紫花苜蓿与垂穗披碱草混播比例对其抗寒生长生理特征的影响

doi:10.11686/cyxb2021351

草业学报 ›› 2022, Vol. 31 ›› Issue (7): 133-143.DOI: 10.11686/cyxb2021351

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紫花苜蓿与垂穗披碱草混播比例对其抗寒生长生理特征的影响

刘彩婷¹^,², 毛丽萍¹^,², 阿依谢木¹^,²^,³, 于应文¹^,²^,³, 沈禹颖¹^,²^,³()

^1.兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 730020
^2.兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室，甘肃兰州 730020
^3.兰州大学草业科学国家级实验教学示范中心，甘肃兰州 730020

收稿日期:2021-09-22 修回日期:2022-01-27 出版日期:2022-07-20 发布日期:2022-06-01
通讯作者: 沈禹颖
作者简介:E-mail： yy.shen@lzu.edu.cn
刘彩婷（1994-），女，甘肃会宁人，在读硕士。 E-mail： liuct19 @lzu.edu.cn
基金资助:
财政部、农业农村部国家牧草产业技术体系(CARS-34);国家基金重点项目(72033009)

Effects of alfalfa （Medicago sativa） proportion on growth and physiological characteristics of cold resistance in mixtures with Elymus nutans

Cai-ting LIU¹^,², Li-ping MAO¹^,², Ayixiemu¹^,²^,³, Ying-wen YU¹^,²^,³, Yu-ying SHEN¹^,²^,³()

^1.College of Pastoral Agriculture Science and Technology，Lanzhou 730020，China
^2.State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems，Lanzhou 730020，China
^3.National Demonstration Center for Experimental Grassland Science Education，Lanzhou University，Lanzhou 730020，China

Received:2021-09-22 Revised:2022-01-27 Online:2022-07-20 Published:2022-06-01
Contact: Yu-ying SHEN

摘要/Abstract

摘要：

为探究混播群落中紫花苜蓿（MS）抗寒生长表型及对低温的响应特征，设置紫花苜蓿与垂穗披碱草4个混播比例（紫花苜蓿占比分别为100%、70%、50%和30%，即MS_100%、MS_70%、MS_50%和MS_30%）。在温室条件下，播种定苗经25 ℃育苗45 d后，转入15 ℃培养10 d，再转入5 ℃培养10 d，测定分析2个低温阶段混播群落中紫花苜蓿的生长抗寒生理指标。结果表明：从生长特征看，15 ℃阶段，MS_70%紫花苜蓿叶宽长比最小，MS_50%紫花苜蓿地上、地下和群落生物量最高，且紫花苜蓿根颈直径最大，分别较MS_100%和MS_70%高42.8%和46.8%；5 ℃阶段，紫花苜蓿地上、地下及群落生物量仍以MS_50%最高，MS_50%和MS_30%下紫花苜蓿的株高、分枝数、根颈直径、主根长度等表现较佳。从生理特征看，紫花苜蓿的根系较叶片对低温敏感，15 ℃阶段，MS_70%、MS_50%和MS_30%紫花苜蓿根系可溶性糖含量较MS_100%提高13.1%、25.2%和14.0%，MS_30%的根系脯氨酸含量比MS_100%高32.9%；5 ℃阶段，MS_50%紫花苜蓿根系可溶性糖含量最高，MS_50%和MS_30%可溶性蛋白及脯氨酸含量均高于MS_100%和MS_70%。基于紫花苜蓿生长生理特征综合评价及最优混播比例筛选得知，混播能提升紫花苜蓿生长生理特征对低温的适应，30%~50%的紫花苜蓿混播占比为研究区紫花苜蓿-禾草混播草地建植的适宜比例。

关键词: 紫花苜蓿, 混播比例, 抗逆性, 生长特征, 生理特征

Abstract:

