蘇北沿海灘涂鹽堿地上不同類型甘薯品種耐鹽性比較

董靜+邢錦城+朱小梅+丁海榮+劉沖+趙寶泉+溫祝桂+洪立洲

摘要：對9個不同類型甘薯品種在鹽堿地條件下的生長狀況及Na+和K+含量的分配差異進行了系統(tǒng)分析，以期篩選出適宜在蘇北沿海灘涂鹽堿地栽植的耐鹽甘薯品種。研究結(jié)果表明，甘薯不同品種間的耐鹽性存在差異，主要產(chǎn)量性狀如鮮薯產(chǎn)量、薯塊干率、薯干產(chǎn)量等在不同甘薯品種間均表現(xiàn)出顯著差異。鮮薯和薯干產(chǎn)量可作為綜合評價甘薯品種耐鹽性的理想指標(biāo)，并以此篩選出較為耐鹽品種如NZ-1、NJ-72、W50-20、XS-33等。耐鹽甘薯葉片與根系中的K+比值較高，根部積累Na+較多，葉片部Na+較少。因此Na+與K+離子在體內(nèi)的吸收與分布差異可能是導(dǎo)致甘薯耐鹽性相對強弱的重要原因。同時，對甘薯種植前后土壤的主要理化性質(zhì)進行了分析，結(jié)果表明，甘薯種植后試驗區(qū)內(nèi)土壤表層的含鹽量顯著降低，而土壤養(yǎng)分指標(biāo)均有不同程度的提高。表明甘薯是一種耐鹽性較強的作物，鹽堿地種植能起到降低土壤鹽分、改良土壤的作用，是提高蘇北灘涂鹽堿地利用率的有效途徑。

關(guān)鍵詞：甘薯；鹽堿地；耐鹽性；產(chǎn)量性狀；Na+；K+

中圖分類號： S531.01 文獻標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2017）18-0085-04

收稿日期：2016-05-16

基金項目：江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所科研基金（編號：YHS201404）。

作者簡介：董 靜（1988—），女，江蘇鹽城人，碩士研究生，研究實習(xí)員，主要從事耐鹽植物栽培利用研究。E-mail：dongjingyc@163.com。

通信作者：洪立洲，碩士，研究員，主要從事土壤肥料與鹽土農(nóng)業(yè)工程研究。Tel：（0515）88334141；E-mail：ychonglz@163.com。 甘薯[Ipomoea batatas （L.）Lam.]為旋花科一年生或多年生蔓生性草本塊根植物，是重要的糧食、飼料以及工業(yè)原料，在世界糧食生產(chǎn)中總產(chǎn)排第7位[1]。我國是世界上最大的甘薯生產(chǎn)國，作為本國的第四大糧食作物，甘薯在糧食生產(chǎn)和能源安全方面發(fā)揮著重要作用。近年來，隨著人們對甘薯營養(yǎng)價值認(rèn)識的提高和保健意識的增強，甘薯作為可改善人體營養(yǎng)的保健食品得到廣泛關(guān)注[1]。

江蘇沿海灘涂總面積達(dá)68.7萬hm2以上，居于全國首位，其中沿海多為淤泥質(zhì)海岸，而海岸仍在逐年淤積成為新的灘涂陸地，成為江蘇省農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要后備土地資源[2]。沿海灘涂作為海岸帶重要濕地資源，土地含鹽堿較高，適宜種植的經(jīng)濟作物少。研究表明，甘薯在濱海鹽漬土含鹽量達(dá) 0.5% 條件下仍具有一定的產(chǎn)量，但品種間差異較大[3]。江蘇沿海灘涂地少人多，在灘涂鹽堿地上種植甘薯，引進、篩選耐鹽甘薯新品種，可提高存在土壤障礙的非耕地資源的利用率[4]，因此，在灘涂區(qū)發(fā)展甘薯產(chǎn)業(yè)具有廣闊前景。

