坪床中添加AXIS硅藻土对狗牙根草坪耐旱性的影响

来源:用户上传      作者: 陈旭兵 王兆龙

　　摘要：研究了添加不同比例AXIS硅藻土的坪床对杂交狗牙根草坪耐旱能力的影响。结果表明，与纯砂对照相比，添加5%，10%和15%的AXIS硅藻土能够提高干旱胁迫条件下草坪的生长速率、叶片的光化学效率、叶绿素含量、叶片的相对含水量，维持较低的叶片电导率，而且其改善效应随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与根际层土壤能够维持较高的含水量以及较大的根系生物量有关。
　　关键词：硅藻土；狗牙根；耐旱性；根系生物量
　　中图分类号：G 849.3；S 156.2 文献标识码：A 文章编号：1009-5500（2013）05-0006-05
　　收稿日期：2013-08-28； 修回日期：2013-10-10
　　基金项目：国家农业科技成果转化项目（2011GB236 00007）；上海市科委重大科技攻关项目（11231200900）资助
　　作者简介：陈旭兵（1986-），男，四川射洪人，硕士研究生，主要从事运动草坪基质改良方面的研究。
　　E-mail：691423703@qq.com
　　运动草坪与绿化草坪不同，需要耐受高强度的运动践踏，而运动践踏会造成草坪根际层土壤的严重压实[1]，并发生土壤板结现象，一旦土壤板结，就会导致土壤严重缺氧，草坪根系因厌氧呼吸而中毒，草坪退化、甚至死亡[2]。为了维持运动草坪的抗板结性能，要求以高规格的中粗砂为根际层土壤材料[3]，虽然这样的砂质土壤抗板结能力强，水分渗透速度快，但砂粒对水分和养分的吸持能力都极差[4]，需要频繁地补充水分和营养才能维持草坪正常生长的需求。为了改善砂质坪床对水分和养分的吸持能力，一般需要添加一些对水分和养分吸持能力强的土壤改良物质[5-7]。硅藻土是硅藻细胞壁经过长期矿化而形成的天然矿物，具有天然的多孔结构，对水分和养分的吸持能力极强，是理想的砂质坪床土壤的改良物质。虽然国内外对硅藻土的理化性状研究相对较多，但在添加硅藻土对草坪耐旱能力方面的研究尚未见报道。本文分析了添加不同比例的AXIS硅藻土对狗牙根草坪耐旱能力各项生理指标的影响，为体育运动场地坪床的建造提供科学依据。
　　1 材料和方法
　　1.1 供试材料
　　AXIS硅藻土由利友精化（宁波）有限公司提供，供试砂样取自上海虹桥高尔夫球场果岭用砂，粒径分布比例见表1。
　　1.2 试验设计
　　试验为完全随机区组设计，设5个处理，分别为：在砂样中添加0、5%、10%和15%（体积比）比例的AXIS硅藻土的4个干旱处理，1个100%纯砂的正常灌溉对照，重复4次。将混合均匀的不同比例根际层土壤填装在内径15 cm、高度40 cm的PVC栽培容器中，容器底部用4层尼龙纱网封口，放置在托盘中。试验草种选用杂交狗牙根（Cynodon dactylon×C.transvaalensis）品种Tifway，用草茎种植，完全成坪后30 d进行干旱试验。添加AXIS处理在25 d内不浇水，每隔5 d测定1次各指标，对照每天按常规灌水。试验在人工气候室中进行，温度设置为30 ℃/25 ℃（昼/夜），相对湿度50%，光照时间为14 h/d。
　　1.3 测试项目及方法
　　1.3.1 草坪生长速度测定 每隔5 d对草坪修剪1次，修剪高度固定在5 cm，收集修剪的草屑，称干重，以草屑量作为草坪的生长速度。
　　表1 供试砂样的粒径检测
　　Table 1 The particle size distribution of tested sand
　　粒径/mm检测结果USGA果岭用砂标准2～3.2-1～21.9 %不能超过总量的10%，其中，小砾石的最大量不能超过3%，最好没有0.5～128.9 %0.25～0.559.3 %至少要达到总量的60%以上0.15～0.257.6 %不能超过总量的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%；二者之和不能超过总量的10%1.3.2 叶片光化学效率（Fv/Fm）、相对电导率、叶绿素含量、相对含水量的测定 叶片PSII的光化学效率（Fv/Fm）用便携式叶绿素荧光仪PAM22000测定[8]，测定前暗处理30 min。取新鲜叶片切成5 mm长的叶段，去离子水冲洗干净后放入试管中，加去离子水15 mL，封口震荡浸提2 h后测定初始电导率（C1），然后将试管于沸水浴中煮沸20 min，震荡冷却12 h后测定最大电导率（C2）。
　　相对电导率=（C1/C2）× 100%
　　用二甲基亚砜抽提叶片中的叶绿素[9]，分别在分光光度计上测定OD663 nm和OD645 nm，按Arnon法[10]计算叶片中总的叶绿素含量。
　　相对含水量（RWC）= （FW-DW）/（TW-DW）×100%
　　式中：FW为叶片鲜重，DW为叶片干重，TW为叶片吸足水分后的重量。
　　1.3.3 根系生物量测定 试验结束后，小心取出草坪根系，洗净后烘干称重。
　　1.3.4 土壤含水量测定 干旱试验结束后，取土壤样品烘干称重，计算土壤的含水量。
　　2 结果与分析
　　2.1 硅藻土对狗牙根生长速度的影响
　　草坪的生长速度随着干旱胁迫的加深呈逐渐下降的趋势（图1），没有添加AXIS的草坪生长速度下降最快，在干旱5 d时已显著低于其他处理（P<0.05），在干旱10 d时，生长速度已下降到零。添加不同AXIS比例的处理在干旱5 d和10 d的生长速度较对照均显著增加，但到干旱15 d后，生长速度也都下降到零。正常灌溉的对照，生长速度变化不明显。
　　2.2 土壤改良剂对狗牙根叶片光化学效率的影响 　　草坪叶片的光化学效率随着干旱胁迫的加深呈逐
