四种豆科牧草种子萌发和幼苗生长对干旱的响应及抗旱性评价

罗冬，王明玖*，李元恒，陈海军，杨勇

1. 内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古 呼和浩特 010019；2. 中国农业科学院草原研究所，内蒙古 呼和浩特 010010；3. 内蒙古自治区生物技术研究院，内蒙古 呼和浩特 010070

四种豆科牧草种子萌发和幼苗生长对干旱的响应及抗旱性评价

罗冬1，王明玖1*，李元恒2，陈海军3，杨勇1

1. 内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古 呼和浩特 010019；2. 中国农业科学院草原研究所，内蒙古 呼和浩特 010010；3. 内蒙古自治区生物技术研究院，内蒙古 呼和浩特 010070

牧草种子在萌发和幼苗生长期对逆境的适应能力是决定干旱区草地种群分布及延续的关键因素，对牧草种子抗旱性的综合评价，可为干旱、半干旱地区草地补播、人工草地建植和矿山植被恢复进行水分调控及苗期养护等提供支持。采用不同渗透势聚乙二醇（PEG-6000）溶液梯度（0～-1.2 MPa）模拟干旱条件，选择鄂尔多斯干旱草原区补播或建植常用的4种豆科牧草：狭叶锦鸡儿（Caragana stenophylla Pojark.）、黄花草木樨（Melilotus suavelens Ledeb.）、内蒙准格尔苜蓿（Medicago sativa L.cv.Neimeng Zhungeer）和沙打旺（Astragalus adsurgens Pall. cv .Shadawang），研究其种子萌发和幼苗生长特性对模拟干旱的响应及抗旱性评价。结果表明，轻微干旱（-0.05～-0.2 MPa）对4种牧草种子萌发和幼苗生长均有促进作用，除内蒙准格尔苜蓿外，干旱均促进其他3种牧草幼根生长及根苗比的增加；中度干旱条件下（-0.4～-0.6 MPa），狭叶锦鸡儿和沙打旺种子的相对活力指数较高，但前者的萌发抗旱指数最差；在重度干旱条件（≤-0.8 MPa）下，内蒙准格尔苜蓿萌发期各指标相对值均最高。运用模糊数学隶属函数法综合评价，4种牧草种子萌发期抗旱性强弱排序为：内蒙准格尔苜蓿>沙打旺>黄花草木樨>狭叶锦鸡儿。幼苗生长期：黄花草木樨>内蒙准格尔苜蓿>狭叶锦鸡儿>沙打旺。总体评价为：黄花草木樨>内蒙准格尔苜蓿>沙打旺>狭叶锦鸡儿。

豆科牧草；聚乙二醇；模拟干旱；种子萌发；幼苗生长；隶属函数法；抗旱性

干旱是植物生长发育、基因表达和产量的重要限制因子（Cellier等，1998；Shinozaki等，1997；Bray等，1993；Shinozaki等，1998），其对农作物造成的损失在所有非生物胁迫中占首位（彭立新等，2002），也是导致草地牧草产量下降、畜牧业生产经济损失最主要的自然灾害之一。我国干旱或半干旱地区约占国土面积的一半（陈晓洁，2013），水分亏缺限制着农牧业发展，特别是春季干旱少雨，严重影响春播牧草的萌发和生长，对草地牧草不同生长阶段生物量积累造成严重影响。

鄂尔多斯高原地处我国北方西部，位于半干旱、干旱草原和干旱荒漠区，是沙漠—黄土区相接地带，农牧镶嵌分布（王尚义和董靖保，2001）。降水量小，蒸发量大，水分亏缺影响草地植被建植，严重制约了人工、半人工草地和矿区土地复垦的建设步伐。山仑和郭礼坤（1984）对旱地农业的研究表明，由于干旱造成的种子成苗困难及缺苗断垄现象，是影响农业生产的主要因素之一。为此，选择抗旱性牧草饲料作物已成为目前亟待解决的问题（王颖等，2006）。在干旱区，植物都具有复杂的生存机制和避逆策略，以确保在特定环境中的生存。种子萌发和幼苗生长状况由其内在遗传因素和外界环境条件共同决定（Jevgenija和Gederts，2007），也是植物有性繁殖更新过程得以实现的关键环节（孙景宽，2006）。植物种子在萌发和幼苗生长期对逆境的适应能力是决定干旱区植物种群分布及延续的关键因素。

