5個苜蓿品種群體光合生產特征比較

張前兵，李艷霞，于 磊，魯為華，馬春暉

(1. 石河子大學 動物科技學院，新疆石河子 832003；2. 新疆生產建設兵團綠洲生態農業重點實驗室，新疆石河子 832003)

5個苜蓿品種群體光合生產特征比較

張前兵1,2，李艷霞1，于 磊1,2，魯為華1,2，馬春暉1

(1. 石河子大學 動物科技學院，新疆石河子 832003；2. 新疆生產建設兵團綠洲生態農業重點實驗室，新疆石河子 832003)

為探討綠洲區不同苜蓿品種群體光合生產特征，選擇5個苜蓿品種，在苜蓿生長第2年對冠層群體輻射透過系數及群體光合速率進行測定與分析。結果表明，隨著苜蓿植株生長發育進程的推進，各苜蓿品種的散射和直接輻射透過系數均呈下降的趨勢，散射輻射透過系數從分枝前期到初花期下降了31.6%～55.7%，直接輻射透過系數從天頂角7.5°～67.5°呈逐漸變小的趨勢。苜蓿群體光合速率的日變化呈單峰曲線，且無“午休”現象，各品種苜蓿群體光合速率的峰值均出現在13:30，‘胖多’的群體光合速率日均值最大，為3.39 g·m-2·h-1，‘阿爾岡金’最小，為2.85 g·m-2·h-1。不同品種苜蓿的群體光合速率在初花期達到峰值，均在4.0 g·m-2·h-1以上。整個生育期，各苜蓿品種的群體光合速率大小順序為：‘胖多’>‘金皇后’>‘WL-323’>‘阿爾岡金’>‘新牧1號’。各品種苜蓿干草產量均為第1茬最高，占全年總產量權重的33.82%～34.88%，第4茬產量最低，其權重為15.81%～16.51%。不同品種之間，‘胖多’的總干草產量最高，為22 997 kg·hm-2，其次分別為‘阿爾岡金’‘金皇后’‘WL-323’和‘新牧1號’。從群體光合速率及產量的角度考慮，‘胖多’優于其他4個品種，但其生產性能的穩定性較差。

苜蓿；群體光合；輻射透過系數；葉分布；滴灌；綠洲區

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)在中國具有悠久的栽培歷史[1]，由于具有產草量高、營養品質好、抗逆性強等眾多優點，被譽為“牧草之王”[2-3]。然而，由于苜蓿傳統的生產管理方式較為粗放及品種篩選不合理等原因，導致苜蓿植株的光合能力較弱[4]，連續種植多年后產量水平降低較快，因此在苜蓿實際生產中從光合生理的角度探討苜蓿生長發育特性，對苜蓿品種篩選及高產栽培技術改進具有重要的意義。

光合作用是植物生長發育和產量形成的基礎[5]，作物產量的90%～95%來自光合作用形成的有機物[6]。群體光合速率受作物冠層結構狀況的影響，優化冠層結構是增強作物群體光合作用的一項重要途徑[7]；而改善作物的冠層結構，使更多的光能通過冠層到達植株低部葉片，增加冠層截獲光的比例是作物品種篩選和栽培技術改進的重要目標[8-9]。研究表明，冠層葉片的著生方式與群體光合效能的高低有著密切的關系，頂部葉片較直立，接近基部逐漸變為水平，是理想的冠層葉片配置方式，有利于提高群體光合生產[10]。苜蓿葉片的光合作用是干草產量的直接來源，其光合作用也成為近年來學者研究的主要對象[11-13]。有關苜蓿光合作用的研究主要集中在葉片光合速率上[14-15]，對苜蓿群體光合生產特征的研究鮮見報道。而對于多年生的紫花苜蓿而言，不同品種間的群體光合生產特征研究較少。陶雪等[16]研究認為，不同灌溉方式對苜蓿光合特性和產草量具有重要影響，但并未涉及滴灌條件下苜蓿冠層群體輻射透過系數及其與群體光合生產的關系。因此，本研究在新疆綠洲區的氣候環境條件下，通過對滴灌條件下苜蓿的散射輻射透過系數、直射輻射透過系數、葉分布及群體光合速率的測定，明確綠洲區滴灌苜蓿群體光合生產特征，以期從群體光合生產的角度為中國綠洲區苜蓿品種篩選及高產栽培技術改進提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2014年在石河子大學農學院試驗站牧草試驗田(44°26′ N，85°95′ E)進行，年平均氣溫7.5～8.2 ℃，年日照時數2 318～2 732 h，無霜期147～191 d，年平均降雨量180～270 mm，年蒸發量1 000～1 500 mm。土壤類型為灰漠土，土壤質地為壤土。0～20 cm耕層土壤含有機質20.1 g·kg-1、全氮1.16 g·kg-1、堿解氮72.8 mg·kg-1、速效磷34.8 mg·kg-1。前茬作物為棉花。