　　图1 不同AXIS比例下草坪的生长速度
　　Fig.1 Effects of different Axis rates on turfgrass
　　growth rate
　　渐下降的趋势（图2），没有添加AXIS的处理光化学效率下降最快，在干旱15 d后已显著低于其他处理。不同AXIS添加比例的处理在干旱20 d前相互之间的差异不显著，干旱25 d时明显表现出随着AXIS添加比例的增加，光化学效率下降幅度减小。正常灌溉的对照，光化学效率变化不明显。
　　图2 不同AXIS比例下草坪的光化学效率
　　Fig.2 Effects of different Axis rates on turfgrass
　　photochemical efficiency
　　2.3 土壤改良剂对狗牙根叶片电导率的影响
　　草坪叶片的电导率随着干旱胁迫的加深呈逐渐上升的趋势（图3），没有添加AXIS的处理电导率上升最快，在干旱10 d后已显著高于其他处理。添加AXIS的3个处理的电导率在干旱10 d后均显著低于没有添加的处理，且随着AXIS添加比例的增加，电导率上升幅度减小。正常灌溉的对照，电导率变化不明显。
　　图3 不同AXIS比例对草坪叶片电导率的影响
　　Fig.3 Effects of different Axis rates on electrolyte
　　leakage of turfgrass leaf
　　2.4 土壤改良剂对狗牙根叶片叶绿素含量的影响
　　草坪叶片叶绿素含量随着干旱胁迫的加深呈逐渐下降的趋势（图4），没有添加AXIS的处理叶绿素含量下降最快，在干旱15 d后已显著低于其他处理。添加AXIS的3个处理的叶绿素含量在干旱15 d后均显著高于没有添加的处理，且随着AXIS添加比例的增加，叶绿素含量下降幅度减小。正常灌溉的对照，叶绿素含量变化不明显。
　　图4 不同AXIS比例下草坪叶片的叶绿素含量
　　Fig.4 Effects of different Axis rates on chlorophyll
　　content in leaf
　　2.5 土壤改良剂对狗牙根叶片相对含水量的影响
　　草坪叶片相对含水量随着干旱胁迫的加深呈逐渐下降的趋势（图5），没有添加AXIS的处理叶片相对含水量下降最快，在干旱10 d后已显著低于其他处理。添加AXIS的3个处理的叶片相对含水量在干旱10 d后均显著高于没有添加的处理，且随着AXIS添加比
　　图5 不同AXIS比例下草坪叶片的相对含水量
　　Fig.5 Effects of different Axis rates on relative
　　water content in leaf
　　例的增加，叶片相对含水量下降幅度减小。正常灌溉的对照，叶片相对含水量变化不明显。
　　2.6 土壤改良剂对狗牙根根系生物量的影响
　　没有添加AXIS处理的根系生物量最低，即使正常灌溉，其根系生物量也显著低于添加AXIS的处理（图6）。3个添加AXIS处理的根系生物量显著高于不添加的纯砂对照（P<0.05），且随着AXIS添加比例的增加，根系生物量呈现明显增加的趋势。
　　图6 不同AXIS比例下草坪的根量
　　Fig.6 Effects of different Axis rates on root biomass
　　图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对土壤含水量的影响
　　干旱处理25 d后，根际层土壤的含水量已极低，没有添加AXIS处理的土壤含水量最低，添加5%AXIS处理的土壤含水量略高，而添加10%和15%AXIS的处理，其土壤含水量显著高于没有添加的对照。
　　3 讨论与结论
　　前人的研究表明，一些土壤改良剂能够显著改善草坪根际层土壤的物理、化学性状，从而促进草坪的生长[5-7]。研究中无论干旱或正常灌溉，添加5%、10%、15%的AXIS硅藻土处理的狗牙根草坪根系生物量均有明显的增加，说明添加硅藻土后根际层土壤有利于草坪根系的生长，前人的研究也表明了添加土壤改良剂后能够显著改善草坪的生长[11-13]。有研究已将叶片的光化学效率、叶绿素含量、叶片相对含水量、电导率等作为草坪的耐旱生理指标[14，15]，而草坪的生长速率对干旱胁迫的响应则更为迅速[16]。从干旱胁迫条件下狗牙根的生长速率、叶片光化学效率、叶绿素含量、相对含水量和电导率等指标来看，添加AXIS硅藻土处理的耐旱能力均显著高于纯砂对照，其耐旱能力的改善效应则随AXIS添加比例的增加而提高，说明草坪耐旱能力的提高与AXIS添加后根际层土壤物理化学性质的改善有直接关系。干旱试验结束后根际层土壤的含水量也表明，添加AXIS后土壤的持水能力得到了显著提高，草坪耐旱能力的提高应该与其干旱胁迫时土壤失水量较少有关。
　　综上所述，添加5%，10%和15%的AXIS硅藻土均能够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与其添加量相关，硅藻土对草坪耐旱性能的提高，可能与根际层土壤能够维持较高的含水量以及较大的根系生物量有关。
　　参考文献：
　　[1] Baker S W，Binns D J，Cook A.Performance of sand-dominated golf greens in relation to rootzone characteristics [J].Turfgrass Science，1997，73：43-57. 　　[2] Baker S W.Soil physical conditions of the rootzone layer and the performance of winter games pitches [J].Soil Use and Management，1989，5（3）：116-122.
