)蒙古冰草（Agropyron mongolicum）在干旱脅迫下種子的出苗及幼苗生理指標(biāo)影響的研究鮮有報(bào)道。

蒙古冰草作為禾本科冰草屬多年生植物，在我國(guó)北方荒漠草原廣泛分布，對(duì)退化草地生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)具有重要作用。因此，本試驗(yàn)采用不同含量生物炭對(duì)蒙古冰草種子進(jìn)行結(jié)殼包衣處理，探究生物炭結(jié)殼包衣處理對(duì)蒙古冰草種子的出苗能力、幼苗抗旱能力和抗氧化能力的作用效果，以提高干旱脅迫下蒙古冰草種子的出苗率和幼苗成活率，進(jìn)而為我國(guó)北方干旱半干旱地區(qū)的牧草生產(chǎn)指導(dǎo)和生態(tài)修復(fù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)使用的蒙古冰草種子是2021年在內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂托克旗賽烏素基地收獲。包衣材料中惰性物質(zhì)選擇硬脂酸鎂、皂土和滑石粉；活性物質(zhì)選擇玉米秸稈生物炭，粒徑200目，購自鄭州綠航凈水材料有限公司；粘結(jié)劑選擇1.0%，1.5%羧甲基纖維素鈉（Carboxymethylcellulose sodium，CMC-Na）水溶液。盆栽基質(zhì)材料選擇蛭石和營(yíng)養(yǎng)土。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 干旱條件設(shè)計(jì) 設(shè)置砂床含水量為2%（400 g干砂中加入8 mL蒸餾水）進(jìn)行干旱條件模擬，采用河砂作為發(fā)芽介質(zhì)。使用前過0.8 cm方篩，過篩后用蒸餾水清洗3遍，將pH值調(diào)整到6.0至7.5之間，將濕砂在130℃高溫下烘干，在12 cm×12 cm×5 cm（長(zhǎng)×寬×高）的透明培養(yǎng)皿中加入干砂400 g，加入8 mL蒸餾水。

1.2.2 蒙古冰草種子生物炭包衣設(shè)計(jì) 參考?xì)W成明^［14］的種子包衣制作方法，將每20 g蒙古冰草種子進(jìn)行結(jié)殼包衣并分為三層。第一層添加皂土與滑石粉作為隔離層；第二層添加硬脂酸鎂、皂土和5種不同含量生物炭，生物炭含量分別為0.0 g，1.4 g，2.0 g，4.0 g和6.6 g（記為：CK₂，BC_1-15，BC_1-10，BC_1-5和BC_1-3）；在第三層添加滑石粉作為保護(hù)層。未進(jìn)行結(jié)殼包衣種子記為CK₁。

1.2.3 盆栽驗(yàn)證試驗(yàn) 選用花盆直徑為10 cm，高為12 cm，每盆裝有140 g基質(zhì)，基質(zhì)由蛭石和營(yíng)養(yǎng)土1∶1混勻。向每個(gè)花盆中充分灌水至基質(zhì)全部潤(rùn)濕，放置過夜。待基質(zhì)水分含量穩(wěn)定后測(cè)定重量，計(jì)算田間持水量。試驗(yàn)根據(jù)水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《旱情等級(jí)"SL424-2008》^［15］對(duì)土壤相對(duì)濕度旱情等級(jí)分類，選擇田間持水量為20%作為驗(yàn)證條件?；|(zhì)充分灌溉后，每天稱重計(jì)算基質(zhì)含水量，當(dāng)達(dá)到20%含水量后播種，將裸種子、基礎(chǔ)殼衣（未添加生物炭）種子和生物炭結(jié)殼種子播種到花盆里，每盆播種30粒種子，播種深度為1 cm，每個(gè)處理設(shè)4個(gè)重復(fù)。干旱處理時(shí)，每天對(duì)盆栽進(jìn)行稱重，按稱重補(bǔ)水法保持穩(wěn)定的含水量。每天統(tǒng)計(jì)正常出苗數(shù)，計(jì)算平均出苗時(shí)間、出苗速度指數(shù)和出苗率。

