全 文 ：新疆农业科学 2013，50(5) :938 － 943
Xinjiang Agricultural Sciences
doi:10． 6048 / j． issn． 1001 － 4330． 2013． 05． 023
10 份豆科牧草的苗期抗旱性综合评价
张荟荟1，杨 钢1，高洪文2，顾 祥1，沙吾列1，张一弓1，王玉1，付爱良1
(1．新疆畜牧科学院草业研究所，乌鲁木齐 830000;2．中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京 100090)
摘 要:【目的】通过比较研究干旱胁迫下 10 份豆科牧草的苗期抗旱性，为抗旱牧草品种的选育提供理论依
据。【方法】采用室内盆栽试验方法对牧草进行连续干旱胁迫处理，通过隶属函数标准差系数赋予权重法对
不同豆科牧草进行抗旱性综合评价。【结果】将 10 份豆科牧草的苗期抗旱性从强到弱的顺序排列为红豆草
＞百脉根 ＞红三叶 ＞早熟沙打旺 ＞白三叶 ＞南方型百脉根 ＞西伯利亚驴食豆 ＞草莓三叶 ＞北方型百脉根 ＞
多变小冠花。【结论】建议在新疆干旱区种植推广牧草时，选择抗旱性强的红豆草。
关键词:豆科牧草;苗期;抗旱性;综合评价
中图分类号:S54 文献标识码:A 文章编号:1001 － 4330(2013)05 － 0938 － 06
收稿日期:2012 － 12 － 10
基金项目:新疆维吾尔自治区自然科学基金项目(2011211B37) ;国家牧草产业技术体系(CAＲS － 35) ;新疆维吾尔自治区成果转化基地
项目(200754125 － 01) ;“十一五”国家重点科技支撑项目子课题(2008BADB3B01 － 06)
作者简介:张荟荟(1981 －) ，女，新疆乌鲁木齐人，助理研究员，硕士，研究方向为牧草种子生产和草地生态，(E － mail)zhhlcg527@ 163．
com
通讯作者:付爱良(1954 －) ，男，山东人，研究员，研究方向为牧草种子生产和草地生态，(E － mail)fu al2011@ 163． com
Comprehensive Evaluation of Drought Ｒesistance of Ten
Legume Forage Seedlings
ZHANG Hui － hui1，YANG Gang1，GAO Hong － wen2，GU Xiang1，
Shawulie1，ZHANG Yi － gong1，WANG Yu1，FU Ai － liang1
(1． Pratacultural Ｒesearch Institute of Xinjiang Academy of Animal Sciences，Urumqi 830000，China;2．
Ｒesearch Institute of Animal Science，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100190，China)
Abstract:【Objective】Comparative study was made on drought resistance of 10 legume forage in seedling
under the drought stress，which might provide a theoretical basis for breeding forage drought resistance．
【Method】Indoor pot experiment was done on forage for continuous drought stress． Comprehensive evaluation
was carried out of drought resistance for different forage legumes through the subordinate function of the
standard deviation coefficient given weighting method．【Ｒesult】The drought resistance of 10 legume forage was
arranged as the order from strong to weak:Onobrychis viciaetolia Scop． ＞ Lotus corniculatus L． ＞ Trifolium
