Effects of Mixed Saline-alkali Stress on Growth and Physiology of Alfalfa

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0766

Abstract

Abstract:

In this study, mixed saline-alkali solution was used to simulate the saline-alkali stress, and pot experiments were carried out on alfalfa (Medicago sativa). The experiment set mixed saline-alkali solution gradients of 0.0% (control), 0.3%, 0.6%, 0.9% and 1.2% to stress the seedling stage alfalfa, and to study the effects of mixed saline-alkali stress on plant height, root growth, leaf proline and other growth and physiological indicators. The results showed that with the increase of saline-alkali concentration, the plant height of alfalfa, and the biomass of the aboveground and underground parts all increased first and then decreased, the highest value appeared under the stress of 0.3% concentration, followed by that under the concentration of 0.6%, 0.9% and 0.0%, and the lowest value was observed under 1.2% concentration. There were significant differences among the treatments. The root thickness and root length were the lowest under 1.2% concentration stress, which was significantly lower than those of other treatments. Physiological indicators varied greatly among varieties. The content of proline, soluble sugar and MDA in leaves of most alfalfa varieties were the highest under the 1.2% concentration, which were significantly different from those under other treatments. The chlorophyll content of some varieties was the highest under 0.3% concentration and the lowest under 1.2% concentration, and others had irregular changes. The activities of antioxidant enzymes SOD, POD and CAT under 1.2% concentration were significantly higher than those of control. It is concluded that alfalfa at seedling stage has stronger tolerance to saline-alkali stress than that at germination stage. When the saline-alkali concentration is 1.2%, the growth and physiological indicators of alfalfa change greatly compared with those of CK, so this concentration can be used as the appropriate one to identify the saline-alkali stress tolerance for alfalfa at the seedling stage.

Key words: alfalfa, seedling stage, mixed salt and alkali, stress, physiological index

CLC Number:

S551.7

WANG Xiaochun, YANG Tianhui, WANG Chuan, YANG Weidi, GAO Ting. Effects of Mixed Saline-alkali Stress on Growth and Physiology of Alfalfa[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(19): 139-145.

Figures/Tables 6

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材料编号	紫花苜蓿品种（系）	原产地	材料编号	紫花苜蓿品种（系）	原产地
1	中苜3号	中国北京	11	柏拉图	德国
2	三得利	法国	12	敖汉	中国内蒙古
3	骑士T	美国	13	固原紫花	中国宁夏
4	标靶	加拿大	14	康赛	美国
5	中苜1号	中国北京	15	贝尼多	美国
6	南苜501	美国	16	岩石	美国
7	盐宝	美国	17	德国大叶	德国
8	耐盐	美国	18	劲能	美国
9	2010	美国	19	挑战者	加拿大
10	苜蓿王	美国	20	甘农1号	中国甘肃

材料编号	紫花苜蓿品种（系）	原产地	材料编号	紫花苜蓿品种（系）	原产地
1	中苜3号	中国北京	11	柏拉图	德国
2	三得利	法国	12	敖汉	中国内蒙古
3	骑士T	美国	13	固原紫花	中国宁夏
4	标靶	加拿大	14	康赛	美国
5	中苜1号	中国北京	15	贝尼多	美国
6	南苜501	美国	16	岩石	美国
7	盐宝	美国	17	德国大叶	德国
8	耐盐	美国	18	劲能	美国
9	2010	美国	19	挑战者	加拿大
10	苜蓿王	美国	20	甘农1号	中国甘肃

品种	0.0%(CK)	0.3%	0.6%	0.9%	1.2%
中苜3号	14.96±0.61abc	18.63±0.62bcde	16.82±0.72ab	16.11±0.90ab	9.22±0.47a
三得利	14.67±0.59abc	18.74±0.48bcde	16.59±0.46ab	15.78±0.50ab	12.15±0.46cdef
骑士T	12.37±0.49abc	15.59±0.40abc	13.70±0.69ab	12.78±0.48ab	10.48±0.44abc
标靶	11.52±0.60ab	17.30±0.55abcde	14.85±0.55ab	13.78±0.68ab	13.22±0.61defg
中苜1号	15.81±0.54c	20.44±0.57e	17.63±0.62b	17.44±0.58b	13.89±0.56fg
南苜501	11.89±0.67ab	18.70±0.53cde	16.48±0.66ab	15.52±0.64ab	12.19±0.42bcdef
盐宝	13.30±0.58abc	16.89±0.64abcde	14.85±0.43ab	14.41±0.53ab	12.04±0.42bcdef
耐盐	15.41±0.52bc	19.64±0.65de	17.30±0.67ab	15.07±0.93ab	13.37±0.64efg
2010	13.30±0.29abc	17.07±0.50abcde	14.22±0.56ab	13.63±0.65ab	11.12±0.37abcde
苜蓿王	13.33±0.67abc	15.56±0.69abc	14.44±0.63ab	13.58±0.71ab	10.59±0.65abc
柏拉图	15.41±0.99abc	16.74±0.85abcde	16.14±0.80ab	15.52±0.74ab	11.52±0.62abcdef
敖汉	13.07±0.55abc	17.30±0.58abcde	15.35±0.69ab	14.81±0.74ab	9.63±0.44ab
固原紫花	15.68±0.56d	19.85±0.67abc	18.11±0.59b	16.96±0.71ab	15.52±0.72g
康赛	11.52±0.40a	14.70±0.47a	13.67±0.72ab	13.41±0.55ab	10.22±0.51abc
贝尼多	11.67±0.68ab	15.96±0.67abcd	12.93±0.77a	13.22±0.67ab	10.81±0.41abcd
岩石	13.00±0.56abc	17.52±0.50abcde	15.07±0.61ab	14.56±0.75ab	9.11±0.52a
德国大叶	13.58±0.56abc	16.41±0.47abcd	14.15±0.66ab	13.56±0.72ab	9.89±0.53abc
劲能	12.56±0.48abc	14.89±0.57ab	12.78±0.58a	12.37±0.47a	9.15±0.51a
挑战者	11.93±0.44ab	15.74±0.64abc	15.50±0.64ab	13.07±0.56ab	10.00±0.77abc
甘农1号	13.74±0.50abc	18.93±0.70cde	16.00±0.56ab	16.26±0.35ab	13.89±0.48fg
平均	13.43±0.32b	18.33±0.38d	15.34±0.34c	14.59±0.32c	11.40±0.41a

