摘要：為探究科爾沁沙地不同秋眠級紫花苜蓿（Medicago sativa）品種末次刈割時間對其越冬能力以及越冬期根頸抗氧化酶活性的影響，選擇3個紫花苜蓿品種為材料，以8月11日和10月13日為末次刈割臨界期，每間隔15 d進行一次刈割，測定越冬率，定期挖取苜蓿根頸測定過氧化物酶（Peroxidase，POD）、超氧化物歧化酶（Superoxidedismutase，SOD）、過氧化氫酶（Catalase，CAT）活性和丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量。結(jié)果表明，末次刈割時間和品種對苜蓿越冬產(chǎn)生影響，試驗品種抗寒性表現(xiàn)為‘WL168HQ’gt;‘佳盛’gt;‘WL298HQ’。半秋眠型品種表現(xiàn)出秋眠性與抗寒性的獨立關系，且刈割對抗寒性強的苜蓿品種的抗寒性影響低于對抗寒性弱的品種。末次刈割時間對苜蓿根頸POD，SOD活性和MDA含量影響顯著，而對CAT活性無顯著影響。因此，科爾沁沙地種植苜蓿建議8月末前完成末次刈割，抗寒性強的苜蓿品種可延長刈割期至9月中旬。

關鍵詞：苜蓿；秋眠級；末次刈割；抗寒性；越冬率；抗氧化酶

中圖分類號：S541.9 " " " "文獻標識碼：A " " " "文章編號：1007-0435（2025）01-0119-06

Effects of Last Cutting on Root Neck Antioxidation of Three Fall Dormancy Rating Alfalfa Varieties

LIANG Qing-wei*， YANG Xiu-fang， NA Ri-su， YU Xue-ran， HAN Xiao-hua

（Chifeng Institute of Agricultural and Animal Sciences，Chifeng，Inner Mongolia 024031，China）

Abstract：In order to study the effects of last cutting time on the activities of winter survival ability and antioxidant enzymes in root neck of different fall dormancy alfalfa varieties in Horqin sandy land， three alfalfa varieties were selected as materials and conducted the lasting cutting on August 11 and October 13. Mowing was done at intervals of 15 days. The winter survival rate and the contents of POD， SOD， CAT and MDA of the root neck were measured. The results showed that the last cutting time and cultivars had interactive effects on the overwintering of alfalfa. The cold resistance of three alfalfa varieties was ‘WL168HQ’gt;‘Jiasheng’gt;‘WL298HQ’. Semi-fall dormancy alfalfa varieties showed an independent relationship between fall dormancy and cold resistance， and the effect of cutting on cold resistance of alfalfa varieties with strong cold resistance was lower than that of alfalfa cultivars with weak cold resistance. The last cutting time had significant effects on the activities of POD， SOD and MDA in root neck， but had no significant effect on the activities of CAT. Therefore， it suggested that the last cutting should be completed before the end of August for planting alfalfa in Horqin sandy land， and the cutting period of the alfalfa varieties with strong cold resistance could be extended to the middle of September.

Key words：Alfalfa；Fall dormancy rating；Last cutting；Cold resistance；Winter survival rate；Antioxidant enzymes

紫花苜蓿（Medicago sativa）是我國最重要的優(yōu)質(zhì)牧草之一，已形成內(nèi)蒙古科爾沁沙地、甘肅河西走廊和寧夏河套灌區(qū)為代表的三大苜蓿產(chǎn)業(yè)帶格局［1］。在內(nèi)蒙古科爾沁沙地，低溫脅迫影響著紫花苜蓿的生長發(fā)育以及生產(chǎn)力的發(fā)揮，而秋季末次刈割時間［2-8］、品種秋眠級［9-13］與抗寒指數(shù)是決定紫花苜蓿安全越冬的重要影響因子。王偉東等［2］研究表明，在科爾沁沙地隨著末次刈割時間的推遲，苜蓿越冬率呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。張慶昕等［3］研究表明在科爾沁沙地生境下不同末次刈割時間苜蓿的抗寒性表現(xiàn)為：未刈割gt;8月25日刈割gt;11月5日刈割gt;9月5日刈割gt;10月15日刈割gt;9月15日刈割gt;10月25日刈割gt;10月5日刈割gt;9月25日刈割。孫洪仁等［4］在該生境研究認為，9月1日之前或10月15日之后適宜于末次刈割，而9月1日至10月15日為危險期，不宜刈割。9月10日—25日為極度危險期，絕對不可刈割。孫浩等［5］研究表明，末茬秋季敏感期刈割導致阿魯科爾沁旗苜蓿越冬率降低。陳衛(wèi)東等［6］研究表明，末次刈割時間通過調(diào)控苜蓿根頸的過氧化物酶（Peroxidase，POD）、超氧化物歧化酶（Superoxidedismutase，SOD）、過氧化氫酶（Catalase，CAT）活性，協(xié)同作用清除活性氧、過氧化物和過氧化氫，從而降低膜脂過氧化程度，提高抗寒性。

