本發(fā)明屬于草皮生產(chǎn)及養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)領(lǐng)域，涉及提高草坪草抗旱性的生物制劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

草坪在減輕城市霧霾、吸附有毒有害氣體、降低揚(yáng)塵、保持水土、緩解視覺疲勞等方面發(fā)揮了重要作用。截止2014年底，中國城市綠地總面積已達(dá)到252.79萬hm²(中國統(tǒng)計(jì)年鑒，2015)，且綠化面積在繼續(xù)高速增長。然而，我國水資源嚴(yán)重短缺，城市綠化用水特別是草坪灌溉用水和生產(chǎn)生活用水的矛盾也日漸突出，使草坪草受到水分虧缺的不利影響，包括葉片脫水、萎蔫、失綠等癥狀，草坪質(zhì)量下降，特別是在干旱半干旱區(qū)，這些影響更為明顯。即使在濕潤區(qū)，短期干旱也會(huì)影響草坪草的景觀和生態(tài)功能。因此，有效提高草坪草的抗旱性是解決城市草坪綠化亟待解決的問題，有利于促進(jìn)我國草坪業(yè)的發(fā)展，具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景。

目前，提高草坪草抗旱性可以采用野生種引種馴化、基因工程育種等方法，但這些方法耗時(shí)久，成本高，需要投入大量人力物力。除以上措施外，通過外源噴濕生物制劑是一種快捷、有效且易于推廣的提高草坪草抗旱性的重要途徑。

乙硫氨酸(ethionine)是一種含硫氨基酸，分子量163.24，在植物領(lǐng)域運(yùn)用相對(duì)較多的是作為誘變劑進(jìn)行突變體篩選，但作為生物制劑提高草坪草的抗旱性方面還未見報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供乙硫氨酸的新應(yīng)用。

本發(fā)明的另一目的是提供一種提高草坪草抗旱性的生物制劑。

本發(fā)明的又一目的是提供該制劑的制備方法。

本發(fā)明的目的可通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

乙硫氨酸在提高草坪草抗旱性中的應(yīng)用。

一種提高草坪草抗旱性的生物制劑，以水為溶劑，內(nèi)含25-350mg/L乙硫氨酸，優(yōu)選含有50-300mg/L乙硫氨酸；進(jìn)一步優(yōu)選含有50mg/L乙硫氨酸或250mg/L乙硫氨酸。對(duì)暖季型草，乙硫氨酸最佳濃度是50mg/L，對(duì)冷季型草最佳濃度是250mg/L。

其中，所述的乙硫氨酸為L-乙硫氨基酪酸。

所述的制劑中還優(yōu)選含有1‰的吐溫-20。

本發(fā)明所述的提高草坪草抗旱性的生物制劑的制備方法，包含以下步驟：

1)稱取乙硫氨酸加入水中，在磁力攪拌器上攪拌使之充分溶解；

2)稱取吐溫-20，放入步驟1)制備的溶液中，配制成體積比1‰的溶液，在磁力攪拌器上充分?jǐn)嚢枋怪鶆颉?/p>

本發(fā)明所述的生物制劑在提高草坪草抗旱性中的應(yīng)用。

有益效果：

乙硫氨酸能夠提高草坪草的抗旱性，在干旱脅迫環(huán)境下，噴施乙硫氨酸的草坪草能夠增強(qiáng)植株持水能力，維持較高的草坪質(zhì)量。葉面噴施乙硫氨酸抑制了草坪草膜脂的過氧化，保持了較高的細(xì)胞膜的穩(wěn)定性和完整性，具體表現(xiàn)為較低的EL和MDA含量；并且使CAT和APX酶活性比單獨(dú)干旱下的植株顯著升高。