近年来，应用聚乙二醇（PEG）模拟干旱，研究植物种子萌发和幼苗生长抗旱性的成果很多，对大量的耐旱性牧草种子萌发特性和抗旱性进行综合评价已有报道（孙秀芳等，2007；曾彦军等，2002；于卓等，1997；王刚等，1995；聂春雷和郑元润，2005）。但同时把种子萌发和幼苗生长阶段相结合，分别进行综合性抗旱评价的相对较少。本研究选取生产中常用的 4种豆科牧草，即狭叶锦鸡儿（Caragana stenophylla Pojark.）、黄花草木樨（Melilotus suavelens Ledeb.）、内蒙准格尔苜蓿（Medicago sativa L.cv.Neimeng Zhungeer）和沙打旺（Astragalus adsurgens Pall.cv.Shadawang），在模拟干旱条件下，对其种子的萌发及幼苗生长特性分阶段进行对比，采用多指标模糊数学隶属函数法进行抗旱性综合评价，旨在为干旱、半干旱地区草地补播、人工草地建植和矿山植被恢复进行水分调控及苗期养护等提供支持。

1 材料与方法

1.1 种子材料选择

供试牧草种子材料均采自内蒙古鄂尔多斯市境内，采集时间为 2012年，室内常温条件保存。试验前进行千粒重、硬实率和含水量的测定（表1）。

表1 4种豆科牧草种子生物学特性（平均数±标准误）Table 1 Biological characteristics of four legume seeds (Means±SE)

1.2 研究方法

试验于2013年12月─2014年1月在内蒙古农业大学牧草实验室进行。不同渗透势PEG（分子量6000）溶液，按Michel和Kaufmann（1973）介绍的方法计算并配制。模拟干旱条件的渗透势设置为0（蒸馏水对照，CK）、-0.05、-0.1、-0.2、-0.4、-0.6、-0.8、-1、-1.1、-1.2 MPa共10个处理。自保存袋上、中、下层随机选取各牧草种子若干，剔除破损种子后，用80目砂纸打磨破除硬实。经0.1%高锰酸钾溶液浸种消毒10 min，蒸馏水冲洗5遍，用滤纸吸干备用。对玻璃培养皿进行烘箱消毒（105 ℃，2 h），将供试材料接种于铺有3层滤纸并用不同浓度PEG溶液侵润的培养皿上发芽。各处理4次重复，每重复40粒种子，昼/夜温度为25 ℃/15 ℃，光照周期10 h/14 h（光照/黑暗），强度3000 lx。

为保持渗透势不变，每天称质量并补充蒸馏水以便于溶液质量恒定。若出现试验材料轻微感染，立即用0.1%的双氧水溶液对其及对应培养皿消毒，每2 d更换1次发芽床。从种子置床之日起，以胚根突破种皮1 mm、胚芽为种子长1/2为发芽标准，逐日定时记载发芽种子数。萌发结束后（连续3 d未有新增发芽种子）测定其幼苗和幼根长度，发芽期为14 d。

1.3 测定指标

萌发率（GR）=n/N×100%，式中，n为试验结束后发芽种子总数；N为供试种子数。

萌发指数（GI）=∑Gt/Dt，式中，Gt为在t天的种子发芽数；Dt为相应发芽时间。

活力指数（VI）=GI×S，式中，GI为发芽指数；S为幼苗长度。

萌发抗旱指数（GDRI）=渗透胁迫下的萌发指数/对照萌发指数；其中，萌发指数=（1.00）Rd2+（0.75）Rd4+（0.50）Rd6+（0.25）Rd8，式中Rd2、Rd4、Rd6、Rd8分别为第2、4、6、8天的种子发芽率，1.00、0.75、0.50、0.25分别为相应萌发天数所赋予的抗旱系数（Bouslama和Schapaugh，1984）。