1.3 種子萌發(fā)試驗(yàn)

參照《草種子檢驗(yàn)規(guī)程"發(fā)芽試驗(yàn)（GB/T2930.4-2017）》^［16］進(jìn)行種子砂床培養(yǎng)。在每個(gè)培養(yǎng)皿（12 cm×12 cm×5 cm）中放置400 g洗滌烘干并過篩的砂，之后加入8 mL蒸餾水保持砂床含水量為2%，隨后放入蒙古冰草裸種子、生物炭結(jié)殼包衣種子各100粒，蓋好蓋子后稱重記錄，每?jī)扇者M(jìn)行稱重補(bǔ)水，使用小型噴壺進(jìn)行加水以保持均勻。將培養(yǎng)皿放入光照培養(yǎng)箱中，在變溫25/15℃、光照8 h/黑暗16 h條件下培養(yǎng)。每日統(tǒng)計(jì)出苗情況（蒙古冰草種子胚芽破砂不超過1 cm），出苗結(jié)束后統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)指標(biāo)（末次統(tǒng)計(jì)為第14 d）。計(jì)算出苗率、出苗速度指數(shù)和平均出苗時(shí)間相關(guān)指標(biāo)。并從培養(yǎng)皿中隨機(jī)取10株幼苗測(cè)量苗長(zhǎng)、根長(zhǎng)和鮮重并計(jì)算幼苗活力指數(shù)，計(jì)算公式如下：

出苗率（%）=出苗數(shù)/供試種子數(shù)×100%

出苗速度指數(shù)=∑（G_t／D_t）

平均出苗時(shí)間=∑n_t/∑n

活力指數(shù)＝∑（G_t/D_t）×WF

式中，t為統(tǒng)計(jì)時(shí)間，G_t為第t天的胚芽破砂數(shù)，D_t為胚芽破砂天數(shù)（d），n_t為在時(shí)間t時(shí)，胚芽破砂數(shù)，WF為苗重（g）。

1.4 酶活性測(cè)定

在末次統(tǒng)計(jì)第14 d時(shí)，從培養(yǎng)皿中取出幼苗，用水輕輕沖洗干凈，將沖洗干凈的新鮮苗，裝入離心管中，液氮速凍，隨后放入-80℃冰箱中儲(chǔ)存?zhèn)溆?。過氧化氫酶（Catalase，CAT）活性測(cè)定參照Cakmak 等的方法^［17］；過氧化物酶（Peroxidase，POD）活性測(cè)定參照Kar等的方法^［18］；超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）活性通過檢測(cè)SOD對(duì)氮藍(lán)四唑的光化學(xué)還原抑制能力來測(cè)定^［17］；谷胱甘肽還原酶（Glutathione reductase，GR）活性測(cè)定參照Hossain等的方法^［19］；單脫氫抗壞血酸還原酶（Monodehydroascorbate reductase，MDHAR）活性測(cè)定參照Agrrigoni 等的方法^［20］；抗壞血酸過氧化物酶（Ascorbate peroxidase，APX）活性測(cè)定參照Nakano等的方法^［21］。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過SPSS 25.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，并采用Duncan法進(jìn)行多重比較，采用GraphPad Prism 8.0.2軟件進(jìn)行圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫條件下蒙古冰草生物炭結(jié)殼包衣種子出苗能力的變化

研究結(jié)果表明，干旱脅迫下不同生物炭含量結(jié)殼包衣處理與CK₁相比，蒙古冰草的出苗率均有所提高，其中BC_1-15，BC_1-10和BC_1-5處理的出苗率顯著提高（Plt;0.05）；與CK₂相比，BC_1-15和BC_1-10處理的出苗率顯著提高（Plt;0.05），其中BC_1-10處理的出苗率最高（圖1A）。與CK₁和CK₂相比，除BC_1-10處理外，不同生物炭含量結(jié)殼包衣處理的出苗速度指數(shù)均無顯著差異。與CK₁和CK₂相比，BC_1-10處理出苗速度指數(shù)顯著提高（Plt;0.05）（圖1B），BC_1-15，BC_1-5和BC_1-3處理的平均出苗時(shí)間均有所延長(zhǎng)，BC_1-3處理的平均出苗時(shí)間最長(zhǎng)并且差異顯著（Plt;0.05）（圖1C）。

