Differences in saline-alkali tolerance of five Leymus chinensis cultivars grown in saline-alkali soil from Xinjiang

doi:10.11686/cyxb2025176

Abstract

Abstract:

We investigated the adaptability of different Leymus chinensis varieties （lines） to saline-alkali soil， a widely distributed soil type in northern Xinjiang， China. A pot experiment was conducted using five L. chinensis materials： Huise （HS）， Zhongke No.1 （ZK）， Huanggangliang （HGL）， Chifeng （CF）， and Dongbei （DB）. Five saline-alkaline stress levels were applied： farmland soil （CK）， and slight （S₁）， moderate （S₂）， severe （S₃）， and extreme （S₄） saline-alkaline stress. The growth， photosynthetic characteristics， physiological traits， and nutritional quality of the five L. chinensis varieties under saline-alkali stress were determined. The saline-alkali tolerance of the five L. chinensis materials was comprehensively evaluated by a cluster analysis and the membership function method. The results show that slight saline-alkali stress had a promoting effect on the growth traits， photosynthetic rate， and nutritional quality of L. chinensis. With increasing severity of saline-alkali stress， significant declines were observed in agronomic traits （plant height， tiller number， leaf number， stem diameter， aboveground and underground dry weight）， photosynthetic characteristics （net photosynthetic rate， transpiration rate， stomatal conductance， intercellular CO? concentration）， and the contents of photosynthetic pigments （chlorophyll a， chlorophyll b， chlorophyll a+b， carotenoids）. Concurrently， leaf relative electrical conductivity and malondialdehyde content increased with increasing severity of saline-alkali stress. As the saline-alkali stress became more severe， the contents of osmotic adjustment substances （proline， soluble protein， soluble sugars） increased， as did the activities of antioxidant enzyme activities （peroxidase， catalase， superoxide dismutase）， whereas nutritional quality parameters decreased. We detected significant differences in each measured index among the L. chinensis materials （P<0.05）. On the basis of the cluster analysis and comprehensive evaluation （D-values）， the varieties were ranked from most to least saline-alkali tolerant as follows： HS>HGL>ZK>CF>DB. The varieties HS and HGL exhibited superior overall performance， demonstrating potential for large-scale cultivation across Xinjiang’s saline-alkali areas. The results of this study provide a theoretical foundation for region-specific variety screening and support the cultivation of L. chinensis and remediation of saline-alkali soils in the future.

Key words: Leymus chinensis, saline-alkali stress, comprehensive evaluation, membership function

Chao-rong LIU, Yong-cheng CHEN, Ying CHEN, Xu-dong ZHANG, Tian-yu HU, Li-he SU, Fan-fan ZHANG, Xu-zhe WANG, Kun YAO, Chun-hui MA. Differences in saline-alkali tolerance of five Leymus chinensis cultivars grown in saline-alkali soil from Xinjiang[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2026, 35(4): 29-41.

Figures/Tables 10

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处理 Treatment	农田土壤含量 Content of farmland soil （%）	pH	电导率 Electrical conductivity （dS·m^-1）	总盐 Total salt （%）	Cl^- （g·kg^-1）	HCO₃^- （g·kg^-1）	SO₄^2- （g·kg^-1）
CK	100	7.42	0.71	0.1	0.16	0.08	1.23
S₁	90	7.63	1.49	0.2	0.27	0.12	3.32
S₂	70	7.87	2.84	0.4	0.48	0.17	6.54
S₃	50	8.06	4.04	0.8	0.73	0.23	12.87
S₄	0	8.34	6.99	1.2	1.03	0.32	19.91

处理 Treatment	农田土壤含量 Content of farmland soil （%）	pH	电导率 Electrical conductivity （dS·m^-1）	总盐 Total salt （%）	Cl^- （g·kg^-1）	HCO₃^- （g·kg^-1）	SO₄^2- （g·kg^-1）
CK	100	7.42	0.71	0.1	0.16	0.08	1.23
S₁	90	7.63	1.49	0.2	0.27	0.12	3.32
S₂	70	7.87	2.84	0.4	0.48	0.17	6.54
S₃	50	8.06	4.04	0.8	0.73	0.23	12.87
S₄	0	8.34	6.99	1.2	1.03	0.32	19.91

