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    不同水稻品種萌發(fā)期與幼苗期耐鹽性鑒定

    2024-12-05 00:00:00趙杰王曉風(fēng)張余良王立艷李夢(mèng)琦肖輝
    江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2024年23期
    關(guān)鍵詞:根長(zhǎng)鹽濃度耐鹽性

    摘要:為探究天津地區(qū)主栽水稻品種的耐鹽性,篩選出適合在鹽漬土壤種植的水稻品種,采用智能溫室栽培法研究不同濃度鹽脅迫(0、2、4、6、10 g/L)對(duì)12種水稻種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明,萌發(fā)期各品種水稻發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率整體均隨著鹽處理濃度的升高而下降,鹽脅迫對(duì)水稻種子發(fā)芽前期(1~4 d)起到明顯的抑制作用,發(fā)芽后期除高鹽濃度(10 g/L)對(duì)發(fā)芽的抑制作用較強(qiáng)外,較低鹽濃度(2、4 g/L)對(duì)參試水稻發(fā)芽的抑制作用并不明顯,部分還有促進(jìn)發(fā)芽的現(xiàn)象。幼苗期成活率與根長(zhǎng)隨著鹽分濃度的增高基本呈下降趨勢(shì),苗高隨著鹽分濃度的增高明顯下降。低鹽濃度(2、4 g/L)對(duì)水稻苗高影響顯著,對(duì)根長(zhǎng)影響不顯著,高濃度(6、10 g/L)極大地抑制了水稻地上部與地下部的生長(zhǎng)??傮w來(lái)說(shuō),不同品種在不同生長(zhǎng)期受鹽脅迫抑制程度不同,特別是在高鹽濃度下12個(gè)參試品種間差異更明顯;相比于萌發(fā)期,水稻幼苗期對(duì)鹽脅迫更為敏感;從萌發(fā)期至幼苗期,參試12個(gè)水稻品種耐鹽能力從強(qiáng)到弱依次為津原97gt;津育粳22gt;津原正28gt;噸糧稻3號(hào)gt;津稻818gt;津稻919gt;津原985gt;津原89=津原A12gt;噸糧稻2號(hào)gt;津原香98gt;噸糧稻1號(hào)。針對(duì)鹽堿地水稻生產(chǎn)中可能存在的鹽害導(dǎo)致的產(chǎn)量損失問(wèn)題,可以把握土壤中可溶性鹽分季節(jié)性動(dòng)的規(guī)律,通過(guò)土壤成分剖析,選擇適合生長(zhǎng)的水稻品種,以遵循波動(dòng)規(guī)律,確保生產(chǎn)質(zhì)量。

    關(guān)鍵詞:水稻;萌發(fā)期;幼苗期;鹽脅迫;耐鹽性;成活率;根長(zhǎng);苗高

    中圖分類號(hào):S511.01" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

    文章編號(hào):1002-1302(2024)23-0055-05

    趙" 杰,王曉風(fēng),張余良,等. 不同水稻品種萌發(fā)期與幼苗期耐鹽性鑒定[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2024,52(23):55-59.

    doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2024.23.007

    收稿日期:2023-11-22

    基金項(xiàng)目:國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(編號(hào):2021YFD1900905)。

    作者簡(jiǎn)介:趙" 杰(1988—),女,安徽安慶人,碩士,助理研究員,從事鹽堿地改良及植物營(yíng)養(yǎng)研究。E-mail:zhaojie10310820@163.com。

    通信作者:肖" 輝,博士,副研究員,主要從事鹽堿地改良研究。E-mail:xiaohui@163.com。

    在全球糧食生產(chǎn)中,水稻占據(jù)重要地位,成為人們生存所需的主要糧食作物之一。世界上以稻米為主食的人口占比約1/3,水稻產(chǎn)量關(guān)系糧食安全,水稻產(chǎn)量受土壤鹽堿度的影響,其中鹽害是威脅水稻產(chǎn)量的主導(dǎo)要素之一[1-2] 。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)約有1/5的耕地受到鹽堿化的危害,而且呈現(xiàn)擴(kuò)大趨勢(shì)[3-4] 。

    水稻品種不同,對(duì)鹽堿的抵抗能力有所差異,同一品種水稻的不同器官、不同生育階段耐鹽堿性也有所不同。有學(xué)者從水稻發(fā)芽期開(kāi)始對(duì)其耐鹽性予以探究[5-6],并對(duì)各生長(zhǎng)發(fā)育期水稻的耐鹽性作出分析[7-8]。研究發(fā)現(xiàn),鹽堿地水稻生長(zhǎng)發(fā)育階段,苗期受鹽害影響最為顯著,這也是很多鹽堿地水稻出苗率低的主要原因,最終導(dǎo)致產(chǎn)量下降[9-11]。因此,做好水稻品種的耐鹽性鑒定,篩選耐鹽性較強(qiáng)的品種進(jìn)行種植,同時(shí)開(kāi)展水稻耐鹽性基因的培育和挖掘,提升耐鹽性能,對(duì)確保鹽堿地糧食產(chǎn)量、改善土壤、優(yōu)化生態(tài)環(huán)境顯得尤為重要。