甘薯適應(yīng)性較強，耐旱、耐鹽堿、用途廣、穩(wěn)產(chǎn)性高。前人對不同甘薯品種耐鹽堿程度的研究多集中在室內(nèi)[5-7]，目前對鹽堿地直接種植甘薯進行不同基因型耐鹽性鑒定鮮有報道。本研究以沿海灘涂綠色生態(tài)開發(fā)利用為目標(biāo)，利用江蘇省鹽城市大豐區(qū)金海農(nóng)場鹽堿地，開展耐鹽甘薯種質(zhì)的田間篩選試驗，根據(jù)這批不同基因型甘薯的田間農(nóng)藝性狀與經(jīng)濟性狀表現(xiàn)，篩選出較為耐鹽堿的品種。同時分析甘薯栽植前后土壤主要理化性質(zhì)的變化，研究甘薯種植改良鹽漬化土壤的效果，為沿海灘涂甘薯推廣種植及進一步的開發(fā)利用提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

選擇白肉甘薯品種（系）3個，分別為SY-303、N104-2、XYS-35；紫肉甘薯品種（系）6個，分別為XS-33、N6-8、XS-5、NJ-72、NZ-1、W50-20作為供試材料，由江蘇省徐州甘薯研究中心提供。

1.2 試驗方法

田間小區(qū)試驗于2015年6—10月在江蘇省鹽城市大豐區(qū)金海農(nóng)場進行。采用起壟凈作栽培方式，壟距0.9 m，株距0.2 m，小區(qū)面積25 m2，每個品種（系）3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列。種植密度為3 100株/hm2，四周設(shè)保護行3行，栽插 125 d 后收獲。氮肥（尿素）用量為150 kg/hm2，磷肥（P2O5）用量為135 kg/hm2。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 甘薯性狀的測定 收獲前10 d在每小區(qū)第1壟選取具代表性的甘薯6株進行取樣，取樣部位分別為第1張幼葉、成熟葉、須根和塊根，并測定每個品種（系）主蔓長、基部分枝數(shù)、葉片數(shù)和莖粗；收獲期分區(qū)進行考種，每小區(qū)隨機取樣5個，將塊根洗凈切成絲狀均勻混合后取100 g樣置于80 ℃烘箱內(nèi)烘干至恒質(zhì)量，稱質(zhì)量，記為薯塊干率。記錄小區(qū)內(nèi)甘薯地上部莖葉鮮質(zhì)量、須根及塊根鮮質(zhì)量。

1.3.2 鈉、鉀含量的測定 將葉片和須根洗凈分別置于 105 ℃ 烘箱內(nèi)殺青15 min后，80 ℃烘干至恒質(zhì)量，重復(fù)3次。取葉片和塊根干樣各0.5 g，馬弗爐灰化后，用1.0 mmol/L鹽酸溶解并定容到50 mL容量瓶內(nèi)，隨后稀釋20倍，利用原子吸收分光光度計分別測定相應(yīng)的離子含量。

1.3.3 土樣的測定 甘薯栽插前及收獲后分別取0～20 cm土壤樣本，分析含鹽量、速效氮含量、速效鉀含量、速效磷含量、有機質(zhì)含量等，土樣基本性狀用常規(guī)方法測定[8]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003和SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽堿地條件下不同甘薯品種農(nóng)藝性狀與經(jīng)濟性狀比較

2.1.1 農(nóng)藝性狀比較 大部分甘薯品種生長良好，表現(xiàn)出較強的耐鹽性。從表1可以看出，主蔓長以NZ-1最長，達(dá)190.83 cm，N104-2最短；基部分枝數(shù)、單株結(jié)薯數(shù)差異均不顯著。單株葉片數(shù)、莖粗、主蔓長不同甘薯品種間差異明顯。

