黑麦草不同品种响应植被砼干热生境的表型特征

杨杰峰，邓红华，费永俊

（1.湖北生态工程职业技术学院，武汉 430200；2.长江大学园艺园林学院，湖北 荆州 434025）

黑麦草（LoliumperenneLinn.）属禾本科（Gramineae）黑麦草属（Lolium），是冷季型草坪的代表种，喜温湿气候，土壤疏松［1］，原产于欧洲，中国引种作牧草和草坪，是长江中下游及其以南地区重要的禾本科草类，其须根发达，分蘖力强，出苗快，长势旺，耐践踏［2］。草地黑麦草在冬季严寒低温、夏季酷暑时期进入生长低谷，特别在夏季干热的气候下，如果干旱缺水，其生活力显著下降，部分叶片可能发黄，严重时茎叶枯干或进入夏季休眠状态［3］。在广大的过渡带地区，包括武汉、荆州、宁波和杭州等城市，草地黑麦草观赏性比较好，但夏季高温干旱对草地黑麦草生长有抑制作用，存在明显的黄绿期，比较适合作混播材料［4-6］。目前，对草地黑麦草的研究多侧重于畜牧业和肥料业方面［7-10］，较少研究其作为草坪草的用途，对其越夏性能的研究处于空白状态。就外观形态方面而言，选择的鉴定指标有些单一［11，12］。在研究方法方面，多运用灰色关联分析［13］、方差分析［7］。此外，虽然关于品种的适应性和品种的筛选研究较多［14，15］，但在人工加热后对其进行干旱处理，并对处理后的草坪草恢复力的研究鲜见报道［11］。本试验通过测定与耐干热性相关的伤害率、枯死率、叶色、质地、气孔大小、频度等形态数量指标和草坪草性状指标，探讨黑麦草3个品种在高温干旱胁迫下的形态变化，并且对其恢复力进行测定和比较，阐明这2个生态因子对草地黑麦草生长发育的影响，为草地黑麦草在植被砼上以及过渡带地区的抗逆研究和推广利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2005年4月12日在长江大学植物资源与环境国家与地方共建基础实验室进行，供试材料为多年生黑麦草的3个品种（种子由上海春茵草坪技术有限公司提供）：速生（Barverdi）、美达丽（Medalist）、爱森特（Accent），播于植被砼（以泥土、锯末、水泥等材料为基质，按照一定的配比，用40 cm×40 cm×10 cm的木头模具做成）上，每个品种设置5个重复。4月18日开始萌芽，5月初各个植被砼植株数趋于稳定，生长良好。

1.2 试验方法

随机取自不同品种的成熟黑麦草叶片，剪取中上部分，分成1～2 cm的组织块。立即将所采叶片放入FAA中，抽真空，固定24 h，并保存其中。将已固定的叶片转移至清水中清洗数次并浸泡除去固定液，再将材料放于小纸片上，用新刀片轻轻、均匀地刮去上表皮和一些叶肉，将留存的表皮转移至1%混合酶液（果胶酶和纤维素酶各50%）中，保持在室温25～30℃条件下处理（解离）0.5 h，待叶肉完全解离后，再将表皮移至培养皿中用去离子水进行清洗，清除残留的叶肉，换一次去离子水转入表面皿镜检（适合的材料制片）。用4%铁矾染5～10 min后用自来水漂洗10 min，去离子水冲洗，再用0.5%苏木精染3～5 min，自来水洗约0.5 min，再用2%铁矾适度分色（3～4 min），自来水漂洗10 min后取出展平在载玻片上，用甘油封片，光镜观察，采用Olympus显微摄影［15］。

采用简单随机取样法，切取15 cm×15 cm×8 cm的植被砼，每个品种取5块，同时盆景园中设对照1块，3个品种共计15块，将所有移栽苗搬至实验室，利用电热鼓风干燥箱于50℃抽湿处理，时间以Glade在此条件下的半数致死量所需时间53 min为标准。试验期间，将对照进行避雨干旱（不浇水）管理。待高温处理结束后，对所有移栽苗进行停水5 d处理，记录其地上部分的形态数量指标和草坪性状指标。于5月30日至6月10日恢复正常水肥管理，观察各品种（包括对照）恢复生长情况，比较数量指标和草坪性状指标，从而确定各品种的耐干热性及恢复能力。

1.2.1 气孔大小的测定 每份材料上分别选择6个视野，每个视野选择5个气孔，进行气孔长度和宽度的测定。同时取典型视野照相（本试验中叶片离体失水后气孔处于关闭状态，故所测各数值均为气孔关闭状态下的数值，气孔长度是哑铃形保卫细胞长度；气孔宽度是垂直于哑铃形保卫细胞的最宽值）。1.2.2 气孔密度的测定 对材料随机观测视野中的气孔数，每段观测30次，根据标尺计算单位面积的气孔数。

