申曉慧，姜 成，李如來，李建東，張 華，

鄭海燕1，郭 偉1，孫 力1，馮 鵬1

(1.黑龍江省農業(yè)科學院佳木斯分院，黑龍江 佳木斯 154007；2.沈陽農業(yè)大學農學院，遼寧 沈陽110866；

3.佳木斯大學生命科學學院，黑龍江 佳木斯 154007)

?

3種紫花苜蓿與草地羊茅單、混播越冬期根系生理變化及抗寒性

申曉慧1，2，姜 成3，李如來1，李建東2，張 華1，

鄭海燕1，郭 偉1，孫 力1，馮 鵬1

(1.黑龍江省農業(yè)科學院佳木斯分院，黑龍江 佳木斯 154007；2.沈陽農業(yè)大學農學院，遼寧 沈陽110866；

3.佳木斯大學生命科學學院，黑龍江 佳木斯 154007)

摘要：為了更好地提高紫花苜蓿(Medicago sativa)抗寒性，本研究以紫花苜蓿公農1號、Wega7F、WL319HQ及草地羊茅(Festuca pratensis)為試驗材料，分別設置苜蓿單播區(qū)與苜蓿-草地羊茅混播區(qū)，于2013年10月15日、10月30日、11月15日、2014年3月30日、4月15日、4月30日對苜蓿根系可溶性糖、可溶性蛋白質、游離脯氨酸含量及過氧化物酶(POD)活性4項指標的動態(tài)變化進行監(jiān)測，并對苜蓿越冬率進行調查。結果表明，品種不同，苜蓿單、混播越冬率表現(xiàn)不一。苜蓿與禾草混播效果好于單播，混播越冬率超過90%，公農1號單混播越冬率差異不顯著(P>0.05)，其它單、混播處理及品種之間差異顯著(P<0.05)。各品種單播區(qū)與混播區(qū)苜蓿根系可溶性糖、可溶性蛋白及游離脯氨酸含量均隨氣溫下降而增高，翌年春季隨氣溫回升而降低，其中可溶性糖含量在11中旬達到最大值，單混播處理差異顯著(P<0.05)，可溶性蛋白含量在10月末達到最大值，除WL319HQ單、混播處理差異不顯著外(P>0.05)，其它兩個品種單、混播處理差異達到顯著水平(P<0.05)，WL319HQ單、混播處理在10月末游離脯氨酸含量升到最高，其余各處理均是在11月中旬升到最高值，且同一觀測期內，單、混播處理顯著差異(P<0.05)；POD活性則是隨著溫度變化在整個越冬期呈現(xiàn)先升后降再上升的變化趨勢，各處理均在11月中旬升至最高。通過越冬率調查和運用隸屬函數(shù)法進行抗寒性綜合評判得出，苜蓿與草地羊茅混播處理的越冬率略高于苜蓿單播的，供試材料抗寒性大小順序為公農1號+草地羊茅>公農1號>Wega7F+草地羊茅>Wega7F>WL319HQ+草地羊茅>WL319HQ。

關鍵詞:紫花苜蓿；草地羊茅；混播；抗寒性；越冬率；生理指標

紫花苜蓿(Medicagosativa)是世界級優(yōu)良牧草，因其營養(yǎng)價值高、適口性好，具有“牧草之王”的美稱。然而在我國東北地區(qū)，因冬季嚴寒干冷，最低氣溫-30 ℃以下，全年降水也主要集中在盛夏季節(jié)，春旱、秋霜凍給苜蓿越冬造成了嚴重災害，因此，在東北大部分地區(qū)普遍存在著苜蓿越冬率低，容易發(fā)生凍害甚至死亡現(xiàn)象，成為制約黑龍江省畜牧業(yè)發(fā)展的障礙之一[1]。研究紫花苜蓿對溫度和寒冷適應的規(guī)律和特點是解決這一問題的關鍵所在[2-3]。南麗麗等[4]、梁慧敏等[5-6]從根系生理生化的變化上深入研究了苜蓿的抗寒性能。史紀安等[7]通過對不同秋眠級別的紫花苜蓿品種根系發(fā)育能力的研究表明，根頸分枝能力、根頸粗細及入冬前入土深度，與翌年苜蓿萌發(fā)和實現(xiàn)高產密切相關；同時，根頸隨氣溫下降入土越深，其抗寒能力越強。孫啟忠等[8]在研究苜蓿不同覆土厚度與根頸入土深度時發(fā)現(xiàn)，播種時覆土越深，越能促進根頸膨大，提高植株的耐寒性，進而提高越冬率。對于單播苜蓿抗寒方面的研究已有諸多報道，而苜蓿與禾草混播抗寒規(guī)律研究鮮見報道。