附圖說明

圖1實(shí)驗(yàn)處理15天，不同濃度乙硫氨酸對(duì)冷季型草坪草干旱脅迫的緩解能力

圖2不同濃度乙硫氨酸對(duì)暖季型草坪草干旱脅迫的緩解能力

圖3不同處理下的土壤含水量

Control為對(duì)照，ethionine為乙硫氨酸，Drought為干旱處理，下同

圖4干旱處理下高羊茅的表型圖

圖5不同處理對(duì)草坪質(zhì)量的影響

注：圖中豎線表示不同處理間的最小顯著差異LSD，顯著水平為P＝0.05，下同。

圖6不同處理對(duì)高羊茅葉片含水量的影響

圖7不同處理對(duì)葉片電解質(zhì)滲漏率和丙二醛含量的影響

不同小寫字母代表同一天不同處理間差異顯著，下同。

圖8不同處理對(duì)葉片抗氧化酶活性的影響

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

1、生物制劑的配制

1)稱取乙硫氨酸加入水中，在磁力攪拌器上攪拌使之充分溶解；

2)稱取吐溫-20(Tween-20)，放入1)溶液中，配制成1‰(體積比)的溶液，在磁力攪拌器上充分?jǐn)嚢枋怪鶆颉?/p>

2、材料與方法

供試材料為冷季型草坪草高羊茅‘Arid3’(Festuca arundinacea cv.‘Arid3’)，采取營養(yǎng)繁殖的方法進(jìn)行材料培養(yǎng)。于2015年6月3日挖取2年生成熟的高羊茅草皮塊，移植到裝滿全沙基質(zhì)的PVC管中(管的直徑11cm，高度50cm)，沙為長江水洗中粗沙。草坪草在溫室大棚內(nèi)預(yù)培養(yǎng)，每2d澆水1次，每隔2d按照1/3原則進(jìn)行一次修剪，保持高度約為5cm。預(yù)培養(yǎng)期間施尿素一次(含氮量≥46.3％)，注意預(yù)防病害。大棚內(nèi)安裝溫濕度計(jì)，記錄每日的最高氣溫、最低氣溫和相對(duì)濕度。

材料預(yù)培養(yǎng)60天，至長勢(shì)良好、色澤均勻一致時(shí)開始試驗(yàn)處理。乙硫氨酸設(shè)6個(gè)濃度梯度進(jìn)行濃度篩選，分別為0mg/L、50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L、300mg/L、350mg/L。每個(gè)濃度處理重復(fù)5次。0d開始噴施，以后每隔5d噴施一次，共處理15天。

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)8個(gè)處理，分別是:

(1)干旱D：葉面噴施10ml蒸餾水；

(2)干旱D+ethionine乙硫氨酸：葉面噴施10ml C₁(50mg/L)乙硫氨酸；

(3)干旱D+ethionine乙硫氨酸：葉面噴施10ml C₂(100mg/L)乙硫氨酸；

(4)干旱D+ethionine乙硫氨酸：葉面噴施10ml C₃(150mg/L)乙硫氨酸；

(5)干旱D+ethionine乙硫氨酸：葉面噴施10ml C₄(200mg/L)乙硫氨酸；

(6)干旱D+ethionine乙硫氨酸：葉面噴施10ml C₅(250mg/L)乙硫氨酸；

(7)干旱D+ethionine乙硫氨酸：葉面噴施10ml C₆(300mg/L)乙硫氨酸；

(8)干旱D+ethionine乙硫氨酸：葉面噴施10ml C₇(350mg/L)乙硫氨酸。

干旱處理組(1)-(8)完全停止?jié)菜?，分別于試驗(yàn)第0d、5d、10d、15d時(shí)進(jìn)行拍照記錄，每管噴施等體積蒸餾水或乙硫氨酸溶液10ml，噴施時(shí)要求霧化良好，噴灑均勻，水滴不成股流下。

3、結(jié)果

由圖1可以看出，干旱處理15天時(shí)，不同處理下高羊茅‘Arid3’的表觀質(zhì)量均發(fā)生明顯下降，但葉面噴施250mg/L乙硫氨酸的處理具有較好的坪觀質(zhì)量，持綠性狀最好。

