不同秋眠等级苜蓿根系性状对越冬的影响

doi:10.11686/cyxb2022016

草业学报 ›› 2023, Vol. 32 ›› Issue (1): 144-153.DOI: 10.11686/cyxb2022016

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不同秋眠等级苜蓿根系性状对越冬的影响

王晓龙¹^,²(), 杨曌²(), 来永才¹^,³(), 李红², 钟鹏², 徐艳霞², 柴华², 李莎莎², 吴玥², 宋敏超², 周景明²

^1.黑龙江省农业科学院博士后科研工作站，黑龙江哈尔滨 150086
^2.黑龙江省农业科学院畜牧兽医分院，黑龙江齐齐哈尔 161005
^3.黑龙江省农业科学院，黑龙江哈尔滨 150086

收稿日期:2022-01-10 修回日期:2022-03-09 出版日期:2023-01-20 发布日期:2022-11-07
通讯作者: 杨曌,来永才
作者简介:E-mail： yame0451@163.com
E-mail： hljyangzhao@163.com
王晓龙（1986-），男，内蒙古通辽人，助理研究员，博士。E-mail： wangxiaolong1640@126.com
基金资助:
财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系(CARS-34);黑龙江省农业科学院农业科技创新跨越工程专项(HNK2019CX08-02);黑龙江省省属科研院所科研业务费项目(CZKYF2021-2-B025);黑龙江省中国科学院草田轮作科学家工作室(202004);黑龙江省农业科学院畜牧兽医分院自拟课题(ZNKT-202201);齐齐哈尔市科学技术计划重点项目(ZDGG-202011);齐齐哈尔市科技计划创新激励项目(CNYGG-2021009)

Effect of root traits of Medicago sativa lines with fall dormancy on overwintering

Xiao-long WANG¹^,²(), Zhao YANG²(), Yong-cai LAI¹^,³(), Hong LI², Peng ZHONG², Yan-xia XU², Hua CHAI², Sha-sha LI², Yue WU², Min-chao SONG², Jing-ming ZHOU²

^1.Postdoctoral Research Workstation of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences，Harbin 150086，China
^2.Branch of Animal Husbandry and Veterinary of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences，Qiqihar 161005，China
^3.Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences，Harbin 150086，China

Received:2022-01-10 Revised:2022-03-09 Online:2023-01-20 Published:2022-11-07
Contact: Zhao YANG,Yong-cai LAI

摘要/Abstract

摘要：

筛选适宜黑龙江省西部地区种植的苜蓿品种，探究苜蓿越冬率与根系性状及产量之间的相关性，为建立苜蓿人工草地提供优良品种。以国内外8个不同秋眠等级苜蓿品种为材料，采用随机区组设计，测定苜蓿产量、越冬率和根系性状（根颈直径、体积、入土深度、根长、主根直径、根尖数量、侧根直径、侧根位置、侧根数量、根系生物量）指标，通过主成分分析和隶属函数评价筛选出最佳品种。公农2号、草原3号和肇东苜蓿的越冬率均大于95%，越冬率与根系生物量呈显著负相关（P<0.05），相关系数为0.762；越冬率与根颈直径、入土深度呈显著正相关（P<0.05），相关系数分别为0.797和0.756，与侧根位置呈显著负相关（0.712；P<0.05）。越冬率与产量呈极显著正相关（0.956；P<0.01），其中肇东苜蓿、草原3号和公农2号产量较高，分别为12746.73、11921.24、11416.77 kg·hm^-2，显著高于其他品种（P<0.05）。经主成分分析选出根颈直径、体积、入土深度、根长、主根直径、侧根直径、侧根数量和越冬率作为鉴定苜蓿耐寒性的重要指标，应用隶属函数评价得出品种抗寒强弱顺序依次是：肇东>公农2号>草原3号>金皇后>驯鹿>420>三得利>赛迪。公农2号、草原3号和肇东苜蓿的产量和越冬性均表现较好，较适宜黑龙江省西部地区种植。

关键词: 紫花苜蓿, 秋眠级, 根系性状, 越冬率, 相关性

Abstract:

Alfalfa （Medicago sativa） varieties suitable for cultivation in western Heilongjiang Province were screened to explore the relationships among winter survival rate， root traits， and yield. Eight alfalfa varieties with different levels of fall dormancy from China and abroad were tested in a regional field experiment， which was established with a randomized block design. The yield， winter survival rate， and root traits （root crown diameter， root crown volume， root crown depth in soil， root length， main root diameter， number of root tips， lateral root diameter， lateral root position， lateral root number， and root biomass） were measured for each variety. The winter survival rates of Gongnong No.2， Caoyuan No.3， and Zhaodong alfalfa were all higher than 95%. The winter survival rate was significantly negatively correlated with root biomass （P<0.05； correlation coefficient， 0.762）； and positively correlated with root crown diameter and crown depth in soil （P<0.05； correlation coefficients of 0.797 and 0.756， respectively）. The winter survival rate was negatively correlated with the position of lateral roots （P<0.05； correlation coefficient， 0.712）. There was a significant positive correlation between yield and winter survival rate （P<0.01； correlation coefficient， 0.956）. The yields of Zhaodong， Caoyuan No.3， and Gongnong No.2 were 12746.73， 11921.24， and 11416.77 kg·ha^-1， respectively， which were significantly higher than those of other varieties （P<0.05）. A principal component analysis identified root crown diameter， root crown volume， root crown depth in soil， root length， main root diameter， lateral root diameter， lateral root number， and winter survival rate as important indexes to identify the cold resistance of alfalfa. On the basis of the results of a membership function analysis， the alfalfa varieties were ranked from most to least cold resistant as follows： Zhaodong>Gongnong No.2>Caoyuan No.3>Gold empress>Caribou>420>Sanditi>Sardi. Because of their high yields and winter survival rates， Zhaodong， Caoyuan No.3， and Gongnong No.2 were identified as the most suitable lines for cultivation in western Heilongjiang Province.

Key words: Medicago sativa, fall dormancy, root traits, winter survival rate, correlation

王晓龙, 杨曌, 来永才, 李红, 钟鹏, 徐艳霞, 柴华, 李莎莎, 吴玥, 宋敏超, 周景明. 不同秋眠等级苜蓿根系性状对越冬的影响[J]. 草业学报, 2023, 32(1): 144-153.

Xiao-long WANG, Zhao YANG, Yong-cai LAI, Hong LI, Peng ZHONG, Yan-xia XU, Hua CHAI, Sha-sha LI, Yue WU, Min-chao SONG, Jing-ming ZHOU. Effect of root traits of Medicago sativa lines with fall dormancy on overwintering[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2023, 32(1): 144-153.

图/表 7

参考文献 32

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品种 Varieties	秋眠级 Fall dormancy	秋眠类型 Fall dormancy type	来源 Source
公农2号Gongnong No.2	1	秋眠型Dormancy type	中国农业科学院草原研究所Grassland Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences
草原3号Caoyuan No.3	1	秋眠型Dormancy type	内蒙古农业大学Inner Mongolia Agriculture University
肇东Zhaodong	1	秋眠型Dormancy type	黑龙江省农业科学院Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences
驯鹿Caribou	2	秋眠型Dormancy type	北京克劳沃公司Beijng Clover Company
金皇后Gold empress	2~3	秋眠型Dormancy type	北京克劳沃公司Beijng Clover Company
420	4	半秋眠型Semi-dormancy type	百绿集团Barenbrug China
三得利Sanditi	5~6	半秋眠型Semi-dormancy type	北京克劳沃公司Beijng Clover Company
赛迪Sardi	7	非秋眠型Non-dormancy type	百绿集团Barenbrug China

品种 Varieties	秋眠级 Fall dormancy	秋眠类型 Fall dormancy type	来源 Source
公农2号Gongnong No.2	1	秋眠型Dormancy type	中国农业科学院草原研究所Grassland Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences
草原3号Caoyuan No.3	1	秋眠型Dormancy type	内蒙古农业大学Inner Mongolia Agriculture University
肇东Zhaodong	1	秋眠型Dormancy type	黑龙江省农业科学院Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences
驯鹿Caribou	2	秋眠型Dormancy type	北京克劳沃公司Beijng Clover Company
金皇后Gold empress	2~3	秋眠型Dormancy type	北京克劳沃公司Beijng Clover Company
420	4	半秋眠型Semi-dormancy type	百绿集团Barenbrug China
三得利Sanditi	5~6	半秋眠型Semi-dormancy type	北京克劳沃公司Beijng Clover Company
赛迪Sardi	7	非秋眠型Non-dormancy type	百绿集团Barenbrug China