但目前關于不同秋眠級紫花苜蓿品種與末次刈割時間對其越冬和根頸中抗氧化系統(tǒng)影響的研究尚不充分。為此，選擇生產(chǎn)中大面積種植的3種秋眠級紫花苜蓿為試驗材料，研究不同末次刈割時間對不同秋眠級紫花苜蓿越冬和根頸抗氧化酶活性的影響，以確定不同秋眠級紫花苜蓿在科爾沁沙地適合的末次刈割時間，從而指導生產(chǎn)，并為科爾沁沙地苜蓿越冬提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于內(nèi)蒙古赤峰市阿魯科爾沁旗紹根鎮(zhèn)國家牧草產(chǎn)業(yè)技術體系試驗示范基地，地理位置43°37' N，120°22' E；屬于中溫帶半干旱大陸性季風氣候區(qū)，年日照時數(shù)2767～3034 h，年積溫為 2900～3400℃，年平均氣溫為 5.5°C，極端最高氣溫40.6℃，極端最低氣溫-32.7℃，無霜期125～135 d，年平均降水量300～400 mm。土壤為沙土。

1.2 試驗材料與試驗設計

選擇不同秋眠級的3個紫花苜蓿品種（表1）。試驗于2019年5月29日播種，機械條播，行距25 cm，播種量22.5 kg·hm-2，小區(qū)面積35 m2（5 m×7 m），設置3次重復。播種前撒施N，P，K（12∶18∶15）復合肥300 kg·hm-2，苜蓿生長過程中適時進行噴灌、除草、防治蟲害等田間管理。播種當年未進行刈割，2020年6月2日進行第1茬刈割，2020年7月7日進行第2茬刈割，分別在2020年8月11日、8月26日、9月13日、9月27日、10月13日進行5次末次刈割處理，分別于2020年10月15日、2020年11月10日、2021年3月10日、2021年4月10日、2021年5月10日挖取不同末次刈割處理供試苜蓿品種根系，用自來水清洗、蒸餾水沖洗干凈，并用錫箔紙包裹置于液氮罐中帶回實驗室。取根系靠近根頸5 cm部分進行抗氧化酶活性的測定。

1.3 測定指標與方法

紫花苜蓿越冬率通過調(diào)查法獲得［9］。于2020年11月初在每個小區(qū)中央選取1 m長的3行植株進行觀察記錄越冬前的株數(shù)，并做好標記；于2021年5月初觀察記錄上1年已標記植株返青的株數(shù)。其計算公式為：越冬率=越冬后返青的株數(shù)/越冬前總株數(shù)×100%。

紫花苜蓿根頸抗氧化性指標包括過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）及丙二醛（Malondialdehyde，MDA），均采用Cohesion Biosciences公司提供的微孔板分析試劑盒測定。

1.4 統(tǒng)計分析

首先，對越冬率，POD，SOD，CAT，MDA數(shù)據(jù)進行正態(tài)分布檢驗，對不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)進行l(wèi)og轉(zhuǎn)化（以10為底），使其服從正態(tài)分布；其次，采用雙因素方差分析檢驗不同品種和不同末次刈割時間對越冬率、POD，SOD，CAT，MDA的影響；最后，檢驗刈割后不同苜蓿品種根頸抗氧化指標的積累特征。所有分析均在R 4.0.0中采用“ggpubr”和“rstatix”軟件包完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 末次刈割時間對不同秋眠級紫花苜蓿品種越冬率的影響

末次刈割時間和品種對苜蓿越冬率產(chǎn)生了顯著影響（Plt;0.001），且二者對越冬率有顯著的交互作用（圖1，Plt;0.05）。‘WL168HQ’在9月中旬前進行末次刈割越冬率均可達100%，但在9月27日以后末次刈割其越冬率平均為95.22%?！甒L298HQ’的越冬率隨著末次刈割時間的推遲顯著下降，且越冬率最高為97.20%，最低為70.6%；‘佳盛’在8月26日進行末次刈割越冬率達100%，但在9月份以后進行末次刈割其越冬率顯著下降，平均為84.43%。表明，‘WL168HQ’抗寒性最強，其次為‘佳盛’，且‘WL168HQ’較‘佳盛’可延長末次刈割時間。