實(shí)施例2

1、生物制劑的配制

1)稱取乙硫氨酸，在磁力攪拌器上攪拌使之充分溶解；

2)稱取吐溫-20(Tween-20)，放入1)溶液中，配制成1‰(體積比)的溶液，在磁力攪拌器上充分?jǐn)嚢枋怪鶆颉?/p>

2、材料與方法

供試材料為暖季型草坪草狗牙根(Cynodon dactylon cv.‘Tifway’，采取營養(yǎng)繁殖的方法進(jìn)行材料培養(yǎng)。于2015年7月4日對(duì)采集的地上莖扦插到裝滿全沙基質(zhì)的PVC管中(管的直徑11cm，高度50cm)。沙為長江水洗中粗沙。草坪草在溫室大棚內(nèi)預(yù)培養(yǎng)，每2d澆水1次，每隔2d按照1/3原則進(jìn)行一次修剪，保持高度約為5cm。預(yù)培養(yǎng)期間施尿素一次(含氮量≥46.3％)，注意預(yù)防病害。大棚內(nèi)安裝溫濕度計(jì)，記錄每日的最高氣溫、最低氣溫和相對(duì)濕度。

材料預(yù)培養(yǎng)60天，至長勢(shì)良好、色澤均勻一致時(shí)開始試驗(yàn)處理。乙硫氨酸設(shè)，4個(gè)濃度梯度進(jìn)行濃度篩選，分別為0mg/L、25mg/L、50mg/L、150mg/L。每個(gè)濃度處理重復(fù)5次。0d開始噴施，以后每隔5d噴施一次，共處理25天。

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)4個(gè)處理，分別是:

(1)干旱D：葉面噴施蒸10ml蒸餾水；

(2)干旱D+ethionine乙硫氨酸：葉面噴施10ml C₁(25mg/L)乙硫氨酸；

(3)干旱D+ethionine乙硫氨酸：葉面噴施10ml C₂(50mg/L)乙硫氨酸；

(4)干旱D+ethionine乙硫氨酸：葉面噴施10ml C₃(150mg/L)乙硫氨酸。

干旱處理組(1)-(4)完全停止?jié)菜?，分別于試驗(yàn)第0d、5d、10d、15d時(shí)進(jìn)行拍照記錄，每管噴施等體積蒸餾水或乙硫氨酸溶液10mL，噴施時(shí)要求霧化良好，噴灑均勻，水滴不成股流下。對(duì)照組以等量蒸餾水代替藥液葉面噴施。

3、結(jié)果

由圖2可以看出，干旱處理20天時(shí)，不同處理下狗牙根的表觀質(zhì)量均發(fā)生明顯下降，但葉面噴施50mg/L乙硫氨酸的處理具有較好的坪觀質(zhì)量，持綠性狀最好。

實(shí)施例3

1、生物制劑的配制

1)稱取乙硫氨酸，在磁力攪拌器上攪拌使之充分溶解；

2)稱取吐溫-20(Tween-20)，放入1)溶液中，配制成1‰(體積比)的溶液，在磁力攪拌器上充分?jǐn)嚢枋怪鶆颉?/p>

2、材料與方法

供試材料為高羊茅‘Arid3’(F.arundinacea cv.‘Arid3’)，采取營養(yǎng)繁殖的方法進(jìn)行材料培養(yǎng)。于2015年6月3日挖取2年生成熟的高羊茅草皮塊，移植到裝滿全沙基質(zhì)的PVC管中(管的直徑11cm，高度50cm)。沙為長江水洗中粗沙。草坪草在溫室大棚內(nèi)預(yù)培養(yǎng)，每2d澆水1次，每隔2d按照1/3原則進(jìn)行一次修剪，保持高度約為5cm。預(yù)培養(yǎng)期間施尿素一次(含氮量≥46.3％)，注意預(yù)防病害。大棚內(nèi)安裝溫濕度計(jì)，記錄每日的最高氣溫、最低氣溫和相對(duì)濕度。

材料預(yù)培養(yǎng)60天，至長勢(shì)良好、色澤均勻一致時(shí)開始試驗(yàn)處理。乙硫氨酸濃度采用實(shí)施例1篩選出的250mg/L。每個(gè)處理重復(fù)5次，共處理25天。