A pot experiment was conducted in controlled conditions to assess the growth and physiological characteristics of cold tolerance of alfalfa （Medicago sativa， MS） in mixed planting with Elymus nutans. Four mixture proportions of alfalfa and E. nutans were tested （100%， 70%， 50% and 30% alfalfa， designated MS_100%， MS_70%， MS_50% and MS_30%，respectively）. After germination and establishment at 25 ℃ for 45 days， all treatment pots were moved to 15 ℃ for 10 days， then to 5 ℃ for another 10 days. The growth and physiological parameters of alfalfa in the four planting ratios with E. nutans under two temperature regimes were analyzed. For the growth characteristics， at 15 ℃， the leaflet width and length of MS_70% was the lowest. The aboveground biomass， alfalfa underground biomass and community biomass of MS_50% were the highest. The highest root collar diameter was recorded in MS_50%， 42.8% and 46.8% higher than MS_100% and MS_70%， respectively. At 5 ℃， the aboveground biomass， alfalfa underground biomass and community biomass was again the highest under MS_50%， while MS_50% and MS_30%treatments showed superior performance and cold tolerance for plant height， branch number， root collar diameter and taproot length. For the physiological characteristics， the roots showed more hardiness than leaves. The soluble sugar content in roots of the planting ratios MS_70%， MS_50% and MS_30% （13.1%， 25.2% and 14.0%， respectively at 15 ℃） was higher than for MS_100%（4.28%）. The proline content of alfalfa under MS_30% （32.9% at 15 ℃） was higher than that under MS_100%（3.81 mg·g^-1）. The highest water soluble sugar content in alfalfa roots was measured in MS_50%，_{and the soluble protein and proline contents of plants in MS_50% and MS_30% planting ratios were higher than those under MS_100% and MS_70% at 5 ℃. In summary， multivariate evaluation of alfalfa growth physiological characteristics and the screening of the optimal mixed proportion indicated that mixed planting with E. nutans can improve alfalfa growth and physiological adaptability to low temperature. Based on these results， an alfalfa planting ratio of 30% to 50% with E. nutans of alfalfa mixed proportion is optimal for the establishment of alfalfa-grass mixed grassland in the study area.}

Key words: alfalfa, mixture proportion, hardiness resistance, growth character, physiological characteristics

刘彩婷, 毛丽萍, 阿依谢木, 于应文, 沈禹颖. 紫花苜蓿与垂穗披碱草混播比例对其抗寒生长生理特征的影响[J]. 草业学报, 2022, 31(7): 133-143.

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图/表 11

图1 温度处理过程

Fig.1 The process of temperature treatment

图2 2个温度阶段紫花苜蓿在不同混播占比下的株高和分枝数不同小写字母表示同一温度处理下不同占比之间差异显著（P<0.05）。下同。

Fig.2 Plant height and branch number of alfalfa at two temperature stages under different mixed proportionDifferent lowercase letters indicate significant differences between different proportion for the same temperature treatment at the 0.05 level. The same below.

图3 2个温度阶段紫花苜蓿在不同混播占比下叶长、叶宽和叶宽长比

Fig.3 Leaf length， width and width/length of alfalfa at two temperature stages under different mixed proportion

图4 2个温度阶段及不同混播占比下牧草地上生物量

Fig.4 Aboveground biomass of forage at two temperature stages under different mixed proportion

图5 2个温度阶段紫花苜蓿在不同混播占比下根颈直径和主根长度

Fig.5 Root collar diameter and tap root length of alfalfa at two temperature stages under different mixed proportion

图6 2个温度阶段及不同混播占比下牧草地下生物量

Fig.6 Underground biomass of forage at two temperature stages under different mixed proportion

图7 2个温度阶段紫花苜蓿在不同混播占比下根冠比

Fig.7 Root/shoot of alfalfa at two temperature stages under different mixed proportion

图8 2个温度阶段紫花苜蓿在不同混播占比下可溶性糖含量

Fig.8 Soluble sugar content of alfalfa at two temperature stages under different mixed proportion

图9 2个温度阶段紫花苜蓿在不同混播占比下可溶性蛋白含量

Fig.9 Soluble protein content of alfalfa at two temperature stages under different mixed proportion

图10 2个温度阶段紫花苜蓿在不同混播占比下脯氨酸含量

Fig.10 Proline content of alfalfa at two temperature stages under different mixed proportion

表1 不同紫花苜蓿占比下各指标综合评价隶属值

Table 1 Comprehensive evaluation membership value of each index under different proportion of alfalfa

指标

Index

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紫花苜蓿与垂穗披碱草混播比例对其抗寒生长生理特征的影响

Effects of alfalfa （Medicago sativa） proportion on growth and physiological characteristics of cold resistance in mixtures with Elymus nutans

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