Efecto de la resistencia a la sequía y el agente de retención de agua sobre la resistencia a la sequía del césped

Efecto de la resistencia a la sequía y el agente de retención de agua sobre la resistencia a la sequía del césped

Resumen

Utilizando césped raigrás (Lolium perenne L.) como material de prueba, se utilizó el método de cultivo en interiores para estudiar el efecto del polímero superabsorbente (SAP) sobre los índices fisiológicos y bioquímicos del césped en condiciones de sequía.

Resistente a la sequía y retenedor de agua es una especie de resina absorbente de agua de alta eficiencia que, una vez aplicado al suelo, puede absorber y retener rápidamente agua equivalente a cien o incluso mil veces su propio peso y formar un gel. Buena estabilidad y reversibilidad, se puede reutilizar muchas veces [1]. Debido a la composición química especial, la estructura física y las propiedades de absorción de agua de los agentes de retención de agua, se usan ampliamente en la industria, la agricultura, la medicina y otros campos, pero se usan menos en el césped, y la mayoría de las investigaciones se refieren a la emergencia y el crecimiento de las plántulas [2, 3]. Ha habido informes sobre la relación entre el césped y la temperatura [4], estrés por sequía [5], diferentes sustratos y diferentes concentraciones de sal [6]. Se ha encontrado que el césped tiene una cierta resistencia al estrés, y esta capacidad puede ser causada por el estrés. Cambia la intensidad y la variedad del césped. En vista de la situación actual de escasa resistencia del césped y grave consumo de agua, este estudio exploró los efectos de los agentes de retención de agua en la resistencia a la sequía del césped a través de experimentos, con el fin de proporcionar una base teórica para mejorar la resistencia del césped y reducir el consumo de agua.
1 Materiales y métodos
1.1 Materiales de prueba
La semilla de prueba fue raigrás perenne (Lolium perenne L.), y la variedad fue Eisente No. 2, proporcionada por Beijing Bright Grass Industry Co., Ltd. El agente de retención de agua es agua (compuesto orgánico-inorgánico de acrilamida y atapulgita), proporcionado por Shengli Oilfield Changan Holding Group Co., Ltd. El suelo fue tomado del campus de Dushu Lake de la Universidad de Soochow, su fertilidad básica es materia orgánica 14.42 g / kg, fósforo disponible 136.5 mg / kg, potasio disponible 374.8 mg / kg, pH 7.59. Los reactivos utilizados en el experimento son de calidad analítica.
1.2 Diseño y método experimental
Elija semillas sanas y gruesas, lávelas con agua destilada, séquelas con papel de filtro, envuélvalas en una gasa limpia, sumérjalas en etanol al 70% durante 30 s, esterilícelas con permanganato de potasio al 1% y enjuáguelas con agua destilada repetidamente. Remojar en agua esterilizada durante 24 horas. Coloque 3 piezas de papel de filtro estéril en la placa de Petri esterilizada, esparza las semillas tratadas uniformemente sobre el papel de filtro y germine durante 48 h. Primero mezcle la tierra y el agente de retención de agua en un recipiente de nutrientes. En el control, no se agrega agente de retención de agua. Las semillas en germinación completa se siembran en la superficie del suelo, se cubren con 0,5 cm de tierra secada al aire y se cultivan en una incubadora ligera a una temperatura de cultivo de 20 ℃. El fotoperiodo es de 12 h / d. Después de la siembra, pese y reponga agua todos los días. Después de que el césped se convierta en césped (aproximadamente 60 días), lleve a cabo un tratamiento de estrés por sequía. Al principio, el contenido de agua del suelo se establece en la capacidad máxima de retención de agua del campo, y luego se detiene el suministro de agua para que el contenido de agua del suelo caiga naturalmente al 60%, 50%, 40%, 30% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, y se pesa y repone el agua todos los días. Todos los indicadores se midieron cada 5 días, un total de 4 mediciones, y cada tratamiento se repitió 3 veces. El contenido de agua del suelo del control se mantuvo a la capacidad máxima de retención de agua del campo (21%). 1.3 Medición de la muestra
La permeabilidad de la membrana celular se midió mediante el método de conductividad [7], el contenido de prolina (Pro) se midió mediante el método del ácido sulfosalicílico, la vitalidad de la raíz se midió mediante el método TTC y la superóxido dismutasa (SOD) se midió mediante el método NBT. La hidrogenasa (CAT) se mide mediante el método de absorción ultravioleta y la peroxidasa (POD) se mide mediante el método del guayacol [8-10].
1.4 Análisis de datos
El procesamiento de datos y el dibujo utilizan Microsoft Excel 2003, software SPSS 17.0.
