不同玉米品種萌發(fā)期和苗期抗旱性鑒定與評價

(山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院， 太原 030031)

干旱是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中影響作物產(chǎn)量和種植范圍的重要環(huán)境因素之一。我國水資源分布南方多北方少，北方水資源僅占全國的30%。隨著全球氣候逐步變暖，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境不斷惡化，旱情發(fā)生頻率和強度不斷增強。干旱對玉米生產(chǎn)的影響在眾多的非生物逆境因素中被列為第一位[1]，每年因旱災(zāi)而受損的土地約為 133.3 萬hm2[2]。山西省干旱面積大，旱地約占總耕地面積的80%，并且近年來一直干旱少雨，嚴重制約著玉米的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)性。

春季干旱已成為影響旱作玉米正常播種與出苗的關(guān)鍵問題[3],玉米從萌發(fā)到出苗這一階段對水分最為敏感，對玉米后期的生長也最為重要[4]。種子萌發(fā)階段是作物能否在干旱條件下完成生育周期的關(guān)鍵時期之一，不僅會影響播種質(zhì)量，同時也會影響到植株的正常生長發(fā)育[5]。近年來，隨著機械單粒播種技術(shù)的快速推進，干旱地區(qū)玉米種子的萌發(fā)期抗旱性顯得尤為重要[6-8]。此外，玉米苗期遇旱會降低其出苗能力和保苗率，導(dǎo)致減產(chǎn)。因此，苗期耐旱性也是玉米育種中需要考慮的重要性狀。

目前，玉米品種在審定過程中大多采用多年多點試驗[9]，尚未設(shè)定專門的玉米抗旱性鑒定試驗。并且對玉米品種的抗旱性鑒定大多僅限于萌發(fā)期或苗期單獨的試驗研究，二者結(jié)合鑒定的試驗尤為少見。為探討山西省玉米主栽品種的抗旱性，本研究選取45個已經(jīng)通過審定并在山西及全國各省應(yīng)用推廣的玉米雜交種，對其進行了萌發(fā)期和苗期抗旱性鑒定與評價，以期為旱區(qū)玉米品種選擇、抗旱玉米品種選育和評價及玉米節(jié)水栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取近年來山西省審定推廣的普通玉米品種45個(見表1)，對照為先玉335。

表1 玉米供試品種

1.2 試驗方法

本試驗分為萌發(fā)期抗旱性鑒定和苗期抗旱性鑒定兩部分。參考“河北省地方標準——玉米抗旱性鑒定技術(shù)規(guī)范[10]”，并加以改進。

1.2.1種子萌發(fā)期抗旱性鑒定方法

種子萌發(fā)期抗旱性鑒定采用高滲溶液法。-0.3 MPa的PEG-6000水溶液對種子進行脅迫處理，以無離子水培養(yǎng)為對照。

1) 種子不包衣和不拌種。

2) 15%PEG-6000水溶液。

3) 30粒種子為一個重復(fù)，共4次重復(fù)。對照與上同。

4) 培養(yǎng)箱中28 ℃培養(yǎng)，光照強度750～1 250 lx，第2、4、6、8天調(diào)查發(fā)芽率。

5) 種子萌發(fā)耐旱指數(shù)(按照 Bouslama 等[11]的公式)計算：

GDRI=(PIs÷PIc)×100%；

PI=1.00×nd 2+0.75×nd 4+0.50×nd 6+0.25×nd 8；

PIc=1.00×nd 2 ck+0.75×nd 4 ck+0.50×nd 6 ck+0.25×nd 8 ck；

PIs=1.00×nd 2 s+0.75×nd 4 s+0.50×nd 6 s+0.25×nd 8 s。

式中，PI為種子萌發(fā)指數(shù)，nd 2、nd 4、nd 6、nd 8分別為2、4、6、8 d的種子萌發(fā)率；PIc為脅迫條件下對照萌發(fā)指數(shù)；PIs為脅迫條件下種子萌發(fā)指數(shù)；GDRI為種子萌發(fā)耐旱指數(shù)。

