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

doi:10.11686/cyxb2022016

Abstract

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

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.

Figures/Tables 7

References 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