徐向南，易 津，于林清，文都日樂

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué),內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019; 2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

苜蓿(Medicagospp.)是優(yōu)良的豆科牧草，種植范圍廣泛，但在部分地區(qū)，干旱限制了其生長速度及產(chǎn)量。因此，苜蓿的水分利用原理一直是研究熱點。劉國利等[1]對紫花苜蓿(M.sativa)水分利用效率對水分脅迫的響應(yīng)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明水分脅迫可提高其水分利用效率，但品種間有差異。孫洪仁等[2]對不同年限紫花苜蓿(生長)水分利用效率的差異進(jìn)行試驗，發(fā)現(xiàn)生長年限影響紫花苜蓿的水分利用效率。張國利[3]的研究表明，苜蓿鮮草產(chǎn)量隨灌溉量增加而增長，增產(chǎn)幅度也逐漸增大；但當(dāng)灌溉總量達(dá)到5 400 m3/hm2時，灌溉量增加對苜蓿的增產(chǎn)幅度影響不明顯，灌溉總量在4 800 m3/hm2左右時經(jīng)濟(jì)效益最高。苜蓿抗旱性受多因素的影響，鑒定其抗旱性不僅需要適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)，更需要在此基礎(chǔ)上建立科學(xué)的數(shù)量化體系，目前公認(rèn)的評定方法有直接比較法、總抗旱性評價法、隸屬函數(shù)法、層次分析法(AHP)、主成分分析法和灰色關(guān)聯(lián)度模型[4]，但苜蓿的抗旱性評價還多以田間指標(biāo)或者結(jié)合生理生化指標(biāo)[5-6]為主。魏永勝等[7]指出抗旱性是一個綜合指標(biāo)，不應(yīng)由單一指標(biāo)決定。目前對于苜蓿抗旱性的評價方法眾多、不統(tǒng)一，而評價方法的不統(tǒng)一不利于苜?？购敌栽u價研究。苜蓿抗旱性的研究報道[8-11]很多，大多數(shù)研究集中于抗旱性的鑒定上。大量研究表明，苜蓿品種間抗旱性差異顯著，而且不論是田間鑒定法還是生理生化指標(biāo)鑒定，選取的抗旱指標(biāo)各有所長，方法也各有利弊[12-14]。因此，本研究選用來自國內(nèi)外的133份苜蓿材料，進(jìn)行2次抗旱性評價(控水方法不同)，并對2種方法進(jìn)行比較，以期為苜蓿的抗旱性評價及其方法的探索提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1試驗材料 2次評價試驗地點均在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所實驗地進(jìn)行，第1次評價于2008年7-10月進(jìn)行，原搜集試驗材料143份(表1)，其中有20份材料出苗過少從試驗中除去(24、25、47、59、63、68、69、72、73、75、77、78、80、92、93、94、103、109、117、134)。第2次評價于2009年5-7月進(jìn)行，其中有20份材料出苗過少從試驗中除去(3、15、24、32、53、55、59、63、78、79、92、93、94、103、106、109、120、128、134、143)。綜合2次材料的出苗率從中去除10份出苗率低的材料(24、59、63、77、92、93、94、103、109、134)實際材料數(shù)為133份。

1.2試驗地概況 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所的呼和浩特大黑河實驗場位于呼和浩特市西南約30 km的土默特左旗沙爾沁鄉(xiāng)，地理坐標(biāo)為111°45′ E，40°36′ N，海拔1 055 m，屬于半干旱大陸性氣候，干旱、寒冷、多風(fēng)沙是該地的主要特點，年均溫5.6 ℃，7月最高溫度為37.3 ℃，1月最低溫度-32.8 ℃，無霜期130 d左右，年均降水量426 mm。試驗地屬于沙質(zhì)脫潛育土，pH值為8.5～9.0，土壤含鹽量為0.03%(1～140 cm)，土壤貧瘠，有機質(zhì)含量0.6%，含氮量為0.035%。