2.2 干旱脅迫條件下蒙古冰草生物炭結(jié)殼包衣種子幼苗生長(zhǎng)的變化

研究結(jié)果表明，干旱脅迫下相比于CK₁和CK₂，不同生物炭含量結(jié)殼包衣處理對(duì)蒙古冰草幼苗的根長(zhǎng)無顯著影響（圖2A）。與CK₁相比，BC_1-15，BC_1-10和BC_1-5處理均顯著提高了蒙古冰草幼苗苗長(zhǎng)（Plt;0.05）。BC_1-10處理相比于CK₂顯著提高了幼苗苗長(zhǎng)（Plt;0.05），隨生物炭含量的增多，幼苗苗長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)（圖2B）。與CK₁和CK₂相比，生物炭結(jié)殼包衣處理均提高了幼苗鮮重；與CK₁相比，不同生物炭含量結(jié)殼包衣處理均顯著提高了幼苗鮮重（Plt;0.05）；與CK₂相比，BC_1-15和BC_1-10處理顯著提高了幼苗鮮重（Plt;0.05），其中BC_1-10處理的幼苗鮮重最大，且隨著生物炭含量的增多，幼苗鮮重也呈下降趨勢(shì)（圖2C）。與CK₁和CK₂相比，不同生物炭含量結(jié)殼包衣處理均提高了幼苗活力指數(shù)；與CK₁相比，BC_1-15和BC_1-10處理顯著提高了幼苗活力指數(shù)（Plt;0.05）；與CK₂相比，BC_1-10處理顯著提高了幼苗活力指數(shù)（Plt;0.05）；其中BC_1-10處理的幼苗活力指數(shù)最大，且隨著生物炭含量的增多，幼苗活力指數(shù)呈下降趨勢(shì)（圖2D）。

2.3 干旱脅迫條件下蒙古冰草生物炭結(jié)殼包衣種子幼苗抗氧化物酶活性的變化

在干旱脅迫下，與CK₁相比，不同生物炭含量結(jié)殼包衣處理均顯著提高了蒙古冰草幼苗的POD活性（Plt;0.05）；與CK₂相比，BC_1-10和BC_1-3處理均顯著提高了幼苗的POD活性（Plt;0.05），其中BC_1-10處理的POD活性最高（圖3A）。與CK₁和CK₂相比，BC_1-10處理顯著提高了幼苗的CAT活性（Plt;0.05），BC_1-5，BC_1-5和BC_1-3處理差異并不顯著（圖3B）。與CK₁相比，BC_1-10，BC_1-5和BC_1-3處理均顯著提高幼苗的SOD活性（Plt;0.05）；與CK₂相比，BC_1-10和BC_1-3處理顯著提高了幼苗的SOD活性（Plt;0.05），且BC_1-10處理的SOD活性最高（圖"3C）。與CK₁相比，BC_1-10，BC_1-5和BC_1-3處理均顯著提高幼苗的APX活性（Plt;0.05）；與CK₂相比，BC_1-10處理顯著提高幼苗的APX活性（Plt;0.05）（圖3D）。與CK₁相比，BC_1-10處理顯著提高了幼苗的MDHAR活性（Plt;0.05），BC_1-5和BC_1-3處理幼苗的MDHAR活性下降；與CK₂相比，BC_1-10處理幼苗的MDHAR活性無顯著變化，BC_1-5和BC_1-3處理的幼苗MDHAR活性均顯著降低（Plt;0.05）（圖3E）。與CK₁相比，BC_1-5處理幼苗的GR活性顯著提高（Plt;0.05），BC_1-15，BC_1-10和BC_1-3處理幼苗的GR活性無顯著變化；與CK₂相比，不同生物炭含量結(jié)殼包衣處理幼苗的GR活性均顯著降低（Plt;0.05）（圖3F）。