2.2 末次刈割時間對不同紫花苜蓿品種根頸抗氧化指標的影響

末次刈割時間對苜蓿根頸POD活性產(chǎn)生了顯著影響（圖2a；Plt;0.001），3個苜蓿品種在8月26日末次刈割苜蓿根頸的POD活性均最高，并且顯著高于其他末次刈割時間，分別比8月11日、9月13日、9月27日和10月13日末次刈割平均增加了91.37%，91.03%，114.22%，93.31%。隨著刈割時間的推遲，‘佳盛’的POD活性呈現(xiàn)先上升后下降再連續(xù)上升的趨勢；‘WL298HQ’在首次刈割時間的POD活性顯著高于其他品種（Plt;0.001），刈割期內(nèi)呈現(xiàn)先上升后迅速下降趨勢，下降后維持在較低水平；‘WL168HQ’呈現(xiàn)首次刈割后迅速上升再連續(xù)下降趨勢，在9月13日刈割時間的POD活性顯著高于其他品種（Plt;0.001）。

不同苜蓿品種的根頸SOD活性表現(xiàn)出顯著性差異（圖2b；Plt;0.05）。3個苜蓿品種的根頸SOD活性均呈現(xiàn)先上升后下降再上升趨勢，即在8月26日刈割時顯著上升，之后下降；除‘佳盛’外，‘WL298HQ’和‘WL168HQ’在4月返青前期升高；各品種間差異顯著，‘佳盛’SOD活性顯著高于‘WL168HQ’；在9月中旬后末次刈割處理中，‘WL168HQ’的SOD活性顯著低于其他品種，尤其是9月13日的刈割處理較前一次處理迅速下降。

不同末次刈割時間和品種對苜蓿CAT活性無顯著影響（圖2c）。隨著刈割時間的推遲，3個品種根頸的CAT活性變化趨勢不一致，‘佳盛’的CAT活性呈現(xiàn)先升高后下降趨勢，在8月26日刈割處理時最高，其他刈割時間變化不明顯；‘WL298HQ’的CAT活性在首次刈割時間8月11日時最高，與其他處理差異顯著（Plt;0.05），在8月26日處理達到最低，而后升高，但差異不顯著；‘WL168HQ’則相反，在首次刈割時CAT活性最低，而后上升，在9月27日刈割處理時下降，10月13日晚秋處理的CAT活性又升高，但差異不顯著。

不同末次刈割時間和品種顯著影響了根頸的MDA含量（圖2d；Plt;0.01），‘佳盛’隨著末次刈割時間的推遲根頸MDA含量先下降后顯著增加，‘WL298HQ’根頸MDA含量在晚秋10月末刈割顯著增加，‘WL168HQ’則相反，隨著末次刈割時間的推遲呈現(xiàn)先增加后迅速下降，在9月13日達到最低后又開始上升的趨勢。說明，隨著末次時間的推遲，溫度逐漸降低后，抗寒性強的品種受傷害程度也較小。

2.3 不同秋眠級紫花苜蓿根頸抗氧化指標的時間變化特征

不同苜蓿品種根頸POD活性隨時間的變化差異顯著（Plt;0.001），‘佳盛’和‘WL168HQ’的POD活性在整個越冬期表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，在2021年3月份達最高；‘WL298HQ’的POD活性在2020年10月至2021年4月間保持較低水平，但在2021年5月份顯著增加（圖3a）。不同秋眠級苜蓿根頸SOD活性隨時間的變化呈下降趨勢（圖3b；Plt;0.001），‘佳盛’的根頸SOD活性在整個越冬期隨時間變化顯著下降，而‘WL298HQ’和‘WL168HQ’的根頸SOD活性在越冬初期先增加隨后顯著下降。不同秋眠級苜蓿根頸CAT活性隨時間變化表現(xiàn)出顯著上升趨勢（圖3c；Plt;0.05），CAT活性的平均水平在2021年5月達最高。不同秋眠級苜蓿的MDA含量隨時間變化的特征表現(xiàn)出顯著差異性（圖3d；P lt;0.001），‘佳盛’的MDA含量呈先下降后上升的趨勢，在2021年4月最低，2021年5月最高；‘WL298HQ’和‘WL168HQ’卻表現(xiàn)出相反的趨勢。