根系的抗寒性是決定紫花苜蓿安全越冬的首要因素之一[9-11]。在深秋至入冬前，大多數(shù)紫花苜蓿會隨著氣溫的逐漸下降，將其營養(yǎng)物質從地上部逐漸向地下部轉移，為安全越冬做準備，所以其根中的營養(yǎng)物質含量也會不斷發(fā)生變化。冷脅迫下植物可積累更多的可溶性糖、脯氨酸[12]、可溶性蛋白質[13]等營養(yǎng)物質。這些生理指標與植物抗寒性關系密切[14]，已有的混播研究主要集中在混播群體的動態(tài)變化，混播比例、產草量、混播后草的養(yǎng)分含量變化以及土壤改良等方面[15-16]，本研究通過對3種紫花苜蓿單播及分別與草地羊茅混播后，在越冬期對苜蓿根系生理生化指標動態(tài)進行分析，檢驗通過混播播種方式提高苜?？购缘目尚行?，了解并揭示紫花苜蓿單、混播在越冬期間根系對低溫的適應變化及混播對抗寒性的影響，以期為栽培草地建植和紫花苜蓿生產提供技術支撐。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地土壤為草甸黑土，土壤有機質含量為2.65%、堿解氮135.41 mg·kg-1、速效磷44.50 mg·kg-1、速效鉀112.76 mg·kg-1、全氮0.19%、全磷0.14%、全鉀1.60%、pH為6.10。

1.2供試材料

試驗材料為3個紫花苜蓿品種：公農1號(簡稱GN1st)、Wega7F由黑龍江省畜牧所提供，WL319HQ為引進品種；1個草地羊茅(FestucapratensisHuds)，簡稱CD，由北京正道生態(tài)科技有限公司提供。

1.3試驗設計

試驗于2013-2014年進行。2013年5月28日播種，間條單、混播，試驗小區(qū)面積 3 m×4 m, 行距30 cm, 播深2.5~3 cm，苜蓿單播播量22.5 kg·hm-2，混播小區(qū)苜蓿(播量4.5 kg·hm-2)+草地羊茅(播量15.75 kg·hm-2)，3 次重復，播種時試驗小區(qū)施底肥，其中尿素(含N 46%)60 kg·hm-2、過磷酸鈣(含P2O520%)150 kg·hm-2、氯化鉀(含K2O 60%)80 kg·hm-2。小區(qū)之間以0.5 m步道相隔。常規(guī)田間管理，生長季隨時拔除雜草。

1.4測定項目及試驗方法

1.4.1取樣及保存試驗取樣于2013年的10月15日、10月30日、11月15日、2014年的3月30日、4月15日和4月30日，挖取紫花苜蓿的根，實驗室內將根洗凈，用硫酸紙包裹放入-80 ℃冰箱保存，3次重復，取靠近根頸處5 cm長的根系進行各項生理生化指標的測定。各取樣日期的溫度見圖1。

圖1　采樣期間氣溫

1.4.2越冬率的調查試驗于2013年冬天在各處理小區(qū)內選擇1 m2大小面積，調查紫花苜蓿植株個數(shù)，并在每株苜蓿上系上掛牌，于2014年苜蓿返青后再次調查存活苜蓿植株數(shù)，試驗設3次重復。計算公式為：

越冬率=返青植株數(shù)/植株總數(shù)×100%[17]。

1.4.3生理指標測定方法可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸含量的測定見參考文獻[18]，POD測定采用愈創(chuàng)木酚法[19]。

1.5統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)作圖應用Microsoft Excel 2003，利用DPS 7.05數(shù)據(jù)分析軟件進行方差分析，分別對同一處理不同觀測期、同一觀測期內的不同處理進行單因素方差分析，采用新復極差測驗，應用Fuzzy數(shù)學中隸屬函數(shù)法進行抗寒性綜合評價，公式如下：

式中，U(Xijk)為第i個處理第j個溫度階段第k個指標的隸屬度，且U(Xijk)∈[0,1]；Xijk表示第i個處理第j個溫度階段第k個指標測定值；Xmax、Xmin為所有處理中第k項指標的最大值和最小值[20]。

2結果與分析

2.1紫花苜蓿單播及與草地羊茅混播越冬率

各處理單、混播紫花苜蓿越冬情況(圖2)結果表明，苜蓿平均越冬率超過了90%，其中GN1st和CD混播處理越冬率最高，達到96.6%，WL319HQ單播越冬率最低,為87.2%。同一品種混播越冬率高于單播，GN1st單、混播越冬率差異不顯著(P>0.05)，其它兩個品種單混播越冬率差異顯著(P<0.05)，且不同品種之間單播處理越冬率差異也顯著 (P<0.05)。

