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紫花苜蓿和黄花苜蓿生长特性及其与秋眠性的关系研究

武祎  
【摘要】:苜蓿(Medicago sativa L.)是世界上最重要并且种植最广的豆科牧草,在我国畜牧业发展中占有重要地位。但是,缺乏越冬性(winter hardiness)一直是限制苜蓿利用的主要因素。秋眠性(fall dormancy)以其与越冬性的密切相关关系,作为预测越冬性的重要组分被广泛应用。越冬性选育重要的一点就是选育的种质必须还要有较高的产量,苜蓿品种越冬性的选育必然也同时伴随着对低秋眠性的筛选。因此,目前苜蓿的秋眠特性对品种或者种质越冬性的评估和育种筛选具有不可替代的作用。本文以不同秋眠性苜蓿品种为主要对象,研究了种子对不同温度的发芽响应,比较了不同品种的发芽特征和积温模型参数以及与秋眠级数的关系;研究了不同生长阶段的苜蓿幼苗的抗冻性并计算得到不同品种幼苗期的半致死温度;研究了本地区测定苜蓿品种秋眠性的适宜刈割时间;同时结合本地紫花苜蓿品种和黄花苜蓿(Medicago falcata)材料研究了野外不同播期下苜蓿幼苗的形态特征以及与品种秋眠性的关系;探讨了不同紫花苜蓿品种和黄花苜蓿材料建植当年根系和根颈的生长特性。此外还在不同埋深和光照条件下研究了紫花苜蓿和黄花苜蓿等豆科牧草幼苗的出土和生长情况。应用积温模型对不同苜蓿品种种子的发芽特性与秋眠级数关系的研究结果指出,最 终发芽百分数与品种间秋眠级数没有相关性,而发芽速率、最低温度和积温与品种秋眠级数之间均存在显著或者极显著的强烈相关关系,特别是积温(r=-0.99,p0.001)。随品种秋眠性的增强,发芽速率增加,发芽所需最低温度上升,所需积温减少。根据这些指标与秋眠的强烈相关关系,建立了相应的秋眠级数预测方程,可以根据不同温度下的发芽速度和积温模型参数对未知品种或者种质的秋眠级数进行简便有效的预测。 对不同年龄阶段苜蓿幼苗抗冻性的检验结果说明,不同苜蓿品种和幼苗不同生长阶段之间抗冻性有很大差异。幼苗生长阶段和冷冻温度之间存在极显著的交互作用,苜蓿幼苗不同生长阶段之间抗冻性的不同很大程度上是取决于胁迫的温度。在高于半致死温度时,幼苗抗冻性基本随年龄增加而增加,而在低于半致死温度时,幼苗的抗冻性是随年龄增加而减少的。-9℃下几个生长阶段的幼苗品种间抗冻性均有显著差异,能够较好的区分品种间的不同。实验中计算得到的三个不同秋眠级数苜蓿幼苗的半致死温度在-6.79到-8.1℃,品种间的相对排序和各自的秋眠级数是一致的。得到了预测苜蓿品种在给定的冷冻温度下幼苗致死率的方程,可用于推测该品种或者拥有类似秋眠级数的苜蓿品种幼苗在本实验的环境条件下不同冷冻温度的死亡率。 通过探讨不同苜蓿品种不同生长阶段幼苗的生长特性对不同播期的响应以及与秋眠级数的关系,本研究发现秋季播种的四周龄幼苗的生长特性与秋眠级数的相关性最大。秋季播种的四周龄幼苗的株高、生物量、子叶节长、真叶柄长、真叶长和真叶宽等指标与秋眠级数显著相关,相关性要高于其他播期的,并且相关系数均超过0.9。由这些形态指标建立的回归方程,可以在一定程度上对秋眠级数进行预测。对实验中15个紫花苜蓿品种进行聚类分析的结果显示,根据秋季播种的幼苗生长性状,可以将紫花苜蓿品种划分为秋眠,半秋眠和不秋眠三个类群,与它们的秋眠级数所指示的类型基本一致,说明通过秋季生长的幼苗的性状特征,可以有效区分三种秋眠类型的植株。 在不同刈割时间下,对苜蓿品种间再生高度差异的比较说明,本地区在8月25日左右对苜蓿进行刈割,25天或者更长时间后进行再生高度的测定,可以较好的区分不同品种的秋眠性,在密植的条件下进行秋眠级数的测定也同样可行。本实验中锡盟黄花苜蓿的秋季再生高度体现了黄花苜蓿材料的极秋眠特性。 对不同苜蓿品种根系和根颈的生长性状进行的研究,结果表明:建植当年不同苜蓿品种根系和根颈的生长性状有很大差异。公农2号、CW402和金皇后的根系发育能力和根颈特征都要强于其他品种,体现在主根直径、主根干重、主根长度、根系总重、侧根数、根颈直径、分枝和芽数等指标都高于其他品种;所有苜蓿品种主根直径和根系生物量均随土层深度从上至下呈递减趋势。建植当年的苜蓿根系主要分布在40cm土层内,所有品种的侧根均发生在0~30 cm土层,30 cm以下极少发生侧根。本研究中锡盟黄花苜蓿材料主根偏细,根系干重较低,侧根数目也不多,根颈入土深度较浅,体现了黄花苜蓿生长速度较慢,在播种当年根系不能充分发育。而本地紫花苜蓿品种公农2号根系和根颈的大部分性状都好于其他品种,验证了根系和根颈性状特点与品种适应性的关系。本研究中各根系和根颈性状与秋眠级数的相关性均不显著,但是主根直径、根系总重、主根干重、主根长度、侧根条数、根颈直径、根颈入土深度和基部总芽数间均呈显著或者极显著正相关关系。 在不同埋深和光照条件下对苜蓿等五种豆科牧草的幼苗出土和生长进行了研究,结果表明1和2cm的埋深为五种豆科牧草的最适埋深,此后,随埋深的增加,幼苗出土率降低,出土时间增加,幼苗大小也减少。遮阴可以促进豆科牧草的出土,但是对后期的幼苗生长不利。大种子物种幼苗的生长情况通常要好于小种子物种的。兴安胡枝子、紫花苜蓿和黄花苜蓿在深埋或者遮阴的条件下幼苗出土率较高,生长也较好。 本文通过对不同紫花苜蓿品种和黄花苜蓿材料生物学性状的多方面研究,找到了指示苜蓿品种秋眠性和适应性的一些相关性状,通过这些性状得到的预测方程,可以对秋眠级数进行快速准确的检验,为预测未知品种或者种质的秋眠性和进行抗寒越冬选择性育种时对秋眠性的筛选,提供了有用的信息,并可以有效减少秋眠检验时间和缩短育种周期。


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