材料 Material	处理 Treatment	农艺性状 Agronomic character	光合特性 Photosynthetic characteristics	生理特性 Physiological characteristics	营养品质 Nutritional quality	综合平均值 Composite average value		耐盐碱性排序 Order of saline-alkali tolerance
HS	CK	0.79	0.72	0.37	0.46	0.58Ac	0.59	4	1
	S₁	0.94	0.91	0.40	0.54	0.69Aa		1
	S₂	0.65	0.73	0.50	0.63	0.63Ab		2
	S₃	0.38	0.50	0.68	0.79	0.59Ac		3
	S₄	0.21	0.36	0.63	0.52	0.43Ad		5
ZK	CK	0.81	0.76	0.37	0.43	0.59Ab	0.55	2	3
	S₁	0.93	0.94	0.39	0.51	0.69Aa		1
	S₂	0.62	0.69	0.48	0.59	0.59Bb		2
	S₃	0.32	0.41	0.57	0.73	0.51Cc		3
	S₄	0.14	0.25	0.51	0.51	0.35Bd		4
HGL	CK	0.82	0.72	0.35	0.45	0.58Ac	0.58	3	2
	S₁	0.93	0.85	0.39	0.54	0.68Aa		1
	S₂	0.69	0.68	0.47	0.66	0.63Ab		2
	S₃	0.38	0.46	0.66	0.78	0.57Bd		4
	S₄	0.24	0.31	0.62	0.55	0.43Ae		5
CF	CK	0.75	0.59	0.32	0.29	0.49Bb	0.45	3	4
	S₁	0.87	0.72	0.33	0.45	0.59Ba		1
	S₂	0.54	0.52	0.41	0.53	0.50Cb		2
	S₃	0.24	0.29	0.47	0.64	0.41Dc		4
	S₄	0.06	0.14	0.40	0.42	0.26Cd		5
DB	CK	0.76	0.59	0.32	0.28	0.49Bb	0.43	2	5
	S₁	0.88	0.76	0.33	0.44	0.60Ba		1
	S₂	0.55	0.46	0.41	0.49	0.48Db		3
	S₃	0.25	0.18	0.47	0.66	0.39Ec		4
	S₄	0.06	0.03	0.31	0.39	0.20Dd		5

材料 Material	处理 Treatment	农艺性状 Agronomic character	光合特性 Photosynthetic characteristics	生理特性 Physiological characteristics	营养品质 Nutritional quality	综合平均值 Composite average value		耐盐碱性排序 Order of saline-alkali tolerance
HS	CK	0.79	0.72	0.37	0.46	0.58Ac	0.59	4	1
	S₁	0.94	0.91	0.40	0.54	0.69Aa		1
	S₂	0.65	0.73	0.50	0.63	0.63Ab		2
	S₃	0.38	0.50	0.68	0.79	0.59Ac		3
	S₄	0.21	0.36	0.63	0.52	0.43Ad		5
ZK	CK	0.81	0.76	0.37	0.43	0.59Ab	0.55	2	3
	S₁	0.93	0.94	0.39	0.51	0.69Aa		1
	S₂	0.62	0.69	0.48	0.59	0.59Bb		2
	S₃	0.32	0.41	0.57	0.73	0.51Cc		3
	S₄	0.14	0.25	0.51	0.51	0.35Bd		4
HGL	CK	0.82	0.72	0.35	0.45	0.58Ac	0.58	3	2
	S₁	0.93	0.85	0.39	0.54	0.68Aa		1
	S₂	0.69	0.68	0.47	0.66	0.63Ab		2
	S₃	0.38	0.46	0.66	0.78	0.57Bd		4
	S₄	0.24	0.31	0.62	0.55	0.43Ae		5
CF	CK	0.75	0.59	0.32	0.29	0.49Bb	0.45	3	4
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	S₃	0.24	0.29	0.47	0.64	0.41Dc		4
	S₄	0.06	0.14	0.40	0.42	0.26Cd		5
DB	CK	0.76	0.59	0.32	0.28	0.49Bb	0.43	2	5
	S₁	0.88	0.76	0.33	0.44	0.60Ba		1
	S₂	0.55	0.46	0.41	0.49	0.48Db		3
	S₃	0.25	0.18	0.47	0.66	0.39Ec		4
	S₄	0.06	0.03	0.31	0.39	0.20Dd		5