3 討論

3.1 末次刈割時間對不同秋眠級紫花苜蓿品種越冬率及抗寒性的影響

紫花苜蓿越冬是一個涉及植物抗性、生產(chǎn)管理以及自然環(huán)境等多因素的復雜過程［14］，而刈割和秋眠性是這個復雜過程的2個重要的影響要素［10，15］。本研究表明，末次刈割對紫花苜蓿越冬率的影響沒有隨著秋眠級數(shù)的升高即秋眠性的減弱而顯著降低。除了2020年8月11日刈割處理外，‘佳盛’（秋眠級4.0，半秋眠型）不同刈割處理的越冬率均高于‘WL298HQ’（秋眠級3.2，秋眠型），而‘WL168HQ’（秋眠級2.0，秋眠型）表現(xiàn)出秋眠性與抗寒性之間的相關性，且9月13日前刈割對其越冬沒有影響。Brouwer等［16］通過構建遺傳圖譜發(fā)現(xiàn)秋眠性與抗寒性可以獨立遺傳，李向林等［11］也認為秋眠性和抗寒性在遺傳上是兩個相互獨立的性狀。本研究結(jié)果表明，半秋眠型品種表現(xiàn)出秋眠性與抗寒性的獨立關系，且刈割對抗寒性強的苜蓿品種的抗寒性影響低于對抗寒性弱的品種。

3.2 末次刈割時間對不同秋眠級紫花苜蓿根頸中抗氧化酶活性的影響

低溫脅迫下，植物會啟動一系列生理響應來應對活性氧過量積累所形成的過氧化脅迫，有研究表明，SOD，POD，CAT 等抗氧化酶在植物抵御低溫氧化損傷方面起著至關重要的作用［17］。楊秀娟［18］的試驗結(jié)果表明，POD，SOD，CAT在紫花苜蓿2個品種根頸中的酶活性均隨著溫度的降低而呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在初冬時達到最大值，進入深冬，3種酶活性均有不同程度的波動，且活性下降明顯。申曉慧等［19］的研究顯示，POD，SOD，CAT隨著氣溫的下降而上升，進入深冬又下降，翌年春季氣溫回升后，各指標又有所回升。本試驗表明，POD活性在整個越冬期表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，‘WL168HQ’在9月13日刈割的POD活性顯著高于其他品種，且在2021年3月份達最高，說明抗寒性強的苜蓿品種過氧化物酶的積累要高于抗寒性弱的品種，從而減少植物體因低溫遭受的細胞氧化損傷。不同末次刈割時間和品種對苜蓿CAT活性無顯著影響，這與朱愛民等［7］的研究結(jié)果一致。

3.3 末次刈割時間對不同秋眠級紫花苜蓿根頸中MDA含量的影響

在低溫脅迫下，苜蓿體內(nèi)活性氧自由基的積累超出一定限度時，就會引起膜質(zhì)過氧化，其產(chǎn)物MDA會大量積累［20］。孫萬斌［21］研究認為，根頸丙二醛含量在冷適應階段（9—11月）持續(xù)降低。在本試驗中，在9月份氣溫下降，除了‘佳盛’外，‘WL168HQ’和‘WL298HQ’兩個苜蓿品種根部積累大量的MDA，而后由于苜蓿經(jīng)過抗寒鍛煉，體內(nèi)的抗寒機制逐漸啟動，低溫保護物質(zhì)開始增加，從而控制了細胞內(nèi)膜脂過氧化，減小了低溫對膜脂的損害，MDA含量降低。由繼紅等［22］研究表明，MDA 的生成量在不同苜蓿品種之間存在差異，但總的來說抗寒性越強的品種MDA 積累量越少。本試驗中，11月10日根頸取樣處理， ‘WL168HQ’根頸MDA含量顯著低于‘WL298HQ’和‘佳盛’，說明‘WL168HQ’抗寒性高于‘WL298HQ’和‘佳盛’。翌年1月份以后，由于低溫保護物質(zhì)逐漸減少及其他抗氧化保護作用減弱，MDA含量又開始逐漸升高，這與申曉慧等［19］的研究結(jié)果相一致。

4 結(jié)論

末次刈割時間和品種對紫花苜蓿越冬產(chǎn)生影響，試驗品種抗寒性表現(xiàn)為‘WL168HQ’gt;‘佳盛’gt;‘WL298HQ’?？购詮姷淖匣ㄜ俎Ｆ贩N過氧化物酶的積累要高于抗寒性弱的品種，抗寒性越強的紫花苜蓿品種丙二醛積累量越少，刈割對抗寒性強的紫花苜蓿品種的抗寒性影響低于對抗寒性弱的品種。因此，建議科爾沁沙地種植紫花苜蓿8月底前完成末次刈割，抗寒性強的紫花苜蓿品種可延長刈割期至9月中旬。

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（責任編輯 "付宸）