An evaluation of drought resistance of five forage legumes based on a quantile model

doi:10.11686/cyxb2021048

Abstract

Abstract:

This research systematically analyzed the suitable water conditions for forage growth in order to screen high-quality drought resistant forages for arid areas. Five perennial leguminous forages （Astragalus melilotoides， Lespedeza potaninii， Lespedeza davurica， Coronilla varia， and Astragalus cicer） were studied， and agronomic traits （number of green leaves and plant height） were systematically analyzed. The trade-off relationship between plant growth and soil moisture supply， using the RMSD （root mean square distance） for plant size and soil moisture content as quantile model variables to determine the soil moisture threshold needed to maintain normal growth of plants， while recording a multivariate score of physiological indicators under drought stress. This drought resistance evaluation showed that： 1） The higher the drought stress， the greater the negative impact on the chlorophyll and plant height of the forage； However， a moderate drought can promote the growth and development of the forage. 2） With respect to the tolerance of different forages to drought stress， differences were found in the degree and scope of exposure， with the soil moisture thresholds of plant green leaves number for A. melilotoides， L. potaninii and A. cicer being 17%， 10% and 5%， respectively， while the soil moisture thresholds of plant height are A. melilotoides， 16%； L. potaninii， 14% and A. cicer 10% and quantile models for other variables failed the significance test. 3） From the evaluation and analysis of seven physiological indicators， the drought resistance of the five leguminous forage species was ranked： L. potaninii>L. davurica>C. varia>A. cicer>A. melilotoides. 4） Based on the combination of soil water content threshold and drought physiological evaluation， the selection of L. potaninii for severe drought can be used as the selective pasture for severe drought， and L. potaninii for moderate drought can be used as the selective pasture for moderate drought.

Key words: legume forages, drought stress, water threshold, integrated evaluation

Zhan-jun WANG, Bo JI, Tong JI, Qi JIANG. An evaluation of drought resistance of five forage legumes based on a quantile model[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2023, 32(10): 187-199.

Figures/Tables 12

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编号 Number	供试牧草 Test plants	种质类型 Germplasm type	来源 Source
A	草木樨状黄芪A. melilotoides	豆科黄耆属Leguminosae Astragalus	盐池 Yanchi
B	牛枝子L. potaninii	豆科胡枝子属Leguminosae Lespedeza	盐池Yanchi
C	达乌里胡枝子L. davurica	豆科胡枝子属Leguminosae Lespedeza	西贝农林牧生态科技公司Xibei Agriculture-Forest-Stock-breeding Biology and Technology Co.， Ltd.
D	小冠花C. varia	豆科小冠花属Leguminosae Coronilla	甘肃农业大学Gansu Agricultural University
E	鹰嘴紫云英A. cicer	豆科黄耆属Leguminosae Astragalus	甘肃农业大学Gansu Agricultural University

编号 Number	供试牧草 Test plants	种质类型 Germplasm type	来源 Source
A	草木樨状黄芪A. melilotoides	豆科黄耆属Leguminosae Astragalus	盐池 Yanchi
B	牛枝子L. potaninii	豆科胡枝子属Leguminosae Lespedeza	盐池Yanchi
C	达乌里胡枝子L. davurica	豆科胡枝子属Leguminosae Lespedeza	西贝农林牧生态科技公司Xibei Agriculture-Forest-Stock-breeding Biology and Technology Co.， Ltd.
D	小冠花C. varia	豆科小冠花属Leguminosae Coronilla	甘肃农业大学Gansu Agricultural University
E	鹰嘴紫云英A. cicer	豆科黄耆属Leguminosae Astragalus	甘肃农业大学Gansu Agricultural University

指标 Index	方法Method
叶绿素 Chlorophyll，Chl	酒精浸提法 Alcohol extraction method ^［9］
脯氨酸 Proline，Pro	磺基水杨酸法Sulfosalicylic acid method^［9］
丙二醛 Malondialdehyde，MDA	硫代巴比妥酸法Thiobarbituric acid method^［10］
超氧化物歧化酶 Superoxide dismutase，SOD	氮蓝四唑法Nitrogen blue tetrazole method^［10］
过氧化物酶 Peroxidase，POD	愈创木酚比色法Guaiacol colorimetry^［11］
过氧化氢酶 Catalase，CAT	紫外吸收法Ultraviolet absorption method^［10］
可溶性糖 Soluble sugar，SS	蒽酮法Anthrone method^［11］

指标 Index	方法Method
叶绿素 Chlorophyll，Chl	酒精浸提法 Alcohol extraction method ^［9］
脯氨酸 Proline，Pro	磺基水杨酸法Sulfosalicylic acid method^［9］
丙二醛 Malondialdehyde，MDA	硫代巴比妥酸法Thiobarbituric acid method^［10］
超氧化物歧化酶 Superoxide dismutase，SOD	氮蓝四唑法Nitrogen blue tetrazole method^［10］
过氧化物酶 Peroxidase，POD	愈创木酚比色法Guaiacol colorimetry^［11］
过氧化氢酶 Catalase，CAT	紫外吸收法Ultraviolet absorption method^［10］
可溶性糖 Soluble sugar，SS	蒽酮法Anthrone method^［11］

编号 Number	隶属函数值Membership function value							D值 D value	排序 Order
编号 Number	过氧化物酶抗旱胁迫指数 POD DRI	脯氨酸抗旱胁迫指数Pro DRI	丙二醛抗旱胁迫指数 MDA DRI	可溶性糖抗旱胁迫指数 SS DRI	叶绿素抗旱胁迫指数 Chl DRI	超氧化物歧化酶抗旱胁迫指数 SOD DRI	过氧化氢酶抗旱胁迫指数 CAT DRI	D值 D value	排序 Order
A	0.00	0.00	0.02	0.02	0.00	0.00	0.04	0.04	5
B	0.01	0.54	0.11	0.06	0.00	0.01	0.02	0.74	1
C	0.00	0.50	0.01	0.01	0.00	0.01	0.02	0.56	2
D	0.23	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.02	0.26	3
E	0.01	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.05	0.07	4