2.1.2 經(jīng)濟性狀比較 從表2可以看出，鮮薯產(chǎn)量、莖葉產(chǎn)量、薯塊干率、薯塊鮮質(zhì)量、須根質(zhì)量等均表現(xiàn)出顯著差異。有研究認(rèn)為，甘薯莖粗與基部分枝數(shù)和最長蔓長之間有某種相關(guān)性，但缺乏統(tǒng)一認(rèn)識，甚至存在相互矛盾的結(jié)論[9-12]。本研究并未發(fā)現(xiàn)有何規(guī)律，這可能與供試甘薯品種有關(guān)。鮮薯產(chǎn)量以NZ-1最高，與產(chǎn)量最低的N6-8相比，產(chǎn)量增加534.06 kg/hm2，增幅達(dá) 43.43%。薯干產(chǎn)量最高的為NJ-72，W50-20次之，其中XYS-35產(chǎn)量最低，與NJ-72相比薯干產(chǎn)量降低了 36.61%。由鮮薯產(chǎn)量和薯干產(chǎn)量可知，較為耐鹽的品種主要有NZ-1、NJ-72、W50-20、XS-33等。endprint

與普通土壤種植相比，在鹽堿地中的不同甘薯品種小薯個數(shù)顯著增多，大薯數(shù)量有所降低。此外，試驗發(fā)現(xiàn)薯塊干率亦有所變化，如NZ-1在非鹽堿地種植，其薯塊干率為 27.2% 左右，本試驗中僅為25.12%，下降幅度達(dá)7.65%；SY-303的干率一般為29.0%～31.0%，在鹽堿地里種植其薯塊干率僅為24.79%。其原因一方面是因為蘇北沿海灘涂土地含鹽堿高，有礙甘薯的生長；另一方面本試驗區(qū)瀕臨黃海，海風(fēng)較大且氣溫低，導(dǎo)致甘薯前期莖葉生長緩慢，不利于干物質(zhì)的積累。

2.2 鹽堿地條件下不同甘薯品種鈉、鉀含量與分配比較

2.2.1 不同甘薯品種體內(nèi)Na+吸收與分配 鹽脅迫可導(dǎo)致植物內(nèi)體Na+過量吸收。植物體內(nèi)一旦積累過多的Na+則會破壞代謝中酶的結(jié)構(gòu)和功能，降低酶活[13]，影響細(xì)胞正常的新陳代謝，進而對植物體產(chǎn)生傷害。從圖1可以看出，甘薯不同品種不同部位的Na+含量具有很大差異。與各器官相比，Na+主要積累在甘薯根部，且須根中Na+含量均顯著高于塊根部。葉片中Na+含量普遍較低，除SY-303和N6-8外，其他甘薯品種成熟葉片中Na+含量均高于嫩葉。Na+在根部積累，可減輕對地上部代謝活動的干擾，有利于根部的鹽離子進行滲透調(diào)節(jié)，進而降低水勢[14]，保持植物吸收水分的能力，從而減少生理性干旱，這可能是植物適應(yīng)鹽害的一種機制。

2.2.2 不同甘薯品種體內(nèi)K+吸收與分配 K是植物所必需的三大營養(yǎng)元素之一，參與許多生理過程，在細(xì)胞的生長及代謝中發(fā)揮重要作用。甘薯對鉀素吸收受甘薯品種、土壤理化性質(zhì)、氣候條件以及水分管理等因素的影響。從圖2可以看出，在鹽堿地環(huán)境條件下，甘薯葉片中積累的K+顯著高于根系部分，其中XS-33、NJ-72、NZ-1等葉片與根系中的K+比值明顯高于其他品種。嫩葉中K+含量均高于成熟葉片，絕大多數(shù)甘薯品種中塊根部K+含量高于須根部。

