一种栽培苜蓿的抗旱基质及其应用的制作方法

本发明涉及植物生理技术领域，具体涉及一种栽培苜蓿的抗旱基质及其应用。

背景技术：

随着温室效应的日益加剧，气候持续变暖，全球性干旱现象愈加严峻。目前世界上超过三分之一的土地处于干旱或半干旱的状态。干旱是限制植物生长发育的重要环境胁迫因子。水分亏缺通过抑制植物生长发育，导致农作物及牧草大面积减产，对农业、牧草生产和畜牧业发展带来及其严重的经济损失。目前，干旱对农作物和牧草生产造成的影响在所有非生物胁迫中占据首位。因此，如何提高植物的抗旱能力成为当前农业和牧草科学研究的重要课题。

苜蓿是我国半干旱区广泛栽培的多年生豆科牧草，具有高产、优质、适应性强的特点，素有“牧草之王”的美称，在我国人工牧草种植中种植面积最大，现存种植面积为104.5万公顷，占全国人工草地种植面积的78.5％。近来随着我国退耕还林还草工程的发展和“草、畜、肥、粮”旱作节水型农业结构的调整，苜蓿的种植面积逐年扩大。因此，苜蓿在我国农牧交错区农业结构调整和草地生态农业中起着十分重要作用。然而，由于苜蓿属于深根系植物，对土壤水分消耗十分强烈，土壤干燥化现象普遍发生，导致苜蓿生产逐渐减缓，产草量持续下降，致使苜蓿草地退化，对畜牧业饲料的供应产生障碍，制约草业和畜牧业的发展。

抗旱苜蓿品种的筛选虽已成为提高苜蓿抗旱能力的重要途径，但是发达的根系往往作为苜蓿抗旱能力强的一个主要筛选指标。但是发达的根系势必会进一步增强苜蓿的耗水性，加剧土壤干旱，进一步产生土壤水分生态环境问题。因此，从苜蓿长期生产和环境可持续的角度为出发点，进行培养基质的配比研究，通过改善苜蓿生长的微环境，增强苜蓿根际周围的保水性能，提高苜蓿的抗旱能力势必会成为一种简洁、高效、可持续的途径。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种栽培苜蓿的抗旱基质，使得所述基质能够提高苜蓿的抗旱能力；

本发明的目的在于提供一种栽培苜蓿的抗旱基质，使得所述基质能够提高苜蓿在干旱胁迫下的地上部含水量；

本发明的目的在于提供一种栽培苜蓿的抗旱基质，使得所述基质能够提高苜蓿在干旱胁迫下的生物量；

本发明的目的在于提供一种栽培苜蓿的抗旱基质，使得所述基质能够提高苜蓿在干旱胁迫下的根系大小；

本发明的目的在于提供一种栽培苜蓿的抗旱基质，使得所述基质能够提高苜蓿在干旱胁迫下的叶片粗蛋白含量。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种栽培苜蓿的抗旱基质，包括沙质土壤、蛭石、腐殖酸、果胶和生长调节剂；所述生长调节剂由钼酸铵、硫酸亚铁、硫酸锌、硼砂和谷氨酸钠组成。

针对目前苜蓿耐旱品种的局限性，本发明通过优化栽培基质来实现提高苜蓿抗旱能力的目的。作为优选，所述沙质土壤、蛭石、腐殖酸和果胶的体积比为(2.4-4.8):(1.2-3.6):(0.12-0.36):0.12；更优选为(2.4-4.8):3.0:0.24:0.12。所述沙质土壤的含沙量优选＞60％。在具体实施过程中，将上述四种基质按照以上比例混匀后装盆，盆的体积是7.0dm³，每盆可添加20-80mg生长调节剂。

在本发明具体实施方式中，所述沙质土壤、蛭石、腐殖酸和果胶的体积比为4.8:3.0:0.24:0.12、4:2:0.24:0.12、4.8:1.2:0.24:0.12、3.0:3.0:0.24:0.12、3.0:3.0:0.36:0.12、3.0:3.6:0.24:0.12、2.4:3.6:0.24:0.12、3.0:3.0:0.12:0.12或3.0:3.0:0.36:0.12。