各种相对指标都是处理和CK的比值

1.4 抗旱性综合评价方法

用模糊数学隶属函数法进行抗旱性综合评价（王赞等，2008；孙景宽等，2006）。对抗旱隶属值计算时，需完成数据标准化处理：μ(xj)=(xj－xmin)/ (xmax－xmin)，j=1，2，3…n式中，xj表示第j个指标值，Xmin表示第 j个指标的最小值，Xmax表示第 j个指标的最大值。如某一个指标与抗性为负相关，则用 µ(xj)=(xmax－xj)/(xmax－xmin)计算。先求出 4种豆科牧草在不同PEG浓度下各抗旱指标的隶属值，然后将同一PEG浓度下各抗旱指标隶属值进行累加。通过比较各PEG浓度下综合评价值的平均数，确定4种豆科牧草种子萌发及幼苗生长期抗旱性强弱。

1.5 数据分析

统计分析采用SPSS 17.0软件，不同干旱处理下牧草种子萌发和幼苗生长指标间的差异性用单因素方差分析，用Tukey’s进行多重比较检验，显著性水平为α=0.05。

2 结果与分析

2.1 模拟干旱对4种豆科牧草种子萌发的影响

2.1.1 种子萌发率和相对萌发率

模拟干旱条件下，4种牧草种子萌发率自-0.6 MPa处理起均显著低于CK，并随干旱程度的加剧而下降（图1A）。在-0.05～-0.2 MPa下，狭叶锦鸡儿和沙打旺均显著高于CK；黄花草木樨在-0.2 MPa处理下，显著高于CK；内蒙准格尔苜蓿在-0.05～-0.4 MPa下，与CK无显著差异。狭叶锦鸡儿和沙打旺种子萌发的最低渗透势阈值均为-0.8 MPa；黄花草木樨为-1.0 MPa；内蒙准格尔苜蓿最小（小于-1.2 MPa）。种子的绝对萌发率受其本身特性的影响，而相对萌发率可以从侧面客观地反映其种子萌发期相对耐旱性，即种子相对萌发率越大的牧草，抗旱性越强（薛慧勤等，1997）。从各供试种子的相对萌发率看，在-0.05～-0.2 MPa下，狭叶锦鸡儿显著高于内蒙准格尔苜蓿；在-0.6 MPa下，狭叶锦鸡儿显著低于其他3种牧草；≤-0.8 MPa时，内蒙准格尔苜蓿显著高于其他3种牧草（图1B）。由此可见，在轻微干旱下，沙打旺和狭叶锦鸡儿抗旱性显著强于其他2种；在重度干旱下，内蒙准格尔苜蓿最强。

2.1.2 种子相对萌发指数和相对活力指数

图1 模拟干旱对4种豆科牧草种子萌发率（A）和相对萌发率（B）的影响Fig. 1 Effects of simulated drought on the seed germination rates (A) and relative germination rates (B) of the four legumes

随干旱程度的加剧，4种牧草种子的萌发指数产生了不同响应。与CK相比，均表现为先增大后减小。以相对值进行种间比较，在-0.1～-0.4 MPa下，沙打旺显著高于内蒙准格尔苜蓿（P<0.05）；在-0.6 MPa下，狭叶锦鸡儿最低；自-1.0 MPa处理后，内蒙准格尔苜蓿最高（图2A）。

图2 模拟干旱对4种豆科牧草种子相对萌发指数（A）和相对活力指数（B）的影响Fig. 2 Effects of simulated drought on the relative seed germination index (A) and relative vitality index (B) of the four legumes