2.2苜蓿根系可溶性糖含量變化

越冬期間隨著溫度變化，不同處理單播及混播紫花苜蓿根系可溶性糖含量變化呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢，且除WL319HQ外，其余品種混播根系可溶性糖含量高于單播(表1)。10月30日各品種根系可溶性糖含量開始上升，到11月中旬達到最大值，其中GN1st+CD的可溶性糖積累最多，達到了27.28%， 3月末氣溫逐漸開始回升，可溶性糖含量仍然較高，這說明在整個冬季紫花苜蓿GN1st和草地羊茅混播后GN1st根內可溶性糖含量都保持在較高水平上。至翌年4月,隨著春季氣溫不斷上升，可溶性糖作為春季再生的能源被轉移利用，其含量下降，與越冬期含量差異顯著(P<0.05)。同一觀測期內GN1st和Wega7F單、混播處理差異顯著(P<0.05)，11月15日至翌年3月30日紫花苜蓿返青后,WL319HQ單混播處理差異顯著(P<0.05)。不同品種之間根系可溶性糖含量變化與越冬率也不完全一致，在整個觀測期內，Wega7F品種單播根系可溶性糖含量的積累都不是最高，但其越冬能力卻較高，說明Wega7F品種能以最低的糖消耗來抵御嚴寒，提高抗寒性。

圖2　不同處理紫花苜蓿越冬率

注：不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。

Note：Different lower case letters indicate significant difference among different treatments at 0.05 level.

2.3苜蓿根系可溶性蛋白含量變化

各單、混播處理苜蓿根系可溶性蛋白質含量變化總體表現(xiàn)為隨田間氣溫逐漸降低而呈增加趨勢，翌年春其含量又隨田間氣溫逐漸上升而下降(表2)。從10月15日到10月30日，各品種及處理平均蛋白含量由15.73 mg·g-1上升到52.62 mg·g-1，上升了234.52%，且均積累到最高含量，除WL319HQ單、混播差異不顯著外，其它處理混播可溶性蛋白含量顯著高于單播(P<0.05)，隨著低溫強度的增加，可溶性蛋白含量有所下降，但仍然保持較高含量，這對品種抗寒和生存有重要意義。10月15日即越冬初期，各個處理之間可溶性蛋白含量差異不顯著(P>0.05)，但同一時期不同品種之間可溶性蛋白積累量不一，在最冷月(11月15日)同一品種混播處理顯著高于單播(P<0.05)，且國內品種GN1st和Wega7F的可溶性蛋白含量高于引進品種WL319HQ，至4月30日，除GN1st單播顯著大于混播外(P<0.05)，其余兩個品種單、混播處理差異不顯著，且此時可溶性蛋白含量大幅下降，可能是此時苜蓿返青，植物體內物質和能量代謝加快所致。

2.4苜蓿根系游離脯氨酸含量變化

各處理根系游離脯氨酸含量隨氣溫變化呈先升后降趨勢,且混播含量高于單播(表3)。經過10月15日至11月15日的溫度大幅下降，各處理根系游離脯氨酸含量顯著升高(P<0.05)，GN1st+CD混播的游離脯氨酸含量最高為22.84 mg·g-1，除WL319HQ單、混播處理在10月30日含量升到最高值外，其余各處理均是在11月15日升到最高值，之后游離脯氨酸含量逐漸下降，至翌年4月30日，WL319HQ單、混播處理游離脯氨酸含量平均下降了83.26%， GN1st單、混播處理下降80.88%， Wega7F單、混播處理下降最慢,為79.66%。GN1st和Wega7F在同一觀測期內混播顯著高于單播處理(P<0.05)， WL319HQ單、混播處理在10月30至11月15日期間也表現(xiàn)出混播顯著高于單播。作為滲透調節(jié)物質之一的游離脯氨酸,在植物體內除了具有低溫脅迫時起到平衡細胞代謝的功能外，還能維持胞內環(huán)境的相對穩(wěn)定，混播處理游離脯氨酸含量高于單播，說明苜?；觳ヌ幚磔^單播處理更有利于抵御嚴寒。

表1　不同處理紫花苜蓿根系可溶性糖含量(%)變化

注：同行不同小寫字母表示同一處理不同日期間差異顯著(P<0.05)；同列不同大寫字母表示同一觀測期不同處理間差異顯著(P<0.05)。表2、表3、表4同。

Note: Different lower case letters within the same row indicate significant difference among different sampling dates for the same treatment at 0.05 level. Different capital letters within the same column indicate significant difference among different treatments for the same sampling date at 0.05 level, The same in Table 2, Table 3 and Table 4.