在鹽脅迫下，植物細(xì)胞內(nèi)Na+積累過多可影響植物對K+的吸收，K+含量降低，則K+/Na+比例失調(diào)，會造成離子毒害進而嚴(yán)重影響植物的正常生長[15]，因此K+/Na+通常用于植物可在鹽漬土壤中正常生長的一項判定指標(biāo)。本研究中甘薯葉片部分的K+/Na+顯著大于根系部分，這是因為根系最先接觸鹽離子脅迫，大量Na+進入根系，對K+的選擇性吸收降低；而地上部分則可能需要經(jīng)過體內(nèi)木質(zhì)部薄壁細(xì)胞重新吸收再運輸?shù)巾g皮部最后才將Na+運往根部，因此對葉片的Na+的影響要晚于根系部分。

2.3 甘薯種植對試驗區(qū)土壤基本理化性質(zhì)的影響

土壤全鹽量是表征土壤鹽化程度的一項重要指標(biāo)，從表3可以看出，在蘇北灘涂鹽漬土上種植甘薯后土壤鹽分明顯下降。氮、磷、鉀作為作物生長必需的營養(yǎng)元素，對于作物生

長發(fā)育具有極其重要的作用。本試驗研究發(fā)現(xiàn)，甘薯收獲后，土壤速效氮、速效磷以及速效鉀含量分別增加了22.22%、11.34%和10.22%。原因主要有：（1）甘薯種植后其龐大的莖葉及藤蔓覆蓋了地表，減少了土壤水分的地面蒸發(fā)，植物蒸騰作用取而代之，從而抑制鹽分隨土壤水分的蒸發(fā)而上升所產(chǎn)生的地表積鹽現(xiàn)象；（2）甘薯生長中后期莖葉脫落物及根系脫落物腐解有利于土壤有機物含量的增加，從而導(dǎo)致氮素和土壤微生物數(shù)量的增加，而后者的活動以及根系分泌物等可提高土壤難溶物質(zhì)的溶解度[16]，促進了鈣、磷、鉀等鹽的溶解；（3）甘薯根系發(fā)達(dá)，在生長過程中密集根系對土壤進行穿插、切割和擠壓，這對于土壤結(jié)構(gòu)的改良發(fā)揮了顯著作用，促進鹽分淋溶到耕作層以下。

3 討論與結(jié)論

3.1 甘薯鹽離子的吸收及分配與耐鹽性的關(guān)系

鹽脅迫對植物的傷害作用主要是通過離子脅迫使其細(xì)胞質(zhì)膜受損，通透性增大，選擇性降低造成的[17]。作物的耐鹽性與其對鹽離子的吸收、運輸及積累調(diào)控能力有關(guān)。通常認(rèn)為，耐鹽植物能夠抑制Na+向地上部轉(zhuǎn)運，并促使其在液泡內(nèi)積累，降低其在細(xì)胞質(zhì)或者細(xì)胞壁中的濃度，從而減輕鹽分毒害作用[18]。從本研究結(jié)果可以看到，鹽堿地條件下甘薯葉片部分的K+/Na+比值較高，這與朱小梅等關(guān)于鹽脅迫下黑枸杞葉片中的K+、Na+含量變化的研究結(jié)論[19]相一致。鹽堿脅迫下，耐鹽甘薯葉片與根系中的K+比值較高，留存在根部的Na+較多，而分配到葉片的Na+較少，從而可以減輕Na+對葉片等器官的傷害，使其功能得以正常發(fā)揮。由此推測，鹽離子吸收與分布的差異可能是導(dǎo)致這9種甘薯耐鹽性相對強弱的重要原因。

