邢錦城 ,陳 超 ,董 靜 ,劉 沖 ,朱小梅 ,洪立洲 *
(1.江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,江蘇鹽城 224002;2.德州市農(nóng)業(yè)局,山東德州253000)
鹽脅迫是導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)的主要非生物因子之一[1]。隨著水資源的日趨匱乏、化肥的大量應(yīng)用和工業(yè)污染的加重,全球?qū)⒂?0%的耕地和近半數(shù)的灌溉土地不同程度地受到土壤鹽漬化的威脅[2]。我國(guó)目前擁有各類可利用鹽堿地總面積約3 666.69萬(wàn)hm2,其中具有較好農(nóng)業(yè)開發(fā)價(jià)值、近期具備農(nóng)業(yè)改良利用潛力的鹽堿地面積為666.67萬(wàn)hm2,集中分布在東北、中北部、西北、濱海和華北5大區(qū)域,其中濱海鹽堿區(qū)為100.5萬(wàn)hm2,黃淮海鹽堿區(qū)為67 萬(wàn) hm2[3]。
培育抗鹽作物品種是利用鹽堿地的有效措施之一,而耐鹽性評(píng)價(jià)鑒定是作物耐鹽育種及篩選耐鹽材料的重要組成部分[4]。小麥(Triticum aestivum L.)是我國(guó)的主要糧食作物,其生產(chǎn)和人民生活息息相關(guān)。近年來,我國(guó)小麥主產(chǎn)區(qū)品種更新速度明顯加快,當(dāng)前各主產(chǎn)麥區(qū)已基本完成新一輪品種的更新?lián)Q代,當(dāng)家品種和主栽品種群逐步被新的品種群所代替,其中,黃淮冬麥區(qū)完成了第9次品種更換,長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)完成了第6次品種更換[5],但對(duì)當(dāng)前長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)及黃淮冬麥區(qū)小麥主栽品種耐鹽性的評(píng)價(jià)尚未見報(bào)道。
國(guó)內(nèi)外學(xué)者在小麥耐鹽性鑒定方法和耐鹽種質(zhì)資源篩選等方面已開展了較為深入的研究[6-8],其中有關(guān)耐鹽小麥種質(zhì)資源篩選的鑒定報(bào)道較多,鑒定指標(biāo)主要集中在發(fā)芽率、苗期生長(zhǎng)指標(biāo)[7,9]和胚芽鞘生長(zhǎng)指標(biāo)[10]等,但其中多數(shù)報(bào)道集中在對(duì)傳統(tǒng)骨干親本和種質(zhì)資源的耐鹽性評(píng)價(jià)上[11-13]。本試驗(yàn)通過實(shí)驗(yàn)室芽期耐鹽性鑒定和田間全生育期耐鹽性鑒定相結(jié)合,對(duì)當(dāng)前長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)及黃淮冬麥區(qū)的14份主栽小麥品種進(jìn)行耐鹽性評(píng)價(jià),以期為我國(guó)黃淮海鹽堿區(qū)和江蘇濱海鹽堿區(qū)小麥品種的選擇提供依據(jù),并為小麥耐鹽性鑒定、耐鹽品種選育和耐鹽機(jī)理研究等提供有益參考。
試驗(yàn)材料為江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所收集和保存的長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)及黃淮冬麥區(qū)的14份主栽小麥品種(見表1),對(duì)照品種為黃淮冬麥區(qū)耐鹽小麥德抗961,該品種由德州市農(nóng)科院提供。
1.2.1小麥品種芽期耐鹽性鑒定。在直徑為9 cm玻璃培養(yǎng)皿中預(yù)先鋪3層濾紙,挑選飽滿且均一的小麥種子,0.1%升汞溶液消毒15 min后用蒸餾水沖洗干凈,均勻排布于培養(yǎng)皿濾紙上,每皿用種50粒。每品種試驗(yàn)設(shè)置鹽脅迫與清水處理2組,鹽脅迫處理組每皿加入250 mmol/L NaCl溶液5 mL,清水處理組每皿加入去離子水5 mL,每組設(shè)置3個(gè)重復(fù)。所有培養(yǎng)皿置于25℃、16 h光照/8 h黑暗條件下培養(yǎng),適時(shí)補(bǔ)充蒸餾水,培養(yǎng)箱內(nèi)恒溫發(fā)芽14 d。調(diào)查小麥發(fā)芽情況,根據(jù)如下公式計(jì)算相對(duì)鹽害率[4],并取整數(shù)進(jìn)行分級(jí):