pratense L． ＞ Astragalus adsurgens Pall． cv． Zaoshou ＞ Trifolium repens L． ＞ Lotus L． (Nanfang) ＞
Onobrychis tanaitica Spreng． ＞ Trifolium fragiferum L． ＞ Lotus L． (Beifang) ＞ Coronilla varia L．
【Conclusion】Based on the comparison and analysis，the author suggested selecting Onobrychis viciaetolia
Scop． which has relatively strong drought － resistance when forage grass is planted in Xinjiang arid area．
Key words:legume forage;seedling stage;drought resistance;comprehensive evaluation
5 期 张荟荟等:10 份豆科牧草的苗期抗旱性综合评价
0 引 言
【研究意义】干旱是全世界面临的共同问题［1］，而对于地处干旱、半干旱地区的新疆来讲，气候干
燥、年降水量少、蒸发剧烈、荒漠化日趋加重和生态环境不断恶化等因素导致的水分不足对牧草生长发
育的制约作用更加严重，它已成为限制新疆牧草推广和生产的重要因素［2，3］。豆科牧草的蛋白质含量
高，适口性好，又能够改良土壤结构，增加土壤肥力，生态效益显著，是天然草原补播改良或建立人工草
地所不可缺少的种类［4］。因此，开展优异抗旱豆科牧草的筛选及其抗旱性鉴定与评价的研究，对指导
新疆草地畜牧业的稳步发展尤为必要，且具有现实意义。【前人研究进展】牧草的抗旱性评价指标有很
多，前人对于豆科牧草耐旱生理生态方面做了大量的研究，并取得了巨大的进展，为干旱、半干旱地区的
农牧业生产提供了理论基础。张慧茹等［5］对 5 种豆科牧草进行干旱胁迫发现，不同品种在干旱胁迫下
游离脯氨酸都有不同程度的积累，其中以紫花苜蓿为最多。郭彦军等［6］、倪郁等［7］研究认为，随干旱天
数延长，3 种豆科牧草的细胞膜透性呈增加趋势，但各种牧草膜透性显著增加的时间和幅度不同。王颖
等［8］研究认为，在不同渗透势胁迫下，不同种豆科牧草种子的耐旱性指标变化是不同的，松嫩草地大粒
豆科牧草种子的耐旱性低于小粒豆科牧草种子。【本研究切入点】但这些研究都具有一定的局限性，主
要表现为其结果大多数是针对牧草某个或几个方面，而牧草对干旱环境的适应具有多样性和复杂性，抗
旱能力强弱评价也难以用一个通用指标来确定，因此，研究中需要多种指标相结合，综合分析干旱胁迫
对禾草抗旱性的影响［9］。根据前期在呼图壁基地内进行长期多种引进或本地牧草的试验种植比较研
究，选择适宜于新疆生长的 10 份优异豆科牧草种质为试验材料，采用盆栽干旱胁迫法，于苗期测定形态
学和产量性状指标，应用多指标对牧草抗旱性进行综合评价。【拟解决的关键问题】干旱胁迫处理后，
对 10 份豆科牧草品种的苗期抗旱性进行系统评价研究，为新疆人工草地建植以及天然草地补播、牧草
品种的选择提供重要的科学依据。
1 材料与方法
1． 1 材 料
试验牧草为白三叶(Trifolium repens L．) ，红三叶(Trifolium pratense L．) ，草莓三叶(Trifolium
fragiferum L．) ，百脉根属(Lotus corniculatus L．)3 份，早熟沙打旺(Astragalus adsurgens Pall． cv．
Zaoshou) ，多变小冠花(Coronilla varia L．) ，红豆草(Onobrychis viciaetolia Scop．)和西伯利亚驴食豆
(Onobrychis tanaitica Spreng．) ，10份材料均来自新疆畜牧科学院草业研究所旱生牧草研究中心试验基地。
1． 2 方 法
试验在新疆畜牧科学院草业研究所集约化、高效型成果转化基地温室进行。采用盆栽法，取大田土
壤(非盐碱地)过筛，并拌入适量腐熟有机肥，混合均匀，用无孔塑料花盆(高 12． 5 cm，底径 12 cm，口径
