钼硅硼添加对同德短芒披碱草光合生理的影响及生长综合评价

doi:10.11686/cyxb2025438

草业学报 ›› 2026, Vol. 35 ›› Issue (10): 192-206.DOI: 10.11686/cyxb2025438

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钼硅硼添加对同德短芒披碱草光合生理的影响及生长综合评价

马祖艳¹^,²(), 董世魁¹^,²(), 李颖², 张然², 土旦加³, 吴桂玲⁴, 施建军¹, 史德军³

^1.青海大学畜牧兽医科学院，青海西宁 810016
^2.北京林业大学草业与草原学院，北京 100083
^3.青海省草原改良试验站，青海西宁 810016
^4.青海大学三江源生态与高原农牧业国家重点实验室，青海西宁 810001

收稿日期:2025-10-21 修回日期:2025-12-17 出版日期:2026-10-20 发布日期:2026-09-09
通讯作者: 董世魁
作者简介:E-mail： dongshikui@bjfu.edu.cn
马祖艳（1997-），女，云南弥勒人，在读博士。E-mail： malbaixxi@163.com
基金资助:
国家重点研发计划项目(2023YFF1304303);国家自然科学基金项目(32361143870)

Effects of molybdenum， silicon， and boron addition on the photosynthetic physiology of Elymus breviaristatus and a multivariate evaluation of growth performance

Zu-yan MA¹^,²(), Shi-kui DONG¹^,²(), Yin LI², Ran ZHANG², Dan-jia TU³, Gui-ling WU⁴, Jian-jun SHI¹, De-jun SHI³

^1.Qinghai Academy of Animal Science and Veterinary，Qinghai University，Xining 810016，China
^2.School of Grassland Science，Beijing Forestry University，Beijing 100083，China
^3.Qinghai Province Grassland Improvement Experimental Station，Xining 810016，China
^4.Qinghai University，State Key Laboratory of Plateau Ecology and Animal Husbandry，Xining 810001，China

Received:2025-10-21 Revised:2025-12-17 Online:2026-10-20 Published:2026-09-09
Contact: Shi-kui DONG

摘要/Abstract

摘要：

青藏高原地区海拔高，低温、干旱与强紫外线辐射等严苛环境因子，严重制约牧草生长。在持续恢复的草地上，适用于退化草地生态修复的优良牧草-同德短芒披碱草出现了减产现象。常规施肥策略已难以满足其生长需求，添加微量元素对维持其稳产、高产可能具有关键作用。本研究通过叶面喷施钼［钼酸铵（NH?）?MoO?：0.15、0.30、0.45 g·L?1］、硅（亲水型纳米二氧化硅SiO?NPs：0.10、0.20、0.40 g·L?1）和硼（硼酸H?BO?：0.15、0.30、0.45 g·L?1）3种微量元素开展盆栽试验。结果表明：3种元素均显著提升株高与地上部干重（P<0.05），其中0.30 g·L^-1钼处理株高增幅为34.56%，根长在0.30 g·L^-1钼与0.10 g·L^-1硅处理下分别增加59.86%和79.53%。同时，钼、硅添加显著提高了植物的光合能力，其中0.40 g·L^-1硅处理下净光合速率增幅达111.53%；0.30 g·L^-1钼处理下叶绿素a、b含量分别提升46.00%和54.32%，而硼抑制叶绿素a积累。0.30 g·L^-1钼处理下，分别增强了抗氧化酶活性及渗透调节物质积累，过氧化物酶活性提升231.10%，可溶性糖含量增幅为201.48%；硅、硼对酶活性和碳水化合物的调控呈浓度依赖性。主成分分析（前4个主成分累积贡献率为77.66%）结合隶属函数法确定0.45 g·L?1钼处理（综合评价D=0.701）抗逆性最优，其通过协同根系发育-光合-抗氧化通路提升碳同化效率，证实钼为高寒牧草抗逆性调控的关键元素，为退化草地精准修复提供理论依据。

