不同種質苜蓿苗期耐旱性評價及其方法的比較

徐向南，易 津，于林清，文都日樂

(1.內蒙古農業大學,內蒙古 呼和浩特 010019; 2.中國農業科學院草原研究所,內蒙古 呼和浩特 010010)

苜蓿(Medicagospp.)是優良的豆科牧草，種植范圍廣泛，但在部分地區，干旱限制了其生長速度及產量。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進行了研究，結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行試驗，發現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，苜蓿鮮草產量隨灌溉量增加而增長，增產幅度也逐漸增大；但當灌溉總量達到5 400 m3/hm2時，灌溉量增加對苜蓿的增產幅度影響不明顯，灌溉總量在4 800 m3/hm2左右時經濟效益最高。苜蓿抗旱性受多因素的影響，鑒定其抗旱性不僅需要適當的指標，更需要在此基礎上建立科學的數量化體系，目前公認的評定方法有直接比較法、總抗旱性評價法、隸屬函數法、層次分析法(AHP)、主成分分析法和灰色關聯度模型[4]，但苜蓿的抗旱性評價還多以田間指標或者結合生理生化指標[5-6]為主。魏永勝等[7]指出抗旱性是一個綜合指標，不應由單一指標決定。目前對于苜蓿抗旱性的評價方法眾多、不統一，而評價方法的不統一不利于苜蓿抗旱性評價研究。苜蓿抗旱性的研究報道[8-11]很多，大多數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鑒定，選取的抗旱指標各有所長，方法也各有利弊[12-14]。因此，本研究選用來自國內外的133份苜蓿材料，進行2次抗旱性評價(控水方法不同)，并對2種方法進行比較，以期為苜蓿的抗旱性評價及其方法的探索提供依據。

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業科學院草原研究所實驗地進行，第1次評價于2008年7-10月進行，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)實際材料數為133份。

1.2試驗地概況 中國農業科學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，地理坐標為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 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1個對照材料和1個試驗材料且為25個重復(第2次50個重復)，正常澆水管理，育苗盤置于露天管理。待幼苗出現3～4片真葉時(發芽25 d左右)進行間苗、定苗(保留植株大小，高度大體一致的材料)。然后進入溫室開始控水試驗。在此期間內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系。

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

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

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；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]。

待干旱結束后給幼苗澆足水。過2周后再觀察幼苗的存活數并計算：

發芽指數=∑Gt/Dt

式中，Gt為當天的發芽數，Dt為發芽日數[17]。

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

2 結果與分析

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

2次評價的處理方法不同，導致最終的評價標準也不一樣。評價標準綜合《苜蓿種質資源描述規范和數據標準》[15]和電腦的自動分級標準(即把數據輸入電腦后電腦對具體數據分出5個抗旱等級)，并對2個參考標準進行適當的修改。2次評價分級具體標準見表2，經SAS軟件分析，2次聚類結果在0.05水平下不存在顯著性差異。植物對逆境的適應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果的數據來看，多數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的不明顯，多數植株以地上部分萎蔫或死亡來保護地下部分的生存。所以本試驗最終的評價標準是以存活率為基礎，以ASI為輔助，用類平均聚類方法綜合的考慮、分類出最后的結果(圖1、2)。

2.2出苗的整齊度與抗旱性 將幼苗的發芽指數與干旱復水后的存活率做相關分析。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，并逐漸出現死亡現象，所以本試驗采用前3 d出苗較快時的發芽指數進行分析。

2次評價結果表明，干旱復水后的存活率與幼苗的發芽指數均呈負相關，并且第1次評價結果達到極顯著水平(P<0.01)，相關系數為-0.265；第2次評價結果達到顯著水平(P<0.05)，相關系數為-0.532。發芽指數高說明該種子發芽所用的時間短，發芽速度快，而發芽指數與存活率呈負相關，說明苜蓿的種子發芽速度越快、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據

續表1

續表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

本試驗對來自國內外的133份苜蓿材料進行了苗期的抗旱性評價，并對苜蓿的抗旱評價的方法進行了嘗試性的改進，使得苜蓿的抗旱評價更加科學化和實用化，為以后苜蓿的抗旱生理、抗旱轉基因研究提供了理論基礎；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，連續干旱法比較合適，因為從聚類圖1、2 可以看出，連續干旱法基本可以把材料平均分成5個等級，而反復干旱法的評價結果基本是“兩頭大，中間小”的模式，即除了少數強抗旱和最弱抗旱材料能區分開外，其余大部分材料的抗旱性不能很好地區分開。另外從表2的等級劃分標準也可以看出，連續干旱法的劃分標準的區間比較大，對于試驗本身來講容易劃分，而反復干旱法劃分標準的區間比較小，對于試驗來說不好劃分。

表2 抗旱性評價等級劃分標準

從評價結果可以看出，國內的品種如肇東苜蓿、草原2號、草原3號、滄州苜蓿、隴東苜蓿、甘農1號、中蘭1號、準格爾苜蓿、龍牧801、龍牧803、中苜1號均顯現出穩定的強抗旱性，而部分品種，如敖漢苜蓿、公農3號、新疆大葉、天水苜蓿、新牧1號體現出了弱抗旱性。大部分國外品種體現出穩定的弱抗旱性，如：Caliverde、KANZA、MESA-SIRSA、Moapa 69、5264、Malone，但部分品種也體現出了穩定的強抗旱性，如：Rambler、ACGRAZEHAND、Ameristand 201+2、AmeriGraze 401+2。國內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的環境有不適應的現象，尤其在北方地區。因此國外的品種在我國北方地區的應用，大部分是作為改良品種的親本使用。此次評價結果除去從呼和浩特實驗場采集的新育成的品系外，其余品種的評價結果大部分與康俊梅等[8]、韓瑞紅[19]、孟林等[10]的研究結果一致。其中新疆大葉、敖漢苜蓿的評價結果不一致，但新疆大葉的評價結果與韓瑞紅[19]的一致，尚有待于今后的進一步研究。

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，因為成年后的苜蓿抗旱性可能會發生變化，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一步驗證。苜蓿的主要價值(飼用價值、經濟價值等)一般是在盛花期和結實期，因此對苜蓿的抗旱性研究應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上，將對成年苜蓿的抗旱性進行進一步的跟蹤研究。

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