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)4個(gè)處理，分別是:

(1)對(duì)照Control:正常澆水；

(2)對(duì)照Control+ethionine乙硫氨酸:正常澆水，同時(shí)葉面噴施10ml 250mg/L乙硫氨酸；

(3)干旱D:葉面噴施10ml蒸餾水；

(4)干旱D+ethionine乙硫氨酸:葉面噴施10ml 250mg/L乙硫氨酸。

干旱處理組(1)-(4)完全停止?jié)菜?，分別于試驗(yàn)第0d、5d、10d、18、25d時(shí)進(jìn)行拍照記錄，評(píng)價(jià)草坪質(zhì)量(Turf quality，TQ)，并測(cè)定土壤水分含量(Soil water content,SWC)、葉片相對(duì)含水量(Relative water content,RWC)、電解質(zhì)滲漏率(Electrolyte leakage,EL)。在實(shí)驗(yàn)處理25天測(cè)定丙二醛(MDA)含量和抗氧化酶活性，包括超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)、和抗壞血酸過氧化物酶(APX)。每管噴施等體積蒸餾水或乙硫氨酸溶液10ml，噴施時(shí)要求霧化良好，噴灑均勻，水滴不成股流下。

3、結(jié)果

從圖3可以看出，無論是在正常澆水還是在干旱情況下，兩個(gè)處理間SWC沒有顯著差異，說明對(duì)照積極干旱處理的土壤水分情況分別處于同一水平。

從圖4和圖5可以看出，干旱處理使高羊茅草坪質(zhì)量不斷降低，脅迫18天時(shí)，草坪質(zhì)量急劇下降為對(duì)照的30％，但葉面噴施乙硫氨酸維持了較高的草坪質(zhì)量，其草坪質(zhì)量只下降為對(duì)照的13％，且在統(tǒng)計(jì)學(xué)上沒有顯著差異。處理25天時(shí)，兩個(gè)對(duì)照都維持在7.8-8，但脅迫處理使草坪質(zhì)量均發(fā)生顯著下降，干旱使其下降為對(duì)照的45％，葉面噴施乙硫氨酸使草坪質(zhì)量下降為對(duì)照的24％，說明葉面噴施乙硫氨酸能夠顯著提高冷季型草坪草的抗旱能力。

葉片含水量RWC是反應(yīng)植物抗旱性的重要指標(biāo)之一，直接代表葉片保存水分的能力。從圖6可以看出，單獨(dú)干旱處理5天時(shí)，高羊茅RWC就發(fā)生顯著下降，但在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，葉面噴施乙硫氨酸均使RWC顯著高于單獨(dú)干旱的植株，說明乙硫氨酸能夠提高植株持水能力。

電解質(zhì)滲漏率EL能夠反應(yīng)細(xì)胞膜的穩(wěn)定性和完整性，而MDA能夠體現(xiàn)膜脂的過氧化情況。從圖7可以看出，隨著干旱期的延長，干旱程度不斷加重，EL和MDA均顯著升高，而葉面噴施乙硫氨酸抑制了膜脂的過氧化，保持了較高的細(xì)胞膜的穩(wěn)定性和完整性，具體表現(xiàn)為較低的EL和MDA含量。

干旱能夠引起活性氧(ROS)的積累，而植物自身通過啟動(dòng)抗氧化酶系統(tǒng)消除活性氧對(duì)膜的破壞，從而提高植物的抗旱能力。從圖8可以看出，隨著實(shí)驗(yàn)期的延長，單獨(dú)干旱引起SOD和POD活性的顯著升高，葉面噴施乙硫氨酸沒有影響SOD酶的活性，但使POD酶活性大幅上升，是單獨(dú)干旱情況下的1.43倍；同時(shí)，在干旱情況下，葉面噴施乙硫氨酸使CAT和APX酶活性比單獨(dú)干旱下的植株顯著升高。