4個美國標準秋眠型苜蓿對自然光周期的生長反應

馮長松，李錦華，李紹鈺，盧欣石

（1.河南省農業科學院畜牧所，鄭州 450002；

2.中國農業科學院蘭州畜牧與獸藥研究所；3.北京林業大學林學院）

4個美國標準秋眠型苜蓿對自然光周期的生長反應

馮長松1，李錦華2，李紹鈺1，盧欣石3

（1.河南省農業科學院畜牧所，鄭州 450002；

2.中國農業科學院蘭州畜牧與獸藥研究所；3.北京林業大學林學院）

以美國分屬4個秋眠類型的4個標準級紫花苜蓿Medicago sativa L.品種為材料，研究了北京地區春季第一茬草和秋季再生草的植株生長性狀的動態變化。結果表明，在春季光照延長和日輻射增強的條件下，盛花期前4個秋眠型品種的植株高度持續提高，植株生長速度有逐步加快趨勢，但不同秋眠型間生長速度變化的差異不顯著（P＞0.05）；盛花期后植株生長趨緩至停滯，秋眠型的最終株高順序為：Archer（半秋眠型）＞UC-1465（極非秋眠型）＞Pierce（非秋眠型）＞Maverick（秋眠型）。在秋季光照時間縮短過程中，不同秋眠型品種的再生株高順序為：UC-1465（極非秋眠型）＞Pierce（非秋眠型）＞Archer（半秋眠型）＞Maverick（秋眠型）；其再生速度與春季的變化曲線不同，Maverick（秋眠型）和Archer（半秋眠型）持續下降，而UC-1465（極非秋眠型）＞Pierce（非秋眠型）呈先高后低的單峰曲線。

紫花苜蓿；秋眠性；光周期；生長反應

秋眠性是紫花苜蓿（Medicago sativa L.）的一種生長習性和生理功能的遺傳特性，即秋季在北緯地區由于光照減少和氣溫下降導致苜蓿形態和生產力發生的一種變化，這種變化只能在秋季刈割后的再生中才可以觀察到［1］。根據不同苜蓿品種在秋季對短日照的反應和冬季的抗寒能力，苜蓿秋眠性分為4個類型11個等級［2-3］。苜蓿秋眠性是其引種、區劃及種植期選擇的重要理論依據［4］，已經成為國外苜蓿品種鑒定和選擇首先考慮的因素［5］。我國對苜蓿秋眠性研究已有一定程度的重視，但在苜蓿引種和區劃中還沒有同美國一樣作為首要考核指標，某些品種因盲目引種而在不適宜區域種植，特別是大面積推廣時造成損失的事例時有發生。

當前我國對苜蓿秋眠性的研究側重于農藝性狀、遺傳評價和抗寒性方面［6-8］，而針對光反應方面的研究，只局限于實驗室條件下的光周期生理方面［9-10］，對其自然光周期條件下的生長反應的研究尚未見報道。本研究觀測了美國4個不同秋眠型標準秋眠等級苜蓿品種，在北京春季和秋季自然光周期條件下的生長反應，旨在探討不同秋眠型品種對自然光周期的生長反應規律，為我國苜蓿秋眠型鑒定中標準品種體系的建立提供依據。

1 材料和方法

1.1 材料 試驗在北京林業大學順義區趙全營草地試驗站進行。試驗站地處北緯 40°12′、東經116°28′的華北平原北端，海拔28.5 m，屬暖溫帶半濕潤氣候。

試驗采用了美國4個秋眠類型的4個標準秋眠級（FD）苜蓿對照品種。品種名稱、秋眠類型和秋眠等級分別為：Maverick，秋眠型，FD1；Archer，半秋眠型，FD5；Pierce，非秋眠型，FD8；UC-1465，極非秋眠型，FD11。

1.2 方法 試驗采用完全隨機區組設計，小區面積25 m×6 m，行距50 cm（11行），重復3次。2007年5月10日播種，進行人工除草，不采取其它田間管理措施。2008年春季測定第一茬草的株高和生長速度。當年9月中旬秋季刈割后，自10月5日每隔7 d測定秋季再生草的株高和生長速度。

