不同品種苜蓿與無芒雀麥單、混播越冬期根系生理指標變化研究

申曉慧

(黑龍江省農業科學院佳木斯分院， 黑龍江 佳木斯 154007)

黑龍江省是我國重要畜牧業發展基地，隨著種植結構的調整，奶牛養殖業的不斷擴大更是帶動了苜蓿(MedicagosativaL.)產業的發展。然而在黑龍江的一些高緯度嚴寒地區，安全越冬成了苜蓿產業亟待解決的關鍵問題。要解決這一問題，一是要選擇優質抗寒品種，二是了解苜蓿根系對低溫寒冷氣候的適應規律和特點，通過合理的栽培措施，調節和改善苜蓿根系的微環境，幫助苜蓿安全越冬。

目前對苜蓿抗寒性的評價主要對苜蓿單播在形態學指標、生理生化指標、外源激素及秋眠性與抗寒性的關系[1-3]研究，而對通過與禾草混播的栽培方式改變苜蓿根系微觀環境，以此提高苜蓿抗寒性的研究尚未見報道。為此，本試驗通過不同品種紫花苜蓿與禾草無芒雀麥單、混播處理，研究秋末冬初和初春單混播處理的不同苜蓿根系可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸、MDA生理指標變化，比較品種間的抗寒性及混播與單播處理間的抗寒差異，為黑龍江省高寒地區苜蓿抗寒品種的選擇及栽培措施提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗苜蓿(Medicagosativa)品種為‘馴鹿’、‘龍牧806’、‘ 敖漢’，由黑龍江省畜牧研究所提供，‘WL168HQ’及無芒雀麥(BromusinermisLeyss)由北京正道生態科技有限公司提供。

1.2 試驗設計

試驗小區采用間、混條播方式，人工開溝播種，單播苜蓿播種量為22.5 kg·hm-2，與無芒雀麥混播時播種量為4.5 kg·hm-2，無芒雀麥播量為15.75 kg·hm-2，小區面積12 m2，條播30 cm間距，開溝深度2.5～3 cm，覆土厚2～3 cm，2013年5月28日播種，隨機區組，3次重復，常規大田管理。試驗處理方法為Ⅰ:‘馴鹿’單播；Ⅱ:’馴鹿’+無芒雀麥混播;Ⅲ: ‘龍牧806’單播；Ⅳ：‘龍牧806’+無芒雀麥混播；Ⅴ:‘敖漢’單播；Ⅵ: ‘敖漢’+無芒雀麥混播；Ⅶ：‘WL168HQ’單播；Ⅷ：‘L168HQ‘+無芒雀麥混播。

1.3 測定項目

采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量；考馬斯亮藍比色法測定可溶性蛋白含量；磺基水楊酸法測定游離脯氨酸含量，硫代巴比妥酸法測定MDA[4-5]。

1.4 數據分析

試驗采用SAS 8.1 (SAS Institute Inc.,2006) 統計軟件，在P=0.05水平上對同一處理不同取樣時間及同一處理時間不同品種單、混播進行方差分析和Duncan多重比較。

2 結果與分析

2.1 可溶性糖含量變化

由表1可知，不同處理單播及混播紫花苜蓿根系可溶性糖含量呈現先升后降的變化趨勢，10月15日至11月15日可溶性糖含量迅速增加，不同品種之間可溶性糖含量增加速度和積累能力不同，至11月15日，除‘龍牧806’外，其他品種單、混播處理均達到差異達顯著水平(P<0.05)，‘馴鹿’增加速度最快，其次是‘龍牧806’和‘WL168HQ’，‘敖漢’苜蓿增加最慢。同一品種單、混播處理之間可溶性糖含量差異不顯著。翌年3月末至4月末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。

2.2 可溶性蛋白含量變化

由表2可知，越冬期間，各品種及處理之間可溶性蛋白含量變化基本一致。10月15日各品種之間及單、混播處理之間差異不顯著，至11月15日隨著環境溫度的大幅下降，可溶性蛋白含量急速增加，不同品種之間差異達到顯著水平(P<0.05)，翌年隨著氣溫逐漸回升，可溶性蛋白含量逐漸下降，說明苜蓿可能在越冬期間，通過消耗體內蛋白能量對細胞起到滲透調節作用，以此抵御嚴寒，翌年返青后可溶性蛋白含量仍然下降，說明返青期間由于沒有大量葉片進行光合作用，需要消耗體內蛋白補充苜蓿能量需求。各時期不同品種之間，以及同一品種單、混播處理之間可溶性蛋白含量差異不同。

