7种禾本科牧草抗旱性研究与评价

doi:10.11686/cyxb2021017

摘要/Abstract

摘要：

以7种多年生禾本科牧草（蒙古冰草-宁夏、蒙古冰草-内蒙古、沙生冰草、扁穗冰草、细茎冰草、格兰马草、老芒麦）为研究对象，系统分析了农艺性状（绿叶数和株高）收益与土壤水分收益的权衡关系，将权衡值（RMSD）与土壤含水量作为分位数模型变量，确定维持植物正常生长的土壤含水量的响应阈值，同时研究干旱胁迫下生理指标综合评价值，进行抗旱性评价。结果表明：1）干旱胁迫程度越高，牧草的绿叶数和株高受到的负面影响就越大；2）不同牧草对干旱胁迫的耐受程度和范围有差异，其中，细茎冰草和格兰马草的绿叶数-土壤含水量阈值分别为9.1%和9.7%，细茎冰草、格兰马草和蒙古冰草-宁夏的株高-土壤含水量阈值分别为4.6%、5.6%和13.0%，其余牧草分位数模型均未通过显著性检验；3）通过7项生理指标评价分析，7种多年生禾本科牧草抗旱性强弱表现为：蒙古冰草-宁夏>格兰马草>细茎冰草>蒙古冰草-内蒙古>沙生冰草>扁穗冰草>老芒麦；4）综合土壤含水量阈值与抗旱生理评价，细茎冰草与格兰马草可作为中度干旱区的引选牧草。

关键词: 抗旱牧草, 土壤含水量, 响应阈值, 生理指标

Abstract:

Soil moisture deficit is a key factor restricting agricultural production and establishment of grassland vegetation in Ningxia， China. The identification of drought-resistant pasture species is of great significance to the region’s agricultural and pastoral production and ecological restoration of grassland vegetation. This research evaluated the growth performance and feed quality of seven Poaceous forages to determine drought resistance in arid areas. The grass species and lines evaluated were： Agropyron mongolicum-Ningxia， Agropyron mongolicum-Inner Mongolia， Agropyron desertorum， Agropyron cristatum， Agropyron trachycaulum， Bouteloua gracilis and Elymus sibiricus. The trade-off between seven agronomic traits （including green leaf number and plant height） and soil water content was quantitatively analyzed， using the root mean square deviation and soil water content as model variables. In this way， the soil water content needed to maintain normal plant growth was determined by quantile regression. A multivariate score derived from physiological indexes of plants under drought stress was used to evaluate the drought resistance of the tested forages. It was found that： 1） The higher the degree of drought stress， the greater the negative impact on the chlorophyll and plant height of forage； 2） The degree of tolerance to drought stress and the response range differed for different grass forages. In particular， the soil water content thresholds for adequate green leaf number in A. trachycaulum and B.gracilis were 9.1% and 9.7%， respectively. The soil water contents for which maintaining normal plant height growth attained the threshold for A. trachycaulum， B. gracilis and A. mongolicum-Ningxia were， respectively， 4.6%， 5.6% and 13.0%. The quantile regression models of other forages failed to pass the significance test. 3） Through evaluation and analysis of the seven physiological indexes， the drought resistance of the seven tested perennial grasses was ranked as follows： A. mongolicum-Ningxia>B. gracilis>A. trachycaulum>A. mongolicum-Inner Mongolia>A. desertorum>A. cristatum>E. sibiricus. Based on their multivariate score for drought resistance traits and tolerance threshold to soil moisture deficit， A. trachycaulum and B. gracilis were selected as recommended forages in moderately arid areas.

Key words: drought-resistant pasture, soil water content, response threshold, physiological index

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图/表 11

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编号Number	牧草品种 Forage species	种质类型 Germplasm type	来源 Source
A	蒙古冰草-宁夏A. mongolicum-Ningxia	野生驯化自繁种Wild domesticated self breeding seeds	宁夏农林科学院荒漠化治理研究所 Institute of Deser Manage， Ningxia Agriculture and Forestry Science Academy
B	蒙古冰草-内蒙古A. mongolicum-Inner Mongolia	育成种Breeding seeds	内蒙古农牧业科学研究院草原研究所Institute of Grassland Science， Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences
C	沙生冰草A. desertorum	商品种Commodity seeds	克劳沃生态科技有限公司Beijing Clover Seed &TURF Co.
D	扁穗冰草A. cristatum	育成种Breeding seeds	内蒙古农牧业科学研究院草原研究所Institute of Grassland Science， Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences
E	细茎冰草A. trach	商品种Commodity seeds	宁夏远声绿阳林草生态工程有限公司Ningxia Yuansheng Lvyang Grass Industry Ecological Engineering Co.， Ltd.
F	格兰马草B. gracilis	自繁种Self breeding seeds	宁夏农林科学院荒漠化治理研究所Institute of Deser Manage， Ningxia Agriculture and Forestry Science Academy
G	老芒麦E. sibiricus	商品种Commodity seeds	宁夏西贝农林牧生态科技公司Xibei Agriculture-Forest-Stockbreeding Biology and Technology Co.， Ltd.