1.2 試驗設計

供試品種為新疆大田普遍種植的5個苜蓿品種，涵蓋了本地普遍種植的苜蓿品種，具有較強的代表性，具體品種名稱及來源見表1。2013-04-20播種，播種方式為人工條播，播種量為18 kg·hm-2，播種行距30 cm，播種深度2.0 cm。小區面積5.0 m× 8.0 m，重復3次。由于苜蓿屬多年生豆科牧草，其品種特性在播種當年往往不能充分表現，因此在苜蓿生長的第2年(2014年)對其進行系統調查研究，針對第1茬分別在分枝前期、分枝盛期、孕蕾期、初花期及盛花期進行冠層群體輻射透過系數及群體光合速率的田間測定。苜蓿建植第2年共刈割4茬，在每茬苜蓿初花期(開花10 %左右)進行刈割，每一茬苜蓿灌溉2次水，共灌溉8次，每次灌溉量為600 m3·hm-2，根據田間苜蓿生長及天氣情況在刈割前8～10 d、刈割后5～6 d進行灌溉，灌溉方式為滴灌，滴灌帶淺埋于地表8～10 cm，間距60 cm，滴灌材料為新疆石河子天業集團有限公司生產，滴灌系統主管道直徑為90 mm，支管道直徑為63 mm，副管道直徑為32 mm，滴灌帶直徑為12.5 mm，滴頭流量為1.1 L·h-1，滴頭間距為30 cm。其他田間管理按照當地滴灌苜蓿生產田進行。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 冠層群體輻射透過系數 采用CI-110數字式植物冠層結構分析儀(美國 CID 公司)測定冠層結構指標。分別在第1茬分枝前期、分枝盛期、孕蕾期、初花期于7:00-9:00和19:00-21:00沒有強光直射時，將安裝有魚眼探測頭的觀測棒放置在苜蓿行間的中央，調整好水平，每個小區測定3～5個點。散射輻射透過系數(TCDP)和直射輻射透過系數(TCRP)通過CI-110分析儀自帶的操作軟件自動計算得出。

表1 苜蓿品種及來源Table 1 The source of alfalfa cultivars

1.3.2 群體光合速率 測定參照馬富裕等[17]方法。使用GHX-305型光合作用儀在晴天光強穩定為1 200～1 400 μmol·m-2·s-1(11:00-13:00)時進行田間測定。測定用的同化箱由輕質鋁合金框架和專用同化薄膜(為透明聚脂薄膜，透光率為85%～90%，同化箱罩住植物冠層并在密封后2 min內不形成霧滴)組成，箱內裝有2個風扇以攪拌氣體。根據苜蓿的生長特性，同化箱底座大小為長60 cm、寬50 cm，高度依不同物候期株高而定。每個小區選擇有代表性的樣點3個，每個樣點測定3次，不同品種采用輪回測定的方法，每個處理每次測定時間為60 s，初花期日變化每隔2 h測定1次。

1.3.3 干草產量 用樣方法測定。在每茬苜蓿初花期(開花10 %左右)隨機選取長勢均勻一致且能夠代表小區長勢的苜蓿植株，以1 m× 1 m為1個樣方，用剪刀剪取樣方內的苜蓿植株(留茬高度5 cm)，剔除雜草后稱量，記錄苜蓿植株鮮草產量，重復3次；另取3份250 g左右苜蓿鮮草樣帶回實驗室于陰涼通風處風干至恒量，測定其含水率并折算出苜蓿干草產量(kg·hm-2)。具體計算公式為：

干草產量 = 鮮草產量 ×(1 - 含水率)

1.3.4 變異系數 在統計分析中，變異系數是反映一組數據相對波動大小的一個常用參數，即：

V=100s/x

式中：V為變異系數，x與s分別代表該組數據的均值與標準差。

1.3.5 數據處理與分析 采用Excel 2007和SPSS 18.0進行數據處理分析，采用新復極差法(Duncan’s)對數據進行差異顯著性分析，用Sigmaplot 10.0作圖。

2 結果與分析

2.1 散射輻射透過系數

散射輻射是指太陽輻射以散射的形式到達地面的輻射，可進行光合作用，對光合作用有較大的輔助作用[18]。各苜蓿品種不同生育期的散射輻射透過系數如表2所示，隨著苜蓿植株生長發育進程的推進，各苜蓿品種的散射輻射透過系數均呈下降的趨勢，分枝前期與分枝盛期差異不顯著(P>0.05)，除品種‘WL-323’和‘胖多’外，分枝盛期、孕蕾期、初花期差異均顯著(P<0.05)。不同苜蓿品種各生育時期散射輻射透過系數下降幅度不同，其中，‘胖多’的下降幅度最小，從分枝前期到初花期下降31.6%，‘金皇后’的下降幅度最大，從分枝前期到初花期下降55.7%，這與其株型及品種的抗倒伏性能有著密切的關系，田間肉眼也可以觀察到‘胖多’的株型較為直立，而‘金皇后’在孕蕾期以后出現不同程度的倒伏現象，其他苜蓿品種則不明顯。

表2 各苜蓿品種不同生育時期散射輻射透過系數Table 2 The transmission coefficient of diffuse penetration at different growth stages in alfalfa varieties

注：同行中不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

Note: The different lowercase letter in same row is significant (P<0.05). The same as below.