式中:CK代表清水處理的發(fā)芽率;T代表鹽脅迫處理的發(fā)芽率。
表1 供試小麥品種
表2 小麥芽期耐鹽性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
1.2.2小麥品種田間全生育期鹽土適應(yīng)性鑒定。試驗(yàn)設(shè)置在江蘇省鹽城市金海農(nóng)場(chǎng)(33°46′N,120°22′E),該地區(qū)屬北亞熱帶氣候,年平均氣溫13℃,年無(wú)霜期218 d,秋季晝夜溫差大,年日照合計(jì)2 278~2 314 h,年平均降水量為1 042.2 mm。試驗(yàn)地塊土壤類型為濱海鹽漬土,試驗(yàn)設(shè)置對(duì)照區(qū)(CK)和處理區(qū)(T)2個(gè)部分,其中對(duì)照土為長(zhǎng)期栽培農(nóng)作物的脫鹽土壤,鹽脅迫土為灘涂鹽漬土,2種土壤的物理結(jié)構(gòu)基本相同,對(duì)照田塊0~20 cm土壤含鹽量為0.095%~0.104%,處理區(qū)含鹽量為0.283%~0.316%。
黃淮冬麥區(qū)小麥品種統(tǒng)一于10月20日人工開溝播種,長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)主栽小麥品種統(tǒng)一于11月2日人工開溝播種,行距15 cm,行長(zhǎng)1 m,每行50粒,每份材料種植3行區(qū),重復(fù)3次。分別在苗期(3月20日)、抽穗期(4月28日)、灌漿期(5月25日)測(cè)定土壤鹽分變化,并記載出苗期、基本苗、最高總莖數(shù)、總穗數(shù),收獲后考種,測(cè)每株株高、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量等,計(jì)算理論產(chǎn)量和耐鹽指數(shù)[14]:
1.2.3 數(shù)據(jù)分析。采用Microsoft excel 2010和SPSS 12.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值計(jì)算和差異顯著性分析。
表3 試驗(yàn)田土壤(0~20 cm)理化性狀
小麥芽期耐鹽性鑒定結(jié)果表明(表4),長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)主栽小麥品種間耐鹽性差異較小,各品種間相對(duì)鹽害率變幅為20.93%,除揚(yáng)麥13耐鹽級(jí)數(shù)鑒定為5級(jí)高感外,其余6個(gè)品種(寧麥13、鄭麥9023、揚(yáng)麥 11、揚(yáng)麥 15、揚(yáng)麥 16和揚(yáng)麥 20)耐鹽級(jí)數(shù)均為4級(jí)(敏感);黃淮冬麥區(qū)主栽小麥品種耐鹽性差異較長(zhǎng)江中下游大,品種間相對(duì)鹽害率變幅為32.06%,良星66和良星99耐鹽性較強(qiáng),鑒定為3級(jí)中耐,濟(jì)麥22耐鹽性較弱,鑒定為5級(jí)高感,百農(nóng)AK58、周麥22、鄭麥366和西農(nóng)979耐鹽級(jí)數(shù)均為4級(jí)(敏感)。
總體而言,長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)和黃淮冬麥區(qū)小麥主栽品種的芽期耐鹽性較差,其耐鹽級(jí)數(shù)集中在4級(jí)左右,表明主栽品種中無(wú)芽期耐鹽小麥品種,耐鹽級(jí)數(shù)最強(qiáng)的品種為3級(jí)(中耐);黃淮冬麥區(qū)小麥品種的芽期平均耐鹽性稍高于長(zhǎng)江中下游麥區(qū)。
表4 小麥芽期耐鹽性鑒定結(jié)果
全生育期鹽土適應(yīng)性鑒定結(jié)果表明(表5),在所檢測(cè)的指標(biāo)中,對(duì)鹽脅迫最敏感的是產(chǎn)量,其次是株高,再次是千粒質(zhì)量,影響最小的是穗粒數(shù)。從株高、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量來看,長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)當(dāng)前主栽小麥品種耐鹽性稍優(yōu)于黃淮冬麥區(qū),但從產(chǎn)量指標(biāo)來看,長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)當(dāng)前主栽小麥品種耐鹽性則低于黃淮冬麥區(qū),這可能是由于黃淮冬麥區(qū)小麥品種在鹽堿條件下的出苗率和穗數(shù)高于長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)主栽小麥品種造成的。