不同抗旱技术组合对矿区油松的抗旱效果

孙干 裴宗平 涂永成 孔静 张鑫

摘要：以60 cm高的油松幼苗为试验树种，在山西省忻州市窑矿某废弃煤矸石山进行野外栽种试验。选择保水剂、有机肥、植物生长调节剂（GGR）、菌根剂作为抗旱材料，设计8种不同的抗旱技术组合，研究各抗旱技术组合下油松叶片相对水含量、叶片水分饱和亏、叶片相对电导率、叶绿素含量、丙二醛含量、过氧化氢酶活性、油松存活率以及油松株高生长量等指标；对单指标进行对比分析，再运用隶属函数值法对8种技术组合的抗旱性进行综合评价。结果表明：8种技术组合抗旱性从强到弱依次为8#>2#>3#>4#>5#>6#>7#>1#；即自然条件下，8#-保水剂+GGR+菌根+有机肥抗旱技术组合的抗旱效果最好。

关键词：油松；抗旱技术；隶属函数法；抗旱能力

中图分类号：X171.4 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2015）07-0360-04

1 材料与方法

1.1 材料

选择大同市当地植被修复常用树种油松作为供试树种，油松株高约60 cm。抗旱材料为聚丙烯酸胺保水剂、GGR 6号绿色植物生长调节剂、PT菌根剂以及有机复合肥。试验在忻州市窑矿附近一座废弃的煤矸石山上进行，表层已覆土3年，覆土厚度达80 cm，场地面积约0.01 km2，平均坡度约20°，共栽植油松500株。

1.2 方法

1.2.1 栽植技术 保水剂栽植技术（1#）：将保水剂与水按 1 mL ∶150 g 比例混匀，使其充分吸水，栽植前按4 530 g/穴（即30 g/穴干保水剂）与种植土混匀备用。保水剂+有机肥栽植技术（2#）：种植土施入4 530 g/穴保水剂，再施入 3 000 g/穴羊粪及150 g/穴有机复合肥，用铁锹将其混匀备用。保水剂+GGR栽植技术（3#）：种植土施入4 530 g/穴保水剂，用铁锹将其混匀备用，当种植土盖住土球时，踩实压紧，施入 20 mg/kg GGR溶液3 000 g/穴，确保根系充分吸收GGR溶液并继续覆土。保水剂+GGR+有机肥栽植技术（4#）：栽植前，方法与处理2#相同；栽植时，GGR使用方法与处理3#相同。保水剂+菌根剂栽植技术（5#）：将保水剂、菌根剂与水按 1 g ∶1 g ∶150 mL 比例混匀，使保水剂分吸水，栽植前按 4 560 g/穴保水剂与种植土混匀备用。保水剂+菌根剂+有机肥栽植技术（6#）：种植土施入4 560 g/穴保水剂+菌根剂，再施入 3 000 g/穴 羊粪、150 g/穴有机复合肥，用铁锹将其混匀备用。保水剂+GGR+菌根剂抗旱技术（7#）：栽植前，方法与处理5# 相同；栽植时，GGR使用方法与处理3#相同。保水剂+GGR+菌根剂+有机肥栽植技术（8#）：栽植前，方法与处理6# 相同；栽植时，GGR使用方法与处理3# 相同。

1.2.2 后期护理 2012年5月在忻州窑矿附近的煤矸石山试验场地进行油松幼苗栽植试验。设置1#（保水剂）、2#（保水剂+有机肥）、3#（保水剂+GGR）、4#（保水剂+GGR+有机肥）、5#（保水剂+菌根剂）、6#（保水剂+菌根剂+有机肥）、7#（保水剂+GGR+菌根剂）、8#（保水剂+GGR+菌根剂+有机肥）8种抗旱技术组合，以空白处理（CK）为对照。油松幼苗种植初期进行正常浇水、护理，正常护理半年后，让油松自然生长。2014年10月测定油松植株保存率及相关指标。

1.3 测定项目

采用统计方法测定植株保存率。采用直尺测量植株高度，取平均值。采用烘干测定法测定叶片相对含水量（RWC）。叶片相对水分饱和亏RWD=1-RWC[5]。利用 TFW-VI 型土壤养分·温湿度综合测试仪[4]测定叶片相对电导率。采用95%乙醇浸提比色法[6]测定叶片叶绿素含量。采用分光光度计法[7]测定叶片丙二醛（MDA）含量。采用高锰酸钾滴定法[8]测定叶片过氧化氢酶活性。