15． 5 cm) ，每盆装大田土 1． 5 kg，装土时，取样测定含水率以确定实际装入干土重。2009 年 8 月播种，
出苗期间，定期定量供水，浇水量为最大田间持水量的 75% ～ 80%。等苗齐后间苗，每盆留长势均匀的
健苗 15 株。待生长到 4 ～ 5 个真叶时进行干旱处理，分干旱和对照两组，3 次重复。对照组保持土壤水
分为田间持水量［10］的 75% ～80%，测得土壤田间持水量为 47%，每盆中的水量用称重法控制。干旱组
幼苗一直保持土壤自然干旱状态，直到试验结束不再浇水，当土壤含水量达到 12%，50%的材料叶片出
现不同程度的萎蔫时，同步取样测定抗旱鉴定指标。
1． 3 测定指标及方法［11 ～ 13］
1． 3． 1 株 高
测量干旱胁迫下幼苗的自然株高和对照幼苗的自然株高，取其平均值。
1． 3． 2 叶片长度
测定豆科牧草中间叶片(功能叶)的长度(mm)。
939
新疆农业科学 50 卷
1． 3． 3 叶片宽度
测定豆科牧草中间叶片(功能叶)的最宽处(cm)。
1． 3． 4 地上生物量
收集每盆的地上部分植株称其鲜重，烘干后测定其干重。
1． 3． 5 叶片含水量
烘干称重法，称取各植株的中间同部位新鲜叶片 0． 2 g左右，在 80℃下烘至恒重，称叶片干重，计算
叶片含水量。
叶片含水量 =［(叶片鲜重 －叶片干重)/叶片鲜重］× 100% ．
1． 3． 6 各指标抗旱系数
各指标抗旱系数 =水分胁迫下性状值 /对照性状值．
1． 4 统计方法
1． 4． 1 综合评价方法［1，14］
采用标准差系数赋予权重法进行抗旱性综合评价，步骤为:通过公式(1)计算隶属函数值 μ(Xj) ，
与抗逆性负相关的指标(叶长、叶宽)用反隶属函数公式(2)计算，用公式(3)计算标准差系数 Vj，公式
(4)归一化后得到各指标的权重 Wj，用公式(5)计算各材料的综合评价值 D，并根据 D值排序。
μ(Xj)=
Xj － Xmin
Xmax － Xmin
． (1)
μ(Xj)= 1 －
Xj － Xmin
Xmax － Xmin
． (2)
Vj =
Σ
n
j = 1
(Xij －珔Xj)槡 2
珔Xj
． (3)
Wj =
Vj
Σ
m
j = 1
Vj
． (4)
D = Σ
m
j = 1
［μ(Xj)Wj］． (5)
式中，μ(Xj)表示第 j个指标的隶属函数值;Xj 表示第 j 个指标值;Xmin表示 j 个指标最小值;Xmax表
示第 j个指标最大值，珔Xj 表示第 j个指标平均值;Xij表示 i材料 j性状的隶属函数值;Vj 表示第 j 个指标标
准差系数;Wj 表示第 j个指标权重;D表示各材料的综合评价值。
1． 4． 2 数据处理
各试验数据采用 Excel应用软件制表，DPS分析软件处理数据。
2 结果与分析
2． 1 干旱胁迫对豆科牧草植株高度及地上干物质的影响
不同豆科牧草在遭遇水分胁迫时，生长受到抑制，与对照比较，株高抗旱系数均小于 1，说明干旱胁
迫下 10 份豆科牧草的植株高度显著下降，但各品种间的株高抗旱系数存在一定差异，其中白三叶和百
脉根的株高抗旱系数较高(0． 888 4 和 0． 885 6) ，西伯利亚驴食豆的株高抗旱系数最低(0． 680 5)。由
不同豆科牧草地上干重及其抗旱系数的变化可知，当干旱胁迫发生时，10 份种质材料地上部分的生物
量严重减少，地上干物质抗旱指数普遍偏低，其中红豆草和南方型百脉根的地上干物质抗旱系数相对较
高(0． 827 3 和 0． 810 9) ，而多变小冠花的地上干物质抗旱系数最低(0． 537 1) ，说明红豆草和南方型百
脉根的抗旱性较强，而多变小冠花的抗旱性最弱。如果仅从不同牧草地上干物质可看出，无论是对照还
是处理多变小冠花的地上干物质的积累均显著高于其他豆科牧草。表 1
049
5 期 张荟荟等:10 份豆科牧草的苗期抗旱性综合评价
表 1 干旱胁迫下不同豆科牧草株高、地上干重及其抗旱系数的变化
Table 1 Plant height，dry matter and its stress index of different leguminous
forage under treatments of water stress
植物名称
Plant name
株高(cm)
Plant height
对照组
Control
group
处理组
Treatment
group
株高抗旱系数
Plant
height
stress
