提高草坪草抗旱性的生物制剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于草皮生产及养护管理技术领域，涉及提高草坪草抗旱性的生物制剂及其制备方法和应用。

背景技术：

草坪在减轻城市雾霾、吸附有毒有害气体、降低扬尘、保持水土、缓解视觉疲劳等方面发挥了重要作用。截止2014年底，中国城市绿地总面积已达到252.79万hm²(中国统计年鉴，2015)，且绿化面积在继续高速增长。然而，我国水资源严重短缺，城市绿化用水特别是草坪灌溉用水和生产生活用水的矛盾也日渐突出，使草坪草受到水分亏缺的不利影响，包括叶片脱水、萎蔫、失绿等症状，草坪质量下降，特别是在干旱半干旱区，这些影响更为明显。即使在湿润区，短期干旱也会影响草坪草的景观和生态功能。因此，有效提高草坪草的抗旱性是解决城市草坪绿化亟待解决的问题，有利于促进我国草坪业的发展，具有巨大的经济价值和广阔的发展前景。

目前，提高草坪草抗旱性可以采用野生种引种驯化、基因工程育种等方法，但这些方法耗时久，成本高，需要投入大量人力物力。除以上措施外，通过外源喷湿生物制剂是一种快捷、有效且易于推广的提高草坪草抗旱性的重要途径。

乙硫氨酸(ethionine)是一种含硫氨基酸，分子量163.24，在植物领域运用相对较多的是作为诱变剂进行突变体筛选，但作为生物制剂提高草坪草的抗旱性方面还未见报道。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供乙硫氨酸的新应用。

本发明的另一目的是提供一种提高草坪草抗旱性的生物制剂。

本发明的又一目的是提供该制剂的制备方法。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：

乙硫氨酸在提高草坪草抗旱性中的应用。

一种提高草坪草抗旱性的生物制剂，以水为溶剂，内含25-350mg/L乙硫氨酸，优选含有50-300mg/L乙硫氨酸；进一步优选含有50mg/L乙硫氨酸或250mg/L乙硫氨酸。对暖季型草，乙硫氨酸最佳浓度是50mg/L，对冷季型草最佳浓度是250mg/L。

其中，所述的乙硫氨酸为L-乙硫氨基酪酸。

所述的制剂中还优选含有1‰的吐温-20。

本发明所述的提高草坪草抗旱性的生物制剂的制备方法，包含以下步骤：

1)称取乙硫氨酸加入水中，在磁力搅拌器上搅拌使之充分溶解；

2)称取吐温-20，放入步骤1)制备的溶液中，配制成体积比1‰的溶液，在磁力搅拌器上充分搅拌使之均匀。

本发明所述的生物制剂在提高草坪草抗旱性中的应用。

有益效果：

乙硫氨酸能够提高草坪草的抗旱性，在干旱胁迫环境下，喷施乙硫氨酸的草坪草能够增强植株持水能力，维持较高的草坪质量。叶面喷施乙硫氨酸抑制了草坪草膜脂的过氧化，保持了较高的细胞膜的稳定性和完整性，具体表现为较低的EL和MDA含量；并且使CAT和APX酶活性比单独干旱下的植株显著升高。

附图说明

图1实验处理15天，不同浓度乙硫氨酸对冷季型草坪草干旱胁迫的缓解能力

图2不同浓度乙硫氨酸对暖季型草坪草干旱胁迫的缓解能力

图3不同处理下的土壤含水量

Control为对照，ethionine为乙硫氨酸，Drought为干旱处理，下同

图4干旱处理下高羊茅的表型图

图5不同处理对草坪质量的影响

注：图中竖线表示不同处理间的最小显著差异LSD，显著水平为P＝0.05，下同。

图6不同处理对高羊茅叶片含水量的影响

图7不同处理对叶片电解质渗漏率和丙二醛含量的影响

不同小写字母代表同一天不同处理间差异显著，下同。

图8不同处理对叶片抗氧化酶活性的影响

具体实施方式

实施例1

1、生物制剂的配制

1)称取乙硫氨酸加入水中，在磁力搅拌器上搅拌使之充分溶解；

2)称取吐温-20(Tween-20)，放入1)溶液中，配制成1‰(体积比)的溶液，在磁力搅拌器上充分搅拌使之均匀。

2、材料与方法

供试材料为冷季型草坪草高羊茅‘Arid3’(Festuca arundinacea cv.‘Arid3’)，采取营养繁殖的方法进行材料培养。于2015年6月3日挖取2年生成熟的高羊茅草皮块，移植到装满全沙基质的PVC管中(管的直径11cm，高度50cm)，沙为长江水洗中粗沙。草坪草在温室大棚内预培养，每2d浇水1次，每隔2d按照1/3原则进行一次修剪，保持高度约为5cm。预培养期间施尿素一次(含氮量≥46.3％)，注意预防病害。大棚内安装温湿度计，记录每日的最高气温、最低气温和相对湿度。