作为优选，所述蛭石和生长调节剂的体积质量比为(1.2-3.6)dm³:(20-80)mg；更优选为(2.0-3.0)dm³:(20-80)mg；进一步优选为3.0dm³:(20-80)mg；最优选为3.0dm³:50mg。

在本发明具体实施方式中，所述蛭石和生长调节剂的体积质量比为3.0dm³:50mg、1.2dm³:20mg、1.2dm³:50mg、1.2dm³:80mg、3.0dm³:20mg、3.0dm³:80mg、3.6dm³:20mg、3.6dm³:50mg或3.6dm³:80mg。

作为优选，所述生长调节剂中钼酸铵、硫酸亚铁、硫酸锌、硼砂和谷氨酸钠的质量比依次为5:10:5:5:1。

采用本发明所述基质以及沙质土壤分别栽培紫花苜蓿，然后进行干旱胁迫处理(连续一月不浇水)。结果显示，在植株表型上，在对照处理中(培养基质仅为沙质土壤)，苜蓿叶片严重萎蔫，出现典型的干旱胁迫症状。在本发明所述基质中生长的苜蓿表现较强的抗旱能力，叶片没有出现萎蔫现象，表明本发明所述基质有利于苜蓿在干旱条件下的生长。

在根系表型上，在对照处理中(培养基质仅为沙质土壤)，苜蓿的根系较小，根系表面没有吸附基质。而在本发明所述基质中生长的苜蓿，其根系较大，并且根系表面吸附大量湿润的基质，形成根鞘，增强根际周围的保水能力，提高苜蓿的抗旱性能。

在生物量上，在对照处理中(培养基质仅为沙质土壤)，苜蓿的地上部和地下部的生物量最小；在本发明所述基质中生长的苜蓿，苜蓿的地上部和地下部生物量增加，表明本发明所述基质有利于增加苜蓿在干旱条件下的产量。

在地上部含水量上，在对照处理中(培养基质仅为沙质土壤)，苜蓿的地上部含水量很小，在本发明所述基质中生长的苜蓿，苜蓿地上部的含水量显著增加，表明本发明所述基质有利于增加苜蓿的抗旱能力。

在叶片粗蛋白上，在对照处理中(培养基质仅为沙质土壤)，苜蓿叶片的粗蛋白含水量较低，在本发明所述基质中生长的苜蓿，苜蓿叶片的粗蛋白含量显著增加，表明本发明所述基质有利于提高干旱条件下生长的苜蓿品质。

基于上述本发明所述基质在各方面的优异试验效果，本发明提供了所述基质在提高苜蓿抗旱能力和/或在制备苜蓿抗旱栽培基质中的应用。

由以上技术方案可知，本发明以沙质土壤、蛭石、腐殖酸、果胶和生长调节剂作为苜蓿栽培基质的有效成分，并合理配置生长调节剂中的组成，通过改善苜蓿栽培基质的方式，使得苜蓿能够在干旱胁迫下依然维持健康植株表型，并具有较高的生物量、地上部含水量、叶片粗蛋白含量和较佳的根系表型，实现了增强苜蓿抗旱能力的目的。

附图说明

图1所示为干旱胁迫下本发明所述基质对苜蓿植株表型的影响；其中，配方1和配方2分别表示实施例1和实施例2的基质，对照为仅为沙质土壤的基质；

图2所示为干旱胁迫下本发明所述基质对苜蓿根系的影响；其中，配方1和配方2分别表示实施例1和实施例2的基质，对照为仅为沙质土壤的基质；

图3所示为干旱胁迫下本发明所述基质对苜蓿生物量的影响；其中，配方1和配方2分别表示实施例1和实施例2的基质，对照为仅为沙质土壤的基质；不同字母表示彼此间具备显著性差异(p＜0.05)；