活力指数代表种子迅速整齐萌发的发芽潜势、生长和生产潜力。在干旱条件下，活力指数越大，则表示抗旱性越强（吴彦等，2004）。随渗透势的减小，4种牧草种子相对活力指数均先增大后减小，但各自变化的趋势不同。在-0.05～-0.6 MPa下，黄花草木樨和沙打旺始终保持较高值，狭叶锦鸡儿下降最快；≤-0.8 MPa时，内蒙准格尔苜蓿保持最高值（图2B）。各种源抗旱性在活力指数方面表现为：在轻、中度干旱下，黄花草木樨和沙打旺要请于其他2种；在重度干旱下，内蒙准格尔苜蓿最强。

2.1.3 种子萌发抗旱指数

干旱对4种牧草种子的萌发抗旱指数有显著影响。在轻微干旱下，狭叶锦鸡儿和内蒙准格尔苜蓿与CK差异不显著，经过一个“平稳期”后，随干旱加剧而显著下降。黄花草木樨和沙打旺则先增大后减小。从同浓度PEG及不同牧草种子萌发抗旱指数看，在-0.05和-0.2 MPa处理下，沙打旺最高；在-0.1 MPa下，狭叶锦鸡儿和沙打旺最高；在-0.4 MPa处理下，狭叶锦鸡儿则最低；自-0.6 MPa处理后，各物牧草种子间均无显著差异（图3）。由此可见，在轻度干旱下沙打旺种子的抗旱性最强；中度干旱下，狭叶锦鸡儿抗旱性最差；重度干旱4种牧草种子抗旱性无差异。

图3 模拟干旱对4种豆科牧草抗旱指数的影响Fig. 3 Effect s of simulated drought on drought resistance index of the four legumes

2.2 模拟干旱对4种豆科牧草幼苗生长的影响

2.2.1 幼根长度

干旱环境下，植物根长的变幅在一定程度上能反映其对环境的适应能力及对周围水分吸收的调控力。根系增长力越强，其吸水区域越广，机体对干旱环境适应性越强。随干旱程度的加剧，4种牧草的幼根长呈现不同响应曲线。狭叶锦鸡儿在-0.05～-0.4 MPa下，显著长于 CK。黄花草木樨在-0.1～-0.8 MPa下，显著长于CK。内蒙准格尔苜蓿在-0.05～-0.6 MPa下，与CK无显著差异，但≤-0.8 MPa时，与CK相比，显著变短。沙打旺在-0.1～-0.6 MPa下，显著长于CK。除内蒙准格尔苜蓿的幼根随着干旱加剧逐渐变短外，其他3种牧草幼根长度在能测量范围内（因幼根长度在重度干旱下极短或种子未萌发）均出现先增长后变短趋势，并始终长于CK（图4A）。从幼根正常生长状况与渗透势关系来看，黄花草木樨的抗旱性最强，沙打旺次之。

图4 模拟干旱对4种牧草幼根（A）及幼苗（B）生长长度的影响Fig. 4 Effects of simulated droughty on the length of radical (A) and seedling (B) of the four legumes

2.2.2 幼苗长度

模拟干旱条件下，4种牧草的幼苗长度也呈现了不同的动态变化。狭叶锦鸡儿在-0.1 MPa处理时，幼苗显著长于CK，自-0.4 MPa后，又显著短于CK。黄花草木樨在-0.05～-0.6 MPa，幼苗逐渐增长，但自-0.8 MPa后，又显著变短。内蒙准格尔苜蓿自-0.6 MPa后幼苗显著变短。沙打旺幼苗在-0.1 MPa时显著长于CK。此结果表明，轻微干旱对狭叶锦鸡儿、黄花草木樨和沙打旺萌发期幼苗的生长有促进作用，干旱程度的加剧则抑制了幼苗生长。而内蒙准格尔苜蓿的幼苗基本上与渗透势呈负相关关系。4种牧草幼苗能正常生长的最低渗透阈值存在差异：狭叶锦鸡儿为-0.2 MPa、黄花草木樨为-0.8 MPa、内蒙准格尔苜蓿为-0.4 MPa和沙打旺为-0.6 MPa（图4B）。