表2　各單、混播處理紫花苜蓿根系可溶性蛋白含量(mg·g-1)變化

表3　不同處理紫花苜蓿根系游離脯氨酸含量(mg·g-1)變化

2.5苜蓿根系過氧化物酶(POD)含量變化

不同苜蓿品種單播及與草地羊茅混播后，POD活性均呈現(xiàn)先升后降再上升的變化趨勢(表4)。10月15日到11月15日隨著氣溫的降低，各品種苜蓿根系POD活性增至最高，除WL319HQ外，其余品種苜蓿根系POD活性表現(xiàn)為混播略高于單播，越冬率高的品種GN1st和Wega7F高于越冬率低的品種WL319HQ。之后隨著低溫脅迫時間的延長，細胞受害程度增強，影響了細胞內蛋白質等物質合成，至翌年3月30日POD活性下降，但GN1st單、混播處理較其它品種仍維持較高水平，這就減輕了膜脂過氧化程度，增加了機體的抗寒性能，之后隨著氣溫逐漸回升，脅迫解除，各品種紫花苜蓿單、混播處理根系POD活性又逐漸升高，10月15日至4月30日，同一觀測期內各品種單、混播處理之間差異顯著(P<0.05)。

2.6不同品種苜蓿單、混播后抗寒評價

對3種紫花苜蓿單播及與其草地羊茅混播抗寒性的研究發(fā)現(xiàn)，混播的抗寒性高于單播，但品種之間比較單播抗寒性高的品種混播處理后抗寒性仍然較高，然而抗寒性高的品種也不是每一項生理指標都表現(xiàn)為最高，為了減少單一指標對抗寒性評價引起的誤差，本研究采用了Fuzzy數(shù)學中隸屬函數(shù)法對供試單、混播的苜蓿品種的各項生理生化指標進行綜合分析(表5)，結果表明，其抗寒性依次為GN1st+CD>GN1st>Wega7F+CD>Wega7F>WL319HQ+CD>WL319HQ。

表4　不同處理紫花苜蓿根系過氧化物酶活性(OD470·min-1·g-1)變化

表5　3個苜蓿品種單播及與草地羊茅混播根系生理生化指標的隸屬函數(shù)值

3討論

植物體內可溶性糖含量的增加能增強胞內溶質濃度，降低細胞的冰點，增強持水力，降低脅迫對細胞的傷害，有報道稱苜蓿主根中可溶性糖的濃度在環(huán)境溫度較低的情況下明顯增加，但在翌年苜蓿返青時下降[21]；這與本研究中不同苜蓿品種單、混播根內可溶性糖含量變化情況基本一致，但本研究中的WL319HQ單、混播越冬率比供試其它品種低，而根系可溶性糖含量在11月15日高于Wega7F單播，且差異達到顯著水平(P<0.05)，可能不同品種對不同生態(tài)區(qū)適應性不同所致，因此，可溶性糖含量不能單獨作為評價苜蓿抗寒性高低的生理指標[22]。

研究表明，可溶性蛋白質和脯氨酸的累積與植物的抗寒性并不存在直接相關關系[23-24]，而本研究中各單播處理及單、混播處理之間比較，可溶性蛋白含量呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)動態(tài)，且在整個冬天維持較高含量。此外，不同品種之間可溶性蛋白含量在同一時期內積累量不同，在不同時期不同品種之間單、混播處理存在差異，另外，本研究發(fā)現(xiàn)引進品種的可溶性蛋白含量低于國內品種。游離脯氨酸含量作為判別苜蓿抗寒指標一直是人們爭論的熱點問題，很多研究均表明，游離脯氨酸可以作為指示植物抗寒性強弱的生理指標。低溫脅迫條件下，游離脯氨酸含量隨著溫度的下降而上升，并隨著脅迫時間的延長而增加，并已證明植物體內游離脯氨酸的積累有利于提高其抗寒性[25-27]。本研究中無論是單播還是混播，苜蓿根系游離脯氨酸含量均是從10月中旬開始，隨著氣溫的逐漸下降而上升，引進品種WL319HQ在10月末游離脯氨酸含量達到峰值，其它品種及處理則是在11月中旬達到最大值，翌年苜蓿返青，WL319HQ根系游離脯氨酸含量較其它品種下降至最低，可能是由于引進品種WL319HQ對溫度較為敏感，對生態(tài)環(huán)境的適應程度與國內品種不同所致。