氣象數據由WatchDog Model 2900ET Weather Station（美國）人工氣象站自動采集。

2 結果與分析

2.1 不同秋眠型苜蓿在春季光周期條件下的生長反應

2.1.1 春季光強與光長的變化 圖1所示，北京地區2008年4月10日到6月19日，日照長度從13.59 h延長到16.06 h，呈持續增加趨勢；與日照長度持續增長相對應，日太陽輻射量由11 982.7 w/m2逐漸增加到26 785.55 w/m2。

圖1 春季光強與光長的變化

2.1.2 不同秋眠型苜蓿春季株高的動態變化 圖2所示，從4月到6月，在春季日照持續延長和輻射量增強的條件下，返青后不同秋眠型苜蓿品種的植株高度都隨著日照時間的增長而提高，到6月9日春季最后一次觀測時，不同秋眠型苜蓿品種株高順序為：半秋眠型Archer（101.2 cm）＞極非秋眠型UC-1465（92.3 cm）＞非秋眠型Pierce（90.1 cm）＞秋眠型 Maverick（63.1 cm）。顯然，供試品種春季第一茬草的株高變化與其秋眠程度之間沒有顯示出相關性。

圖2 春季不同秋眠級苜蓿株高動態變化

2.1.3 不同秋眠型苜蓿春季生長速度的動態變化 圖3所示，春季4月10日開始，各秋眠級苜蓿品種的生長速度逐漸加快，至5月30日達到生長速度的最大值；盛花期后的5月30日至6月9日，各秋眠級苜蓿品種的生長速度同步下降。整體上，4個秋眠型品種的生長速度在春季的變化趨勢相同，品種間的差異不顯著（P＞0.05）。在春季返青后第一茬草的整個生長過程中，秋眠型間植株平均生長速度順序為：半秋眠型Archer（1.96 cm/d）＞極非秋眠型 UC-1465（1.78 cm/d）＞非秋眠型 Pierce（1.73 cm/d）＞秋眠型Maverick（1.35 cm/d），其結果與株高變化一致。

2.2 不同秋眠型苜蓿對秋季光縮短的生長反應

2.2.1 秋季光強與光長的變化 圖4所示，北京地區秋季從10月5日到11月9日，日照長度從11.36 h縮短到10.11 h，相應日太陽輻射量由25 429.5 w/m2逐漸減少到3 105.9 w/m2。

圖3 春季不同秋眠級苜蓿的生長速度

圖4 秋季光強與光長的變化

2.2.2 不同秋眠型苜蓿再生植株對秋季光縮短的生長反應 秋季刈割后，在光照持續縮短和輻射減少的條件下，不同秋眠級苜蓿品種的植株再生高度的差異顯著（P＜0.05）。如圖5所示，從秋季10月5日至11月9日平均再生株高動態變化來看，極非秋眠型苜蓿品種和非秋眠型苜蓿品種的再生平均株高均大于半秋眠型和秋眠型。最后一次測定的株高順序為：極非秋眠型UC-1465（57.03 cm）＞非秋眠型Pierce（38.87 cm）＞半秋眠型Archer（19.41 cm）＞秋眠型Maverick（4.24 cm）。再生株高隨秋眠程度的加深而降低。

圖5 秋季不同秋眠等級苜蓿品種的再生高度

2.2.3 不同秋眠型苜蓿再生速度對秋季光縮短的反應 圖6所示，4種秋眠型苜蓿品種秋季的再生速度與春季生長速度的變化曲線不同。秋季FD1與FD5相似，呈一直下降態勢，而FD8和FD11的再生速度出現前高后低的單峰曲線。不同秋眠級品種間的再生速度存在極顯著差異（P＜0.01）。秋季不同秋眠型苜蓿品種的植株生長速度順序如下：極非秋眠型UC-1465（1.09 cm/d）＞非秋眠型 Pierce（0.72 cm/d）＞半秋眠型（0.41 cm/d）＞秋眠型（0.16 cm/d）。