2 Resultados y análisis
2.1 El efecto del agente de retención de agua sobre la permeabilidad de la membrana celular de las hojas del césped
El grado de daño a la membrana celular de la hoja puede reflejarse en el valor de conductividad eléctrica, que está relacionado con la resistencia a la sequía [11]. Puede verse en la Figura 1 que la conductividad relativa del césped bajo estrés por sequía aumenta gradualmente con la extensión del tiempo de estrés, independientemente de si se agrega o no agente de retención de agua. Bajo el estrés del 30% de la capacidad máxima de retención de agua de campo, la conductividad relativa del tratamiento con agente de retención de agua en el día 3, 6, 9 y 12 disminuyó en 8,75, 8,01, 5,34 y 4,94 puntos porcentuales en comparación con el control, y la diferencia no fue significativa excepto para el día 12. Además, otros tratamientos tienen diferencias significativas. Bajo el estrés del 40% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, la conductividad relativa del tratamiento del agente de retención de agua disminuyó en 2.22, 6.94, 3.66 y 6.79 puntos porcentuales en comparación con el control, y la diferencia fue significativa en el tercer y duodécimo día. Bajo el estrés del 50% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, el tratamiento con agente retenedor de agua disminuyó en 3.80, 2.32, 3.25 y 1.22 puntos porcentuales en comparación con el control, y hubo una diferencia significativa entre los tratamientos del tercer y noveno día. Bajo el estrés del 60% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, el tratamiento con agente de retención de agua disminuyó en 3,17, 2,20, 1,53 y 3,08 puntos porcentuales en comparación con el control, y la diferencia fue significativa entre los tratamientos del tercer y sexto día.
2.2 El efecto del agente retenedor de agua sobre el contenido de prolina del césped
Se puede ver en la Figura 2 que el contenido de Pro del césped aumenta gradualmente con la extensión del tiempo de estrés. Bajo el estrés del 30% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, el contenido de Pro del tratamiento del agente de retención de agua en el día 3, 6, 9 y 12 aumentó en 6,10%, 13,06%, 21,91% y 15,83%, respectivamente, en comparación con el control. Significativamente. Bajo el estrés del 40% de la capacidad máxima de retención de agua de campo, el contenido de Pro del tratamiento con agente de retención de agua aumentó en 14,70%, 19,14%, 37,62% y 34,17%, respectivamente, en comparación con el control. Entre ellos, la diferencia no fue significativa excepto para el tratamiento del sexto día. Significativamente. Bajo el estrés del 50% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, el contenido de Pro del tratamiento con agente retenedor de agua aumentó en un 4,58%, 25,73%, 14,34% y 32,72% respectivamente en comparación con el control. Excepto por la diferencia insignificante en el tercer día, los otros tratamientos tuvieron diferencias significativas. Bajo el estrés del 60% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, el contenido de Pro del tratamiento con agente retenedor de agua aumentó en 67.88%, 65.70%, 56.49% y 46.56% en comparación con el control, y la diferencia en cada tratamiento fue significativa.
2.3 El efecto del agente de retención de agua sobre la vitalidad del sistema radicular del césped
Se puede ver en la Fig. 3 que el vigor de las raíces del césped bajo estrés por sequía mostró una tendencia a la baja en el tratamiento con agente retenedor de agua y el control sin adición. Con la extensión del tiempo de estrés, bajo el estrés del 30% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, los días 3, 6, 9 y 12, la actividad de las raíces del césped tratado con un agente de retención de agua aumentó en un 12.47%, 15.48%, 23.05% y 58.86 respectivamente en comparación con el control. %, hay una diferencia significativa entre el tratamiento del noveno y duodécimo día. Bajo el estrés del 40% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, la actividad de las raíces del césped tratado con un agente de retención de agua aumentó en un 37,54%, 32,82%, 48,37% y 45,16%, respectivamente, en comparación con el control, y las diferencias en cada tratamiento fueron significativas. Bajo el estrés del 50% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, el tratamiento con agente de retención de agua aumentó en 22,94%, 21,69%, 15,74% y 39,67%, respectivamente, en comparación con el control, y las diferencias en cada tratamiento fueron significativas. Bajo el estrés del 60% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, el tratamiento del agente retenedor de agua aumentó en un 18,44%, 7,67%, 10,31% y 37,61%, respectivamente, en comparación con el control, y la diferencia fue significativa en el día 12.