2.2 直射輻射透過系數

直接輻射是指太陽輻射以平行光的方式到達地面的輻射，是光合作用的主要光源。各苜蓿品種不同生育期的直射輻射透過系數如表3所示，各苜蓿品種的直射輻射透過系數從天頂角7.5°～67.5°呈逐漸變小的趨勢，在7.5°～22.5°天頂角下，從孕蕾期開始各苜蓿品種的直接輻射透過系數顯著下降，相同生育時期同一苜蓿品種差異不顯著(P>0.05)；在37.5°～67.5°天頂角下，各生育時期不同苜蓿品種的直接輻射透過系數下降幅度較小，且在52.5°～67.5°天頂角下差異不顯著(P>0.05)。在相同天頂角度下，隨苜蓿生育時期的推進，各苜蓿品種的直接輻射透過系數均呈下降的趨勢。相同生育時期及天頂角度下，不同苜蓿品種間直接輻射透過系數也存在一定的差異。

2.3 葉分布

為了更清楚地描述葉分布狀況，將所觀測結果在360°范圍內以45°為1個單位，進行8等分劃分，結果表明(表4)，隨苜蓿生育進程的不斷推進，8個區域的葉片分布頻率均逐漸增大，說明在分枝前期至初花期隨苜蓿植株的生長發育，植株冠層內部在不斷地進行自我調整，以更加充分地利用空間及光熱資源。各品種苜蓿的變異系數隨生育進程的推進其值逐漸減小，這也證明冠層結構在現有條件下不斷趨于合理，但‘WL-323’、‘阿爾岡金’和‘金皇后’品種的變異系數在初花期略有增加，這是由于在其生長后期這3個品種均出現不同程度的倒伏現象所致。

2.4 群體光合速率

2.4.1 初花期各苜蓿品種群體光合速率的日變化 群體光合速率綜合了葉片形態、基因型效應、冠層結構等因素，而且能準確地描述每單位土地面積上的光合能力，因此群體光合速率與作物產量具有密切的關系[19]。本試驗在初花期測定了各品種苜蓿的群體光合速率日變化，結果表明(圖1)，苜蓿群體光合速率的日變化呈單峰曲線，這與其他作物群體光合速率的表現一致。各品種苜蓿群體光合速率的峰值均出現在13：30，所不同的是，各品種苜蓿的群體光合速率的日均值有差異，順序為‘胖多’(3.39 g·m-2·h-1)>‘WL-323’(3.27 g·m-2·h-1)>‘金皇后’(3.24 g·m-2·h-1)>‘新牧1號’(3.09 g·m-2·h-1)>‘阿爾岡金’(2.85 g·m-2·h-1)。

表3 不同天頂角下各苜蓿品種的直接輻射透過系數Table 3 The transmission coefficient of radiation penetration under different zenith angle in different alfalfa varieties

表4 各苜蓿品種不同生育期的葉分布Table 4 Leaf distribution of alfalfa varieties at different growth stages

2.4.2 不同生育時期群體光合速率比較 在不同生育時期對不同品種苜蓿進行群體光合速率的測定，結果表明(圖2)，從分枝期開始，隨著苜蓿植株生長發育進程的推進，苜蓿植株的群體光合速率逐漸增強，在初花期達到峰值，均在4.0 g·m-2·h-1以上，盛花期略有下降，以后逐漸降低。相同生育時期，‘胖多’的群體光合速率顯著大于其他各品種(P<0.05)。整個生育期，各苜蓿品種的群體光合速率表現為‘胖多’>‘金皇后’>‘WL-323’>‘阿爾岡金’>‘新牧1號’。

圖1 初花期各品種苜蓿群體光合速率日變化Fig.1 Diurnal variations of canopy apparent photosynthetic rate at early flowering stage in different alfalfa varieties

相同生育時期不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

The different lowercase letter of the same growth stage is significant (P<0.05).

