海南鹽漬土壤對(duì)不同耐性糯玉米自交系苗期生長(zhǎng)發(fā)育的影響

張紅雪， 鐘雪梅， 史振聲

（沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)特種玉米研究所， 遼寧 沈陽(yáng)110866）

土壤是玉米生長(zhǎng)的必要條件之一，但每年都因不良?xì)夂?、灌溉不合理、施肥不?dāng)?shù)纫蛩卦斐筛赝寥腊l(fā)生大面積次生鹽漬化，使可耕地面積減小。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界上有不同類型的鹽堿地近10億hm2［1］，因此，培育耐鹽漬玉米自交系已成為國(guó)內(nèi)外作物育種中的重要任務(wù)。目前，國(guó)內(nèi)外玉米耐鹽性研究大多以NaCl、Na2CO3等為脅迫因子［2－7］，以普通玉米為研究材料，但實(shí)際生產(chǎn)中鹽漬土常常伴有土壤結(jié)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、土壤水分等其他因子脅迫，故采取NaCl等鹽類脅迫與生產(chǎn)實(shí)際的鹽漬土壤條件差異較大；在材料方面也應(yīng)發(fā)掘新的種質(zhì)資源。從20世紀(jì)70年代初至今，海南一直是我國(guó)南繁育種的重要基地，以玉米面積最大。但是，由于海南的氣候條件、種植的作物種類、施肥品種、施肥數(shù)量以及灌溉方式等因素導(dǎo)致土壤次生鹽漬化非常嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到玉米特別是特種玉米的生產(chǎn)和育種。

本研究以典型的海南鹽漬土壤進(jìn)行糯玉米自交系苗期栽培試驗(yàn)，研究海南鹽漬土壤對(duì)糯玉米苗期生長(zhǎng)發(fā)育的影響，進(jìn)而探討玉米的耐鹽漬機(jī)制，以期為玉米的耐鹽漬育種和栽培生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

通過(guò)在海南鹽漬土壤上篩選，選出4個(gè)有代表性的不同耐性的糯玉米自交系，其中：不耐鹽漬2個(gè)，SS－13、SH－2；耐鹽漬2個(gè)，SG－13、SS－12。由沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)特種玉米研究所研究選育并提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 土 壤

鹽漬土壤取自海南三亞市南紅農(nóng)場(chǎng)的農(nóng)田土壤。該地塊長(zhǎng)期以連續(xù)種植蔬菜為主，長(zhǎng)期使用化肥，采用地下水漫灌，導(dǎo)致土壤次生鹽漬化極為嚴(yán)重；沈陽(yáng)土壤（ck）為沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)試驗(yàn)地長(zhǎng)期種植玉米的地塊，沙壤土，無(wú)灌溉。

1.2.2 栽培方法

采取盆栽，盆的規(guī)格為口徑23.0cm，底徑17.0 cm，高19.0cm。將上述土壤混勻，過(guò)篩裝盆，每盆裝土4.0kg。5月6日播種。每盆播種子4粒，播深2.0 cm，每品種20盆，其中海南土和沈陽(yáng)土各10盆。根據(jù)需水情況適量澆水，每次以澆足且不滲漏出為準(zhǔn)。雨天加蓋防雨棚，其他按正常管理。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

出苗率：為出苗數(shù)占應(yīng)出苗株數(shù)的百分比，換算成每百粒的出苗率。

株高：自然株高，在4葉1心期用米尺測(cè)量，每處理測(cè)10株。

葉面積：在4葉1心期用米尺測(cè)量長(zhǎng)寬，每處理10株，計(jì)算公式為：葉面積＝長(zhǎng)×寬×0.75，未展開葉葉面積＝長(zhǎng)×寬×0.50。

SPAD值：分別在2葉1心期、4葉1心期、6葉1心期用SPAD－502葉綠素計(jì)測(cè)定第2葉、第4葉、第6葉完全展開葉片基部、中部、尖部的SPAD值。每個(gè)自交系隨機(jī)測(cè)定10株，取3個(gè)數(shù)據(jù)的平均值。

凈光合速率：用美國(guó)產(chǎn)LI－6400型便攜式光合儀測(cè)量，分別在2葉1心期、4葉1心期、6葉1心期，于晴天09：00～11：00測(cè)第2葉、第4葉、第6葉完全展開葉的凈光合速率。每品種測(cè)5株，求平均值。

脅迫指數(shù)＝（對(duì)照測(cè)定值－脅迫測(cè)定值）／對(duì)照測(cè)定值。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽漬土壤對(duì)糯玉米自交系出苗的影響

調(diào)查結(jié)果表明，鹽漬土壤對(duì)糯玉米自交系出苗率的影響明顯，鹽漬土抑制了各自交系的出苗率，抑制程度因自交系不同而異。不耐鹽漬系SS－13和SH－2的每百粒出苗數(shù)，對(duì)照為87.5株和87.5株；鹽漬土為77.5株和80.0株。耐鹽漬系SG－13和SS－12的每百粒出苗株數(shù)，對(duì)照為87.5株和97.5株，鹽漬土為82.5株和87.5株。鹽漬土生長(zhǎng)的4個(gè)自交系SS－13、SH－2、SG－13、SS－12的出苗率分別降低11.4%、8.5%、5.7%和10.2%，耐鹽系出苗率較高。