index
地上干重(g)
Plant dry matter
对照组
Control
group
处理组
Treatment
group
地上干重抗
旱系数
Plant dry
matter index
白三叶 Trifolium repens L． 10． 255 6g 9． 111 1gh 0． 888 4 0． 150 3d 0． 105 5d 0． 702 0
红三叶 Trifolium pratense L． 13． 244 4de 11． 611 1f 0． 876 7 0． 208 7cd 0． 134 9d 0． 646 6
草莓三叶 Trifolium fragiferum L． 10． 088 9g 7． 588 9hi 0． 752 2 0． 107 9d 0． 072 1d 0． 668 7
百脉根 Lotus corniculatus L． 14． 277 8cd 12． 644 4ef 0． 885 6 0． 227 0cd 0． 157 5cd 0． 694 0
南方型百脉根 Lotus L． 17． 733 3a 14． 833 3bc 0． 836 5 0． 126 2d 0． 102 3d 0． 810 9
北方型百脉根 Lotus L． 17． 822 2a 14． 422 2cd 0． 809 2 0． 124 9d 0． 078 1d 0． 625 7
早熟沙打旺
Astragalus adsurgens Pall． cv． Zaoshou
8． 300 0h 6． 733 3ij 0． 811 2 0． 306 1bc 0． 211 7cd 0． 691 5
多变小冠花 Coronilla varia L． 7． 475 0hi 5． 600 0j 0． 749 2 0． 818 7a 0． 439 7b 0． 537 1
红豆草 Onobrychis viciaetolia Scop． 15． 988 9b 13． 166 7de 0． 823 5 0． 201 5cd 0． 166 7cd 0． 827 3
西伯利亚驴食豆
Onobrychis tanaitica Spreng．
3． 477 8k 2． 366 7k 0． 680 5 0． 122 2d 0． 078 0d 0． 638 5
注:同一列中标有不同小写字母表示相同处理下不同草种间差异显著(P ＜ 0． 05) ，同一行中标有的不同小写字母表示同一牧草品种
的对照与处理存在显著差异(P ＜ 0． 05) ，下同
Note:Means of plant height and dry matter in same treatments of the same column with different small letters indicate significance at P ＜ 0． 05;
Means of control and treatment of the same forage species in the same line with different small letters indicate significance at P ＜ 0． 05，the same as
below．
表 2 干旱胁迫下不同品种豆科牧草叶片长度、宽度及其抗旱系数的变化
Table 2 Leaf length，leaf width and its stress index of different leguminous forage
under treatments of drought stress
植物名称
Plant name
叶片长度(mm)
Leaf length
对照组
Control
group
处理组
Treatment
group
叶长抗旱
系数
Leaf length
stress index
叶片宽度(mm)
Leaf width
对照组
Control
group
处理组
Treatment
group
叶宽抗旱系数
Leaf width
stress index
白三叶 Trifolium repens L． 16． 500 0ef 13． 388 9g 0． 811 4 16． 555 6bc 12． 622 2ef 0． 762 4
红三叶 Trifolium pratense L． 27． 611 1c 21． 055 6d 0． 762 6 17． 633 3ab 13． 366 7e 0． 758 0