圖2 各品種苜蓿不同生育時期群體光合速率
Fig.2 Canopy apparent photosynthetic rate at different growth stages in different alfalfa varieties

2.5 苜蓿干草產量

產量是衡量草地生產能力的主要指標。苜蓿的產量是指單位面積上苜蓿通過光合作用生產的地上部分各種器官生物量的總和。對各品種苜蓿不同茬次的產量進行測定，結果表明(表5)，隨刈割次數的增多各品種苜蓿干草產量呈現逐漸降低的趨勢，均為第1茬最高，約占全年總產量權重的33.82%～34.88%，其次分別為第2茬、第3茬，第4茬產量最低，其權重也最小，為15.81%～16.51%，且第1茬干草產量顯著大于其他各茬次(P<0.05)，第2茬與第3茬差異不顯著(P>0.05)，但均顯著大于第4茬(P<0.05)。不同品種之間，‘胖多’的總干草產量最高為22 997 kg·hm-2，其次分別為‘阿爾岡金’‘金皇后’‘WL-323’和‘新牧1號’。

苜蓿產草量的變異系數反映苜蓿年內生產力的均勻程度。變異系數越大，則年內各茬次苜蓿干草產量的穩定性越差，而變異系數小的品種則各茬次的干草產量較為穩定。從表5可以看出，‘胖多’的變異系數最大，為0.314 4，說明該品種雖然總產量最高，但其生產性能的發揮不穩定，易受外界因素的影響，‘阿爾岡金’的變異系數最小，為0.283 1，說明該品種的干草產量在茬次間的波動較小，其生產性能比較穩定。

3 討 論

3.1 不同品種苜蓿光輻射特性

群體輻射透過系數可以反映光輻射在作物冠層中的傳播狀況及透光性[20]。馮國藝等[18]研究認為，群體的散射輻射和直射輻射透過系數分別為0.20～0.55和0.22～0.56時處于較適宜的范圍，中、下層葉片受光良好，冠層各層次葉片群體光合速率差異較小。李源等[21]研究發現，不同高度層次植株的散射輻射透過系數表現出規律的變化，在植株頂端散射輻射透過系數最高，中層有所降低，而下層又逐漸升高，其群體的散射輻射和直射輻射透過系數分別為0.25～0.56和0.29～0.63。本研究結果表明，各苜蓿品種在不同生育時期的群體散射輻射系數為0.192～0.433，與前人研究結果相比處于適宜的范圍之內(表2)。韓清芳等[22]研究認為，苜蓿上、中、下葉位光合速率的變化，在光合有效輻射達到全天最大值之前主要受氣孔因素的影響，而達到全天最大值之后則受非氣孔因素的影響。不同品種苜蓿群體輻射透過系數從孕蕾期開始顯著降低(表2、3)，這主要是由于在分枝期苜蓿行間還沒有完全封壟，群體輻射透過系數仍較大，從孕蕾期開始苜蓿行間封壟，群體散射輻射和直射輻射透過系數減小。可見，從孕蕾期開始，不同苜蓿品種群體輻射透過系數開始處于較適宜的范圍，既避免了光輻射在苜蓿冠層中傳播衰減而造成群體郁閉，又保證了苜蓿植株對光能的充分利用，進而提高光能利用效率。

表5 苜蓿干草產量Table 5 Hay yield of different alfalfa varieties

注：行中不同小寫字母表示相同品種苜蓿不同茬次間差異顯著(P<0.05)。

Note: The different lowercase letter in row presents different cuts of the same alfalfa varieties is significant(P<0.05).

3.2 不同品種苜蓿群體光合生產特性

光合作用是作物生產力構成的重要因素，研究作物的光合作用有助于人們采取合適的栽培管理措施以提高作物的光合性能，進而提高作物的產量。通常，作物的光合特性用光合速率來描述。由于作物的單葉光合速率與產量之間的關系眾說不一，學者們開始把目光轉向對群體光合速率的研究上[23]。盡管并非任何條件下群體光合速率與作物產量都有很好的相關性，但用群體光合速率這一指標來分析作物光合性能與產量之間的關系比用單葉更為準確，對此已經基本形成了共識[24-25]。作物光合作用日變化是在一定的天氣環境條件下，各種生理生態因子綜合效應的最終反應，其動態變化可作為分析產量限制因素的重要依據[26]。本試驗在田間條件下各品種苜蓿的群體光合速率日變化呈單峰曲線(圖1)，并未發現苜蓿植株群體光合有“午休”現象。而對葉片光合日變化的研究表明，苜蓿葉片光合速率日變化均表現出光合“午休”現象[27-28]，產生這種現象的原因可能與群體光合需要高光強及群體內各葉片受光不同[24]，而單葉的光合“午休”主要受氣孔因素限制有關[26]。