2.4 El efecto del agente de retención de agua sobre la actividad de SOD del césped
Se sabe por la Figura 4 que la actividad de SOD del césped bajo estrés por sequía disminuye gradualmente con la extensión del tiempo de estrés. Con la extensión del tiempo de estrés, bajo el estrés del 30% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, en el día 3, 6, 9 y 12, la actividad de SOD del tratamiento del agente de retención de agua aumentó en un 14,96%, 22,11%, 12,47% y 20,80%, respectivamente, en comparación con el control. Hubo una diferencia significativa entre los tratamientos del sexto y noveno día. Bajo el estrés del 40% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, el tratamiento con agente retenedor de agua aumentó en 11.58%, 7.67%, 11.67% y 11.81% respectivamente en comparación con el control. Excepto por la diferencia insignificante en el tercer día, los otros tratamientos tuvieron diferencias significativas. Bajo el estrés del 50% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, el tratamiento con agente retenedor de agua aumentó en 11.27%, 12.19%, 14.00% y 20.17%, respectivamente, en comparación con el control, y las diferencias en cada tratamiento fueron significativas. Bajo el estrés del 60% de la capacidad máxima de retención de agua de campo, el tratamiento con agente retenedor de agua aumentó en 11.07%, 13.02%, 7.46% y 3.96% respectivamente en comparación con el control. Excepto por la diferencia de tratamiento en el día 12, la diferencia no fue significativa, los otros tratamientos tuvieron diferencias significativas.
2.5 El efecto del agente de retención de agua sobre la actividad CAT del césped
Bajo estrés por sequía, la actividad CAT del césped disminuyó gradualmente con la extensión del tiempo de estrés (Figura 5). Bajo el estrés del 30% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, en el día 3, 6, 9 y 12, la actividad CAT del agente de retención de agua aumentó en 33,73%, 16,36%, 5,99% y 8,32%, respectivamente, en comparación con el control, y las diferencias en cada tratamiento fueron significativas. Bajo el estrés del 40% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, el tratamiento del agente retenedor de agua aumentó en un 22,26%, 7,52%, 7,71% y 14,24%, respectivamente, en comparación con el control, y las diferencias en cada tratamiento fueron significativas. Bajo el estrés del 50% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, el tratamiento con agente de retención de agua aumentó en 12.64%, 9.32%, 13.24% y 10.18% respectivamente en comparación con el control. Excepto para el día 12, la diferencia de tratamiento no fue significativa y los otros tratamientos tuvieron diferencias significativas. Bajo el estrés del 60% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, el tratamiento del agente retenedor de agua aumentó en un 33,48%, 21,96%, 9,85% y 8,84%, respectivamente, en comparación con el control, y la diferencia en cada tratamiento fue significativa.
2.6 El efecto del agente de retención de agua sobre la actividad del césped POD
Puede verse en la Figura 6 que con la extensión del tiempo de estrés por sequía, la actividad de POD del césped primero aumentó y luego disminuyó. Con la extensión del tiempo de estrés, bajo el estrés del 30% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, en el día 3, 6, 9 y 12, la actividad POD del tratamiento del agente de retención de agua aumentó en un 17,66%, 21,21%, 11,04% y 19,30%, respectivamente. Excepto por la diferencia de tratamiento no significativa en el noveno día, las otras diferencias de tratamiento fueron significativas. Bajo el estrés del 40% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, el tratamiento del agente retenedor de agua aumentó en un 11,23%, 12,52%, 15,44% y 21,59%, respectivamente, en comparación con el control. La diferencia de tratamiento fue significativa en el sexto y duodécimo día. Bajo el estrés del 50% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, el tratamiento con agente de retención de agua aumentó en un 8.82%, 11.73%, 7.92% y 11.01%, respectivamente, en comparación con el control, y la diferencia de tratamiento fue significativa en el sexto día. Bajo el estrés del 60% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, el tratamiento con agente de retención de agua aumentó en 8.33%, 18.85%, 16.89% y 17.22%, respectivamente, en comparación con el control, y la diferencia de tratamiento fue significativa en el día 6 y 12. 2.7 El efecto del agente de retención de agua sobre el contenido de MDA del césped
Se puede ver en la Figura 7 que, independientemente de si se agrega agente de retención de agua, el contenido de MDA del césped aumenta gradualmente con la extensión del tiempo de estrés por sequía. Bajo el estrés del 30% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, en el día 3, 6, 9 y 12, el tratamiento del agente de retención de agua disminuyó en un 6,53%, 3,62%, 6,52% y 6,01%, respectivamente, en comparación con el control. Bajo el estrés del 40% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, el tratamiento con agente retenedor de agua disminuyó en un 5,91%, 12,19%, 14,99% y 13,06%, respectivamente, en comparación con el control. La diferencia no fue significativa excepto para el tratamiento del tercer día. Bajo el estrés del 50% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, el tratamiento con agente retenedor de agua disminuyó en un 6,19%, 3,49%, 8,81% y 10,01%, respectivamente, en comparación con el control, y la diferencia de tratamiento fue significativa en el día 9 y 12. Bajo el estrés del 60% de la capacidad máxima de retención de agua del campo, el tratamiento con agente retenedor de agua disminuyó en un 5,93%, 10,87%, 14,86% y 24,80%, respectivamente, en comparación con el control. La diferencia no fue significativa excepto para el tratamiento del tercer día.