2.4 蒙古冰草生物炭結(jié)殼包衣種子盆栽抗旱性評(píng)價(jià)

在干旱脅迫條件下，BC_1-10處理提高蒙古冰草種子的出苗能力、幼苗生長(zhǎng)和抗氧化物酶活性的效果最佳。因此，選擇BC_1-10處理蒙古冰草種子、CK₁和CK₂，在田間持水量為20%條件下進(jìn)行盆栽試驗(yàn)驗(yàn)證。在田間持水量為20%情況下，與CK₁和CK₂相比，BC_1-10處理顯著提高了蒙古冰草的出苗率（Plt;0.05），達(dá)到90%（圖4A）。與CK₁和CK₂相比，BC_1-10處理顯著提高了蒙古冰草的出苗速度指數(shù)（Plt;0.05）（圖4B），顯著縮短了蒙古冰草的平均出苗時(shí)間（Plt;0.05）（圖4C）。

3 討論

3.1 干旱脅迫下生物炭結(jié)殼包衣對(duì)蒙古冰草種子出苗能力的影響

相關(guān)研究表明，不同生物炭含量包衣處理對(duì)植物種子的出苗影響不同，高濃度生物炭含量包衣處理不利于植物種子的出苗^［22］。這與本試驗(yàn)結(jié)果一致，與其他生物炭處理相比，BC_1-3處理抑制了蒙古冰草種子的出苗率和出苗速度指數(shù)。其原因可能是生物炭具有較高堿度，在高劑量下抑制種子出苗^［23］。Elamparothi等^［24］研究發(fā)現(xiàn)，使用生物炭與有機(jī)材料結(jié)合包衣茄子種子的發(fā)芽率較未包衣種子更高。本試驗(yàn)中，在干旱脅迫下，相比于裸種子，生物炭結(jié)殼包衣處理能夠提高蒙古冰草種子的出苗率和出苗速度指數(shù)。Zhang等^［22］研究發(fā)現(xiàn)，使用適當(dāng)比例的生物炭對(duì)水稻種子進(jìn)行包衣處理可以提高其出苗率和幼苗成活率。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在20 g蒙古冰草種子中添加2.0 g生物炭進(jìn)行結(jié)殼包衣處理，其出苗率提高了46.6%、出苗速度指數(shù)提高了24.2%，均達(dá)到顯著水平（Plt;0.05）。Accinelli等^［13］研究表明，生物炭包衣玉米種子的吸水速度快于其他處理，其吸水速度的加快使生物炭包衣種子的平均發(fā)芽時(shí)間縮短，與本試驗(yàn)結(jié)果一致。