品种 Varieties	地上生物量 Shoot biomass （g·plant^-1）	根系生物量 Root biomass （g·plant^-1）	根颈特征Root crown characteristic			越冬率 Winter survival rate （%）
品种 Varieties	地上生物量 Shoot biomass （g·plant^-1）	根系生物量 Root biomass （g·plant^-1）	根颈直径Root crown diameter （mm）	入土深度Root crown depth in soil （cm）	根颈体积Root crown volume （cm³）	越冬率 Winter survival rate （%）
公农2号Gongnong No.2	30.10±0.37d	20.55±0.08h	5.20±0.10a	3.15±0.04a	0.299±0.002a	96.73±0.67a
草原3号Caoyuan No.3	32.61±0.57c	23.54±0.18e	4.97±0.09b	2.99±0.09b	0.296±0.001a	95.31±1.45a
肇东Zhaodong	32.28±0.34c	21.97±0.09f	5.14±0.05a	3.17±0.05a	0.298±0.003a	95.48±0.82a
驯鹿Caribou	32.75±0.82c	21.57±0.17g	4.97±0.10b	3.02±0.03b	0.286±0.004b	89.48±2.62b
金皇后Gold empress	37.51±0.67a	30.05±0.13a	4.94±0.11b	2.98±0.04b	0.266±0.002d	78.45±1.21c
420	35.41±0.58b	25.69±0.11d	4.95±0.07b	3.01±0.06b	0.276±0.005bc	68.06±1.90d
三得利Sanditi	36.94±0.59a	29.22±0.16b	4.75±0.05c	2.88±0.04c	0.272±0.003cd	66.45±0.58d
赛迪Sardi	37.59±0.74a	28.27±0.14c	4.76±0.06c	2.89±0.05c	0.265±0.004d	28.65±0.87e

品种 Varieties	地上生物量 Shoot biomass （g·plant^-1）	根系生物量 Root biomass （g·plant^-1）	根颈特征Root crown characteristic			越冬率 Winter survival rate （%）
品种 Varieties	地上生物量 Shoot biomass （g·plant^-1）	根系生物量 Root biomass （g·plant^-1）	根颈直径Root crown diameter （mm）	入土深度Root crown depth in soil （cm）	根颈体积Root crown volume （cm³）	越冬率 Winter survival rate （%）
公农2号Gongnong No.2	30.10±0.37d	20.55±0.08h	5.20±0.10a	3.15±0.04a	0.299±0.002a	96.73±0.67a
草原3号Caoyuan No.3	32.61±0.57c	23.54±0.18e	4.97±0.09b	2.99±0.09b	0.296±0.001a	95.31±1.45a
肇东Zhaodong	32.28±0.34c	21.97±0.09f	5.14±0.05a	3.17±0.05a	0.298±0.003a	95.48±0.82a
驯鹿Caribou	32.75±0.82c	21.57±0.17g	4.97±0.10b	3.02±0.03b	0.286±0.004b	89.48±2.62b
金皇后Gold empress	37.51±0.67a	30.05±0.13a	4.94±0.11b	2.98±0.04b	0.266±0.002d	78.45±1.21c
420	35.41±0.58b	25.69±0.11d	4.95±0.07b	3.01±0.06b	0.276±0.005bc	68.06±1.90d
三得利Sanditi	36.94±0.59a	29.22±0.16b	4.75±0.05c	2.88±0.04c	0.272±0.003cd	66.45±0.58d
赛迪Sardi	37.59±0.74a	28.27±0.14c	4.76±0.06c	2.89±0.05c	0.265±0.004d	28.65±0.87e

品种 Varieties	根系长度 Root length （cm）	主根直径 Main root diameter （mm）	根尖数量 Root tips number	侧根位置 Lateral root position （cm）	侧根直径 Lateral root diameter （mm）	侧根数量 Lateral root number
公农2号Gongnong No.2	191.97±1.69c	4.11±0.08d	1048.01±14.26g	5.09±0.02d	2.13±0.04e	2.93±0.06b
草原3号Caoyuan No.3	208.21±9.87a	4.00±0.03d	2128.51±12.91a	4.86±0.08e	2.44±0.07b	3.20±0.10a
肇东Zhaodong	180.62±1.67d	4.05±0.06d	1074.42±10.63f	4.61±0.23f	2.21±0.05d	2.96±0.07b
驯鹿Caribou	207.09±4.39ab	4.03±0.05d	1487.22±10.78c	4.57±0.09f	2.19±0.02de	2.97±0.08b
金皇后Gold empress	199.11±2.81bc	4.55±0.13a	1121.89±10.85e	5.77±0.07b	2.67±0.03a	2.67±0.11c
420	164.37±4.90e	4.38±0.09bc	1308.56±10.64d	6.00±0.05a	2.38±0.06bc	2.61±0.09c
三得利Sanditi	180.64±1.72d	4.25±0.04c	1074.44±11.63f	5.52±0.12c	2.30±0.04c	2.93±0.14b
赛迪Sardi	199.24±4.41bc	4.41±0.07b	1747.44±11.09b	5.87±0.06ab	2.45±0.05b	2.60±0.12c