材料预培养60天，至长势良好、色泽均匀一致时开始试验处理。乙硫氨酸设6个浓度梯度进行浓度筛选，分别为0mg/L、50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L、300mg/L、350mg/L。每个浓度处理重复5次。0d开始喷施，以后每隔5d喷施一次，共处理15天。

采用随机区组设计，设计8个处理，分别是:

(1)干旱D：叶面喷施10ml蒸馏水；

(2)干旱D+ethionine乙硫氨酸：叶面喷施10ml C₁(50mg/L)乙硫氨酸；

(3)干旱D+ethionine乙硫氨酸：叶面喷施10ml C₂(100mg/L)乙硫氨酸；

(4)干旱D+ethionine乙硫氨酸：叶面喷施10ml C₃(150mg/L)乙硫氨酸；

(5)干旱D+ethionine乙硫氨酸：叶面喷施10ml C₄(200mg/L)乙硫氨酸；

(6)干旱D+ethionine乙硫氨酸：叶面喷施10ml C₅(250mg/L)乙硫氨酸；

(7)干旱D+ethionine乙硫氨酸：叶面喷施10ml C₆(300mg/L)乙硫氨酸；

(8)干旱D+ethionine乙硫氨酸：叶面喷施10ml C₇(350mg/L)乙硫氨酸。

干旱处理组(1)-(8)完全停止浇水，分别于试验第0d、5d、10d、15d时进行拍照记录，每管喷施等体积蒸馏水或乙硫氨酸溶液10ml，喷施时要求雾化良好，喷洒均匀，水滴不成股流下。

3、结果

由图1可以看出，干旱处理15天时，不同处理下高羊茅‘Arid3’的表观质量均发生明显下降，但叶面喷施250mg/L乙硫氨酸的处理具有较好的坪观质量，持绿性状最好。

实施例2

1、生物制剂的配制

1)称取乙硫氨酸，在磁力搅拌器上搅拌使之充分溶解；

2)称取吐温-20(Tween-20)，放入1)溶液中，配制成1‰(体积比)的溶液，在磁力搅拌器上充分搅拌使之均匀。

2、材料与方法

供试材料为暖季型草坪草狗牙根(Cynodon dactylon cv.‘Tifway’，采取营养繁殖的方法进行材料培养。于2015年7月4日对采集的地上茎扦插到装满全沙基质的PVC管中(管的直径11cm，高度50cm)。沙为长江水洗中粗沙。草坪草在温室大棚内预培养，每2d浇水1次，每隔2d按照1/3原则进行一次修剪，保持高度约为5cm。预培养期间施尿素一次(含氮量≥46.3％)，注意预防病害。大棚内安装温湿度计，记录每日的最高气温、最低气温和相对湿度。

材料预培养60天，至长势良好、色泽均匀一致时开始试验处理。乙硫氨酸设，4个浓度梯度进行浓度筛选，分别为0mg/L、25mg/L、50mg/L、150mg/L。每个浓度处理重复5次。0d开始喷施，以后每隔5d喷施一次，共处理25天。

采用随机区组设计，设计4个处理，分别是:

(1)干旱D：叶面喷施蒸10ml蒸馏水；

(2)干旱D+ethionine乙硫氨酸：叶面喷施10ml C₁(25mg/L)乙硫氨酸；

(3)干旱D+ethionine乙硫氨酸：叶面喷施10ml C₂(50mg/L)乙硫氨酸；

(4)干旱D+ethionine乙硫氨酸：叶面喷施10ml C₃(150mg/L)乙硫氨酸。

干旱处理组(1)-(4)完全停止浇水，分别于试验第0d、5d、10d、15d时进行拍照记录，每管喷施等体积蒸馏水或乙硫氨酸溶液10mL，喷施时要求雾化良好，喷洒均匀，水滴不成股流下。对照组以等量蒸馏水代替药液叶面喷施。