编号Number	牧草品种 Forage species	种质类型 Germplasm type	来源 Source
A	蒙古冰草-宁夏A. mongolicum-Ningxia	野生驯化自繁种Wild domesticated self breeding seeds	宁夏农林科学院荒漠化治理研究所 Institute of Deser Manage， Ningxia Agriculture and Forestry Science Academy
B	蒙古冰草-内蒙古A. mongolicum-Inner Mongolia	育成种Breeding seeds	内蒙古农牧业科学研究院草原研究所Institute of Grassland Science， Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences
C	沙生冰草A. desertorum	商品种Commodity seeds	克劳沃生态科技有限公司Beijing Clover Seed &TURF Co.
D	扁穗冰草A. cristatum	育成种Breeding seeds	内蒙古农牧业科学研究院草原研究所Institute of Grassland Science， Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences
E	细茎冰草A. trach	商品种Commodity seeds	宁夏远声绿阳林草生态工程有限公司Ningxia Yuansheng Lvyang Grass Industry Ecological Engineering Co.， Ltd.
F	格兰马草B. gracilis	自繁种Self breeding seeds	宁夏农林科学院荒漠化治理研究所Institute of Deser Manage， Ningxia Agriculture and Forestry Science Academy
G	老芒麦E. sibiricus	商品种Commodity seeds	宁夏西贝农林牧生态科技公司Xibei Agriculture-Forest-Stockbreeding Biology and Technology Co.， Ltd.

项目Item	绿叶数-土壤含水量权衡分位数模型 Quantile model of the number of green leaves-soil water content trade-off							株高-土壤含水量权衡分位数模型 Plant height-soil water content trade-off quantile model
编号Number	A	B	C	D	E	F	G	A	B	C	D	E	F	G
建模样本数Modeling samples	26	36	30	30	30	42	30	34	23	31	42	25	42	30
检验样本数Number of inspection samples	6	6	6	6	6	6	6	6	6	6	6	6	6	6
≥0权衡样本数Weigh the number of ≥0 samples	8	13	17	19	12	12	13	10	6	20	29	7	16	15
分位点Tracking area update （TAU）	0.70	0.64	0.56	0.37	0.60	0.72	0.57	0.71	0.74	0.36	0.31	0.72	0.62	0.50

项目Item	绿叶数-土壤含水量权衡分位数模型 Quantile model of the number of green leaves-soil water content trade-off							株高-土壤含水量权衡分位数模型 Plant height-soil water content trade-off quantile model
编号Number	A	B	C	D	E	F	G	A	B	C	D	E	F	G
建模样本数Modeling samples	26	36	30	30	30	42	30	34	23	31	42	25	42	30
检验样本数Number of inspection samples	6	6	6	6	6	6	6	6	6	6	6	6	6	6
≥0权衡样本数Weigh the number of ≥0 samples	8	13	17	19	12	12	13	10	6	20	29	7	16	15
分位点Tracking area update （TAU）	0.70	0.64	0.56	0.37	0.60	0.72	0.57	0.71	0.74	0.36	0.31	0.72	0.62	0.50

编号 Number	干旱胁迫指数的隶属函数值Membership function value of DRI							D值 D value	排序Sort
编号 Number	过氧化物酶POD	脯氨酸Pro	丙二醛MDA	可溶性糖SS	叶绿素Chl	超氧化物歧化酶SOD	过氧化氢酶CAT	D值 D value	排序Sort
A	1.00	1.00	0.82	0.40	0.00	0.73	1.00	0.924	1
B	0.16	0.28	0.00	0.67	0.05	0.64	0.00	0.261	4
C	0.08	0.23	0.28	1.00	0.78	0.34	0.18	0.256	5
D	0.05	0.20	0.19	0.25	1.00	0.16	0.14	0.171	6
E	0.26	0.51	0.97	0.34	0.42	0.14	0.10	0.390	3
F	0.37	0.35	0.85	0.26	0.52	1.00	0.79	0.391	2
G	0.00	0.00	1.00	0.00	0.31	0.00	0.09	0.020	7
权重 Weight	0.30	0.51	0.01	0.08	0.02	0.02	0.05