耐酸性土壤花生品種篩選及特征研究

劉登望，李 林*，張 昊，張博文，王 飛，王建國，萬書波*，李新國

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院旱地作物研究所，湖南 長沙 410128； 2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東 濟(jì)南 250100)

在高溫多雨地區(qū)，土壤由于遭受長期淋溶、礦化和水土流失，會(huì)發(fā)生較強(qiáng)的脫硅、流失鈣鎂鉀鈉鋅等鹽基離子和富鐵鋁過程，進(jìn)而形成酸性土壤，其主要弱點(diǎn)是酸、粘、瘠、毒，pH 4.0～6.0。長期不合理施肥尤其偏施多施氮肥、忽視有機(jī)肥施用、酸沉降均加劇了土壤酸化及質(zhì)量退化[1-3]。我國酸性土壤資源豐富，跨越熱帶、亞熱帶地區(qū)，面積達(dá)217萬km2，其中紅壤系列土壤面積約128萬km2，占全區(qū)土地面積的58.7%[2]。

花生是我國南方主要大田經(jīng)濟(jì)與油料作物，常年種植面積167萬hm2，占全國35%左右?；ㄉ芄采痰蹬c地下莢果均能吸收養(yǎng)分和水分，耐瘠耐旱性強(qiáng)，種植花生是改良和利用酸性紅壤的重要經(jīng)濟(jì)途徑。雖然花生是酸性紅壤地區(qū)的先鋒作物，但酸度重、土壤瘠薄仍是導(dǎo)致花生結(jié)果少、飽滿度差、產(chǎn)量低、品質(zhì)欠佳的主要障礙因子[4]。據(jù)調(diào)查，不同花生品種在酸性紅壤的適應(yīng)性、豐產(chǎn)性差異巨大[5-6]，但有針對性的品種改良報(bào)道較少。

本文對全國近十多年育成的82份花生品種在酸性紅壤產(chǎn)量及適應(yīng)性表現(xiàn)進(jìn)行分析，旨在篩選出較為耐酸性土壤品種，并明確其基本特征，為進(jìn)一步品種改良提供種質(zhì)材料與理論參考。

1 材料與方法

1.1 參試花生品種

供試花生品種82份，由全國主要育種單位近年育成，來自南方8省(蘇、皖、湘、鄂、贛、川、貴、閩)及北方4省(遼、冀、魯、豫)，主要為珍珠豆型，少量為中間型，于2005-2016年先后參加國家級(jí)長江流域片長沙點(diǎn)品種區(qū)域試驗(yàn)，以中花4號(hào)、中花15為對照(長江流域主栽品種，對酸性紅壤旱地具有很強(qiáng)適應(yīng)性)。品種來源單位的育種試驗(yàn)地酸堿性分布較廣，從堿性、弱堿性、中性、弱酸性、酸性到強(qiáng)酸性。參試品種詳情見表1。

1.2 試點(diǎn)土壤性質(zhì)與氣候特征

試驗(yàn)地位于長沙市轄的瀏陽市普跡鎮(zhèn)書院村，土壤類型為第四紀(jì)紅土發(fā)育的酸性紅壤旱地，地勢平坦，pH 4.8～5.4，有機(jī)質(zhì)10.4～17.4 g/mg，堿解氮55.0～120.3mg/kg，速效磷5.4～7.2mg/kg，速效鉀67.7～93.3 mg/kg，交換性鈣392.6～376.8 mg/kg。屬于中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，常年降雨量1400 mm，一般在花生生育前期低溫、中期多雨、后期干旱。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地按2 m寬分廂。春播(4月中下旬)，開溝條點(diǎn)播，行距33 cm，株距20 cm，每穴播2粒，種植密度2萬粒/667 m2，小區(qū)面積13.33 m2。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。施肥、水分、除草按中等產(chǎn)量水平管理。

1.4 調(diào)查項(xiàng)目與方法

在花生成熟期每小區(qū)取樣10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)蔸(每蔸雙苗，四周未缺苗缺穴)，按照中國農(nóng)科院油料作物研究所制訂的《花生區(qū)域試驗(yàn)記載項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)》、《花生種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行考種，考察指標(biāo)包括植株性狀、農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量結(jié)構(gòu)。其余植株全部收獲用于測產(chǎn)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003、SPSS 10.0等軟件進(jìn)行平均數(shù)、極值(最大值、最小值)、變異系數(shù)、相關(guān)分析等處理，繼而獲得豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性、離散性等參數(shù)。