3、结果

由图2可以看出，干旱处理20天时，不同处理下狗牙根的表观质量均发生明显下降，但叶面喷施50mg/L乙硫氨酸的处理具有较好的坪观质量，持绿性状最好。

实施例3

1、生物制剂的配制

1)称取乙硫氨酸，在磁力搅拌器上搅拌使之充分溶解；

2)称取吐温-20(Tween-20)，放入1)溶液中，配制成1‰(体积比)的溶液，在磁力搅拌器上充分搅拌使之均匀。

2、材料与方法

供试材料为高羊茅‘Arid3’(F.arundinacea cv.‘Arid3’)，采取营养繁殖的方法进行材料培养。于2015年6月3日挖取2年生成熟的高羊茅草皮块，移植到装满全沙基质的PVC管中(管的直径11cm，高度50cm)。沙为长江水洗中粗沙。草坪草在温室大棚内预培养，每2d浇水1次，每隔2d按照1/3原则进行一次修剪，保持高度约为5cm。预培养期间施尿素一次(含氮量≥46.3％)，注意预防病害。大棚内安装温湿度计，记录每日的最高气温、最低气温和相对湿度。

材料预培养60天，至长势良好、色泽均匀一致时开始试验处理。乙硫氨酸浓度采用实施例1筛选出的250mg/L。每个处理重复5次，共处理25天。

采用随机区组设计，设计4个处理，分别是:

(1)对照Control:正常浇水；

(2)对照Control+ethionine乙硫氨酸:正常浇水，同时叶面喷施10ml 250mg/L乙硫氨酸；

(3)干旱D:叶面喷施10ml蒸馏水；

(4)干旱D+ethionine乙硫氨酸:叶面喷施10ml 250mg/L乙硫氨酸。

干旱处理组(1)-(4)完全停止浇水，分别于试验第0d、5d、10d、18、25d时进行拍照记录，评价草坪质量(Turf quality，TQ)，并测定土壤水分含量(Soil water content,SWC)、叶片相对含水量(Relative water content,RWC)、电解质渗漏率(Electrolyte leakage,EL)。在实验处理25天测定丙二醛(MDA)含量和抗氧化酶活性，包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、和抗坏血酸过氧化物酶(APX)。每管喷施等体积蒸馏水或乙硫氨酸溶液10ml，喷施时要求雾化良好，喷洒均匀，水滴不成股流下。

3、结果

从图3可以看出，无论是在正常浇水还是在干旱情况下，两个处理间SWC没有显著差异，说明对照积极干旱处理的土壤水分情况分别处于同一水平。

从图4和图5可以看出，干旱处理使高羊茅草坪质量不断降低，胁迫18天时，草坪质量急剧下降为对照的30％，但叶面喷施乙硫氨酸维持了较高的草坪质量，其草坪质量只下降为对照的13％，且在统计学上没有显著差异。处理25天时，两个对照都维持在7.8-8，但胁迫处理使草坪质量均发生显著下降，干旱使其下降为对照的45％，叶面喷施乙硫氨酸使草坪质量下降为对照的24％，说明叶面喷施乙硫氨酸能够显著提高冷季型草坪草的抗旱能力。

叶片含水量RWC是反应植物抗旱性的重要指标之一，直接代表叶片保存水分的能力。从图6可以看出，单独干旱处理5天时，高羊茅RWC就发生显著下降，但在整个实验过程中，叶面喷施乙硫氨酸均使RWC显著高于单独干旱的植株，说明乙硫氨酸能够提高植株持水能力。

电解质渗漏率EL能够反应细胞膜的稳定性和完整性，而MDA能够体现膜脂的过氧化情况。从图7可以看出，随着干旱期的延长，干旱程度不断加重，EL和MDA均显著升高，而叶面喷施乙硫氨酸抑制了膜脂的过氧化，保持了较高的细胞膜的稳定性和完整性，具体表现为较低的EL和MDA含量。

干旱能够引起活性氧(ROS)的积累，而植物自身通过启动抗氧化酶系统消除活性氧对膜的破坏，从而提高植物的抗旱能力。从图8可以看出，随着实验期的延长，单独干旱引起SOD和POD活性的显著升高，叶面喷施乙硫氨酸没有影响SOD酶的活性，但使POD酶活性大幅上升，是单独干旱情况下的1.43倍；同时，在干旱情况下，叶面喷施乙硫氨酸使CAT和APX酶活性比单独干旱下的植株显著升高。