幼苗干旱存活率(%)=(干旱處理后的存活苗數(shù)/試驗苗數(shù))×100%。

表2 種子萌發(fā)期的抗旱性評價標準

1.2.2苗期抗旱性鑒定方法

苗期抗旱性鑒定在旱棚內(nèi)進行，采用盆栽反復(fù)干旱法。

1) 種子不包衣或不拌種。

2) 在日均溫度(25±5)℃條件下進行。

3) 4次重復(fù)，每重復(fù)30株。

4) 播種：在塑料方盆中裝入10 cm厚中等肥力的耕層土，灌水到田間持水量的85%以上，播種、覆土2 cm。

5) 第1次干旱脅迫至復(fù)水：幼苗長至3葉1心期停止供水，土壤含水量降至田間持水量的30%～40%時調(diào)查原始苗數(shù)。降至20%～15%時復(fù)水，使土壤含水量達到75%～85%，72 h調(diào)查存活苗數(shù)。以幼苗或葉片恢復(fù)鮮綠色為存活。

6) 第2次干旱脅迫至復(fù)水：第1次復(fù)水后，進行第2次脅迫。當土壤含水量降至田間持水量的20%～15%時，第2次復(fù)水， 72 h調(diào)查存活苗數(shù)。以幼苗或葉片恢復(fù)鮮綠色為存活。

7) 苗期反復(fù)干旱存活率[12]計算：

表3 玉米苗期抗旱性評價標準

2 結(jié)果與分析

2.1 種子萌發(fā)期抗旱性鑒定結(jié)果分析

種子萌發(fā)脅迫指數(shù),反映了種子在高滲溶液中的發(fā)芽率和發(fā)芽勢，是評價種子萌發(fā)期抗旱性的可靠指標[13]。試驗結(jié)果(表4)表明，種子萌發(fā)耐旱指數(shù)高于ck的有15個品種，占33.3%。

2.2 種子抗旱萌發(fā)耐旱指數(shù)綜合評價

在45個品種中有15個品種種子萌發(fā)耐旱指數(shù)高于對照。抗旱性極強的沒有，強的3個，中強的10個，弱的18個，極弱的14個。見表5。

2.3 苗期反復(fù)干旱抗旱性試驗結(jié)果

干旱后幼苗存活率作為苗期抗旱性鑒定指標,是我國作物抗旱性鑒定中常用的鑒定指標之一。試驗對45個品種及對照進行了“干旱—復(fù)水—干旱—復(fù)水”處理，并對復(fù)水后的成活數(shù)進行統(tǒng)計，計算耐旱成活率(表6)。從統(tǒng)計結(jié)果可看出，對照先玉335抗旱性極強。試驗材料中有8個品種的抗旱性與對照處于同一級別，且干旱存活率均高于對照，占試驗品種的17.8%。

2.4 苗期抗旱性綜合評價

在45個品種中有8個品種苗期干旱成活率高于對照?？购敌詷O強的8個，強的15個，中強的9個，弱的4個，極弱的9個。見表7。

表4 試驗材料種子萌發(fā)期抗旱性鑒定結(jié)果

表5 玉米種子萌發(fā)期抗旱性綜合評價

表6 玉米材料苗期反復(fù)干旱抗旱性鑒定結(jié)果

表6(續(xù))

表7 玉米苗期反復(fù)干旱抗旱性綜合評價

3 結(jié)論與討論

植物的抗旱性是一個復(fù)雜的綜合特性，由多基因控制、多因素相互作用而成[14,15]；不僅作用于構(gòu)成植株體的各個器官、組織,而且發(fā)生在生長發(fā)育的各個階段,最終決定產(chǎn)量[15]。張仁和等[16]的研究表明，干旱脅迫影響玉米植株生長和光合作用，使植株生物量顯著下降。本研究從玉米的生長發(fā)育角度出發(fā),分別測定了種子萌發(fā)抗旱指數(shù)和干旱后幼苗存活率，形成了種子萌發(fā)率、種子萌發(fā)耐旱指數(shù)和幼苗反復(fù)干旱存活率三位一體的初級鑒定指標。對于在有春旱發(fā)生的玉米生產(chǎn)區(qū)了解芽、苗期抗旱性，對促進玉米成苗、減少旱境造成的減產(chǎn)有重要意義。

本研究結(jié)合玉米抗旱萌發(fā)和苗期反復(fù)失水試驗，鑒定出抗旱性品種即萌發(fā)期抗旱級別達到中等(MR)、苗期反復(fù)干旱抗旱性達到強(R)的品種有：并單62、瑞普909、中地88、并單72、潞玉1403、瑞普9001、盛玉688、福盛園1號、潞玉1611共9個品種。從鑒定結(jié)果看，玉米的抗旱性強弱有的表現(xiàn)在萌發(fā)期，有的表現(xiàn)在苗期。結(jié)合不同品種的抗旱特點和不同種植區(qū)的氣候條件，因地制宜地選擇、推廣品種，對于增產(chǎn)增收有重要的現(xiàn)實意義。