关键词: 钼, 硅, 硼, 形态, 光合, 生理, 综合评价

Abstract:

The harsh environment of the Qinghai-Xizang Plateau， characterized by high elevation， low temperature， drought， and intense ultraviolet radiation， severely limits forage grass growth. Elymus breviaristatus is a high-quality forage species widely used for restoration of degraded grasslands. However， this forage species has shown yield declines during ongoing grassland restoration， and conventional fertilization is insufficient to meet its growth requirements. Instead， trace-element supplementation may be critical for sustaining stable and high yields. To explore the effects of trace element supplementation on this important forage grass， a pot experiment was conducted in which E. breviaristatus was treated with molybdenum ［（NH?）?MoO?： 0.15， 0.30， and 0.45 g·L^-1］， silicon （SiO?NPs： 0.10， 0.20， and 0.40 g·L^-1）， or boron （H?BO?： 0.15， 0.30， and 0.45 g·L^-1） applied as foliar sprays. The results show that all three elements significantly increased plant height and aboveground dry weight （P<0.05）， compared with the control. Specifically， plant height was increased by 34.56% in the 0.30 g·L^-1 molybdenum treatment and root length was increased by 59.86% in the 0.3 g·L^-1 molybdenum treatment and by 79.53% in the 0.1 g·L^-1 silicon treatment. Molybdenum and silicon addition significantly enhanced photosynthetic capacity. The net photosynthetic rate was increased by 111.53% in the 0.4 g·L^-1 silicon treatment； and chlorophyll a and b contents were increased by 46.00% and 54.32%， respectively， in the 0.3 g·L?1 molybdenum treatment. Treatment with boron inhibited chlorophyll a accumulation. Antioxidant enzyme activity and osmolyte accumulation were increased in the 0.3 g·L^-1 molybdenum treatment， with peroxidase activity increased by 231.10% and the soluble sugars content increased by 201.48%. The regulatory effects of silicon and boron on enzyme activity and carbohydrate accumulation were concentration dependent. In a principal component analysis （PCA）， the first four components explained 77.66% of the total variance. On the basis of the PCA and a membership function analysis， 0.45 g·L^-1 molybdenum （multivariate analysis D=0.701） was identified as the optimal treatment to improve overall stress resistance. This treatment improved carbon assimilation efficiency by promoting root development， photosynthetic performance， and antioxidant capacity. The results of this study show that molybdenum is a key element for regulating the stress tolerance of an alpine forage grass， and provide a theoretical basis for the targeted restoration of degraded grasslands.

Key words: molybdenum, silicon, boron, morphology, photosynthesis, physiology, comprehensive evaluation

马祖艳, 董世魁, 李颖, 张然, 土旦加, 吴桂玲, 施建军, 史德军. 钼硅硼添加对同德短芒披碱草光合生理的影响及生长综合评价[J]. 草业学报, 2026, 35(10): 192-206.

Zu-yan MA, Shi-kui DONG, Yin LI, Ran ZHANG, Dan-jia TU, Gui-ling WU, Jian-jun SHI, De-jun SHI. Effects of molybdenum， silicon， and boron addition on the photosynthetic physiology of Elymus breviaristatus and a multivariate evaluation of growth performance[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2026, 35(10): 192-206.

图/表 12

表1 供试土壤养分含量

Table 1 Nutrient content of tested soil

土层深度

Soli depth

（cm）

电导率

Electrical conductivity

（us·cm^-1）

有机质

Organic matter

（g·kg^-1）

全氮

Total nitrogen

（g·kg^-1）

全磷

Total phosphorus

（g·kg^-1）

全钾

Total potassium

（g·kg^-1）

图1 天峻县阳康乡2016-2023年月平均气温和平均降水量

Fig.1 Monthly average temperature and rainfall in Yangkang township， Tianjun county （2016-2023）

表2 试验处理设置 (g·L-1)