1.3苜蓿盆栽抗旱性試驗

1.3.1幼苗培養(yǎng) 第1次評價于2008年7月29日開始，第2次評價于2009年5月1日開始，2次試驗種子均種在50個格的苗盤中(長54.2 cm，寬28.5 cm、高9.7 cm)，每格3～10 粒種子，每份材料設(shè)1個對照材料和1個試驗材料且為25個重復(fù)(第2次50個重復(fù))，正常澆水管理，育苗盤置于露天管理。待幼苗出現(xiàn)3～4片真葉時(發(fā)芽25 d左右)進(jìn)行間苗、定苗(保留植株大小，高度大體一致的材料)。然后進(jìn)入溫室開始控水試驗。在此期間內(nèi)觀察出苗的早晚并記錄下來，之后分析出苗的早晚，整齊度與抗旱性的關(guān)系。

1.3.2幼苗耐旱處理 第1次評價采用連續(xù)干旱法，自進(jìn)入溫室后就不再對試驗材料進(jìn)行澆水管理，而對照材料進(jìn)行正常澆水管理。待有1/3的品種出現(xiàn)嚴(yán)重干旱反應(yīng)時(時間一般是15 d左右)，對幼苗進(jìn)行觀察并記錄幼苗的干旱反應(yīng)征狀。

第2次評價采用反復(fù)干旱法，自進(jìn)入控水之日起每隔1周澆水1次，而對照材料進(jìn)行正常管理。在進(jìn)行反復(fù)干旱4次之后，對幼苗進(jìn)行觀察和測定。測定和記錄幼苗的干旱反應(yīng)征狀。

1.3.3苜蓿幼苗耐旱評價 苗期旱情分級分為5個等級：1為幼苗正常，沒有任何旱害反應(yīng)；2為頂部小葉正常，下部葉萎蔫；3為葉全部萎蔫，莖仍直立呈綠色；4為葉全部萎蔫，莖彎曲或半倒地呈淺綠色或黃色；5為植物完全倒地或死亡[15-16]。

待干旱結(jié)束后給幼苗澆足水。過2周后再觀察幼苗的存活數(shù)并計算：

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt

式中，Gt為當(dāng)天的發(fā)芽數(shù)，Dt為發(fā)芽日數(shù)[17]。

式中，n為等級(n=1、2、3、4、5)，S為植株總數(shù)，Sn為該等級所占植株數(shù)(n=1、2、3、4、5)。

2 結(jié)果與分析

2.1抗旱性的評價 經(jīng)過控水試驗后對各種苜蓿對干旱條件的反應(yīng)征狀做出統(tǒng)計(表1)。

2次評價的處理方法不同，導(dǎo)致最終的評價標(biāo)準(zhǔn)也不一樣。評價標(biāo)準(zhǔn)綜合《苜蓿種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[15]和電腦的自動分級標(biāo)準(zhǔn)(即把數(shù)據(jù)輸入電腦后電腦對具體數(shù)據(jù)分出5個抗旱等級)，并對2個參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹?次評價分級具體標(biāo)準(zhǔn)見表2，經(jīng)SAS軟件分析，2次聚類結(jié)果在0.05水平下不存在顯著性差異。植物對逆境的適應(yīng)或抵抗主要包括避逆性(stress avoidance)和耐逆性(stress tolerance)兩方面，前者指植物對不良環(huán)境在時間上或空間上的躲避；后者指植物能夠忍受逆境的作用[18]。從2次苜蓿的抗旱評價結(jié)果的數(shù)據(jù)來看，多數(shù)苜蓿以避逆性抵抗干旱脅迫為主，原因是：本試驗是以苗期為主，部分植株的耐逆性體現(xiàn)的不明顯，多數(shù)植株以地上部分萎蔫或死亡來保護(hù)地下部分的生存。所以本試驗最終的評價標(biāo)準(zhǔn)是以存活率為基礎(chǔ)，以ASI為輔助，用類平均聚類方法綜合的考慮、分類出最后的結(jié)果(圖1、2)。