表1 不同處理紫花苜蓿根系可溶性糖含量變化Table 1 Changes of soluble sugar content in alfalfa root of different sowing treatments in winter/%

2.3 游離脯氨酸含量變化

由表3可知，苜蓿越冬期間，各品種及處理根系游離脯氨酸含量變化趨勢與可溶性蛋白含量變化基本一致。10月15日至11月15日，苜蓿根系游離脯氨酸含量呈增加趨勢，且差異達到顯著水平(P<0.05)，‘馴鹿’和‘ WL168HQ’ 根系游離脯氨酸含量增加幅度高于‘龍牧806’和‘敖漢’苜蓿，至11月15日，各品種的單、混播處理之間差異顯著(P<0.05)，3月末，‘馴鹿’和‘ WL168HQ’單、混播處理根系游離脯氨酸含量仍然存在顯著差異(P<0.05)，之后，隨著氣溫逐漸回暖，游離脯氨酸含量不斷下降，至4月30日除‘ WL168HQ’單混播處理差異不顯著外，其他單混播之間差異顯著(P<0.05)。

表3 不同處理紫花苜蓿根系游離脯氨酸含量變化Table 3 Changes of free proline content in alfalfa root of different treatmentsin winter/mg·g-1

2.4 MDA含量變化

由表4可知，入冬初期(10月30日之前)，隨著自然環境溫度的下降，MDA含量增加，然而不同品種及不同處理之間MDA含量增加程度不同。至10月30日，同一品種單混播之間差異顯著(P<0.05),越冬率低的品種‘敖漢’苜蓿單播處理MDA含量增加最多，與其他處理差異達到顯著水平(P<0.05)，越冬率高的品種‘馴鹿’苜蓿混播處理MDA含量增加最少，也與其他處理差異達到顯著水平(P<0.05)，從表中還可以看出，同一品種混播處理的MDA含量低于單播處理，且差異顯著(P<0.05)，說明不同苜蓿品種受到低溫脅迫后，膜脂受損害程度不同。10月30日之后，隨著環境氣溫的繼續下降，MDA含量大幅下降，說明各品種及處理經抗寒鍛煉后，體內的抗寒機制逐漸啟動，其細胞抗膜脂過氧化能力較強，其中‘馴鹿’單、混播處理下降幅度最大，與其他處理差異達到顯著水平(P<0.05)，說明其抗氧化能力高于其他品種。翌年3月末至4月末，氣溫逐漸回暖，MDA含量整體表現為增加趨勢。多數品種單、混播之間仍達到顯著差異水平(P<0.05)。

表4 不同處理紫花苜蓿根系丙二醛(MDA)含量變化Table 4 Changes of MDA content in alfalfa root of different treatments in winter/μmol·g-1

3 討論與結論

植物通過滲透調節作用，使細胞內溶物主動積累有機酸、糖和蛋白等大分子物質，使植物在低溫條件下，減少水分流失，降低冰點，以此抵御逆境脅迫。也有研究表明，可溶性糖含量與植物的抗寒性沒有直接關系[6]。本試驗表明，越冬期間，在溫度降幅較大，寒冷持續較長時期內，除‘敖漢’苜蓿單、混播處理外，其他3個品種單、混播處理根系可溶性糖、蛋白及游離脯氨酸含量都迅速積累并持續較長時間。早春變暖后，苜蓿開始返青，根部和越冬芽開始萌動，可溶性糖、蛋白及游離脯氨酸含量與越冬前相比明顯下降。且同一品種混播處理高于單播處理，由于這些生理活性物質與苜蓿抗寒性有關，生理活性物質的增加可能有利于提高其抗寒性。但由于本研究僅是一年試驗結果，而抗寒性主要受天氣影響，所以試驗結論還有待于進一步探討研究。