3.2 甘薯耐鹽堿能力的評定

自然條件下各種生物因素和環(huán)境因素錯綜復(fù)雜，因此對甘薯耐鹽性評定的研究不應(yīng)局限于某一種單鹽，而應(yīng)建立在生產(chǎn)實踐的基礎(chǔ)上。鹽分脅迫下，植物具有較高的K+/Na+比，通常被認(rèn)為是耐鹽品種的重要標(biāo)志之一。甘薯品種間差異較大，其不同器官中的Na+、K+離子含量可作為一項生理指標(biāo)，但僅靠某一項生理指標(biāo)的測定結(jié)果難以準(zhǔn)確判斷品種的耐鹽性，需要綜合多項生理指標(biāo)評定結(jié)果才更可靠。前人研究表明，薯干產(chǎn)量和鮮薯產(chǎn)量之間呈極顯著正相關(guān)，白肉甘薯鮮薯產(chǎn)量、薯干產(chǎn)量與單株結(jié)薯數(shù)呈顯著正相關(guān)，但該規(guī)律可能不適用于紫薯[9]。此外，甘薯農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量性狀受多重環(huán)境因素影響，白肉甘薯與紫薯各性狀間相關(guān)性并不完全一致。因此在生產(chǎn)實踐中，對于簡單的品種間耐鹽性試驗比較，我們更傾向于使用可以量化的產(chǎn)量指標(biāo)，如鮮薯產(chǎn)量和薯干產(chǎn)量。只要該甘薯品種在鹽堿地條件下鮮薯產(chǎn)量和薯干產(chǎn)量較高，且藤蔓部分生長旺盛，就可以判定這個甘薯品種較為耐鹽堿，適合在該地區(qū)種植。

3.3 鹽堿地種植甘薯的經(jīng)濟效益與生態(tài)效益

研究表明，甘薯根系較為發(fā)達(dá)，可作為一種拓荒性的作物種植于干旱、貧瘠地區(qū)。蘇北沿海灘涂土壤為沖積鹽土類，表層多為中度鹽漬化土壤，略呈堿性[20]。本試驗結(jié)果證明，甘薯在蘇北灘涂鹽堿地上種植也可獲得較好的產(chǎn)量。灘涂鹽堿地由于地面覆蓋度小，春秋蒸發(fā)強烈，而雨季淋鹽作用強烈，因此返鹽和淋鹽周期性進行。甘薯生長期間莖葉多為匍匐生長，在沿海灘涂地區(qū)種植耐鹽型甘薯可逐步提高鹽堿地的植被覆蓋率，降低表層土壤的水分蒸發(fā)，減少鹽分在地表的積累。鹽分降低有利于耐鹽性較弱的物種生長，可進一步增加地表覆蓋度，將地表含鹽量維持在較低的水平。甘薯不僅塊根營養(yǎng)、經(jīng)濟價值高，收獲后的莖葉等副產(chǎn)物也可作為動物飼料或肥料，促進地力培肥等生態(tài)效益，環(huán)境負(fù)擔(dān)小。因此，栽植甘薯是提高鹽堿地利用率的有效途徑，有利于蘇北灘涂鹽堿地區(qū)生態(tài)環(huán)境的改善。endprint

在江蘇蘇北灘涂鹽堿地上種植甘薯，甘薯不同品種間的耐鹽性存在差異?；糠种?shù)、單株結(jié)薯數(shù)差異不顯著；鮮薯產(chǎn)量、莖葉產(chǎn)量、薯塊干率、薯塊鮮質(zhì)量、葉片數(shù)、須根質(zhì)量、主蔓長、莖粗等均表現(xiàn)出顯著差異。鮮薯和薯干產(chǎn)量可作為綜合評價甘薯品種耐鹽性的理想指標(biāo)，基于此篩選出較為耐鹽品種有：NZ-1、NJ-72、W50-20、XS-33等。

耐鹽甘薯葉片與根系中的K+比值較高，根部積累Na+較多，葉片部Na+較少。由此推測，Na+在體內(nèi)的分配及地上部對K+的選擇性吸收是影響甘薯耐鹽性強弱的原因，但應(yīng)以鮮薯和薯干產(chǎn)量為主要評價指標(biāo)。

甘薯種植前，試驗區(qū)內(nèi)土壤屬于中度鹽漬化土壤，而收獲后，變成輕度鹽漬化土壤。同時試驗區(qū)內(nèi)各土壤養(yǎng)分指標(biāo)隨著鹽分的降低，亦有不同程度的增加。其中土壤速效氮含量、速效磷含量、速效鉀含量分別增加了22.22%、11.34%、10.22%。

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