POD酶活性與植物抗寒性呈正相關關系，POD酶活性越強，植物抗氧化能力越強，則對低溫的適應性越強[28]。此外，POD在酶促防御系統(tǒng)中的主要作用是分解H2O2、阻止膜脂過氧化，從而抵御代謝過程中有害物質對細胞的毒害，其活力的變化可作為植物的耐寒指標[29-32]。本研究中不同苜蓿品種之間及單混播之間根系POD活性均呈現(xiàn)先增加后降低然后再增加的變化趨勢，不同苜蓿單、混播處理在同一時期內差異顯著(P<0.05)。10月末隨季節(jié)氣溫逐漸下降，為了有效防止活性氧對膜脂和蛋白質的過氧化作用，根系中POD的活性開始加強，隨著溫度的進一步下降，至11月中旬，POD活性升至最高，之后隨溫度的上升又開始下降，此時可溶性糖、可溶性蛋白和游離脯氨酸等含量開始逐漸下降，細胞滲透調節(jié)能力降低，POD的活性也隨之減弱，氣溫變暖后，解除脅迫，POD活性又開始增強，苜蓿開始返青，可溶性糖、可溶性蛋白及游離脯氨酸等指標含量開始下降，此時各處理苜蓿根系中營養(yǎng)由庫端變成源端[31]。

已有研究表明，植物的抗寒性評價結果受不同生理生化指標的綜合影響，本研究中各處理紫花苜蓿在低溫脅迫下的可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、游離脯氨酸含量及POD活性與綜合評價值呈顯著正相關，說明這幾項生理生化指標可作為各單、混播處理紫花苜?？购澡b定指標，來綜合評價其抗寒性[4]。本研究應用隸屬函數(shù)法對3種紫花苜蓿單播及與草地羊茅混播的抗寒性進行綜合評價，結果表明，低溫脅迫下，同一處理并不是在所有的指標方面均表現(xiàn)良好，而是在某個或某幾個指標方面表現(xiàn)較好，所以說單憑某一指標不能評價苜?？购詮娙酰瑧捎枚囗椫笜司C合評判。3種紫花苜蓿單播及分別與草地羊茅混播后其抗寒性由大到小順序為GN1st+CD>GN1st>Wega7F+CD>Wega7F>WL319HQ+CD>WL319HQ。另外，研究發(fā)現(xiàn)，在此比例混播組合下，兩種牧草之間競爭小，個體和群體之間能夠協(xié)調發(fā)展，提高了空間光能和土壤的肥料利用效率，競爭使苜蓿根頸入土深度更深，混播除了能夠更好搭配營養(yǎng)結構和充分利用時間和空間的養(yǎng)分外，混播較單播還有助于提高其越冬和抗寒性能。

4結論

3 個不同苜蓿品種與草地羊茅單、混播越冬期根系可溶性糖、可溶性蛋白和游離脯氨酸含量均隨越冬期氣溫降低而提高， 翌年春又隨氣溫的回升而下降；而POD活性則是先隨著氣溫下降而上升，進入最冷月開始下降，翌年返青后隨氣溫回升又逐漸上升，綜合各項指標結果表明，同一觀測期內各指標含量不同，各生理指標在進入最冷月份(11月15日)單、混播處理均達到差異顯著水平(P<0.05)。應用 Fuzzy數(shù)學中隸屬函數(shù)法對供試各處理苜蓿根系生理生化指標進行綜合分析[27]，其抗寒性由大到小依次為GN1st+CD>GN1st>Wega7F+CD>Wega7F>WL319HQ+CD>WL319HQ，與越冬率的調查結果相一致。參考文獻(References)

[1]羅新義,馮昌軍,李紅,沙偉.低溫脅迫下肇東苜蓿SOD、脯氨酸活性變化初報.中國草地學報,2004,26(4):79-81.

Luo X Y,Feng C J,Li H,Sha W.Study on changes of SOD and proline activity during low temperature stress onMedicagosativaL.cv.Zhaodong.Chinese Journal of Grassland,2004,26(4):79-81.(in Chinese)

[2]鄧雪柯,喬代蓉,李良,于昕,張乃勝,雷高鵬,曹毅.低溫脅迫對紫花苜蓿生理特性影響的研究.四川大學學報(自然科學版),2005,42(1):190-194.

Deng X K,Qiao D R,Li L,Yu X,Zhang N S,Lei G P,Cao Y.The effect of chilling stress on physiological characters ofMedicagosativa.Journal of Sichuan University(Natural Science Edition),2005,42(1):190-194.(in Chinese)

[3]Brumme C E,Moore K J,Bjork C N.Agronomic consequences of dormant-non dormant alfalfa mixtures.Agronomy Journal,2002,94(4):782-789.