從產(chǎn)量指標(biāo)來看,長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)和黃淮冬麥區(qū)區(qū)域內(nèi)主栽品種間的耐鹽性差異較大,長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)當(dāng)前主栽小麥品種耐鹽指數(shù)最高的品種為寧麥13,最低的是揚(yáng)麥15,耐鹽指數(shù)差值為29.07%;黃淮冬麥區(qū)當(dāng)前主栽小麥品種耐鹽指數(shù)最高的品種為良星66,最低為周麥22,耐鹽指數(shù)差值為27.68%。這表明在輕度鹽堿地區(qū)的小麥生產(chǎn)中,品種選擇對(duì)產(chǎn)量的影響巨大。相關(guān)性分析表明(表6),所檢測(cè)的株高和千粒質(zhì)量同產(chǎn)量的相關(guān)性較低,并不是影響田間產(chǎn)量的關(guān)鍵指標(biāo)。
表5 小麥品種田間全生育期鹽土適應(yīng)性鑒定
表6 產(chǎn)量耐鹽指數(shù)與其他因素耐鹽指數(shù)的相關(guān)性
萌發(fā)期是植物整個(gè)生育期中對(duì)鹽分最為敏感的時(shí)期[2],因此,一般采用芽期耐鹽性鑒定的方法鑒定作物的耐鹽性。同時(shí),發(fā)芽期耐鹽性鑒定具有可操作性強(qiáng)、周期短、效率高的特點(diǎn),可用于大批量小麥品種耐鹽性初步評(píng)價(jià),有助于小麥耐鹽品種的選育[8]。王萌萌等[5]、王軍等[15]研究也認(rèn)為,小麥芽期耐鹽性鑒定對(duì)于耐鹽小麥新品種選育不可或缺,同時(shí)也是最簡(jiǎn)單易行、快速有效的鑒定方法。發(fā)芽率對(duì)于小麥芽期耐鹽性評(píng)價(jià)較為可靠,能有效指示其芽期耐鹽能力,且鹽害指數(shù)能夠較為客觀地反映品種的耐鹽能力。但高長(zhǎng)宇等研究認(rèn)為,小麥芽期耐鹽性并不能代表全生育期耐鹽性,很多小麥品種在不同生育階段的耐鹽性表現(xiàn)并不完全一致[16],因此,小麥芽期耐鹽性需要田間試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。本研究通過芽期鑒定表明,黃淮麥區(qū)的良星99和良星66耐鹽性較為突出,揚(yáng)麥13和濟(jì)麥22耐鹽性最差;但全生育期耐鹽性綜合鑒定結(jié)果表明,良星66耐鹽性最強(qiáng),揚(yáng)麥15和周麥22耐鹽性最差。14個(gè)參試小麥品種芽期耐鹽性鑒定結(jié)果和全生育期耐鹽性鑒定結(jié)果并不完全一致。王萌萌等[5]、馬雅琴等[6]、張巧鳳等[8]也報(bào)道了類似現(xiàn)象。造成這一現(xiàn)象的原因有可能與不同小麥品種在不同生育期的鹽敏感程度,以及小麥不同生育期耐鹽機(jī)理不同有關(guān)。但本試驗(yàn)中,小麥品種芽期鑒定結(jié)果和全生育期的鑒定結(jié)果總體上仍基本一致,表明芽期鑒定對(duì)大田全生育期鑒定具有一定的指導(dǎo)意義,兩者可以互相驗(yàn)證鑒定結(jié)果的可靠性[6]。
本研究結(jié)果表明,在株高、千粒質(zhì)量和穗粒數(shù)3個(gè)指標(biāo)中,同產(chǎn)量耐鹽指數(shù)相關(guān)性最高的是穗粒數(shù),鹽脅迫下穗粒數(shù)的減少是小麥產(chǎn)量降低的原因之一,這與馬洪波等[17]、李樹華等[18]的研究結(jié)果基本一致。同時(shí),試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)土壤鹽脅迫下小麥品種的出苗率和分蘗數(shù)出現(xiàn)不同程度地降低,進(jìn)而影響了單位面積有效穗數(shù),也可能是造成產(chǎn)量降低的重要原因,這還有待下一步從小麥田間群體結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)性狀的角度深入研究。
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