图4所示为干旱胁迫下本发明所述基质对苜蓿地上部含水量的影响；其中，配方1和配方2分别表示实施例1和实施例2的基质，对照为仅为沙质土壤的基质；不同字母表示彼此间具备显著性差异(p＜0.05)；

图5所示为干旱胁迫下本发明所述基质对苜蓿叶片粗蛋白含量的影响；其中，配方1和配方2分别表示实施例1和实施例2的基质，对照为仅为沙质土壤的基质；不同字母表示彼此间具备显著性差异(p＜0.05)。

具体实施方式

本发明公开了一种栽培苜蓿的抗旱基质及其应用，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明所述抗旱基质及其应用经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的抗旱基质及其应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

在本发明具体实施方式中，所涉及的对比试验，如无特别说明，除去各组应有的区别外，其他组分、原料和试验条件保持一致。

以下就本发明所提供的一种栽培苜蓿的抗旱基质及其应用做进一步说明。

实施例1：本发明所述基质

沙质土壤4.0dm³(沙质土壤的含沙量大于60％)、蛭石2.0dm³、腐殖酸0.24dm³、果胶0.12dm³(四者体积比为4:2:0.24:0.12)。以上四种基质混匀后装入体积为7.0dm³的塑料盆中，每盆中添加生长调节剂50毫克；其中生长调节剂由以下组分组成：钼酸铵、硫酸亚铁、硫酸锌、硼砂、谷氨酸钠；其各组分的质量比为：5:10:5:5:1。

实施例2：本发明所述基质

沙质土壤3.0dm³、蛭石3.0dm³、腐殖酸0.24dm³、果胶0.12dm³(四者体积比为3:3:0.24:0.12)，以上四种基质混匀后装入体积为7.0dm³的塑料盆中，每盆中添加生长调节剂50毫克；其中生长调节剂由以下组分组成：钼酸铵、硫酸亚铁、硫酸锌、硼砂、谷氨酸钠；其各组分的质量比为：5:10:5:5:1。

实施例3：本发明所述基质在干旱胁迫下对苜蓿抗旱能力的影响

将草原3号紫花苜蓿种子用浓硫酸浸泡5分钟，用自来水冲洗干净，播种到0.8％的琼脂上，4℃下黑暗春化3天，转移到25℃-28℃培养箱中，种子萌发后，待胚根长约2cm时，将幼苗转移至装有不同培养基质配方的塑料盆中生长。对照处理全部是沙质土壤，不含其他的基质组分及生长调节剂。每个盆中移栽12株幼苗，待缓苗一个星期后，将每盆幼苗的数目定植为8株。每星期浇两次水，苜蓿生长1个月后停止浇水，进行干旱处理，干旱处理一个月后收集样品。实验重复三次，结果取平均值。

1、植株表型

观察在不同基质配方中干旱处理一个月的植株表型。

结果如图1所示，在对照处理中(培养基质仅为沙质土壤)，苜蓿叶片严重萎蔫，出现典型的干旱胁迫症状。在实施例1基质和实施例2基质中生长的苜蓿表现较强的抗旱能力，叶片没有出现萎蔫现象，表明本发明基质有利于苜蓿在干旱条件下的生长。

2、根系表型

收获植株地下部，观察在不同基质配方中干旱胁迫处理一个月的根系表型。

结果如图2所示，在对照处理中(培养基质仅为沙质土壤)，苜蓿的根系较小，根系表面没有吸附基质。而在实施例1基质和实施例2基质中生长的苜蓿，其根系较大，并且根系表面吸附大量湿润的基质，形成根鞘，增强根际周围的保水能力，提高苜蓿的抗旱性能。

3、生物量对比

观察在不同基质配方中干旱生长一个月的植株表型，并收获植株地上部和地下部，测定地上部和地下部生物量(指地上部分和地下部干重)。

结果如图3所示，在对照处理中(培养基质仅为沙质土壤)，苜蓿的地上部和地下部的生物量最小；在实施例1基质和实施例2基质中生长的苜蓿，苜蓿的地上部和地下部生物量增加，地上部生物量在实施例2基质中达最大，表明本发明基质有利于增加苜蓿在干旱条件下的产量。