表2 所有參試花生品種性狀指標(biāo)總體狀況

注：PY: 莢果產(chǎn)量 Pod yield; PH: 株高 Plant height; BL: Branch length; BN: 單株分枝 Branch number per plant; TP: 單株總果 Total pod per plant; FP: 單株飽果 Full pod per plant; BP: 單株秕果 Blighted pod per; GP: 單株芽果 Germinated pod per plant; REP: 單株?duì)€空果 Rotten and empty pod per plant; PD: 單株生產(chǎn)力 Productivity per plant; PNPK: 千克果數(shù) Pod number per kg; 100-ps: 百果質(zhì)量 100-pods mass; 100-ss: 百仁質(zhì)量100-seeds mass; FPMR: 飽果質(zhì)量率 Full pods mass rate; FSMR: 飽仁質(zhì)量率 Full seeds mass rate; FPR: 莢果飽度 Fullness of pods rate; SP: 出仁率 Shelling percentage.下同 The same below.

表1 參試花生品種來源分布

2 結(jié)果與分析

2.1 參試品種性狀指標(biāo)

表2可知，莢果平均產(chǎn)量3750kg/hm2，其株高偏高(主莖高49.0 cm，側(cè)枝長52.8 cm)，單株分枝數(shù)偏少(7.6條)，單株結(jié)果性能中等(總果12.6個(gè)、飽果數(shù)7.4個(gè)、秕果數(shù)4.1個(gè))，單株生產(chǎn)力中等(15.5g)，莢果與籽仁中等大小(千克果數(shù)746個(gè)，百果質(zhì)量171.3 g，百仁質(zhì)量75.7 g)，莢果飽滿度中等(57.5%)，出仁率中等(70.6%)。

2.2 適應(yīng)酸性土壤高產(chǎn)品種篩選

以在長江流域酸性紅壤上具有很強(qiáng)適應(yīng)性的主栽品種中花4號(hào)、中花15號(hào)為對照品種，以平均產(chǎn)量在3750 kg/hm2以上且極顯著增產(chǎn)為標(biāo)準(zhǔn)，篩選出17個(gè)耐酸性土壤高產(chǎn)品種，約占參試品種的1/5。其中，較對照品種增產(chǎn)幅度大的品種來源地多為其育種試驗(yàn)地偏酸性，這可能與育種選擇壓力、地域適應(yīng)性有關(guān)(表3)。

表3 篩選出的適應(yīng)酸土高產(chǎn)品種

表4 莢果產(chǎn)量與各性狀的相關(guān)系數(shù)

注： CC：相關(guān)系數(shù) Correlation coefficient，下同。The same below.

表5 莢果產(chǎn)量與各性狀相關(guān)系數(shù)的分析表

注：ACC: 相關(guān)系數(shù)13年(2005-2017)平均值r(0.05)=0.609，r(0.01)=0.740, the average of correlation coefficient in 13 years (2005-2016) isr(0.05)=0.609,r(0.01)=0.740；FCP: 相關(guān)性質(zhì)頻度 Frequency of correlation properties; FCD：相關(guān)程度頻度Frequency of correlation degree; VS: 極顯著Very significant; S: 顯著Significant; M: 中等 Medium; 較低: Low; P: 正Positive; N: 負(fù) Negative.

2.3 莢果產(chǎn)量與各性狀的相關(guān)性分析

單位面積莢果產(chǎn)量是衡量耐酸性土壤花生品種豐產(chǎn)性能的終極指標(biāo)。從相關(guān)分析可知(表4，表5)，耐酸性土壤高產(chǎn)品種的主要特征是結(jié)莢性能好，表現(xiàn)為單株生產(chǎn)力高，單株飽果數(shù)、單株總果數(shù)均多，這3個(gè)指標(biāo)變異系數(shù)小，穩(wěn)定性好，其次是莢果大(千克果數(shù)少、百果質(zhì)量大)，飽仁及飽果質(zhì)量率高；耐酸性土壤高產(chǎn)品種的植株特征為株高(主莖高、側(cè)枝長)適度、分枝數(shù)較多，其他7個(gè)指標(biāo)與單位面積莢果產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)低、變異系數(shù)大，不穩(wěn)定。