2.2 鹽漬土壤對(duì)糯玉米自交系株高和葉面積的影響

與對(duì)照相比，鹽漬土明顯抑制了糯玉米自交系的生長(zhǎng)，抑制程度因品系不同而異。鹽漬土的株高明顯低于對(duì)照（p＜0.05，圖1）：不耐鹽漬自交系SS－12和SH－2，鹽漬土株高分別為18.7cm 和21.4cm，而對(duì)照土壤分別為28.6cm 和27.9cm，脅迫指數(shù)分別為0.34和0.23；耐鹽漬系的SG－13和SS－12鹽漬土株高分別為17.6cm 和19cm，而對(duì)照分別為24.3cm 和25.1 cm，脅迫指數(shù)分別為0.27和0.24。

圖1 鹽漬土壤對(duì)糯玉米自交系株高的影響

圖2 鹽漬土壤對(duì)糯玉米自交系葉面積的影響

2種土壤的葉面積也存在較大差異（p＜0.05）。鹽漬土的葉片纖細(xì)，葉面積明顯低于對(duì)照，且底部葉片容易變黃枯萎（圖2）。SS－13、SH－2、SG－13和 SS－12的單株葉面積，鹽漬土和對(duì)照土壤分別為41.0，59.2，49.4，57.2cm2和 106.0，100.5，80.39cm2和 86.48 cm2。不耐鹽漬的SS－13和SH－2脅迫指數(shù)達(dá)到0.61和0.41，而耐鹽漬自交系SG－13和SS－12脅迫指數(shù)分別僅為0.38和0.33。

2.3 鹽漬土壤對(duì)糯玉米自交系SPAD值的影響

由圖3、圖4、圖5可以看出，鹽漬土脅迫明顯降低了糯玉米自交系的SPAD值：2葉1心期，不耐鹽漬系SS－13和SH－2鹽漬土和對(duì)照的SPAD值分別為37.0、37.1和38.3、38.2，而耐鹽漬系SG－13和SS－12的鹽漬土和對(duì)照的 SPAD 值分別為36.8、36.7 和 37.59、38.76；4葉1心期，不耐鹽漬系SS－13和SH－2鹽漬土和對(duì)照的SPAD值分別為30.9、32.4和33.8、34.6，而耐鹽漬系SG－13和SS－12的鹽漬土和對(duì)照的SPAD值分別為33.8、33.8和34.0、36.6；6葉1心期，不耐鹽漬系SS－13和SH－12鹽漬土和對(duì)照的SPAD值分別為28.1、29.1和40.9、38.0，耐鹽漬系 SG－13和SS－12鹽漬土和對(duì)照的SPAD 值分別為34.6、35.3和44.7、39.0。

圖3 2葉1心期鹽漬土壤對(duì)糯玉米自交系SPAD值的影響

圖4 4葉1心期鹽漬土壤對(duì)糯玉米自交系SPAD值的影響

脅迫指數(shù)。2 葉 1 心期，SS－13、SH－2、SG－13、SS－12的脅迫指數(shù)分別為0.034、0.030、0.029、0.052；4葉1心期分別為0.096，0.044、0.004、0.055；6葉1心期的脅迫指數(shù)分別為0.313、0.235、0.226、0.093。2個(gè)自交系平均，不耐鹽漬系和耐鹽漬系的平均脅迫指數(shù)，2葉1心期分別為0.032和0.040，4葉1心期分別為0.070和0.030，6葉1心期分別為0.272和0.160?？梢?，隨著玉米生長(zhǎng)脅迫逐漸加劇，但耐鹽漬系受脅迫相對(duì)較輕。

圖5 6葉1心期鹽漬土壤對(duì)糯玉米自交系SPAD值的影響

2.4 鹽漬土壤對(duì)糯玉米自交系光合作用的影響

圖6 、圖7、圖8結(jié)果表明：鹽漬土壤使糯玉米自交系的凈光合速率明顯下降（p＜0.05）：2葉1心期，不耐鹽漬系SS－13、SH－2鹽漬土和沈陽(yáng)土的凈光合速率分別為13.5、16.9和20.6、22.6，而耐鹽漬系 SG－13、SS－12鹽漬土和沈陽(yáng)土的凈光合速率分別為21.7、15.6、和30.8、19.7；4葉1心期，SS－13、SH－2鹽漬土和沈陽(yáng)土的凈光合速率分別為16.6、16.5和35.9、22.9，而耐鹽漬系SG－13、SS－12分別為20.9、18.4和24.9、29.1；6葉1心期，SS－13、SH－2海南鹽漬土和沈陽(yáng)土的凈光合速率分別為7.7、8.1和19.7、20.0，耐鹽漬系SG－13、SS－12分別為17.1、11.2和25.8、14.5。