RWC=（原始鲜质量-干质量）/（饱和鲜质量-干质量）。

1.4 数据分析

模糊數学中，1个评价因素指标实测值属于某一级别的程度称为隶属度，它是介于0～1之间的数，越接近1，隶属于这一级别的程度就越大，每给1个评价因素指标实测值，就对应1个隶属度，对应关系称为隶属函数[9-10]。该方法根据模糊数学原理，先将各指标换算成隶属函数值，然后对各植物隶属函数值求平均值，得出综合评价指标值，该值越大，说明植物抗旱性能越强。若评价指标与抗旱性呈正相关，则计算公式为Xu=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）。若价指标与抗旱性呈负相关，则计算公式为Xu=1-（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）。X 为植物的某一指标抗旱系数，Xmax、Xmin分别为植物各指标的最大值、最小值，Xu为植物的抗旱隶属函数均值[11-12]。隶属函数是在多指标测定基础上，对植物抗旱性进行综合评价的有效途径，避免了单一评价指标的不准确性[13]。采用Excel 2007、DPS 2000软件处理数据。

2 结果与分析

2.1 不同抗旱技术组合对油松植株保存率的影响

植株保存率是直接反映生态修复效果的重要参数。由图1可知，各处理下油松保存率为62.5%～85.0%，油松保存率从大到小依次为7#>6#>8#>5#>3#>4#>1#>2#>9#，不同组合之间的差异比较明显，但均明显高于CK（9#），各抗旱技术组合都能很好地改善植物生长状况，提高植物存活率、保存率。

2.2 不同抗旱技术组合对油松株高生长量的影响

株高反映了植物在自然环境下的生长状况。由图2可知，不同抗旱技术组合下油松年均株高生长量为10.57～1457 cm，2#、4#、6#、7#、8# 5种抗旱技术组合下油松年均株高生长量不存在显著差异。除1#外，其他抗旱技术组合的年均株高生长量均大于CK。2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#抗旱技术组合下，油松年均株高生长量依次为0.97、3.28、2.22、3.68、273、217、2.85 cm。处理 1#效果最差，这可能与种植场地有关，处理1# 油松种植于斜坡最上端，水分在斜坡作用下向下流失，从而影响了油松生长。

2.3 不同抗旱技术组合对油松叶片相对含水量的影响

植物叶片相对含水量（RWC）反映植物的抗脱水、保水能力，该值越大，植物抗旱性越强。从图3可以看出，相对于CK（9#），8种抗旱技术组合均能明显提高植物叶片的相对含水量，说明各处理均能明显提高植株的抗脱水、保水能力。其中，2#、3#、4#、5#、8#等5种抗旱技术组合处理下油松叶片相对含水量差异不显著，1#、6#、7# 等3种抗旱技术组合下油松叶片相对含水量差异不显著。保水剂+GGR+菌根+有机肥（8#）组合植株叶片的相对含水量最高，保水剂+菌根+有机肥（6#）植株叶片相对含水量最低，说明8# 组合下植株在干旱条件下有较强的保水能力，能维持植物正常的生理代谢功能，6# 处理下植株保水性最差。

2.4 不同抗旱技术组合对油松叶片水分饱和亏的影响

叶片水分饱和亏缺（RWD）反映植物体内水分亏缺的程度，该值越大，说明植物受干旱胁迫程度越大。由图4可知，8种抗旱技术组合处理下油松的叶片水分饱和亏缺值均小于CK（9#），说明各抗旱技术组合均能明显缓解植物体内水分的亏缺程度。1#、2#、3#、4#、5#、7# 等5种技术组合下油松叶片水分饱和亏之间差异不显著。其中，8#处理下油松叶片水分饱和亏最小，说明保水剂+GGR+菌根+有机肥（8#）能使植株叶片在相同自然条件下仍然保持较低的水分饱和亏缺值。

2.5 不同抗旱技术组合对油松叶片相对电导率的影响

逆境会对植物的细胞质膜造成伤害，改变细胞质膜透性，从而导致叶片相对电导率变大。抗旱性强的植物，叶片相对电导率较小。从图5可以看出，各抗旱技术组合下油松叶片相对电导率从大到小依次为1#>4#>3#>5#>2#>6#>7#>8#。其中，保水剂+GGR+菌根+有机肥组合叶片的相对电导率最低，细胞质膜受到的伤害最小；保水剂组合相对电导率最高，说明该组合下植物受到逆境胁迫。保水剂（1#）与保水剂+GGR+有机肥（4#）组合之间差异不显著且都大于对照组（9#），这可能由于种植后，8#组合下部分养分在斜坡