Table 2 Experimental treatment group settings

序号 Number	试验处理 Treatment	浓度 Concentration	序号 Number	试验处理 Treatment	浓度 Concentration
1	CK	0.00	6	Mo₂	0.30
2	Si₁	0.10	7	Mo₃	0.45
3	Si₂	0.20	8	B₁	0.15
4	Si₃	0.40	9	B₂	0.30
5	Mo₁	0.15	10	B₃	0.45

图2 钼硅硼添加对披碱草形态结构的影响图中数字1，2和3代表低、中等和高浓度处理。Mo代表钼处理、Si代表硅处理、B代表硼处理，不同小写字母表示在同一微量元素处理下不同浓度间差异显著（P<0.05）。下同。In the figure， 1， 2， and 3 indicate the low， medium， and high concentration treatments， respectively. Mo denotes molybdenum treatment， Si denotes silicon treatment， and B denotes boron treatment，different lowercase letters denote significant differences among concentrations within the same micronutrient treatment （P<0.05）. The same below.

Fig.2 Effects of molybdenum， silicon and boron applications on morphological traits of E. breviaristatus

图3 钼硅硼添加对披碱草光合能力的影响

Fig.3 Effects of molybdenum， silicon and boron applications on photosynthetic capacity of E. breviaristatus

图4 钼硅硼添加对披碱草生理生化特性的影响

Fig.4 Effects of molybdenum， silicon and boron applications on the physiological and biochemical traits of E. breviaristatus

图5 钼硅硼添加后披碱草光合生理指标抗性系数的相关性分析图A、B、C分别代表钼、硅和硼添加处理。High：株高；Root length：根长；AGB：地上部干重；Soluble sugar：可溶性糖；Starch：淀粉；Pn：净光合速率；Tr：蒸腾速率；Ci：胞间CO2浓度；Gs：气孔导度；Chl a：叶绿素a；Chl b：叶绿素b；POD：过氧化物酶；SOD：超氧化物歧化酶。图中的蓝色和红色分别代表两个变量之间的正相关和负相关。颜色越深，相关性越强。下同。*表示P<0.05；**表示P<0.01；***表示P<0.001。Fig. A， B and C represents the molybdenum，silicon and boron addition treatment， respectively. High： Plant height； AGB： Dry weight of aboveground； Pn： Net photosynthetic rate； Tr： Transpiration rate； Ci： Inter-cellular CO2 concentration； Gs： Stomatal conductance； Chl a： Chlorophyll a； Chl b： Chlorophyll b； POD： Peroxidase； SOD： Superoxide dismutase. The blue and red colours in the graph represent positive and negative correlation between two variables， respectively. The darker the colour， the stronger the correlation. The same below. * indicates P<0.05； ** indicates P<0.01； *** indicates P<0.001.

Fig.5 Correlation analysis of resistance coefficients of photosynthetic physiological indices of E. breviaristatus following molybdenum， silicon and boron applications

续图5 钼硅硼添加后披碱草光合生理指标抗性系数的相关性分析

Continued Fig.5 Correlation analysis of resistance coefficients of photosynthetic physiological indices of E. breviaristatus following molybdenum， silicon and boron applications

表3 不同处理下同德短芒披碱草抗性的主成分分析

Table 3 Principal component analysis of resistance in E. breviaristatus under different treatments

编号 Number	特征根Eigenvalue			主成分提取Principal component extraction
编号 Number	特征根 Eigenvalue	方差解释率Variance explained ratio （%）	累积贡献率Cumulative contribution rate （%）	特征根 Eigenvalue	方差解释率Variance explained ratio （%）	累积贡献率Cumulative contribution rate （%）
1	4.481	34.466	34.466	4.481	34.466	34.466
2	2.500	19.234	53.700	2.500	19.234	53.700
3	2.008	15.446	69.147	2.008	15.446	69.146
4	1.106	8.511	77.658	1.106	8.511	77.657
5	0.724	5.570	83.228	-	-	-
6	0.662	5.090	88.318	-	-	-
7	0.468	3.598	91.915	-	-	-
8	0.428	3.292	95.207	-	-	-
9	0.256	1.972	97.179	-	-	-
10	0.191	1.471	98.650	-	-	-
11	0.085	0.655	99.305	-	-	-
12	0.064	0.492	99.797	-	-	-
13	0.026	0.203	100.000	-	-	-