　　[3] USGA Green Section Staff.USGA recommendations for a method of putting green construction[M].2004.
　　[4] Bingaman D E，Kohnke H.Evaluating sands for athletic turf [J].Agronomy Journal，1970，62：464-467.
　　[5] Paul J L，Madison J H，Waldron L.The effects of organic and inorganic amendments on the hydraulic conductivity of three sands used for turfgrass soils [J].Sports Turf Research Institute，1970，46：22-32.
　　[6] Li D Y，Joo Y K，Christians N E，et al.Inorganic Soil Amendment Effects on Sand-Based Sports Turf Media [J].Corp Science，2000，40（4）：1121-1125.
　　[7] Edward L M，Stehouwer R C.Water and Nutrient Retention Properties of Internally Porous Inorganic Amendments in High Sand Content Root Zones[J].Journal of Turfgrass Management，1999，2（4）：49-69.
　　[8] Liu Y M，Du H M，Wang K，et al.Different Photosynthetic and Physiological responses to salinity stress between seashore paspalum and centipedegrass[J].HortScience，2011，46：311-316.
　　[9] Hiscox J D，Israelstam G F.A method for the extraction of chlorophyll from leaf tissue without maceration[J].Canada Journal of Botany，1979，52：332-334.
　　[10] Arnon D I.Copper enzymes in isolated chloroplast，polyphenol oxidase in beta vulgaris[J].Plant Physiology，1949，24：1-15.
　　[11] 康爱民，高永恒，孙吉雄.土壤改良剂对多年生黑麦草生长的影响[J].草原与草坪，2006（2）：45-48.
　　[12] Glenn R，Wehtje J N，Shaw R H.Bermudagrass Growth in Soil Supplemented with Inorganic Amendments[J].HortScience，2003，38（4）：613-617.
　　[13] Nus J L，Brauen S E.Clinoptilolitic Zeolite as an Amendment for Establishment of Creeping Bentgrass on Sandy Media [J].HortScience，1991，26（2）：117-119.
　　[14] Hu L X，Wang Z L，Huang B R.Diffusion limitations and metabolic factors associated with inhibition and recovery of photosynthesis from drought stress in a C-3 perennial grass species[J].Physiologia Plantarum，2010，139（1）：93-106.
　　[15] Hu L X，Wang Z L，Du H M.Differential accumulation of dehydrins in response to water stress for hybrid and common bermudagrass genotypes differing in drought tolerance[J].Journal of Plant Physiology，2010，167（2）：103-109.
　　[16] Steinke K，Chalmers D R，White R H.Lateral Spread of Three Warm-season Turfgrass Species as Affected by Prior Summer Water Stress at Two Root Zone Depths[J].HortScience，2013，48（6）：790-795.
　　Effects of AXIS diatomite on drought tolerance
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