2.2出苗的整齊度與抗旱性 將幼苗的發(fā)芽指數(shù)與干旱復(fù)水后的存活率做相關(guān)分析。從苜蓿的出苗情況來看，前3 d苜蓿出苗較快，從第4天開始出苗速度逐漸變緩，并逐漸出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，所以本試驗采用前3 d出苗較快時的發(fā)芽指數(shù)進(jìn)行分析。

2次評價結(jié)果表明，干旱復(fù)水后的存活率與幼苗的發(fā)芽指數(shù)均呈負(fù)相關(guān)，并且第1次評價結(jié)果達(dá)到極顯著水平(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為-0.265；第2次評價結(jié)果達(dá)到顯著水平(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為-0.532。發(fā)芽指數(shù)高說明該種子發(fā)芽所用的時間短，發(fā)芽速度快，而發(fā)芽指數(shù)與存活率呈負(fù)相關(guān)，說明苜蓿的種子發(fā)芽速度越快、出苗所用的時間越短，其后期的抗旱性越差；而相反發(fā)芽速度越慢、出苗所用的時間越長，其后期的抗旱性越好。這樣的結(jié)果亦可以作為以后抗旱工作的一個參考性方法，即在播種后的第1天或第2天觀察出苗情況，出苗多的一般抗旱性較弱、出苗少的抗旱性較強。

表1 苜蓿材料名稱及耐旱性試驗數(shù)據(jù)

續(xù)表1

續(xù)表1

圖1 苜蓿第1次評價抗旱性分級聚類圖

圖2 苜蓿第2次評價抗旱性分級聚類圖

3 討論

本試驗對來自國內(nèi)外的133份苜蓿材料進(jìn)行了苗期的抗旱性評價，并對苜蓿的抗旱評價的方法進(jìn)行了嘗試性的改進(jìn)，使得苜蓿的抗旱評價更加科學(xué)化和實用化，為以后苜蓿的抗旱生理、抗旱轉(zhuǎn)基因研究提供了理論基礎(chǔ)；對苜蓿的抗旱育種、品種改良研究提供了重要的參考。對于苜蓿苗期抗旱性評價來說，連續(xù)干旱法比較合適，因為從聚類圖1、2 可以看出，連續(xù)干旱法基本可以把材料平均分成5個等級，而反復(fù)干旱法的評價結(jié)果基本是“兩頭大，中間小”的模式，即除了少數(shù)強抗旱和最弱抗旱材料能區(qū)分開外，其余大部分材料的抗旱性不能很好地區(qū)分開。另外從表2的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)也可以看出，連續(xù)干旱法的劃分標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)間比較大，對于試驗本身來講容易劃分，而反復(fù)干旱法劃分標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)間比較小，對于試驗來說不好劃分。

表2 抗旱性評價等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

從評價結(jié)果可以看出，國內(nèi)的品種如肇東苜蓿、草原2號、草原3號、滄州苜蓿、隴東苜蓿、甘農(nóng)1號、中蘭1號、準(zhǔn)格爾苜蓿、龍牧801、龍牧803、中苜1號均顯現(xiàn)出穩(wěn)定的強抗旱性，而部分品種，如敖漢苜蓿、公農(nóng)3號、新疆大葉、天水苜蓿、新牧1號體現(xiàn)出了弱抗旱性。大部分國外品種體現(xiàn)出穩(wěn)定的弱抗旱性，如：Caliverde、KANZA、MESA-SIRSA、Moapa 69、5264、Malone，但部分品種也體現(xiàn)出了穩(wěn)定的強抗旱性，如：Rambler、ACGRAZEHAND、Ameristand 201+2、AmeriGraze 401+2。國內(nèi)品種普遍要比國外品種抗旱性好；新育成的品系普遍比以前育成的品種抗性好。國外的品種對于國內(nèi)的環(huán)境有不適應(yīng)的現(xiàn)象，尤其在北方地區(qū)。因此國外的品種在我國北方地區(qū)的應(yīng)用，大部分是作為改良品種的親本使用。此次評價結(jié)果除去從呼和浩特實驗場采集的新育成的品系外，其余品種的評價結(jié)果大部分與康俊梅等[8]、韓瑞紅[19]、孟林等[10]的研究結(jié)果一致。其中新疆大葉、敖漢苜蓿的評價結(jié)果不一致，但新疆大葉的評價結(jié)果與韓瑞紅[19]的一致，尚有待于今后的進(jìn)一步研究。