草莓三叶 Trifolium fragiferum L． 14． 566 7fg 12． 022 2ghi 0． 825 3 10． 166 7g 8． 933 3h 0． 878 7
百脉根 Lotus corniculatus L． 12． 800 0gh 10． 633 3i 0． 830 7 5． 877 8ijklm 4． 466 7mo 0． 759 9
南方型百脉根 Lotus L． 11． 222 2hi 10． 422 2i 0． 928 7 6． 400 0ijk 5． 688 9jklmn 0． 888 9
北方型百脉根 Lotus L． 12． 466 7ghi 10． 066 7i 0． 807 5 6． 922 2i 5． 411 1klmno 0． 781 7
早熟沙打
Astragalus adsurgens Pall． cv． Zaoshou
40． 422 2a 31． 666 7b 0． 783 4 18． 377 8a 14． 733 3d 0． 801 7
多变小冠花 Coronilla varia L． 17． 000 0e 16． 400 0ef 0． 964 7 16． 175 0c 11． 900 0f 0． 735 7
红豆草 Onobrychis viciaetolia Scop．
25． 688 9c 20． 800 0d 0． 809 7 8． 422 2h 6． 700 0ij 0． 795 5
西伯利亚驴食豆
Onobrychis tanaitica Spreng．
15． 888 9ef 13． 255 6gh 0． 834 3 5． 955 6ijkl 5． 077 8lmno 0． 852 6
2． 3 隶属函数分析不同豆科牧草的抗旱性
当植物受到干旱胁迫时，抵御适应干旱的途径和方式是多种多样的［13］，故应采用多项指标进行综
合评价，才能客观、有效地反映不同豆科牧草的抗旱性。试验以株高、叶宽、叶长、地上生物量鲜重和干
重、叶片含水量各指标的抗旱系数值为基准，采用标准差系数赋予权重法对 10 份豆科牧草的苗期抗性
进行综合评价，综合评价 D值为各种质材料在干旱胁迫下的抗旱性综合评价值，D值越大，表明材料抗
149
新疆农业科学 50 卷
旱性越强。据此将 10 份豆科牧草种质材料的苗期抗性从强到弱的顺序排列为红豆草 ＞百脉根 ＞红三
叶 ＞早熟沙打旺 ＞白三叶 ＞南方型百脉根 ＞西伯利亚驴食豆 ＞草莓三叶 ＞北方型百脉根 ＞多变小冠
花。表 3
表 3 10 份豆科牧草苗期抗旱性综合评价
Table 3 Comprehensive evaluation of drought resistance of ten legume forages seedlings
编号
Number
植物名称
Plant
name
隶属函数值
Subordinate function values
X1 X2 X3 X4 X5 X6
综合评价 D值
Comprehensive
evaluation
排序
Sequencing
1 白三叶Trifolium repens L． 1． 000 0 0． 825 7 0． 758 5 0． 218 4 0． 568 2 0． 444 9 0． 428 2 5
2 红三叶Trifolium pratense L． 0． 943 7 0． 854 4 1． 000 0 0． 432 3 0． 377 3 0． 669 2 0． 422 4 3
3 草莓三叶Trifolium fragiferum L． 0． 344 9 0． 066 6 0． 689 8 0． 315 9 0． 453 5 0． 771 0 0． 460 4 8
4 百脉根Lotus corniculatus L． 0． 986 5 0． 842 0 0． 663 0 0． 514 1 0． 540 7 1． 000 0 0． 562 4 2
5 南方型百脉根Lotus L． 0． 750 4 0． 000 0 0． 178 1 0． 413 9 0． 943 5 0． 000 0 0． 673 9 6
6 北方型百脉根Lotus L． 0． 619 0 0． 699 7 0． 777 8 0． 123 9 0． 305 3 0． 209 7 0． 279 0 9