極非秋眠型和非秋眠型苜蓿品種的生長速度遠遠高于秋眠型的0.16 cm/d，分別達到1.09 cm/d、0.72 cm/d。其中10月12日至10月26日，不同秋眠等級苜蓿品種的生長速度差異最為明顯。非秋眠型和極非秋眠型的苜蓿品種相對處于較快的生長速度，在初秋時的10月12日到10月19日，其生長速度是先加快，后隨日照長度的縮短減緩；半秋眠型品種的生長速度在剛入秋時介于非秋眠型和秋眠型之間，隨著日照長度的縮短，逐漸放慢；秋眠型的苜蓿品種在刈割后一直相對處于較低的生長速度，幾乎停止生長。從10月26日開始，隨秋季日照長度的急劇減少和溫度降低，不同秋眠等級苜蓿品種的生長逐漸停止。

圖6 秋季不同秋眠等級苜蓿的再生速度

3 結論

本試驗對4個秋眠型標準秋眠級苜蓿品種，在北京自然光周期過程中的株高和生長速度動態變化進行了比較分析，得到如下結果：

1）苜蓿秋眠性變化只在秋季刈割后的再生過程中可觀察到，而在春季第一茬草或初夏刈割后的再生草難以鑒定［1］。本研究的結果印證了這一點。

2）北京地區春季光照延長和日輻射增強的條件下，4個秋眠型苜蓿品種的植株高度隨生長期的延長而提高，第一茬草的株高順序為：半秋眠型Archer（FD5）＞極非秋眠型 UC-1465（FD11）＞非秋眠型 Pierce（FD8）＞秋眠型Maverick（FD1）。

3）春季4個秋眠型品種植株生長速度高低順序與株高變化相同，盛花期前4個品種的生長速度均有逐步加快趨勢，盛花期后植株生長趨緩至停滯，秋眠型間生長速度的差異不顯著（P＞0.05）。

4）在秋季光照時間縮短過程中，不同秋眠型苜蓿品種的平均再生株高順序如下：極非秋眠型UC-1465（57.03 cm）＞非秋眠型 Pierce（38.87 cm）＞半秋眠型Archer（19.41 cm）＞秋眠型Maverick（4.24 cm）。

5）秋季4個秋眠型品種的再生速度與春季植株生長速度的變化曲線不同，秋眠型品種Maverick和半秋眠型品種Archer的再生速度呈一直下降趨勢，而非秋眠型品種Pierce和極非秋眠型品種UC-1465呈先高后低的單峰曲線，品種之間的差異說明秋眠級水平與光照長度有密切關系。

［1］盧欣石，申玉龍.苜蓿秋眠性研究與利用［J］.國外畜牧學——草原與牧草，1991（4）：1-4.

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［4］盧欣石.中國苜蓿審定品種秋眠性研究［J］.中國草地，1998，12（3）：1-5.

［5］Lu Xinshi，Truber L R，Knapp E E.Allozyme characterization of national alfa cultivars from the P.R.China［R］.Repor of the 33th NAAIC，1992，42.

［6］董靜華，盧欣石.半秋眠和非秋眠紫花苜蓿在華北地區生長適應性評價［J］.北方園藝，2008（7）：152-156.

［7］寇建村，楊文權，賈志寬.不同苜蓿品種抗寒性研究［J］.中國草地學報，2008，30（4）：11-15.

［8］E Charles Brummer，M Maroof Shah，Diane Luth.Reexamining the relationship between fall dormancy and winter hardiness in alfalfa［J］.Crop Sci，2000，40：971-977.

［9］王成章，韓錦峰，胡喜峰.光周期對不同秋眠性苜蓿品種ABA含量的影響［J］.作物學報，2005，31（10）：1370-1372.

［10］史瑩華，王成章，張偉毅.光周期對秋眠型苜蓿Vernal SOD、POD活性的影響［J］.中國草地學報，2009，31（4）：107-110.

2011-04-13

河南省科技攻關項目（102102110023；0523031900-2）

馮長松（1972-），男，博士。

李紹鈺，E-mail：lsy9617@yahoo.com.cn

1007-9726（2011）03-0037-03

S54