光合特征是苜蓿的生理生態特性之一，研究不同品種苜蓿的光合特性有利于了解不同品種苜蓿對光的利用率，進而分析其光合性能的差異。不同作物之間的光合性能差異較大，同一作物不同品種之間的光合性能也存在顯著差異。苜蓿不同品種之間的群體光合強弱也存在差異，一般情況下，高產苜蓿品種的群體光合速率較高，低產品種的群體光合速率也較低。呂小東等[29]對11個國外苜蓿品種光合性能的研究認為，苜蓿各品種間光合性能有很大差異，引進品種‘WL323’‘金皇后’‘阿爾岡金’和‘農寶’的光合性能都優于‘敖漢’苜蓿。本研究結果表明，5個品種苜蓿整個生育期群體光合速率順序為：‘胖多’>‘金皇后’>‘WL-323’>‘阿爾岡金’>‘新牧1號’(圖2)，結合葉分布來看，整個生育期‘胖多’的葉分布更為合理(表4)，同時，結合各品種苜蓿干草產量來看，‘胖多’的產量最高(表5)，說明高產品種的高產性能發揮與高的群體光合速率、合理的冠層結構密切相關。然而，并非所有的高產品種都具有相對較高的群體光合速率，因為作物產量的高低由光合時間、光合面積、光合速率和呼吸速率等影響光合性能的諸多因素綜合決定，并非群體光合速率單個因素。各品種苜蓿整個生育期群體光合速率在初花期達到最大(圖2)，眾所周知，在初花期苜蓿的干草產量和營養品質將達到最佳耦合，而生產中一般也在初花期進行刈割，以確保苜蓿的綜合經濟效益達到最佳，所以苜蓿干草產量主要是在營養生長期形成，因此，確保在苜蓿營養生長期達到較高并維持較長時間的群體光合速率、形成合理的冠層結構，是苜蓿高產穩產的主要栽培目標之一。

3.3 不同品種苜蓿干草產量構成特征

同一生長年份苜蓿各茬次產量對總干草產量具有重要的影響。研究表明，全年刈割3茬的苜蓿不同茬次間干草產量存在顯著差異，其中第1茬的干草產量最高，占全年總干草產量的51%，第2茬和第3茬的干草產量分別占全年總干草產量的35%和14%[30]。本研究結果表明，隨苜蓿刈割茬次的增加各品種的干草產量均呈下降趨勢，不同品種苜蓿總干草產量排序依次為：‘胖多’>‘金皇后’>‘阿爾岡金’>‘WL-323’>‘新牧1號’(表5)，此排序結果在一定程度上可以反映各品種苜蓿的生產經濟性能。同時，苜蓿不同茬次的干草產量存在顯著性差異，其中第1茬干草產量最高，占全年總干草產量權重的33.82%～34.88%，其次隨刈割次數的增加其干草產量的權重依次遞減(表5)，這主要是因為上一年最后一茬刈割在上凍前一個月完成，苜蓿根部積累了一定的地上光合產物，保證本年度第1茬苜蓿在返青期的旺盛生長，同時，第1茬苜蓿的生長期較長(從返青3月26日開始計算，共計60 d)，而第2、3茬的生長時間都較短(32～35 d)，雖然第4茬生長時間(45 d)比第2、3茬長，但由于秋季溫度降低、光照強度減弱及光照時間縮短，導致該茬苜蓿干草產量最低。另外，該年度已經收獲了3茬，苜蓿根部儲存的養分可能已經消耗殆盡，造成第4茬苜蓿生長養分供給不足。因此，苜蓿第1茬對全年總干草產量的貢獻最大，應該做好第1茬苜蓿的田間管理工作；苜蓿第4茬對全年總產量的貢獻最低，但卻不能忽視苜蓿第4茬的田間管理，因為苜蓿為多年生牧草，最后一茬的生長狀況會直接影響苜蓿的越冬性能和來年的產量。

4 結 論

各品種苜蓿群體光合速率日變化均呈單峰曲線，峰值均出現在13:30，不同苜蓿品種中，‘胖多’的群體光合速率日均值最大，‘阿爾岡金’最小，不同品種苜蓿群體光合均無“午休”現象。苜蓿整個生育期的群體光合速率在初花期達到峰值。整個生育期，‘胖多’的葉分布較為合理，不同苜蓿品種的群體光合速率順序為：‘胖多’>‘金皇后’>‘WL-323’>‘阿爾岡金’> ‘新牧1號’。不同苜蓿品種中‘胖多’的總干草產量最高，其次分別為‘阿爾岡金’‘金皇后’‘WL-323’和‘新牧1號’。各品種中苜蓿干草產量均為第1茬顯著大于其他各茬次，且‘胖多’的變異系數明顯大于‘阿爾岡金’。綜上所述，從群體光合速率、冠層結構、各茬次產量及總干草產量的角度綜合考慮，不同苜蓿品種中‘胖多’優于其他各品種，但其生產性能的穩定性較差。因此，在生產中應綜合各方面的條件根據具體生產要求及生產實際選擇適合本地區種植的苜蓿品種。

Reference：

[1] 孫啟忠,柳 茜,那 亞,等.我國漢代苜蓿引入者考[J].草業學報,2016,25(1):240-253.

SUN Q ZH,LIU Q,NA Y,etal.The history of the introduction of alfalfa to China in the Han dynasty[J].ActaPrataculturaeSinica,2016,25(1):240-253(in Chinese with English abstract).

[2] BOUIZGAREN A,FARISSI M,GHOULAM C,etal.Assessment of summer drought tolerance variability in Mediterranean alfalfa (MedicagosativaL.) cultivars under Moroccan fields conditions[J].ArchivesofAgronomyandSoilScience,2013,59(1):147-160.