4、地上部含水量

将在不同基质配方中干旱生长一个月的苜蓿收获，称取地上部的鲜重，然后在105℃的烘箱中杀青半小时，然后在70℃下将植物材料烘干至少2天，测定地上部的干重。通过鲜重和干重的差值计算地上部含水量。

结果如图4所示，在对照处理中(培养基质仅为沙质土壤)，苜蓿的地上部含水量很小，在实施例1基质和实施例2基质中生长的苜蓿，苜蓿地上部的含水量显著增加，表明本发明基质有利于增加苜蓿的抗旱能力。

5、苜蓿叶片粗蛋白

将在不同基质配方中干旱生长一个月的苜蓿收获，用蒸馏水洗净叶片，然后在105℃的烘箱中杀青半小时，然后在70℃下将植物材料烘干。将苜蓿干叶片用球磨仪粉碎，过100目筛子，采用凯氏定氮法测定全氮含量，用于计算叶片的粗蛋白含量。取约0.1g粉碎的苜蓿叶片样品，至于消煮管中，加入5ml浓硫酸和10滴双氧水，在消煮炉上(380℃)消煮1.5小时，冷却后在foss凯氏定氮仪上蒸馏，最后用约0.02moll^-1稀硫酸滴定，计数滴定所用体积并计算植物中全氮含量，通过以下公式计算叶片粗蛋白含量：粗蛋白含量＝全氮浓度×6.25。

结果如图5所示，在对照处理中(培养基质仅为沙质土壤)，苜蓿叶片的粗蛋白含水量较低，在实施例1基质和实施例2基质中生长的苜蓿，苜蓿叶片的粗蛋白含量显著增加，表明本发明基质有利于提高干旱条件下生长的苜蓿的品质。

实施例4：不同配比的基质的抗旱能力试验

按照实施例3中的试验方法进行生物量、地上部含水量、主根长和叶片粗蛋白的抗旱能力试验，结果见表1(果胶用量略，均为0.12立方分米)。

表1提高苜蓿旱作基质配方的产量和品质对比

注：处理1-6的生长调节剂同实施例1，处理7-12的生长调节剂同实施例2；

由表1可以看出，在土壤份数和腐殖酸份数相同的情况下，与对照相比，添加蛭石1.2-3.6dm³都显著增加了生物量和粗蛋白含量。蛭石增加到3.6dm³时，不再增加生物量和粗蛋白含量等指标，所以优选蛭石份数为3.0dm³的配方。

在土壤份数、蛭石和腐殖酸份数相同的情况下，与对照相比，生长调节剂为20毫克时已增加生物量和粗蛋白含量等各项指标。生长调节剂增加到50毫克时，苜蓿生物量和粗蛋白含量进一步提高，而生长调节剂为80时其生物量和粗蛋白含量不再增加。兼顾作用效果和经济成本，将生长调节剂的量定于50毫克。

实施例5：不同腐殖酸配比的基质的抗旱能力试验

按照实施例3中的试验方法进行生物量、地上部含水量、主根长和叶片粗蛋白的抗旱能力试验，结果见表2(果胶用量略，均为0.12立方分米)。

表2腐殖酸提高苜蓿旱作的产量和品质对比

注：生长调节剂同实施例2；

在土壤份数、蛭石和生长调节剂相同的情况下，与对照相比，添加腐殖酸为0.12-0.36dm³都显著增加了生物量和粗蛋白含量。分析该原因，腐殖酸主要是提高了土壤持水力、促进土壤微生物活动、富集和贮存营养元素，从而提高产量和品质。腐殖酸为0.24、0.36dm³对产量和品质没有显著差异，兼顾作用效果、经济成本和苜蓿品质，将腐殖酸的量定于0.24dm³。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。