图6 各主成分特征值及主成分分析

Fig. 6 Eigenvalues of principal components and principal component analysis （PCA）

表4 综合评价主成分指标系数

Table 4 Coefficients of principal component indicators for comprehensive evaluation

指标 Index	载荷系数Loading factor				共同度（公因子方差） Commonality （common factor variance）
指标 Index	主成分1 Principal component 1	主成分2 Principal component 2	主成分3 Principal component 3	主成分4 Principal component 4	共同度（公因子方差） Commonality （common factor variance）
可溶性糖含量Soluble sugar content	0.752	0.116	-0.446	0.292	0.863
淀粉含量Starch content	0.640	-0.354	-0.414	0.137	0.726
净光合速率Net photosynthetic rate	0.794	-0.305	0.251	-0.333	0.898
胞间CO₂浓度Inter-cellular CO₂ concentration	-0.777	0.109	0.154	0.269	0.712
叶绿素b含量Chlorophyll b content	0.607	0.517	0.294	-0.284	0.803
过氧化物酶活性Peroxidase activity	0.600	0.295	-0.424	-0.065	0.631
株高Plant height	0.444	-0.556	-0.020	-0.105	0.517
根长Root length	0.493	0.688	-0.150	0.114	0.752
地上部干重Dry weight of aboveground	0.536	-0.541	-0.375	0.177	0.752
叶绿素a含量Chlorophyll a content	0.538	0.701	0.291	-0.197	0.906
蒸腾速率Transpiration rate	0.445	-0.313	0.713	0.279	0.882
气孔导度Stomatal conductance	0.463	-0.370	0.666	0.011	0.795
超氧化物酶活性Superoxide dismutase activity	0.334	0.318	0.291	0.750	0.859

表5 不同处理下同德短芒披碱草的综合指标、隶属函数值、综合评价值及排序

Table 5 Comprehensive indexes， subordinate function values， comprehensive evaluation values and ranking of E. breviaristatus under different treatments

处理 Treatment	综合指标 Comprehensive indexes （CI）				隶属函数值 Subordinate function value （U）				综合评价值 Comprehensive evaluation ralues （D）	排序 Ranking
处理 Treatment	CI₁	CI₂	CI₃	CI₄	U₁	U₂	U₃	U₄	综合评价值 Comprehensive evaluation ralues （D）	排序 Ranking
CK	-2.070	0.527	0.116	0.389	0.016	0.640	0.461	0.620	0.326	9
Mo₁	0.341	-0.040	-0.869	-0.283	0.659	0.500	0.191	0.442	0.503	6
Mo₂	1.593	0.513	-1.059	-0.089	0.993	0.637	0.139	0.493	0.680	2
Mo₃	1.172	-0.616	0.643	1.529	0.881	0.357	0.606	0.922	0.701	1
Si₁	0.166	1.485	0.437	-0.482	0.613	0.877	0.549	0.389	0.641	4
Si₂	0.150	1.055	0.654	0.570	0.608	0.771	0.609	0.668	0.655	3
Si₃	0.129	-0.347	1.395	-1.469	0.603	0.424	0.812	0.128	0.548	5
B₁	-0.818	-0.119	-0.304	0.970	0.350	0.480	0.346	0.774	0.428	7
B₂	-0.196	-0.693	-0.582	-0.567	0.516	0.338	0.270	0.367	0.407	8
B₃	-0.467	-1.764	-0.429	-0.567	0.444	0.073	0.312	0.367	0.317	10

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钼硅硼添加对同德短芒披碱草光合生理的影响及生长综合评价

Effects of molybdenum， silicon， and boron addition on the photosynthetic physiology of Elymus breviaristatus and a multivariate evaluation of growth performance

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