[3] 張前兵,艾尼娃爾·艾合買提,于 磊,等.綠洲區不同灌溉方式及灌溉量對苜蓿田土壤鹽分運移的影響[J].草業學報,2014,23(6):69-77.

ZHANG Q B,Ainiwaer·Aihemaiti,YU L,etal.Effects of different irrigation methods and quantities on soil salt transfer in oasis alfalfa field[J].ActaPrataculturaeSinica,2014,23(6):69-77(in Chinese with English abstract).

[4] 魯為華,于 磊.北疆綠洲區不同苜蓿品種生長規律及產量比較研究[J].新疆農業科學,2006,43(1):16-20.

LU W H,YU L.Study on growth rule and yield of different alfalfa varieties in Xinjiang oasis[J].XinjiangAgriculturalSciences,2006,43(1):16-20.

[5] 胡守林,萬素梅,賈志寬,等.黃土高原半濕潤區不同生長年限苜蓿葉片光合性能研究[J].草業學報,2008,17(5):60-67.

HU SH L,WAN S M,JIA ZH K,etal.A study on photosynthetic characteristics of alfalfas grown for different lengths of time in the semi-humid region of the Loess Plateau[J].ActaPrataculturaeSinica,2008,17(5):60-67(in Chinese with English abstract).

[6] 朱慧森,杜利霞,韓兆勝,等.偏關苜蓿初花期光合特性及其與環境因子的關系[J].中國草地學報,2015,37(3):43-47.

ZHU H S,DU L X,HAN ZH SH,etal.Relationships between environmental factors and the photosynthetic characteristics ofMedicagosativacv. Pianguan at early blooming stage[J].ChineseJournalofGrassland,2015,37(3):43-47(in Chinese with English abstract).

[7] 張旺鋒.棉花群體光合作用的研究進展[J].新疆農業大學學報,2001,24(增刊):54-59.

ZHANG W F.Research progress of cotton canopy apparent photosynthesis (CAP) [J].JournalofXinjiangAgriculturalUniversity,2001,24(Suppl):54-59(in Chinese with English abstract).

[8] MADDONNI G A,OTEGUI M E,CIRILO A G.Plant population density,row spacing and hybrid effects on maize canopy architecture and light attenuation[J].FieldCropsResearch,2001,71:183-19.

[9] LONG S P,ZHU X G,NAIDU S L,etal.Can improvement in photosynthesis increase crop yields? [J] .PlantCellEnvironment,2006,29:315-330.

[10] 馮國藝,羅宏海,姚炎帝,等.新疆超高產棉花葉、鈴空間分布及與群體光合生產的關系[J].中國農業科學,2012,45(13):2607-2617.

FENG G Y,LUO H H,YAO Y D,etal.Spatial distribution of leaf and boll in relation to canopy photosynthesis of super high-yielding cotton in Xinjiang[J].ScientiaAgriculturaSinica,2012,45(13):2607-2617(in Chinese with English abstract).

[11] 張文旭.紫花苜蓿莢的光合性能及產物轉運、作用機理研究[D].北京:中國農業大學,2014.

ZHANG W X.Study on pod photosynthesis and photosynthate transporting and acting mechanism in alfalfa[D].Beijing:China Agricultural University,2014(in Chinese with English abstract).

[12] 李德鋒,李樸芳,馬保羅,等.溫室盆栽1年紫花首蓿產量和光合速率的變化規律[J].草地學報,2015,23(2):310-315.

LI D F,LI P F,MA B L,etal.Photosynthetic characterization of yield variations of alfalfa under greenhouse conditions for first year[J].ActaAgrestiaSinica,2015,23(2):310-315(in Chinese with English abstract).

[13] 寇江濤,康文娟,苗陽陽,等.外源2,4-表油菜素內酯對NaCl脅迫下紫花苜蓿幼苗光合特性及離子吸收、運輸和分配的影響[J].草業學報,2016,25(4):91-103.

KOU J T,KANG W J,MIAO Y Y,etal.Effect of exogenous 2,4-epibrassinolide on the uptake,transport,and disputation of ions,and photosynthetic characteristics ofMedicagosativaseedlings under NaCl stress[J].ActaPrataculturaeSinica,2016,25(4):91-103(in Chinese with English abstract).

[14] 賈宏濤,趙成義,盛 鈺,等.干旱地區紫花苜蓿光合日變化規律研究[J].草業科學,2009,26(7):56-60.

JIA H T,ZHAO CH Y,SHENG Y,etal.Study on diurnal variation of photosynthesis forMedicagosativain arid area[J].PrataculturalScience,2009,26(7):56-60(in Chinese with English abstract).

[15] 齊敏興,劉曉靜,張曉磊,等.不同磷水平對紫花苜蓿光合作用和根瘤固氮特性的影響[J].草地學報,2013,21(3):512-516.

QI M X,LIU X J,ZHANG X L,etal.Effects of different phosphorus levels on photosynthesis and root nodule nitrogen-fixing characteristic of alfalfa[J].ActaAgrestiaSinica,2013,21(3):512-516(in Chinese with English abstract).