1.2.3 伤害程度的测定 在高温干旱处理后、恢复时期测定处理和对照的伤害率和枯死率，以1小块植被砼为1个测定对象，每个品种测5组数值，取平均数并作图。

1.2.4 叶色的测定 分别在高温干旱处理前、高温干旱处理后2个时期用目测法估测叶色值。按5级制来分级：1为淡黄绿；2为黄绿；3为绿；4为深绿；5为墨绿［16］。每个植被砼随机测30个数值，取平均数。

1.2.5 质地的测定 质地反映草坪草纤细与光滑的程度。一般认为，叶宽越窄，则质地越光滑。在移栽时、高温干旱处理前、高温干旱处理后3个阶段进行，用直尺测量二级叶片的叶宽。叶宽即测二级叶片在自然状态下的最宽处。每个品种随机测15个数值，取其平均值。按5级制来分级：1为叶片糙硬，宽度≥5 mm；2为叶片革质，4 mm≤宽度＜5 mm；3为叶片光滑，3 mm≤宽度＜4 mm；4为叶片光滑，2 mm≤宽度＜3 mm；5为叶片柔滑，宽度＜2 mm［16］。

2 结果与分析

2.1 高温干旱胁迫对黑麦草的伤害及其恢复能力

伤害表现是鉴定草坪草抗逆性最为直观简便的方式，将高温干旱处理下表现卷曲、黄化及全部萎蔫叶片占全部植株叶片的百分数作为草坪草的伤害率；高温干旱处理下表现死亡的叶片占全部植株叶片的百分数作为草坪草的枯死率。由图1A可知，草地黑麦草各品种经高温干旱处理后都受到不同程度的伤害。从伤害率来看，Barverdi受伤害程度最严重，为77.10%，其次为Medalist，伤害率为67.35%，Accent伤害率最低，为45.72%；在枯死率方面，Accent枯死率最高，为19.49%，其次为Barverdi，枯死率为16.92%，枯死率最低为Medalist，为15.95%。综合各品种的伤害程度可知，Barverdi总体伤害程度（伤害率和枯死率之和）最高，达94.02%，Medalist次之，为83.30%，Accent最低，为65.21%。经过高温干旱处理后，供试品种间伤害程度变化趋势不同（图1B）。其中，Barverdi和Medalist在恢复正常的水肥管理后，枯死率均上升。说明两者的恢复力较差，对高温干旱非常敏感。而Accent对高温干旱不敏感，伤害率随恢复期的延长而下降，下降幅度为10.80个百分点。在恢复期，3个供试品种的枯死率均有所上升，而在伤害率方面，除Medalist外，另2个品种伤害率均有下降。各植株伤害表现仅限于枯黄和失绿2种情况，但植株死亡现象较普遍。结果表明，Accent恢复力好于其他品种，Barverdi和Medalist恢复力较差，特别是Barverdi的枯死率和Medalist伤害率在恢复正常水肥管理后仍有上升。

图1 黑麦草各品种在高温干旱胁迫下（A）及其在恢复期（B）的伤害程度

2.2 高温干旱胁迫对不同品种黑麦草叶色及质地的影响

叶色（绿度）是以颜色为基础的草坪质量评价单位，它是草坪修剪后地上枝条剩余量的量度［6］。草坪草叶色通常由于草坪草种（品种）不同，颜色有浅绿到浓绿发生变化。由表1可知，在高温干旱处理前，Barverdi在品种内色泽最深，为近深绿色，叶色得分最高。Accent和Medalist叶色相差不大，均为绿色。而在高温干旱处理后，各品种叶色的得分均有不同程度下降，Accent得分最低，色泽黯淡无光，为淡黄绿色；Medalist得分居中，色泽为黄绿色；Barverdi得分最高，达到近绿色等级。

质地是对叶宽和触感的量度，人们往往倾向于细叶草坪草，在生产中，以叶宽1.5～3.3 mm为优［16］。根据表1可知，在高温干旱处理前各品种质地都很好，叶形和手感都不错。但在高温干旱处理后，叶片表现卷曲萎焉，叶片糙硬呈革质状。Accent叶片卷曲枯萎最为严重，质地最差，受高温干旱胁迫伤害最大；Medalist次之；Barverdi表现最佳，尽管叶片也有部分卷曲枯黄，但整体叶形和手感都不错，质地较好。