本研究是以苗期抗旱評價為主，苗期的抗旱性不能完全代表苜蓿的抗旱性，因為成年后的苜?？购敌钥赡軙l(fā)生變化，所以苗期抗旱性與成年苜蓿的抗旱性是否一致還有待于進(jìn)一步驗證。苜蓿的主要價值(飼用價值、經(jīng)濟(jì)價值等)一般是在盛花期和結(jié)實期，因此對苜蓿的抗旱性研究應(yīng)該以成年苜蓿的抗旱性為主，在此次苗期抗旱性評價的基礎(chǔ)上，將對成年苜蓿的抗旱性進(jìn)行進(jìn)一步的跟蹤研究。

[1] 劉國利,何樹斌,楊惠敏.紫花苜蓿水分利用效率對水分脅迫的響應(yīng)及其機理[J].草業(yè)學(xué)報，2009,18(3):207-213.

[2] 孫洪仁,關(guān)天復(fù),孫建益,等.不同年限紫花苜蓿(生長)水分利用效率和耗水系數(shù)的差異[J].草業(yè)科學(xué)，2009,26(3):39-42.

[3] 張國利. 不同灌溉量對紫花苜蓿產(chǎn)量影響的對比[J].草業(yè)科學(xué)，2009,26(10):181-183.

[4] 任珺.牧草抗旱性綜合評價指標(biāo)體系A(chǔ)HP模型設(shè)計與應(yīng)用的研究[J].草業(yè)學(xué)報,1998,7(3):34-40.

[5] 韓德梁.紫花苜蓿品種的抗旱性綜合評價[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2004:33.

[6] 韓德梁,王彥榮.紫花苜蓿對干旱脅迫適應(yīng)性的研究進(jìn)展[J].草業(yè)學(xué)報,2005,14(6):7-13.

[7] 魏永勝,梁宗鎖,山侖，等.利用隸屬函數(shù)值法評價苜蓿抗旱性[J].草業(yè)科學(xué)，2009,22(6):33-34.

[8] 康俊梅,樊奮成,楊青川.41份紫花苜?？购佃b定試驗研究[J].草地學(xué)報,2004,12(1):21-24.

[9] 韓瑞紅,張亞光,天華，等.干旱脅迫下紫花苜蓿葉片幾種內(nèi)源激素的變化[J].華北農(nóng)學(xué)報，2008,23(3):81-84.

[10] 孟林,毛培春,張國芳,等.17個苜蓿品種苗期抗旱性鑒定[J].草業(yè)科學(xué)，2008,25(1):21-25.

[11] 吳曉麗,韓清芳,賈志寬.不同紫花苜蓿幾個抗旱指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)分析[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2008,26(3):100-103.

[12] 陶玲.甘肅省紫花苜蓿地方品種生長效益的研究[J].中國草地,1999,7(2):57-61.

[13] 閻旭東，李桂榮，孔德平.旱作條件下幾個苜蓿品種適應(yīng)性鑒定[J].中國畜牧雜志,1999,35(4):37-38.

[14] 徐向南，易津，于林清，等.紫花苜蓿抗旱性研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2009,25(21):180-184.

[15] 李鴻雁,王宗禮.苜蓿種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2006：25-30.

[16] 張麗英,柴敏,姜立綱.番茄苗期抗旱性鑒定及其評價方法的研究[J].中國蔬菜,2008(2):15-20.

[17] 任繼周.草業(yè)科學(xué)研究方法[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1998：117-118.

[18] 潘瑞熾,王小菁,李娘輝.植物生理學(xué)[M].第五版.北京:高等教育出版社,2004：282-283.

[19] 韓瑞紅.苗期紫花苜蓿(Medicagosativa)對干旱脅迫的適應(yīng)機制研究[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2006.