3 Discusión
La membrana plasmática es la interfaz y la barrera entre las células vivas y el medio ambiente El impacto de varios factores ambientales adversos en las células actúa primero sobre la membrana plasmática, que se manifiesta como una mayor permeabilidad. El daño de la membrana plasmática causado por el estrés está relacionado con la salida de solutos de electrolitos, y el electrolito extravasado de la célula durante el estrés hídrico puede utilizarse como medida de la resistencia a la deshidratación [12]. En este experimento, se encontró que con el aumento de la intensidad y el tiempo del estrés, la permeabilidad de la membrana celular de la hoja aumentó. Bajo el mismo nivel de estrés y tiempo, el aumento de la permeabilidad de la membrana celular de la hoja con el tratamiento con agente de retención de agua fue menor que sin el agente de retención de agua.
Bajo estrés por sequía, las células vegetales tomarán la iniciativa para formar sustancias de ajuste osmótico, aumentar la concentración de solutos y reducir el potencial hídrico, para facilitar la obtención de agua del mundo exterior y adaptarse a los malos ambientes. En este experimento, el contenido de Pro de césped aumentó rápidamente bajo estrés por sequía, y el contenido de Pro aumentó gradualmente con el aumento de la intensidad y el tiempo del estrés. Bajo el mismo grado de estrés y tiempo, el aumento en el contenido de Pro del césped tratado con un agente de retención de agua fue mayor que sin un agente de retención de agua.
Bajo estrés por sequía, el mantenimiento de la vitalidad de las raíces en términos de nutrientes y absorción de agua es muy importante para la tolerancia a la sequía del césped. Su fuerza también tiene un impacto significativo en la prevención de la sequía y es un importante indicador fisiológico de la resistencia de las plantas a la sequía [13]. En este experimento, con el aumento de la intensidad y el tiempo del estrés, la actividad de las raíces del césped disminuyó. Después de agregar un agente retenedor de agua, la vitalidad de la raíz aumentó significativamente.
Bajo estrés por sequía, se producirá una gran cantidad de radicales libres de oxígeno activo en las plantas, causando daño oxidativo, lo que provocará daños graves a las plantas. Estos radicales libres reactivos del oxígeno son un tipo de radicales libres producidos por el propio metabolismo de la planta y pueden dañar las proteínas, la membrana plasmática, la clorofila y otros componentes celulares. Cuando estas especies reactivas de oxígeno dañan las células, también hay captadores de oxígeno reactivos, como SOD, CAT y POD [14, 15], para eliminar los radicales libres de oxígeno reactivo y debilitar el daño a las células. En este experimento, con el aumento de la intensidad y el tiempo del estrés, las actividades de SOD y CAT del césped disminuyeron gradualmente, y POD mostró una tendencia de primero aumentar y luego disminuir. Sin embargo, después de agregar el agente de retención de agua, la actividad enzimática aumentó significativamente en comparación con el tratamiento sin adición.
El MDA es producto de la peroxidación lipídica de la membrana, su contenido puede representar el grado de daño a la membrana plasmática, el aumento de su contenido puede reflejar la tolerancia a la sequía de las plantas y su aumento es inversamente proporcional a la tolerancia a la sequía. Este experimento mostró que el contenido de MDA en el césped se redujo significativamente después de agregar un agente de retención de agua. Cuanto menor es el contenido de MDA, más fuerte es la resistencia a la sequía, lo cual es consistente con la investigación de Liu Guohua [16]. Muestra que después de agregar un agente de retención de agua, se mejora la permeabilidad de la membrana celular de la hoja, pero debido a diferentes tiempos de estrés, el efecto del agente de retención de agua es diferente, lo que indica que el agente de retención de agua puede mejorar la resistencia a la sequía del césped.
  4. Conclusión 
Con el aumento de la intensidad y el tiempo del estrés por sequía, independientemente de si se agrega agente de retención de agua, las actividades de SOD y CAT de las hojas del césped continúan disminuyendo, la actividad de POD primero aumenta y luego disminuye, el contenido de MDA, Pro y la conductividad relativa continúan aumentando. La vitalidad de la raíz siguió disminuyendo. Sin embargo, bajo la misma intensidad y tiempo de estrés, la actividad de SOD, CAT, POD, el contenido de Pro y la actividad de la raíz del césped aumentaron significativamente después de la adición del agente de retención de agua en comparación con el agente de retención de agua. El contenido de MDA y la conductividad relativa de la hoja fueron Significativamente reducido. Muestra que el agente de retención de agua tiene un efecto significativo sobre la resistencia a la sequía de las plantas de césped.