[4]南麗麗,師尚禮,陳建綱,朱新強,郭全恩,趙文翰.不同根型苜蓿根系對低溫脅迫的響應及其抗寒性評價.中國生態(tài)農業(yè)學報,2011,19(3):619-625.

Nan L L,Shi S L,Chen J G,Zhu X Q,Guo Q E,Zhao W H.Field evaluation of the response and resistance to low temperature of alfalfa root with different root types during over-wintering.Chinese Journal of Eco-Agriculture,2011,19(3):619-625.(in Chinese)

[5]梁慧敏,夏陽,梁月香.碳水化合物含量和過氧化物酶酶性變化與苜?？购缘年P系.甘肅農業(yè)大學學報,1995,30(4):307-311.

Liang H M,Xia Y,Liang Y X.Seasonal changes in carbo hydrate content and peroxidase activities related to cold hardiness of alfalfa.Journal of Gansu Agricultural University,1995,30(4):307-311.(in Chinese)

[6]梁慧敏,夏陽.苜蓿抗寒性及根蘗性狀的表現(xiàn)與過氧化物酶同工酶關系的研究.草業(yè)學報,1998,7(4):55-60.

Liang H M,Xia Y.Relationship between isoperoxidase and expression of cold-tolerance in creep-rooted alfalfa.Acta Prataculturae Sinica,1998,7(4):55-60.(in Chinese)

[7]史紀安,劉玉華,韓清芳,賈志寬.不同秋眠級數(shù)的紫花苜蓿品種根系發(fā)育能力研究.西北農業(yè)學報,2009,18(4):149-154.

Shi J A,Liu Y H,Han Q F,Jia Z K.Root development ability of different fall dormancy alfalfa cultivars.Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica,2009,18(4):149-154.(in Chinese)

[8]孫啟忠,桂榮,韓建國.赤峰地區(qū)敖漢苜蓿凍害及其防御技術.草地學報,2001,9(1):50-57.

Sun Q Z,Gui R,Han J G.Research on winter injury and prevent technique of alfalfa (MedicagosativaL.cv.‘Aohan’)in Chifeng Region.Acta Agrestia Sinica,2001,9(1):50-57.(in Chinese)

[9]Small E,Jomphe M A,Synopsis of the genusMedicago(Legominosae).Canadian Journal of Botany,1998,67:3260-3294.

[10]王磊,李建勇,張振賢,葛均青.凍害低溫下越冬甘藍滲透調節(jié)物質的變化和作用.山東農業(yè)大學學報(自然科學版),2001,32(4):487-490.

Wang L,Li J Y,Zhang Z X,Ge J Q.Role and change of osmotic adjustment of winter cabbage under freezing tolerance.Journal of Shandong Agricultural University (Natural Science),2001,32(4):487-490.(in Chinese)

[11]Cunningham S M,Gana J A,Volenec J J.Winter hardiness,root physiology,and gene expression in successive fall dormancy selections from ‘Mesilla’ and ‘CUF101’ alfalfa.Crop Science,2001,41:1091-1098.

[12]孟凡珍,張振賢,于賢昌,艾希珍.田間低溫脅迫對大白菜某些理化特性的影響研究.中國生態(tài)農業(yè)學報,2005,13(2):84-86.

Meng F Z,Zhang Z X,Yu X C,Ai X Z.Effect of low temperature stress on some physiological and biochemical characteristics of Chinese cabbage in field.Chinese Journal of Eco-Agriculture，2005,13(2):84-86.(in Chinese)

[13]周瑞蓮,張普金.春季高寒草地牧草根中營養(yǎng)物質含量和保護酶活性的變化及其生態(tài)適應性研究.生態(tài)學報,1996,16(4):402-407.

Zhou R L,Zhang P J.The change in carbohydrate content and protecting enzyme activities in root of alpine forage related to its adaptation to cold in spring.Acta Ecologica Sinica,1996,16(4):402-407.(in Chinese)

[14]Garaham D,Patterson B D.Responses of plants to low,nonfreezing temperatures:Proteins,metabolism,and acclimation.Annual Review of Plant Physiology,1982,33:347-372.

[15]包烏云,趙萌莉,徐軍,高新磊,趙巴音那木拉.苜蓿與禾本科牧草的混播效果.草業(yè)科學,2013,30(11):1782-1789.

Bao W Y,Zhao M L,Xu J,Gao X L,Zhao B.Study on mixculture of alfalfa with grasses.Pratacultural Scinence，2013,30(11):1782-1789.(in Chinese)

[16]祁亞淑,朱林,許興.寧夏綠洲禾豆牧草混播組合及其比例效應.草業(yè)科學,2015,32(9):1463-1472.