3.2 干旱脅迫下生物炭結(jié)殼包衣對(duì)蒙古冰草種子幼苗生長(zhǎng)的影響

生物炭包衣處理能夠有效促進(jìn)大田作物生長(zhǎng)。研究表明，對(duì)玉米秸稈種子進(jìn)行生物炭包衣處理后，玉米植株的株高、葉面積和葉鮮重與未包衣種子相比分別提高26.4%，48.9%和19.8%^［11］。對(duì)油菜種子進(jìn)行生物炭包衣處理后，在盆栽和田間試驗(yàn)生長(zhǎng)條件下油菜的高度、葉片數(shù)和干生物量均顯著提高^［12］。在水稻種子中，使用20%含量生物炭對(duì)水稻種子進(jìn)行包衣處理后，可促進(jìn)水稻幼苗根系的生長(zhǎng)發(fā)育^［22］。在番茄種子（Solanum lycopersicum）中，使用生物炭為載體的伯克霍爾德氏菌菌株制劑對(duì)番茄種子進(jìn)行包衣處理，番茄植株的植株鮮重量、根系鮮重量和果實(shí)產(chǎn)量較未包衣種子相比分別增加73%，141%和225%^［9］。在大豆種子中，使用生物炭對(duì)大豆種子進(jìn)行丸衣處理后，在盆栽和田間試驗(yàn)生長(zhǎng)條件下大豆的平均根瘤數(shù)和根瘤鮮重均顯著提高（Plt;0.05）^［25］。施用生物炭基肥后的老芒麥（Elymus sibiricus）、紫花苜蓿（Medicago sativa）和草地早熟禾（Poa pratensis）植株株高、根系長(zhǎng)度和生物量均有不同程度的提高^［26］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，生物炭結(jié)殼包衣處理能夠顯著提高蒙古冰草幼苗的苗長(zhǎng)、幼苗鮮重和活力指數(shù)（Plt;0.05），且BC_1-10處理與CK₁相比，分別提高了76.8%，73.2%和116.3%。生物炭對(duì)植株生長(zhǎng)的促進(jìn)作用可能是由于生物炭能夠提高土壤自身的持水及供水能力，降低水溶性的營(yíng)養(yǎng)離子溶解遷移，進(jìn)而為植物提供一個(gè)有利的微環(huán)境，保護(hù)植物免受環(huán)境脅迫^［27］。

3.3 干旱脅迫下生物炭結(jié)殼包衣對(duì)幼苗抗氧化物酶活性的影響

在干旱脅迫下，植物體內(nèi)活性氧（Reactive oxygen species，ROS）的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)被打破，過量的ROS會(huì)導(dǎo)致酶失活和膜損傷^［28］。植物為抵消過量ROS的不利影響，進(jìn)化出一套復(fù)雜而有效的ROS清除系統(tǒng)^［29］。研究表明，CAT，POD和SOD能夠互相協(xié)調(diào)清除自由基，以減輕干旱脅迫對(duì)植物的傷害^［30］。施用生物炭水凝膠能夠提高煙草（Nicotiana tabacum）葉片中CAT，POD和SOD的活性，進(jìn)而減輕干旱脅迫對(duì)煙草葉片的損傷^［31］。在充分灌溉和干旱脅迫兩種條件下，施用生物炭均能夠提高番茄葉片的抗氧化酶活性，且POD和CAT活性對(duì)干旱脅迫更為敏感，干旱時(shí)間越長(zhǎng)，活性增加幅度越大^［32］。趙鐵民等^［33］研究結(jié)果表明，添加適量的生物炭能夠顯著提高玉米幼苗的抗氧化酶活性（Plt;0.05），與本試驗(yàn)結(jié)果一致。在干旱脅迫下，與未殼衣種子相比，生物炭結(jié)殼包衣處理蒙古冰草種子能夠提高幼苗的抗氧化酶活性，且適量的生物炭作用效果更佳，BC_1-10處理能夠顯著提高蒙古冰草幼苗的POD，CAT，SOD，APX，MDHAR和GR活性（Plt;0.05），其中POD，CAT和SOD分別提高176.7%，886.5%和120.9%。因此，不同植物種類對(duì)生物炭的響應(yīng)均存在個(gè)體差異，每個(gè)物種相應(yīng)的最適生物炭需求量不同。

4 結(jié)論

在砂床含水量為2%的干旱脅迫條件下，每20 g蒙古冰草種子中添加2.0 g生物炭進(jìn)行結(jié)殼包衣處理其提高蒙古冰草種子的抗旱能力效果最佳。此外，在田間持水量為20%的盆栽試驗(yàn)驗(yàn)證下，每20 g蒙古冰草種子中添加2.0 g生物炭處理提高了蒙古冰草種子的出苗能力。因此，生物炭結(jié)殼包衣能夠提高蒙古冰草種子在干旱脅迫下的生存能力，促進(jìn)蒙古冰草種子出苗與幼苗生長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)

［1］"CHEN H P，SUN J Q. Changes in drought characteristics over China using the standardized precipitation evapotranspiration index［J］. Journal of Climate，2015，28（13）：5430-5447