表1 黑麦草各品种的叶色、质地观测得分

2.3 不同品种黑麦草表皮气孔比较

由图2可知，供试的不同品种黑麦草的气孔长宽比，Barverdi与Medalist无显著差异（P＜0.05），Barverdi与Accent有显著差异（P＜0.05），Medalist与Accent有显著差异（P＜0.05）；长宽比的平均值分别是2.003、2.153、1.531，Accent的气孔的长宽比最小。3种黑麦草的气孔密度分别为Accent［（213.25±2.79）个/mm2］＞Medalist［（181.08±1.96）个/mm2］＞Barverdi［（177.58±1.35）个/mm2］，最 大 差 异 值 为35.67个/mm2；可知Accent抗旱性最强，气孔密度越大，越有利于蒸腾，有利于植物吸水，其在高温干旱下的抗性越强；而在气孔较大时虽也利于蒸腾，但从试验情况来看，在高温干旱情况下，植物气孔密度对抗性的影响比对气孔大小的程度更大。

图2 不同品种黑麦草下表皮气孔长宽比（A）、气孔密度（B）的比较

从3种黑麦草电镜扫描结果（图3）发现，Medalist叶表皮气孔最为狭长（长宽比大），而Accent叶表皮气孔较为粗短；在气孔密度方面，Barverdi、Medalist的气孔分布较为均匀，相对较小，而Accent的气孔分布不均匀，密度相对较大。

图3 不同品种黑麦草叶表皮气孔电镜扫描结果

3 讨论

比较3种黑麦草气孔长宽比，Accent与Barverdi有显著差异，Accent与Medalist有显著差异，Medalist与Barverdi无显著差异。Accent气孔的长宽比最小，为1.531，Barverdi的次之，为2.003，Medalist的最大，为2.153；比较3种黑麦草下表皮的气孔密度，Accent与Barverdi有显著差异，Accent与Medalist有显著差异，Medalist与Barverdi无显著差异，Accent的密度最大，为（213.25±2.79）个/mm2，Medalist的次之，为（181.08±1.96）个/mm2，Barverdi的 最 小，为（177.58±1.35）个/mm2。不同品种抗高温、抗旱性与气孔大小和密度具有相应的关系，气孔频度和大小越大，其抗性越强，但气孔密度对抗性的影响比对气孔大小的影响程度更大。综合伤害比率、叶色和质地3项形态指标以及恢复能力的测试，可知Accent耐干热性最强，可以考虑作为砼护坡生态工程以及过渡带地区的适用草种。

气孔是植物叶片和外界环境进行气体交换的重要通道。水蒸气、二氧化碳、氧气都要经过气孔，气孔的开闭会影响植物的蒸腾、光合、呼吸等生理过程［17，18］。气孔的形态、大小、分布和数量影响植物的光合和蒸腾等生理活动，气孔频度和气孔大小直接影响内部阻力，气孔频度大且气孔大时，内部阻力小，蒸腾较强，反之则阻力大，蒸腾较弱［19，20］。在作物、蔬菜花卉上，人们对气孔形状、发育及生理活动等方面都做了比较深入的研究［［21-23］。王光耀等［24］研究了菜豆4个不同抗热性品种的气孔特性发现，不论是在常温还是高温下，抗热性品种都能维持较长时间的低气孔阻抗。同时抗热品种气孔的密度更大，本试验观测结果也证实了这一点，耐干热性好的Accent气孔密度大于其他2个品种。

在3个供试草坪草品种中，综合数量指标和草坪性状指标可知，Accent在伤害程度中表现最佳，仅就各草种受高温干旱胁迫伤害指标而言，除Accent外，其他草种受伤害程度都在80%以上，如果单播这2个草地黑麦草品种建植草坪，由于越夏性能差，经过2～3年后草坪就会退化，必须重新补播改良或重新建植。鉴于此，一方面，笔者建议可选用适用性好的草地黑麦草品种，如Accent与其他草坪草混播，起保护草种或冬季绿化的作用；另一方面考虑在盛夏高温季节加强水肥、修剪等田间管理，以增强草坪植物抗逆性［25］。将不同处理在高温干旱胁迫时期、恢复时期伤害率和枯死率进行对比，可知Accent的耐干热性好于其他品种，Medalist和Barverdi耐干热性较差。本研究在黑麦草指标评价上主要采用目测评估法，具有一定主观性，为减少评估主观影响，在质量评定过程中可采用几个评价者相对独立评价，综合评判［26］。只有把定量测定与定性观察（引种试验）结合起来，对草种抗逆性的评价才是较全面和可靠的［27］。因此，采用植物体内叶绿素含量测定绿度指标、植株内电导率测定抗热性［28］，将测定指标进一步量化处理，会提高草坪草质量评价精确度。

4 小结

试验表明，经过高温干旱处理，3个品种的叶色、质地、叶宽、气孔密度以及植株成活等指标有显著影响。在总体伤害程度（伤害率和枯死率）方面对Barverdi影响最大，Medalist其次，Accent最低；叶色方面，对Accent影响最大，Medalist次之，Barverdi最小；而在气孔大小Barverdi＞Medalist＞Accent，气孔密度为Accent＞Medalist＞Barverdi。