[16] 陶 雪,蘇德榮,寇 丹,等.西北旱區不同灌溉方式對苜蓿光合特性和產草量的影響[J].中國草地學報,2015,37(4):35-41.

TAO X,SU D R,KOU D,etal.Effects of irrigation methods on photosynthetic characteristics and yield of alfalfa in arid northwest China[J].ChineseJournalofGrassland,2015,37(4):35-41(in Chinese with English abstract).

[17] 馬富裕,張旺鋒,李錦輝,等.棉花群體光合作用測定方法探討[J].石河子大學學報(自然科學版),1998(增刊):46-50.

MA F Y,ZHANG W F,LI J H,etal.The discussion of the measuring method of cotton canopy apparent photosynthesis (CAP) [J].JournalofShiheziUniversity(NaturalScienceEdition),1998(Suppl):46-50(in Chinese with English abstract).

[18] 馮國藝,姚炎帝,羅宏海,等.新疆超高產棉花冠層光分布特征及其與群體光合生產的關系[J].應用生態學報,2012,23(5):1286-1294.

FENG G Y,YAO Y D,LUO H H,etal.Canopy light distribution and its correlation with photosynthetic production in super-high yielding cotton fields of Xinjiang,Northwest China[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2012,23(5):1286-1294(in Chinese with English abstract).

[19] 杜明偉,馮國藝,姚炎帝,等.雜交棉標雜A1和石雜2號超高產冠層特性及其與群體光合生產的關系[J].作物學報,2009,35(6):1068-1077.

DU M W,FENG G Y,YAO Y D,etal.Canopy characteristics and its correlation with photosynthesis of super high-yielding hybrid cotton Biaoza A1 and Shiza 2[J].ActaAgronomicaSinica,2009,35(6):1068-1077(in Chinese with English abstract).

[20] CONNOR D J,FERERES E A.Dynamic model of crop growth and partitioning of biomass[J].FieldCropsResearch,1999,63(2):139-151.

[21] 李 源,高洪文,王 贊,等.紫花苜蓿群體冠層結構和產量性狀的研究[J].華北農學報,2009,24(S2):190-194.

LI Y,GAO H W,WANG Z,etal.Study on canopy structure of populations and yield characters in alfalfa[J].ActaAgriculturaeBoreali-Sinica,2009,24(S2):190-194(in Chinese with English abstract).

[22] 韓清芳,賈志寬,王俊鵬,等.黃土高原地區紫花苜蓿不同葉位光合日變化特征研究[J].草地學報,2009,17(5):558-563.

HAN Q F,JIA ZH K,WANG J P,etal.Study on diurnal photosynthetic characteristics in different alfalfa leaf layers in Loess Plateau[J].ActaAgrestiaSinica,2009,17(5):558-563(in Chinese with English abstract).

[23] 馮國藝,干秀霞,楊美森,等.兩個雜交棉F1、F2代及親本冠層結構與物質生產特征[J].作物學報,2013,39(9):1635-1643.

FENG G Y,GAN X X,YANG M S,etal.Canopy structure and matter production characteristics of F1,F2,and their parents in two cotton hybrids[J].ActaAgronomicaSinica,2013,39(9):1635-1643(in Chinese with English abstract).

[24] 張旺鋒,李正河,李蒙春,等.北疆高產棉花(2 250 kg/hm2)群體光合、呼吸特性及其與產量關系的研究[J].石河子大學學報(自然科學版),1998(增刊):71-76.

ZHANG W F,LI ZH H,LI M CH,etal.Studies on the relationship between canopy apparent photosynthesis,canopy respiration and yield in sup-high yield cotton of north Xinjiang[J].JournalofShiheziUniversity(NaturalScienceEdition),1998(Suppl):71-76(in Chinese with English abstract).

[25] LOUARN G,FRAK E,ZAKA S,etal.An empirical model that uses light attenuation and plant nitrogen status to predict within-canopy nitrogen distribution and upscale photosynthesis from leaf to whole canopy[J].AoBPlants,2015,7(5):1-16.

[26] 劉玉華,賈志寬,史紀安,等.旱作條件下不同苜蓿品種光合作用的日變化[J].生態學報,2006,26(5):1468-1477.

LIU Y H,JIA ZH K,SHI J A,etal.Daily dynamics of photosynthesis in alfalfa varieties under dry farming conditions[J].ActaEcologicaSinica,2006,26(5):1468-1477(in Chinese with English abstract).

[27] 南志標,李春杰,王赟文,等.苜蓿褐斑病對牧草質量光合速率的影響及田間抗病性[J].草業學報,2001,10(1):26-34.

NAN ZH B,LI CH J,WANG Y W,etal.Lucerne common leaf spot:forage quality,photosynthesis rate and field resistance[J].ActaPratacultureSinica,2001,10(1):26-34(in Chinese with English abstract).