7
早熟沙打旺
Astragalus adsurgens Pall． cv．
Zaoshou
0． 628 7 0． 569 2 0． 897 1 0． 555 4 0． 532 0 0． 711 6 0． 497 8 4
8 多变小冠花Coronilla varia L． 0． 330 4 1． 000 0 0． 000 0 0． 000 0 0． 000 0 0． 683 1 0． 237 8 10
9 红豆草Onobrychis viciaetolia Scop． 0． 687 8 0． 609 7 0． 766 9 1． 000 0 1． 000 0 0． 614 5 0． 746 8 1
10 西伯利亚驴食豆Onobrychis tanaitica Spreng． 0． 000 0 0． 236 9 0． 645 2 0． 579 1 0． 349 4 0． 675 4 0． 441 5 7
权 重(W) 0． 148 4 0． 119 9 0． 134 2 0． 294 6 0． 223 0 0． 079 8
注:表中 X1、X2、X3、X4、X5、X6 分别表示株高、叶宽、叶长、地上鲜物质、地上干物质、叶片含水量各抗旱系数的隶属函数值;W 值表示
各指标的权重;D值表示各材料的综合评价值。
Note:X1、X2、X3、X4、X5、X6 indicate the subordinate function values of drought stress index of plant height，leaf width，leaf length，ground fresh
matter，ground dry matter，leaf water content respectively;W value indicates the weight of each index;D value indicates the comprehensive
evaluation value for each material
3 讨 论
牧草的抗旱性是指干旱胁迫下牧草生存及形成生物产量的能力，不同品种牧草对干旱或水分胁迫
表现出不同的抗性［18］。对 10 份豆科牧草苗期株高和干物质的抗旱性进行分析表明:当胁迫发生时，不
同豆科牧草的地上部分的生物量严重减少，地上干物质抗旱指数普遍偏低，高度增长也受到一定程度的
抑制，但其分析结果不尽一致。高度胁迫结果表明白三叶和百脉根抗旱性较强，西伯利亚驴食豆较弱;
地上干物质胁迫结果表明红豆草和南方型百脉根抗旱性较强，多变小冠花的抗旱性最弱。
在干旱条件下，植物适应环境变异最直接的、最敏感的器官就是叶，尤其是功能叶，它可作为植株感
受干旱胁迫的检测部位［15，16］。翟春梅等［12］对紫花苜蓿苗期抗旱性的研究表明叶片长、宽与抗旱性呈负
相关，即叶片越短、越窄越有利于抗旱。研究结果表明豆科牧草叶片长度、宽度较对照均有所降低，但其
分析结果与株高和干物质存在较大的差异。
植物受到干旱胁迫时，抵御适应干旱的途径和方式多种多样［13］，不同植物对某一具体生理指标的
抗旱性反应不尽相同。因此，抗旱性的综合评价不仅需要选择适宜的评价指标，而且要有合适的评价
方法。对于抗旱性评价的方法，已有研究者探讨了隶属函数法［12，17］，层次分析法等［18］综合评价体系，隶
249
5 期 张荟荟等:10 份豆科牧草的苗期抗旱性综合评价
属函数法多采用等权重的综合评价方法，忽视了各项指标的不同重要程度。研究通过标准差系数赋予
权重法对各指标测定值进行统一化分级，消除因各指标单位不同带来的差异，同时结合指标变异系数来
确定每一个指标在抗旱性评价体系中的权重，客观、有效地反映不同豆科牧草的抗旱性的强弱，其综合
评价结果与车轩等［19］对 2 种豆科牧草生理抗旱性评价一致，红豆草的抗旱性要高于变异小冠花。
4 结 论
对豆科牧草苗期抗旱性综合评价结果表明，品种间的抗旱性存在差异，10 份豆科牧草种质材料的
苗期抗性从强到弱的顺序排列为红豆草 ＞百脉根 ＞红三叶 ＞早熟沙打旺 ＞白三叶 ＞南方型百脉根 ＞西
伯利亚驴食豆 ＞草莓三叶 ＞北方型百脉根 ＞多变小冠花，在新疆干旱区种植推广牧草时，建议选择抗旱
性强的红豆草，而在水资源充足的地区适于选择再生性、生物量产出值较高的多变小冠花。
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