    天津地區(qū)水稻灌溉水資源不足,多以礦化度高的溝水進(jìn)行灌溉,進(jìn)一步增加了土壤鹽分,從而影響到水稻產(chǎn)量。迄今對(duì)天津主栽水稻品種的耐鹽性研究較少,本研究選用了12個(gè)天津地區(qū)廣泛種植的水稻品種,采用溫室培養(yǎng)法對(duì)水稻萌發(fā)期與幼苗期的耐鹽性進(jìn)行對(duì)比研究,在耐鹽性總體評(píng)估中運(yùn)用隸屬函數(shù)法,確保了評(píng)估的精準(zhǔn)性,以期為篩選抗鹽種質(zhì)、培育高產(chǎn)耐鹽水稻品種提供科學(xué)依據(jù)。

    1" 材料與方法

    1.1" 試驗(yàn)材料

    試驗(yàn)于2022年5—6月在天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,水稻品種均為天津主栽水稻品種,由天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物研究所提供,品種名稱及序號(hào)見(jiàn)表1。

    1.2" 試驗(yàn)方法

    試驗(yàn)設(shè)品種、鹽分梯度2個(gè)因素。設(shè)0、2、4、6、10 g/L 5個(gè)鹽分梯度,鹽溶液依照農(nóng)業(yè)灌溉水組成由MgSO4、CaCl2、Na2HCO3、K2SO4、NaSO4、NaCl等按一定比例配制。

    供試水稻種子用1%HgCl消毒10 min,用蒸餾水沖洗后浸泡2 d。在培養(yǎng)皿內(nèi)先墊3層紗布,再鋪2層濾紙,倒入定量的鹽溶液,均勻分布播40粒水稻種子后,上面蓋上2層紗布,將其放置到25 ℃的恒溫箱培養(yǎng),試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù),鹽溶液每日更換,確保鹽度穩(wěn)定性。培養(yǎng)第4天后調(diào)查水稻發(fā)芽率(即發(fā)芽勢(shì)),第7天再次調(diào)查水稻發(fā)芽率后在培養(yǎng)皿底部鋪上適量基質(zhì)繼續(xù)放入培養(yǎng)箱培養(yǎng),鹽溶液每2 d更換1次,確保鹽度穩(wěn)定性。鹽脅迫處理 14 d 后調(diào)查水稻幼苗成活率,每個(gè)處理選取10株幼苗,用清水小心漂洗根部,吸水紙輕輕拭干植株表面水分。用直尺測(cè)量苗高的絕對(duì)距離(植株基部到上部最長(zhǎng)葉葉尖)、根長(zhǎng)(植株基部到根系形態(tài)學(xué)最下端的絕對(duì)距離)。

    1.3" 數(shù)據(jù)處理

    隸屬函數(shù)值X(ij)的計(jì)算方法主要以模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)值公式為主,具體如下:

    X(ij)=(Xij-Xjmin)/(Xjmax -Xjmin)。

    式中:X(ij)代表的為i種類j指標(biāo)對(duì)應(yīng)的隸屬值;Xij表示i種類j指標(biāo)對(duì)應(yīng)的測(cè)定值;其中,指標(biāo)最大值用Xjmax表示,指標(biāo)最小值用Xjmin表示。

    試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析由Excel 2010完成,作圖由SigmaPlot 12.5完成。

    2" 結(jié)果與分析

    2.1" 鹽脅迫對(duì)水稻種子萌發(fā)的影響

    2.1.1" 鹽脅迫對(duì)水稻發(fā)芽勢(shì)的影響

    由圖1可以看出,各品種水稻發(fā)芽勢(shì)整體均隨著鹽處理濃度的升高而呈下降趨勢(shì),淡水培養(yǎng)條件下,參試各品種的發(fā)芽勢(shì)均不低于50%。2 g/L時(shí)7號(hào)發(fā)芽勢(shì)相比于對(duì)照下降最多,下降43.75%,1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)、9號(hào)發(fā)芽勢(shì)接近對(duì)照處理;4 g/L時(shí)2號(hào)、7號(hào)、12號(hào)發(fā)芽勢(shì)相比于對(duì)照下降50%以上(分別為52.83%、58.75%、70.59%),1號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)、9號(hào)仍接近對(duì)照處理;6 g/L時(shí)7號(hào)、11號(hào)、12號(hào)發(fā)芽勢(shì)相比于對(duì)照下降70%以上,而1號(hào)、3號(hào)、6號(hào)、9號(hào)發(fā)芽勢(shì)均超過(guò)70%,相比對(duì)照下降10.75%、14.12%、10.75%、11.36%。鹽分濃度為10 g/L時(shí)各水稻品種的發(fā)芽勢(shì)均在50%以下,7號(hào)、11號(hào)、12號(hào)發(fā)芽勢(shì)相比于對(duì)照下降90%以上,其中12號(hào)發(fā)芽勢(shì)為0,1號(hào)、2號(hào)、4號(hào)發(fā)芽勢(shì)相比于對(duì)照值下降50%以內(nèi)。