［2］"于思敏，羅永忠，康芳明，等. 干旱脅迫對(duì)紫花苜蓿生長(zhǎng)和葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊懀跩］. 草地學(xué)報(bào)，2023，31（6）：1762-1771

［3］"高嵩，王俊鋒，敖云娜. PEG與NaCl等滲脅迫對(duì)華北駝絨藜種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)影響的差異［J］. 中國(guó)草地學(xué)報(bào)，2021，43（5）：115-120

［4］"郭小龍，趙珮珮，楊建軍. 模擬干旱脅迫下3種牧草種子萌發(fā)期抗旱性評(píng)價(jià)［J］. 種子，2020，39（6）：19-23，30

［5］"石曉琪，米素娟，鐘天航，等. 種子引發(fā)提高草類植物抗旱性的表現(xiàn)及機(jī)理［J］. 草地學(xué)報(bào)，2022，30（10）：2692-2700

［6］"歐成明，毛培勝. 牧草種子包衣技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)展［J］. 種子，2019，38（11）：63-67

［7］"KHAN M N，F(xiàn)U C C，LI J Q，et al. Seed nanopriming："how do nanomaterials improve seed tolerance to salinity and drought？［J］.Chemosphere，"2023，310：136911

［8］"KHAN Z，F(xiàn)AN X T，KHAN M N，et al. The toxicity of heavy metals and plant signaling facilitated by biochar application："implications for stress mitigation and crop production［J］. Chemosphere，2022，308：136466

［9］"TRIPTI，KUMAR A，USMANI Z，et al. Biochar and flyash inoculated with plant growth promoting rhizobacteria act as potential biofertilizer for luxuriant growth and yield of tomato plant［J］. Journal of Environmental Management，2017，190：20-27

［10］"EGAMBERDIEVA D，RECKLING M，WIRTH S. Biochar-based Bradyrhizobium"inoculum improves growth of lupin （Lupinus angustifolius"L.）"under drought stress［J］. European Journal of Soil Biology，2017，78：38-42

［11］"董娟，付潘潘，劉曉雨，等. 生物質(zhì)炭-木醋液包衣劑對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)及抗氧化酶活性的影響［J］. 土壤通報(bào)，2014，45（5）：1207-1212

［12］"張琛. 種子引發(fā)與丸粒化對(duì)油菜萌發(fā)及生長(zhǎng)發(fā)育的影響［D］. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2019：44-45

［13］"ACCINELLI C，ABBAS H K，MORENA C，et al. Use of a biochar-based formulation for coating corn seeds［J］. Cogent Food amp; Agriculture，2023，9（2）：2283956

［14］"歐成明. 紫花苜蓿和結(jié)縷草種子耐鹽型包衣研究［D］. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué).2020：9-11

［15］"中華人民共和國(guó)水利部. 旱情等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：SL 424—2008 ［S］. 北京：中國(guó)水利水電出版社，2009：4

［16］"國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì). 草種子檢驗(yàn)規(guī)程"發(fā)芽試驗(yàn)：GB/T 2930.4—2017 ［S］. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017：4

［17］"CAKMAK I，MARSCHNER H. Magnesium-deficiency and high light-intensity enhance activities of superoxide-dismutase，"ascorbate peroxidase，"and glutathione-reductase in bean-leaves［J］. Plant Physiology，1992，98（4）：1222-1227

［18］"KAR M，MISHRA D. Catalase，"peroxidase，"and polyphenoloxidase activities during rice leaf senescence［J］. Plant Physiology，1976，57（2）：315-319

［19］"HOSSAIN Z，LóPEZ -CLIMENT M F，ARBONA V，et al. Modulation of the antioxidant system in Citrus"under waterlogging and subsequent drainage［J］. Journal of Plant Physiology，2009，166（13）：1391-1404

［20］"ARRIGONI O，DIPIERRO S，BORRACCINO G. Ascorbate free-radical reductase，"a key enzyme of the ascorbic-acid system［J］. FEBS Letters，1981，125（2）：242-244