2.2.3 根苗比

获得壮苗是种子萌发及补播的首要任务，而根苗比是壮苗的重要标志，根苗比越大幼苗越壮，反之越弱（武冲等，2012）。统计结果表明，随着渗透势的降低，4种牧草根苗比均显著增长。但达到最大值的渗透势存在差异，狭叶锦鸡儿为-0.8 MPa，黄花草木樨为-1.0 MPa，内蒙准格尔苜蓿为-1.2 MPa，沙打旺为-0.6 MPa。狭叶锦鸡儿和黄花草木樨的增幅值最大；而内蒙准格尔苜蓿变化最小（表2）。但在比较各渗透势处理的壮苗情况时，首先考虑到该渗透势处理是否已经限制了幼苗的生长。由图4B分析，轻微干旱较适宜黄花草木樨壮苗的形成，狭叶锦鸡儿次之；中度干旱也较适宜黄花草木樨壮苗的形成，沙打旺和内蒙准格尔苜蓿次之。

表2 不同渗透势下4种豆科牧草萌发期根苗比Table 2 The ratio of root to shoot of seedling of 4 forage legumes under different osmotic potential on germination stage

图5 不同渗透势下4种豆科牧草耐旱性隶属函数值Fig. 5 Subordinate function values of drought resistances under different osmotic potential on four legumes

2.2.4 4种牧草抗旱性综合评价

用模糊数学隶属函数法，在不同渗透势下以萌发率、萌发指数、活力指数、萌发抗旱指数、幼根长、幼苗长和根苗比的相对值为依据，分别获得 4种牧草种子萌发期和幼苗期在不同渗透势下抗旱隶属函数值，形成不同的响应曲线（图5）。在萌发期，狭叶锦鸡儿呈“双峰”型；黄花草木樨呈“抛物线”型；内蒙准格尔苜蓿呈“S”型，且自-0.6 MPa处理后始终保持最高值；沙打旺在轻微干旱下，综合抗旱能力最强，之后逐渐降低（图5A）。在幼苗生长期，狭叶锦鸡儿和沙打旺呈“双峰”型；黄花草木樨在-1.0 MPa处理前保持最高值，之后骤降；内蒙准格尔苜蓿呈“指数型”增加，接近-1.2 MPa时下降（图5B）。

结合不同渗透势，对4种豆科牧草种子萌发及幼苗生长 2阶段各耐旱指标的隶属函数值综合评价，得到各自隶属函数总平均值。分别为：狭叶锦鸡儿 0.222、黄花草木樨 0.604、内蒙准格尔苜蓿0.468、沙打旺0.236（表3）。4种豆科牧草抗旱性强弱次序为：黄花草木樨>内蒙准格尔苜蓿>沙打旺>狭叶锦鸡儿。

3 讨论与结论

3.1 讨论

研究干旱对种子萌发和幼苗生长、生存的影响具有重要意义（曾彦军等，2002），而在牧草生长各阶段中，种子萌发和幼苗生长是适应环境最脆弱时期。通过对模拟干旱条件下4种豆科牧草的萌发率及幼苗生长状况进行的分析，可以对其整体抗旱性做出初步判断。轻微干旱促进了狭叶锦鸡儿、黄花草木樨和沙打旺的种子萌发，这表明低浓度PEG对上述3种供试材料具有较好的引发作用（郑光华等，1985）。从幼苗生长来看，随渗透势的减小，内蒙准格尔苜蓿的幼根及幼苗长度经过一“平稳期”后，受到抑制。其他3种牧草的幼根均显著增长后变短，这可能是幼根经过一个显著增长阶段后为保存其生命力的应激反应。植物幼苗生长阶段出现以“牺牲”幼苗或茎叶来维持其存活的“蹲苗”现象，说明干旱区植物种子萌发后幼苗生长对环境可能采取了独特的响应机制。