[28] 萬素梅,賈志寬,楊寶平.苜蓿光合速率日變化及其與環境因子的關系[J].草地學報,2009,17(1):27-31.

WAN S M,JIA ZH K,YANG B P.Relationship between diurnal changes of alfalfa net photosynthetic rate and environmental factors[J].ActaAgrestiaSinica,2009,17(1):27-31(in Chinese with English abstract).

[29] 呂小東,王建光,孫啟忠.半干旱地區引種11個國外苜蓿品種的光合性能研究[J].內蒙古草業,2013,25(1):28-31.

Lü X D,WANG J G,SUN Q ZH.Study on photosynthetic characteristics of 11 introduced alfalfa varieties in semi-arid region[J].InnerMongoliaPrataculture,2013,25(1):28-31(in Chinese with English abstract).

[30] 韓清芳.不同苜蓿(Medicagosativa)品種抗逆性、生產性能及品質特性研究[D].陜西楊凌:西北農林科技大學,2003.

HAN Q F.Study and evaluation on resistances, production and quality characteristics of different alfalfa (Medicagosativa) varieties[D].Yangling Shaanxi:Northwest Sci-Tech University of Agriculture and Forestry,2003(in Chinese with English abstract).

(責任編輯：潘學燕 Responsible editor:PAN Xueyan)

Canopy Apparent Photosynthetic Characteristics of Five Alfalfa Varieties

ZHANG Qianbing1,2, LI Yanxia1, YU Lei1,2, LU Weihua1,2and MA Chunhui1

(1.The College of Animal Science & Technology, Shihezi University, Shihezi Xinjiang 832003, China；2. Key Laboratory of Oasis Ecology Agriculture of Xinjiang Production and Construction Groups, Shihezi Xinjiang 832003, China)

To explore the characteristics of canopy photosynthesis production of different alfalfa varieties in oasis, five alfalfa varieties were chosen, and canopy radiation transmission coefficient and canopy apparent photosynthetic were measured and analyzed in the second growth year of alfalfa. The results showed that, with the growth and development of alfalfa plant, the transmission coefficient of diffuse penetration (TCDP) and transmission coefficient of radiation penetration (TCRP) of different alfalfa varieties showed a downward trend, and TCDP decreased by 31.6%-55.7% from the early branching stage to the beginning stage of flowering, and TCRP showed a downward trend from zenith angle 7.5 °-67.5 °. Diurnal variation of photosynthetic rate of ‘alfalfa’ population photosynthetic rate showed a single peak curve, without midday depression. The peak of canopy apparent photosynthetic rate of different alfalfa varieties occurred at 13:30, and the biggest daily mean value of canopy apparent photosynthesis rate was 3.39 g·m-2·h-1detected in ‘Pangduo’, and the lowest value was 2.85 g·m-2·h-1detected in Algonquin. The canopy photosynthetic rate of different alfalfa varieties reached the peak, more than 4.0 g·m-2·h-1, in the early flowering period. The order of canopy apparent photosynthetic rate of different alfalfa varieties was ‘Pangduo’ > ‘Golden Empress’> ‘WL-323’> ‘Algonquin’>‘Xinmu No.1’. The hey yield of first cut of different alfalfa varieties was the highest during the whole growth period, accounted for 15.81%-16.51% of total mass, and the fourth cut was the lowest, accounted for 33.82%-34.88% of total mass. ‘Pangduo’ had the highest total hay yield for 22 997 kg·hm-2, then followed by ‘Algonquin’, ‘Golden Empress’, ‘WL-323’, and ‘Xinmu No.1’, respectively. Considering canopy apparent photosynthetic rate and hay yield, ‘Pangduo’ was better than the other four varieties, even though it had poor stability of production performance.

Alfalfa; Canopy apparent photosynthesis; Radiation transmission coefficient; Leaf distribution; Drip irrigation; Oasis

2016-12-11 Returned 2017-01-20

The National Natural Science Foundation of China (No.31660693); the Project Funded by China Postdoctoral Science Foundation(No.2017M613252);the Youth Innovation Talent Cultivation Program of Shihezi University(No.CXRC201605)；Corps Agricultural Technology Promotion Project(No.CZ0021)；the Corps Doctor Special Fund(No.2012BB017);the National Grass Industry Technology System Project(No.CARS-35).

ZHANG Qianbing,male,Ph.D,associate professor. Research area: efficient production of artificial grassland. E-mail: qbz102@163.com

日期：2017-06-05

2016-12-11

2017-01-20

國家自然科學基金(31660693)；中國博士后科學基金資助項目(2017M613252)；石河子大學青年創新人才培育計劃(CXRC201605)；兵團農業技術推廣專項(CZ0021)；兵團博士資金專項(2012BB017)；國家牧草產業技術體系項目(CARS-35)。

張前兵，男，博士，副教授，研究方向為人工草地高效生產。E-mail：qbz102@163.com

S541.9

A

1004-1389(2017)06-0873-09

網絡出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20170605.1715.018.html