3 討論

3.1 耐酸性土壤花生品種選育應(yīng)有適當(dāng)?shù)倪x擇壓力

來自我國南北多地、跨越多個(gè)氣候帶、15度左右緯度且來源單位的育種試驗(yàn)地酸堿性分布廣的品種均能在長沙種植，充分說明花生具有很強(qiáng)的氣候與土壤生態(tài)適應(yīng)性。其內(nèi)在根源：一是花生對光周期變化不敏感；二是能共生固氮，根系與地下結(jié)果均能吸收養(yǎng)分水分，耐瘠耐旱性強(qiáng)，有“先鋒作物”和“作物界駱駝”的美譽(yù)[4]。即便如此，在酸性土壤適應(yīng)性更強(qiáng)、豐產(chǎn)性更好的品種仍多數(shù)來自育種試驗(yàn)地偏酸性的南方地區(qū)，因此針對南方酸性紅壤進(jìn)行的生態(tài)育種應(yīng)有適當(dāng)?shù)倪x擇壓力[7]，以便對現(xiàn)有品種進(jìn)行引種馴化或進(jìn)一步改良。

3.2 耐酸性土壤花生品種選育方法

酸性土壤往往酸、粘、瘠、毒四害相伴[1]，應(yīng)從耐酸性、耐低鈣、耐低磷、耐鋁毒等方面開展種質(zhì)資源篩選、創(chuàng)制、分子育種和基因改良。本文通過相關(guān)分析等研究認(rèn)為，耐酸土高產(chǎn)品種的主要篩選指標(biāo)是單株生產(chǎn)力高，單株飽果數(shù)、單株總果數(shù)均多，其次是莢果大，飽仁及飽果質(zhì)量率高，以及株高適度，若太矮會(huì)導(dǎo)致基本生物量及儲(chǔ)存光合產(chǎn)物場所不足，太高則干物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)不暢，且易倒伏；單株分枝數(shù)應(yīng)較多，與單株結(jié)果數(shù)密切相關(guān)，從而間接影響單株產(chǎn)量，其他指標(biāo)與莢果產(chǎn)量相關(guān)度低、不穩(wěn)定。本研究篩選出的17個(gè)耐酸性土壤高產(chǎn)品種，約占參試品種的1/5，其中5個(gè)品種增產(chǎn)率超過30%，充分說明耐酸性土壤高產(chǎn)育種大有可為。

花生不同品種耐酸力存在廣泛的遺傳多樣性[8]。于天一[6,9]按照耐酸系數(shù)將19個(gè)花生品種分成耐、中、敏三類，篩選出強(qiáng)耐酸性花生品種L2010 和花育 32，并發(fā)現(xiàn)耐酸系數(shù)與莢果產(chǎn)量、出仁率、籽仁鈣累積量、莢果鈣及籽仁鈣利用率等指標(biāo)呈極顯著正相關(guān)，與空秕率呈極顯著負(fù)相關(guān)，這些相關(guān)性指標(biāo)可作為大田花生耐酸性鑒定指標(biāo)，而幼苗耐酸鑒定指標(biāo)為各器官及整株干、鮮質(zhì)量和葉面積等 9 個(gè)便于測定的直接指標(biāo)，根系形態(tài)相關(guān)指標(biāo)可作為輔助鑒定指標(biāo)。作物耐酸性往往還通過耐鋁性來體現(xiàn)，目前篩選耐鋁種質(zhì)資源的方法主要包括田間鑒定、盆栽試驗(yàn)和營養(yǎng)液培養(yǎng)等[10-12]。發(fā)生花生空殼的地塊多為酸性土壤，土壤酸性越強(qiáng)，缺鈣越嚴(yán)重，土壤 pH 與交換性鈣含量呈顯著正相關(guān)[13-15]。吳海寧[5]通過對19個(gè)桂花系列品種的單株生產(chǎn)力、單株結(jié)果數(shù)、單株飽果數(shù)、百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量、出仁率指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，將花生品種在酸性低鈣土壤的耐性分為高耐、中耐和敏感 3 類，篩選出耐酸土花生品種桂花166、桂花1026，表現(xiàn)單株生產(chǎn)力高、單株飽果數(shù)多、飽果率高。

此外，耐酸性土壤花生品種一般為小、中籽珍珠豆型品種及部分大花生品種，還應(yīng)具有一播全苗，早生快發(fā)，毛細(xì)根發(fā)達(dá)，開花結(jié)果集中，莢果飽滿，熟相落黃好，對主要病害葉斑病、銹病、青枯病、白絹病等抗性較強(qiáng)，早熟避旱等。