表3 不同渗透势下耐旱性隶属值及综合评价Table 3 Subordinate function values of drought resistances and comprehensive evaluation under Different osmotic potential

种子的相对萌发率（王赞等，2008）、相对活力指数（王颖等，2006）、萌发抗旱指数（孙景宽等，2006）在鉴定不同物种种子抗旱性方面得到了广泛应用；相对幼根长（王赞等，2008）、相对幼苗长（何芳兰等，2011）、相对根苗比（武冲等，2012）在一定程度上也反映了植物的抗旱性强弱。但抗旱性是一个受多种因素影响的复杂数量性状，不同物种对某一具体指标的抗旱性反应不一定相同。因此，单一指标难以全面准确地反映抗旱性强弱。采用隶属函数平均法，既消除了个别指标带来的片面性，又由于平均值是个[0，1]区间上的纯数，使各物种抗旱性差异具有可比性，所以此方法更具有可行性和可靠性。从本研究来看，单一指标评价4种牧草种子的抗旱性和各指标综合评价得出的抗旱性顺序不一致。苏秀红等（2005）采用隶属函数平均法，对 14个不同地理种群紫茎泽兰进行抗旱性评价时，用相对萌发率、萌发抗旱指数、活力指数3个指标单独评价和3个指标综合评价得出的结果也不完全一致。陈志刚等（2003）用单个指标评判和多个指标综合评判得出的结果亦如此。

研究发现，在不同的PEG浓度下，各牧草的抗旱性强弱可能不会保持“永久性”。在抗旱隶属函数曲线中，内蒙准格尔苜蓿在较高渗透势下的抗旱性不强，可随着渗透势的减小却表现出抗旱能力的提高；狭叶锦鸡儿的“双峰”型曲线表明其在两阶段的“间歇性”耐旱策略。本试验对这些现象的机理研究尚不足，需要今后继续探索。

在进行各渗透势多指标隶属函数值加权平均比较时，通过响应曲线能清晰得出各牧草种子在不同渗透势下抗旱性隶属函数值的变化，这比同一指标在各渗透势梯度下隶属函数值平均后，再取各指标平均值更具合理性和信息的保全性。因牧草各生长阶段的抗旱性比较存在差异，如把种子萌发与幼苗生长阶段各指标混合并综合评价可能存在信息的丢失，而对各生长阶段分别进行抗旱性评价后再进行总评价，更具有实践指导意义。

3.2 结论

利用不同浓度PEG溶液模拟干旱条件下，4种豆科牧草在种子萌发期和幼苗生长期都表现出一定的抗旱性，但抗旱程度不同。对于同一牧草，在测试的2个阶段，抗旱性也有差异。综合各测定指标抗旱隶属函数值，4种牧草的抗旱性排序在种子萌发期为内蒙准格尔苜蓿>沙打旺>黄花草木樨>狭叶锦鸡儿；幼苗生长期为黄花草木樨>内蒙准格尔苜蓿>狭叶锦鸡儿>沙打旺；总体情况为：黄花草木樨>内蒙准格尔苜蓿>沙打旺>狭叶锦鸡儿。这几种牧草都可以在建设人工草地、草地补播和矿山植被恢复中选择使用。

BOUSLAMA M, SCHAPAUGH W T. 1984. Stress tolerance in soybeans I. evaluation of three screening techniques for heat and drought tolerance[J]. Crop Science, 24(3): 933-937.

BRAY E A. 1993. Molecular responses to water deficit[J]. Plant Physiology, 103(4): 1035-1040.

CELLIER F, CONÉJÉRO G, BREITLER J C, et al. 1998. Molecular and physiological response to water deficit in drought-tolerant and drought-sensitive lines of sunflower[J]. Plant Physiology, 116(1): 319-328.

JEVGENIJA N, GEDERTS I. 2007. Interacting influence of cold stratification treatment and osmotic potential on seed germination of Triglochin maritina L. Acta Universitatis Latviens, 72(3): 115-122.