不同秋眠等级苜蓿根系性状对越冬的影响

Effect of root traits of Medicago sativa lines with fall dormancy on overwintering

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参考文献 32

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指标 Index	根颈直径 Root crown diameter	入土深度 Root crown depth in soil	根颈体积 Root crown volume	根系长度 Root length	主根直径Main root diameter	根尖数量Root tips number	侧根位置Lateral root position	侧根直径Lateral root diameter	侧根数量 Lateral root number	根系生物量 Root biomass	产量Yield
入土深度Root crown depth in soil	0.979**
根颈体积Root crown volume	0.821*	0.805*
根系长度Root length	-0.056NS	-0.057NS	0.117NS
主根直径Main root diameter	-0.109NS	-0.007NS	-0.503NS	-0.152NS
根尖数量Root tips number	-0.082NS	-0.145NS	0.261NS	0.520NS	-0.511NS
侧根位置Lateral root position	-0.523NS	-0.504NS	-0.793*	-0.519NS	0.680NS	-0.302NS
侧根直径Lateral root diameter	-0.179NS	-0.268NS	-0.482NS	0.095NS	0.515NS	0.024NS	0.577NS
侧根数量Lateral root number	0.540NS	0.555NS	0.856**	0.395NS	-0.433NS	0.231NS	-0.839**	-0.457NS
根系生物量Root biomass	-0.803*	-0.802*	-0.913**	-0.085NS	0.538NS	-0.250NS	0.785*	0.627NS	-0.658NS
产量Yield	0.745*	0.706NS	0.710*	-0.024NS	-0.231NS	-0.163NS	-0.551NS	-0.178NS	0.630NS	-0.570NS
越冬率Winter survival rate	0.797*	0.756*	0.861**	-0.005NS	-0.446NS	-0.017NS	-0.712*	-0.375NS	0.733*	-0.762*	0.956**

编号Number	指标 Index	特征向量Eigenvectors
编号Number	指标 Index	F₁	F₂	F₃
1	根颈直径Root crown diameter	0.308	0.321	0.251
2	入土深度Root crown depth in soil	0.302	0.349	0.233
3	根颈体积Root crown volume	0.368	0.020	0.052
4	根系长度Root length	0.063	-0.178	0.522
5	主根直径Main root diameter	-0.212	0.386	0.413
6	根尖数量Root tips number	0.079	-0.229	0.174
7	侧根位置Lateral root position	-0.129	0.252	-0.009
8	侧根直径Lateral root diameter	-0.212	0.071	0.614
9	侧根数量Lateral root number	0.313	-0.141	0.134
10	根系生物量Root biomass	-0.258	-0.023	0.084
11	产量Yield	-0.261	-0.087	0.048
12	越冬率Winter survival rate	0.331	0.136	0.018
特征值Eigenvalue		7.019	2.146	1.223
贡献率Proportion （%）		58.50	17.89	10.19
累积贡献率Cumulative （%）		58.50	76.39	86.58

品种 Varieties	根颈直径Root crown diameter	入土深度Root crown depth in soil	根颈体积Root crown volume	根系长度Root length	主根直径Main root diameter	侧根直径 Lateral root diameter	侧根数量 Lateral root number	越冬率 Winter survival rate	均值 Average value	排序 Sequence
公农2号Gongnong No.2	1.000	0.908	1.000	0.253	0.259	0.310	0.600	1.000	0.666	2
草原3号Caoyuan No.3	0.498	0.379	0.925	1.000	0.000	0.519	0.900	0.979	0.650	3
肇东Zhaodong	0.864	1.000	0.962	0.831	0.917	0.228	1.000	0.982	0.848	1
驯鹿Caribou	0.488	0.462	0.612	0.974	0.059	0.000	0.550	0.894	0.505	5
金皇后Gold empress	0.413	0.345	0.030	0.792	1.000	1.000	0.100	0.732	0.551	4
420	0.450	0.449	0.341	0.000	0.689	0.403	0.015	0.579	0.366	6
三得利Sanditi	0.000	0.000	0.220	0.370	0.462	0.236	0.500	0.555	0.293	7
赛迪Sardi	0.026	0.023	0.000	0.795	0.746	0.551	0.000	0.000	0.268	8

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