圖6 2葉1心期鹽漬土壤對(duì)糯玉米自交系凈光合速率的影響

脅迫指數(shù)。SS－13、SH－2、SG－13、SS－12在2葉1心期分別為0.341、0.253、0.294和0.265，4葉1心期分別為0.537、0.280、0.161和0.317，6葉1心期分別為0.611、0.593、0.337、0.226。2個(gè)不耐鹽漬系平均值和2個(gè)耐鹽漬系平均值，2葉1心期分別為0.297和0.279，4葉1 心期為 0.408 和 0.239，6 葉 1 心期為0.602和0.281?？梢?，耐鹽漬系在各時(shí)現(xiàn)期都表為較強(qiáng)的耐性。

圖7 4葉1心期鹽漬土壤對(duì)糯玉米自交系凈光合速率的影響

圖8 6葉1心期鹽漬土壤對(duì)糯玉米自交系凈光合速率的影響

2.5 鹽漬土壤對(duì)糯玉米自交系存活率的影響

在海南鹽漬土壤種植玉米自交系的多年實(shí)踐表明，鹽漬土壤經(jīng)常出現(xiàn)大量死苗或植株嚴(yán)重矮化而不能結(jié)穗現(xiàn)象。本試驗(yàn)調(diào)查結(jié)果顯示，鹽漬土栽培下的糯玉米自交系同樣表現(xiàn)出苗期植株瘦弱、矮小，葉片變窄、基部黃葉，甚至到6葉1心期葉片發(fā)生萎蔫進(jìn)而卷曲枯萎，嚴(yán)重的導(dǎo)致部分植株死亡。2個(gè)不耐鹽漬系SS－13、SH－2在6葉1心時(shí)的每百株的存活株數(shù)分別為10株和0株，耐鹽漬系SG－13、SS－12分別為29株和39株。鹽漬土使4個(gè)自交系的植株存活率分別比正常土降低90%、100%、71%、61%，其中耐鹽漬系存活率是不耐鹽漬系的5.8倍。

3 結(jié)論與討論

3.1 海南鹽漬土壤導(dǎo)致糯玉米自交系出苗率、苗期存活率大幅度降低

在正常土壤條件下，玉米出苗率高低主要取決于土壤水分，出苗率的高低影響到玉米產(chǎn)量［8］。本研究表明，鹽漬脅迫使糯玉米自交系的出苗率不同程度地降低，鹽漬土壤較高的滲透壓易造成玉米生理干旱，進(jìn)而影響種子萌發(fā)時(shí)的正常吸分。但在同樣脅迫條件，耐鹽漬系受鹽漬脅迫的程度相對(duì)較低。表明耐鹽漬自交系有較強(qiáng)的吸水能力，可保證萌發(fā)出苗。鹽漬脅迫還會(huì)大幅度降低幼苗的存活率，同樣，自交系不同，存活率差異較大，其中不耐鹽漬系甚至導(dǎo)致100%死苗。

3.2 海南鹽漬土壤對(duì)糯玉米自交系生長(zhǎng)發(fā)育的抑制作用明顯

株高和葉面積是反映玉米生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)。前人以NaCl等為脅迫因子進(jìn)行研究，表明高濃度的鹽分含量嚴(yán)重降低玉米的株高和葉面積［9－10］。本研究結(jié)果表明，鹽漬土明顯降低了糯玉米自交系的株高、葉面積，使葉片變窄、枯萎、停止生長(zhǎng)甚至死亡。但因材料不同脅迫指數(shù)不同。不耐鹽漬系的脅迫指數(shù)較大，而耐鹽漬系較小，品種的耐鹽漬能力與品種的遺傳因素有關(guān)。

3.3 海南鹽漬土壤顯著影響糯玉米自交系的SPAD值和凈光合速率

光合速率是植物進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧氣的速度，是衡量光合作用能力的主要指標(biāo)之一。有研究認(rèn)為，隨著NaCl濃度的升高，SPAD值、凈光合速率明顯降低［11－13］。本試驗(yàn)鹽漬土壤脅迫的結(jié)果與上述研究結(jié)果相同，鹽漬土脅迫下糯玉米自交系SPAD值和凈光合速率降低，但不同自交系降低的幅度不同。2個(gè)耐鹽漬系在不同時(shí)期平均脅迫指數(shù)均小于不耐鹽漬系，說(shuō)明耐鹽漬系的耐性明顯。鹽漬土脅迫導(dǎo)致細(xì)胞中鹽離子累積，吸水困難，破壞了葉綠體結(jié)構(gòu)，造成葉片光合器官的損傷，光合酶合成受阻，SPAD值降低、細(xì)胞光合活性下降。隨著玉米的生長(zhǎng)進(jìn)程其脅迫指數(shù)逐漸增大，破壞程度逐漸加重。

對(duì)于海南鹽漬土壤中的主要脅迫物質(zhì)影響苗期存活率的主要因素以及耐鹽漬的遺傳機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

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