MICHEL B E, KAUFMANN M R. 1973. The osmotic potential of polyethylene glycol 6000[J]. Plant Physiology, 51(5): 914-916.

SHINOZAKI K, YAMAGUCHI-SHINOZAKI K, MIZOGUCHI T, et al. 1998. Molecular responses to water stress in Arabidopsis thaliana[J]. Journal of Plant Research, 111(2): 345-351.

SHINOZAKI K, YAMAGUCHI-SHINOZAKI K. 1997. Gene expression and signal transduction in water stress response[J]. Plant Physiology, 115(2): 327-334.

陈晓洁. 2013. 中国冬小麦抗旱指标评价、种质筛选及重要性状与 SSR标记的关联分析[D]. 杨凌: 西北农林科技大学.

陈志刚, 谢宗强, 郑海水. 2003. 不同地理种源西南桦苗木的耐热性研究[J]. 生态学报, 23(11): 2327-2332.

何芳兰, 赵明, 王继和, 等. 2011. 几种荒漠植物种子萌发对干旱胁迫的响应及其抗旱性评价研究[J]. 干旱区地理, 34(1): 101-105.

聂春雷, 郑元润. 2005. 鄂尔多斯高原 4种主要沙生植物种子萌发与出苗对水分和沙埋的的响应[J]. 植物生态学报, 29(1): 32-41.

彭立新, 李德全, 束怀瑞. 2002. 园艺植物干旱胁迫生理及耐旱机制研究进展[J]. 西北植物学报, 22(5): 1275-1281.

山仑, 郭礼坤. 1984. 逆境成苗生态生理研究 I.春播禾谷类作物成苗期间的抗旱性及需水条件[J]. 作物学报, 10(4): 257-263.

苏秀红, 宋小玲, 强胜, 等. 2005. 不同地理种群紫茎泽兰种子萌发对干旱胁迫的响应[J]. 应用与环境生物学报, 11(3): 308-311.

孙景宽, 张文辉, 张洁明, 等. 2006. 种子萌发期4种植物对干旱胁迫的响应及其抗旱性评价研究[J]. 西北植物学报, 26(9): 1811-1818.

王刚, 梁学功, 冯波. 1995. 沙漠植物的更新生态位I.油蒿、柠条、花棒的种子萌发条件的研究[J]. 西北植物学报, 15(5): 102-105.

王尚义, 董靖保. 2001. 统万城的兴废与毛乌素沙地之变迁[J]. 地理研究, 20(3): 347-353.

王颖, 穆春生, 王婧, 等. 2006. 松嫩草地主要豆科牧草种子萌发期耐旱性差异研究[J]. 中国草地学报, 28(1): 7-11.

王赞, 李源, 吴欣明, 等. 2008. PEG渗透胁迫下鸭茅种子萌发特性及抗旱性鉴定[J]. 中国草地学报, 30(1): 50-55.

武冲, 仲崇禄, 牟振强, 等. 2012. 模拟水分胁迫对不同种源麻楝种子萌发能力的影响[J]. 西北植物学报, 32(4): 774-780.

吴彦, 刘庆, 何海, 等. 2004. 光照与温度对云杉和红杉种子萌发的影响[J]. 应用生态学报, 15(12): 2229-2232．

薛慧勤, 甘信民, 顾淑嫒, 等. 1997. 花生种子萌发特性和抗旱性关系的高渗溶液法[J]. 中国油料, 9(3): 30-33.

于卓, 史绣华, 孙祥. 1997. 四种植物种子萌发及苗期抗旱性差异的研究[J]. 西北植物学报, 17(3): 410-415.

曾彦军, 王彦荣, 萨仁, 等. 2002. 几种旱生灌木种子萌发对干旱胁迫的响应[J]. 应用生态学报, 13(8): 953-956.