Qi Y S,Zhu L,Xu X.Effects of mixed combination and proportion between legume inous and graminaceous forages grown in Ningxia desert steppe.Pratacultural Scinence,2015,32(9):1463-1472.(in Chinese)

[17]高婷婷,毛培春,田小霞,孟林,劉漢云.10個白三葉品種苗期耐寒性評價.草業(yè)科學,2014,31(9):1724-1731.

Gao T T,Mao P C,Tian X X,Meng L,Liu H Y.Cold tolerance assessment of 10Trifoliumrepenscultivars at the seedling stage.Pratacultural Scinence,2014,31(9):1724-1731.(in Chinese)

[18]張治安,張美善,蔚榮海.植物生理學實驗指導.北京:中國農業(yè)科學技術出版社,2004.

Zhang Z A,Zhang M S,Wei R H.Plant Physiology Experiment Guiding.Beijing:China Agricultural Science and Technology Press,2004.(in Chinese)

[19]鄒琦.植物生理學實驗指導.北京:中國農業(yè)出版社,2000:8.

Zou Q.Plant Physiology Experiment Guiding.Beijing:China Agriculture Press,2000:8.(in Chinese)

[20]申曉慧,姜成,馮鵬,李如來,李建東,鄭海燕.寒區(qū)6個紫花苜蓿品種根系中MDA含量及抗氧化酶活性的比較研究.作物雜志,2015(4):88-91.

Shen X H,Jiang C,Feng P,Li R L,Li J D,Zheng H Y.Comparison of MDA content and antioxidant enzymes activity of several alfalfa roots in cold region.Crops,2015(4):88-91.(in Chinese)

[21]劉香萍,李國良,崔國文.紫花苜蓿抗寒性研究進展.飼料博覽,2006(12):11-13.

Liu X P,Li G L,Cui G W.The Research progress of cold resistance on alfalfa.Feed Review,2006(12):11-13.(in Chinese)

[22]王運濤,于林清,薩仁.苜?？购匝芯窟M展.草原與草坪,2012,32(3):91-96.

Wang Y T,Yu L Q,Sa R.Research progress of alfalfa cold resistance in China.Grassland and Turf,2012,32(3):91-96.(in Chinese)

[23]劉祖祺,張石城.植物抗性生理學.北京:中國農業(yè)出版社,2014.

Liu Z Q,Zhang S C.Plant Resistance Physiology.Beijing:China Agriculture Press,2014.(in Chinese)

[24]劉娥娥,宗會,郭振飛,黎用朝.干旱鹽和低溫脅迫對水稻幼苗脯氨酸含量的影響.熱帶亞熱帶植物學報,2000,8(3):235-238.

Liu E E,Zong H,Guo Z F,Li Y C.Effects of drought,salt and chilling stresses on proling accumulation in shoot of rice seedlings.Journal of Tropical and subtropical Botany,2000,8(3):235-238.(in Chinese)

[25]馮昌軍,羅新義,沙偉,王鳳國.低溫脅迫對苜蓿品種幼苗SOD、POD活性和脯氨酸含量的影響.草業(yè)科學,2005,22(6):29-32.

Feng C J,Luo X Y,Sha W,Wang F G.Effect of low temperature stress on SOD,POD activity and proline content of alfalfa.Pratacultural Science,2005,22(6):29-32.(in Chinese)

[26]陳雅君,崔國文,富象乾.低溫對苜蓿品種幼苗體內游離脯氨酸含量的影響.中國草地學報,1996(6):46-50.

Chen Y J,Cui G W,Fu X Q.The effect of low temperature on free proline content in different alfalfa seedlings.Chinese Journal of Grassland,1996(6):46-50.(in Chinese)

[27]南麗麗,師尚禮,朱新強,郭全恩.田間越冬期不同根型苜蓿根系的生理生化特性.核農學報,2011,25(2):369-374.

Nan L L,Shi S L,Zhu X Q,Guo Q E.Physiological and biochemical characteristics of root in different root type alfalfa cultivars in field during overwintering period.Journal of Nuclear Agricultural Sciences,2011,25(2):369-374.(in Chinese)

[28]江福英,李延,翁伯琦.植物低溫脅迫及抗旱生理.福建農業(yè)學報,2002,17(3):190-195.

Jiang F Y,Li Y,Weng B Q.Review on physiology of chilling stress and chilling resistance of plants.Fujian Journal of Agricultural Sciences,2002,17(3):190-195.(in Chinese)

[29]Mckerise B D,Murnaghan J,Jones K S.Iron-superoxide dismutase expression in transgenic alfalfa increases winter tolerance.Plant Physiology,2000,122:1427-1437.