品种	0.0%(CK)	0.3%	0.6%	0.9%	1.2%
中苜3号	14.96±0.61abc	18.63±0.62bcde	16.82±0.72ab	16.11±0.90ab	9.22±0.47a
三得利	14.67±0.59abc	18.74±0.48bcde	16.59±0.46ab	15.78±0.50ab	12.15±0.46cdef
骑士T	12.37±0.49abc	15.59±0.40abc	13.70±0.69ab	12.78±0.48ab	10.48±0.44abc
标靶	11.52±0.60ab	17.30±0.55abcde	14.85±0.55ab	13.78±0.68ab	13.22±0.61defg
中苜1号	15.81±0.54c	20.44±0.57e	17.63±0.62b	17.44±0.58b	13.89±0.56fg
南苜501	11.89±0.67ab	18.70±0.53cde	16.48±0.66ab	15.52±0.64ab	12.19±0.42bcdef
盐宝	13.30±0.58abc	16.89±0.64abcde	14.85±0.43ab	14.41±0.53ab	12.04±0.42bcdef
耐盐	15.41±0.52bc	19.64±0.65de	17.30±0.67ab	15.07±0.93ab	13.37±0.64efg
2010	13.30±0.29abc	17.07±0.50abcde	14.22±0.56ab	13.63±0.65ab	11.12±0.37abcde
苜蓿王	13.33±0.67abc	15.56±0.69abc	14.44±0.63ab	13.58±0.71ab	10.59±0.65abc
柏拉图	15.41±0.99abc	16.74±0.85abcde	16.14±0.80ab	15.52±0.74ab	11.52±0.62abcdef
敖汉	13.07±0.55abc	17.30±0.58abcde	15.35±0.69ab	14.81±0.74ab	9.63±0.44ab
固原紫花	15.68±0.56d	19.85±0.67abc	18.11±0.59b	16.96±0.71ab	15.52±0.72g
康赛	11.52±0.40a	14.70±0.47a	13.67±0.72ab	13.41±0.55ab	10.22±0.51abc
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岩石	13.00±0.56abc	17.52±0.50abcde	15.07±0.61ab	14.56±0.75ab	9.11±0.52a
德国大叶	13.58±0.56abc	16.41±0.47abcd	14.15±0.66ab	13.56±0.72ab	9.89±0.53abc
劲能	12.56±0.48abc	14.89±0.57ab	12.78±0.58a	12.37±0.47a	9.15±0.51a
挑战者	11.93±0.44ab	15.74±0.64abc	15.50±0.64ab	13.07±0.56ab	10.00±0.77abc
甘农1号	13.74±0.50abc	18.93±0.70cde	16.00±0.56ab	16.26±0.35ab	13.89±0.48fg
平均	13.43±0.32b	18.33±0.38d	15.34±0.34c	14.59±0.32c	11.40±0.41a

生长指标	0.0%(CK)			0.3%			0.6%			0.9%			1.2%
生长指标	平均值	标准差	变异系数/ %	平均值	标准差	变异系数/ %	平均值	标准差	变异系数/ %	平均值	标准差	变异系数/ %	平均值	标准差	变异系数/ %
成活率/%	95.5c	0.02	1.8	91.8bc	0.04	4.8	90.6b	0.06	6.5	87.8b	0.07	7.8	81.3a	0.08	9.6
根粗/mm	3..6ab	0.26	7.6	3.8b	0.22	5.8	3.8b	0.28	7.4	3.8b	0.25	6.5	3.4a	0.48	14.0
根长/mm	19.6b	3.45	17.9	20.1b	2.95	14.7	19.6b	4.21	21.4	20.9b	3.70	17.7	17.8a	3.13	17.6
地上生物量/g	320ab	0.31	21.6	440c	0.21	10.2	380c	0.30	15.7	360bc	0.33	18.0	280a	0.33	20.3
地下生物量/g	580a	1.07	36.3	780b	1.07	18.5	760b	0.73	18.5	720b	0.99	27.1	580a	0.72	24.8