郑光华, 徐本美, 顾增辉. 1985. PEG对种子萌发的引发效应[J]. 植物学报, 27(3): 329-333.

郑秀芳, 李彩霞, 周希豪, 等. 2007. 沙打旺种子萌发特性研究[J]. 种子, 26(6): 43-45.

Four Legumes Response to Simulated Drought in the Stages of Seed Germination and Seedling Growth and Drought Resistance Assessment

LUO Dong1, WANG Mingjiu1*, LI Yuanheng2, CHEN Haijun3, YANG Yong1
1. College of Ecology and Environmental Science, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010019, China; 2. Institute of Grassland Research, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Hohhot 010010, China; 3. Biotechnology Research Institute, Inner Mongolia Autonomous Region, Hohhot 010070, China

The adaption ability of forage seed to meet adversity between germination and seedling stage is key factor to determine the distribution of grassland population and continuation in arid areas. The objective of on comprehensive evaluation of forage seeds drought resistance was to provide support for water regulation and seedling maintenance at natural grassland reseeding, artificial rangeland establishing and mine vegetation restoration in arid and semiarid regions. The study adopted different osmotic potential using Polyethylene glycol (PEG-6000) solution simulated drought conditions in Erdos drought-area steppe, The seed germination, seedling growth and drought resistance assessment of four common legumes that usually used as reseeding or seeding establishment forage, Caragana stenophylla Pojark., Melilotus suavelens Ledeb., Medicago sativa L.cv. Neimeng Zhungeer and Astragalus adsurgens Pall.cv Shadawang were studied. The results showed that slight drought (-0.05 MPa～-0.2 MPa) had a promoting effect on the seed germination of 4 legumes. Except for M. sativa L.cv. Neimeng Zhungeer the simulated drought promoted the seedling root growth and increased the ratio of seedling root:shoot. The relative vitality index was higher for C. stenophylla Pojark and A adsurgens Pall. cv .Shadawang than other forage, but the germination of drought resistance was the lowest for C. stenophylla Pojark in moderate drought condition (-0.4 Mpa～-0.6 MPa). M. sativa L.cv.Neimeng Zhungeer had the highest relative germination indexes in the heavy drought condition (≤ -0.8 MPa). Using the comprehensive evaluation of fuzzy membership function method, the drought resistances of the four legumes under seed germination stage ranked M. sativa L.cv. Neimeng Zhungeer > A. adsurgens Pall. cv .Shadawang > M. suavelens Ledeb. > C.stenophylla Pojark, in the seedling growth stage ranked M. suavelens Ledeb. > M. sativa L.cv. Neimeng Zhungeer > C. stenophylla Pojark > A.adsurgens Pall. cv .Shadawang. and the comprehensive assessment rank was M. suavelens Ledeb. > M. sativa L.cv. Neimeng Zhungeer > A.adsurgens Pall. cv .Shadawang > C. stenophylla Pojark

Legumes; Polyethylene glycol; simulated drought; seed germination; seedling growth; membership function; drought resistance

10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.02.007

Q948

A

1674-5906（2015）01-0224-07

罗冬，王明玖，李元恒，陈海军，杨勇. 四种豆科牧草种子萌发和幼苗生长对干旱的响应及抗旱性评价[J]. 生态环境学报, 2015, 24(1): 224-230.

LUO Dong, WANG Mingjiu, LI Yuanheng, CHEN Haijun, YANG Yong. Four Legumes Response to Simulated Drought in the Stages of Seed Germination and Seedling Growth and Drought Resistance Assessment [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(1): 224-230.

内蒙古科技创计划项目（20140701）；公益性行业（农业）科研专项（201003061）

罗冬（1986年生），男，博士研究生。主要从事恢复生态学、牧区-牧户-牧民可持续发展方面的研究。E-mail: luodong8611@163.com *通信作者：王明玖（1961年生），男，教授，博士，博士生导师。主要从事草地管理和草地生态方面教学与科研工作。E-mail: wangmj_0540@163.com

2015-02-02