[30]杜永吉,于磊,孫吉雄,魯為華,韓烈寶.結縷草品種抗寒性和抗寒機理研究.草地學報,2008,16(4):347-352.

Du Y J,Yu L,Sun J X,Lu W H,Han L B.Study on cold-resistance and its mechanism of different cultivars ofZoysiajaponicaSteud.Acta Agrestia Sinica,2008,16(4):347-352.(in Chinese)

[31]魯劍巍,鄒娟,周世利,蔣細旺,叢紅霞,徐艷麗.施磷對越冬期高羊茅生長、養(yǎng)分吸收及抗寒性的影響.草地學報,2008,16(5):436-441.

Lu J W,Zou J,Zhou S L,Jiang X X,Cong H X,Xu Y L.Effect of phosphorus application amount on the growth,nutrient absorption,and cold-resistance of tall fescue (FestucaarundinaceaSchreb.)in winter.Acta Agrestia Sinica,2008,16(5):436-441.(in Chinese)

[32]Wolf S,Marani A，Rudieh J.Effect of temperature on carbohydrate metabolism in potato plants.Journal of Experimental Botany,1991,238(42):619-625.

(責任編輯張瑾)

The study on the cold resistance and physiology change of root in meadow fescue━alfalfa mixture and monoculture in winter

Shen Xiao-hui1,2, Jiang Cheng3, Li Ru-lai1, Li Jian-dong2, Zhang Hua1，Zheng Hai-yan1, Guo Wei1, Sun Li1, Feng Peng1

(1.Jiamusi Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Jiamusi 154007,China;2.Agricultural College, Shenyang Agricultural university, Shenyang 110866, China;3.College of Life Science, Jiamusi University, Jiamusi 154007, China)

Abstract:In order to improve cold resistance of alfalfa (Medicago sativa), three alfalfa cultivars (Gongnong1st(GN1st), the Wega7F and the WL319HQ ) and one meadow fescue (Festuca ovina) cultivar were used in this study. Soluble sugar, soluble protein, free proline and POD activity, and winter survival rate were measured at six different time. The results showed that the winter survival rate were different among different varieties, the average winter survival rate in mixture was more than 90%，better than monoculture，and the winter survival rate in the each field had significant difference between mixture and monoculture. Variations in soluble sugar, soluble protein, free proline contents increased along with temperature decrease in late fall, then decreased along with temperature increase in spring of the following year, soluble sugar content reached peaked in mid-November, and there were significant different between monoculture and mixture (P<0.05); soluble protein content reached peaked at the end of October, there were significant difference between monoculture and mixture (P<0.05), except WL319HQ; free proline content of WL319HQ reached peak at the end of October, other treatments reached peaked in mid-November, there were significant difference between monoculture and mixture in the same measure stage (P<0.05); the POD activity change showed up-down-up trend in the whole wintering stage, showed the highest activity in mid-November. Membership function analysis and winter survival rate showed the order of cold-resistance of alfalfa cultivars was GN1st+meadow fescue>GN1st>Wega7F+meadow fescue>Wega7>WL319HQ+meadow fescue>WL319HQ.

Key words:alfalfa; meadow fescue; mixture; cold resistance; winter survival rate; physiology index

Corresponding author:Feng PengE-mail：fengras@163.com

中圖分類號：S816;S540.34;S344.1+4

文獻標識碼：A

文章編號：1001-0629(2016)2-0268-08

通信作者：馮鵬(1980-)男，內蒙化德人，副研究員，博士，主要從事牧草育種及栽培研究。E-mail：fengras@163.com

基金項目：黑龍江省政府博士后資助項目 (LBH-Z12239);中國博士后科學基金(2013M541423)

*收稿日期：2015-06-29接受日期：2015-10-09

DOI:10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0365

申曉慧,姜成,李如來,李建東,張華,鄭海燕,郭偉,孫力,馮鵬.3種紫花苜蓿與草地羊茅單、混播越冬期根系生理變化及抗寒性.草業(yè)科學,2016,33(2)：268-275.

Shen X H,Jiang C,Li R L,Li J D,Zhang H,Zheng H Y,Guo W,Sun L,Feng P.The study on the cold resistance and physiology change of root in meadow fescue-alfalfa mixture and monoculture in winter.Pratacultural Science，2016,33(2)：268-275.

第一作者：申曉慧(1980-)女，吉林扶余人，助理研究員，在讀博士生，主要從事牧草抗寒性研究。E-mail：xiaohuishen@126.com