［21］"NAKANO Y，ASADA K. Hydrogen peroxide is scavenged by ascorbate-specific peroxidase in spinach chloroplasts［J］. Plant and Cell Physiology，1981，22（5）：867-880

［22］"ZHANG K K，KHAN Z，LIU J H，et al. Germination and growth performance of water-saving and drought-resistant rice enhanced by seed treatment with wood vinegar and biochar under dry direct-seeded system［J］. Agronomy，2022，12（5）：1223

［23］"SOLAIMAN Z M，MURPHY D V，ABBOTT L K. Biochars influence seed germination and early growth of seedlings［J］. Plant and Soil，2012，353（1）：273-287

［24］"ElAMPAROTHI R，SUJATHA K，MENAKA C，et al. Impact of organic seaweed pelleting on seed quality and biochemical parameters in brinjal seeds［J］. The Pharma Innovation Journal，"2021，10（11）：1466-1469

［25］"CAMARA-WILLIAMS I E. Effect of seed pelleting and biochar on nodulation，"growth and yield of soybean （Glycine max L.）［D］. Accra，"Ghana：University of Ghana，2019：1-2

［26］"孫櫻萁. 秸稈生物質(zhì)炭基沼液肥料的研制及其對(duì)三種牧草的肥效研究［D］. 北京：北京林業(yè)大學(xué)，2017：20-31

［27］"PIETIK?INEN J，KIIKKIL? O，F(xiàn)RITZE H. Charcoal as a habitat for microbes and its effect on the microbial community of the underlying humus［J］. OIKOS，2000，89（2）：231-242

［28］"APEL K，HIRT H. Reactive oxygen species："metabolism，"oxidative stress，"and signal transduction［J］. Annual Review of Plant Biology，2004，55：373-399

［29］"MITTLER R. Oxidative stress，"antioxidants and stress tolerance［J］. Trends in Plant Science，2002，7（9）：405-410

［30］"黃海霞，楊琦琦，崔鵬，等. 裸果木幼苗根系形態(tài)和生理特征對(duì)水分脅迫的響應(yīng)［J］. 草業(yè)學(xué)報(bào)，2021，30（1）：197-207

［31］"劉玲玲，張瑛，劉云飛，等. 干旱脅迫下新型復(fù)合水凝膠對(duì)煙草生理特性的影響［J］. 灌溉排水學(xué)報(bào)，2023，42（10）：15-22

［32］"杜兵杰，曹紅霞，潘小燕，等. 生物炭對(duì)虧缺灌溉下溫室重壤土栽培番茄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響［J］. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2020，38（4）：136-142

［33］"趙鐵民，李淵博，陳為峰，等. 生物炭對(duì)濱海鹽漬土理化性質(zhì)及玉米幼苗抗氧化系統(tǒng)的影響［J］. 水土保持學(xué)報(bào)，2019，33（2）：196-200

（責(zé)任編輯""閔芝智）

引用格式：李長(zhǎng)然， 劉婧禹， 李若鴻，"等.生物炭結(jié)殼包衣對(duì)蒙古冰草萌發(fā)期抗旱特性的影響[J].草地學(xué)報(bào)，2025，33（3）：960-967

Citation：LI Chang-ran， LIU Jing-yu， LI Ruo-hong， et al.Effects of Biochar Encrusting on Drought Resistance Characteristics of"Agropyron Mongolicum"during Seed Germination[J].Acta Agrestia Sinica，2025，33（3）：960-967

基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古自治區(qū)種業(yè)科技創(chuàng)新重大示范工程“揭榜掛帥”項(xiàng)目（2022JBGS0014）資助

作者簡(jiǎn)介：李長(zhǎng)然（2001-），男，漢族，內(nèi)蒙古興安盟人，碩士研究生，主要從事草類種子生理與生產(chǎn)研究，E-mail：changran.li@cau.edu.cn；*通信作者Author for correspondence，"E-mail：maops@cau.edu.cn