作用下流失到CK，造成CK的部分指标优于试验组。

2.6 不同抗旱技术组合对油松叶片叶绿素含量的影响

植物叶片叶绿素含量与光合作用密切相关，水分不足时，植物体内叶绿素含量会产生变化，一定程度上，葉绿素含量可以反映植物的抗逆能力。从图6可以看出，各技术组合下油松叶片叶绿素含量为0.298～0.462 mg/g，除保水剂+菌根（5#）组合外，各抗旱技术组合处理下植株叶片叶绿素含量均明显高于CK（9#）。其中保水剂+GGR（3#）组合下油松叶片叶绿素含量最高，说明保水剂+GGR（3#）组合处理下植株光合作用旺盛，植株抗逆性较强，其次是保水剂+GGR+有机肥（4#）组合。

2.7 不同抗旱技术组合对油松叶片丙二醛含量的影响

逆境条件下植物器官会发生膜脂过氧化作用，产生丙二醛等破坏细胞膜结构、功能的物质。植物体内丙二醛含量越高，表示植物受到的伤害越大。由图7可知，自然条件下，保水剂（1#）组合下油松叶片丙二醛含量最高，表明植株正遭受逆境胁迫，不利于植株生长；保水剂+有机肥（2#）、保水剂+GGR+有机肥（4#）、保水剂+菌根（5#）、保水剂+菌根+有机肥（6#）、保水剂+GGR+菌根+有机肥（8#）5种抗旱技术组合

之间差异不显著。CK（9#）组合处理下油松体内丙二醛积累量最多，表明各抗旱技术组合均能明显提高植株的抗逆性。

2.8 不同抗旱技术组合对油松叶片过氧化氢酶活性的影响

过氧化氢酶是植物体内清除过氧化氢的主要酶类，过氧化氢酶的主要功能是清除植物代谢过程产生的过氧化氢[9]。由图8可知，1#、4#、6# 等3种抗旱技术组合，3#、8# 等2种抗旱技术组合，2#、5# 2种抗旱技术组合均差异不显著。各抗旱

技术组合下油松叶片过氧化氢酶活性从强到弱依次为8#>3#>5#>2#>1#>4#>6#>7#，除7#组合外，各技术组合均能显著增强植株的过氧化氢酶活性，有利于植株快速清除体内多余的过氧化氢，保证植株正常生理代谢功能。

2.9 8种技术组合抗旱性综合评价

单一指标的抗旱性评价往往具有单一性、不准确性，通过多指标综合评价能很好地消除单一性、不准确性。隶属函数是在多指标测定基础上，对植物抗旱性进行综合评价的有效途径，避免了单一评价指标的不准确性[13]。选取叶片相对含水量（RWC）、叶片水分饱和亏（RWD）、叶片相对电导率、叶绿素含量、丙二醛（MDA）含量、过氧化氢酶活性6项指标，进行抗旱性隶属函数值综合评价。由表1可知，8种不同抗旱技术组合的综合抗旱能力由强到弱依次为8#>2#>3#>4#>5#>6#>7#>1#，其中保水剂+GGR+菌根+有机肥（8#）组合隶属函数值均值为0.849，保水剂（1#）组合隶属函数值均值为0386，说明8# 组合的抗旱性明显比其他组合强。

3 结论与讨论

干旱是限制植物生长的主要因素之一，测定植物某些形态指标、生理指标，能很好地反映植物对逆境的抗性[14]。其中，叶片相对含水量反映植物抗脱水、保水能力。水分饱和亏反映了植物体内水分亏缺的程度；叶片相对电导率可以反映叶片细胞质膜受伤害的程度；叶片叶绿素含量直接影响植物的光合作用；丙二醛累积量直接反映植物受伤害的程度；过氧化氢酶活性越大，其清除过氧化氢的能力就越强，保护植物细胞免受过氧化氢的伤害。与CK相比，各抗旱技术组合均能提高油松保存率，促进植株生长。本试验结果表明，8种抗旱技术组合的抗旱性能为8#>2#>3#>4#>5#>6#>7#>1#，保水剂+GGR+菌根+有机肥（8#）组合的抗旱性最强。综上所述，8种抗旱技术组合均能显著提高植物抗旱性，由于各抗旱技术组合使用抗旱材料的差异，故抗旱性均不相同，其中保水剂+GGR+菌根+有机肥（8#）组合的抗旱性最强。

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