    2.1.2" 鹽脅迫對(duì)水稻發(fā)芽率的影響

    由圖2可知,受鹽脅迫影響,參試水稻品種的發(fā)芽率整體隨著鹽分梯度的不斷升高而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。淡水條件下,除2號(hào)外,其余各品種水稻的發(fā)芽率均在85%以上,其中7號(hào)與10號(hào)發(fā)芽率達(dá)到了100%;2 g/L時(shí)2號(hào)、7號(hào)、9號(hào)、11號(hào)、12號(hào)發(fā)芽率略高于或等于對(duì)照,8號(hào)發(fā)芽率相比對(duì)照下降最多(下降13.16%);4 g/L的鹽分濃度明顯抑制2號(hào)發(fā)芽,其發(fā)芽率相比于對(duì)照下降33.33%,1號(hào)、5號(hào)、6號(hào)、7號(hào)、9號(hào)、10號(hào)、11號(hào)發(fā)芽率接近對(duì)照;6 g/L時(shí)水稻品種2號(hào)、4號(hào)、5號(hào)發(fā)芽率相比于對(duì)照下降較多,分別為20.00%、19.36%、24.71%,而1號(hào)、6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)、 11號(hào)、 12號(hào)發(fā)芽率接近對(duì)照; 10 g/L時(shí)水稻品種1號(hào)、2號(hào)、7號(hào)、12號(hào)的發(fā)芽率接近對(duì)照值, 其中7號(hào)發(fā)芽率為100%。

    綜合鹽脅迫對(duì)發(fā)芽勢(shì)與發(fā)芽率的影響可以看出,鹽脅迫對(duì)水稻種子發(fā)芽初期的影響較為顯著(1~4 d),不過(guò)隨著發(fā)芽時(shí)間的延長(zhǎng),種子對(duì)高鹽度的適應(yīng)性增強(qiáng),鹽危害有所緩解;低濃度鹽脅迫不會(huì)對(duì)發(fā)芽產(chǎn)生明顯的負(fù)面影響,甚至?xí)a(chǎn)生一定的促芽現(xiàn)象,而高濃度影響顯著。1號(hào)在整個(gè)萌發(fā)期表現(xiàn)出極強(qiáng)的耐鹽性,發(fā)芽快而且整齊,7號(hào)發(fā)芽整齊,但發(fā)芽較慢;總體來(lái)說(shuō),在發(fā)芽階段,1號(hào)耐鹽性最強(qiáng),6號(hào)、8號(hào)、9號(hào)、10號(hào)表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐鹽性,其余品種萌發(fā)期耐鹽性表現(xiàn)較差。

    2.2" 鹽脅迫對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)的影響

    2.2.1" 鹽脅迫對(duì)水稻幼苗成活率的影響

    由圖3可以看出,幼苗期成活率隨著鹽分濃度的增高整體呈下降趨勢(shì)。淡水條件下,除3號(hào)外,其余各水稻品種幼苗成活率均在60%以上;在2 g/L下,3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)成活率均高于對(duì)照,7號(hào)成活率相比于對(duì)照下降最多(38.89%);4 g/L時(shí)3號(hào)、4號(hào)成活率高于對(duì)照,8號(hào)、11號(hào)、12號(hào)成活率接近對(duì)照,其余品種成活率均下降較明顯,其中7號(hào)下降最多(83.33%),6號(hào)與10號(hào)分別下降48.00%、57.69%;6 g/L時(shí),4號(hào)、8號(hào)成活率高于對(duì)照,1號(hào)接近對(duì)照,6號(hào)成活率為0,2號(hào)與7號(hào)分別下降63.16%、52.78%;灌溉水礦化度10 g/L時(shí),9號(hào)、11號(hào)、12號(hào)成活率相比于對(duì)照分別下降35.29%、50.00%、67.65%,其余水稻品種成活率均為0。

    從成活率來(lái)看,1號(hào)、4號(hào)、11號(hào)、12號(hào)耐鹽性最強(qiáng),3號(hào)、5號(hào)、8號(hào)、9號(hào)、10號(hào)耐鹽性較強(qiáng),2號(hào)、6號(hào)、7號(hào)耐鹽性較差。

    2.2.2" 鹽脅迫對(duì)水稻苗高的影響

    由圖4可以看出,隨著鹽處理濃度的升高,各品種水稻苗高整體呈明顯下降趨勢(shì)。在2 g/L時(shí),3號(hào)苗高略高于對(duì)照,1號(hào)、4號(hào)、9號(hào)、11號(hào)水稻品種苗高相比比對(duì)照下降較少,分別為15.09%、14.12%、24.39%、13.53%,7號(hào)、8號(hào)、10號(hào)、12號(hào)下降較多,分別為42.00%、54.22%、60.80%、49.77%。4 g/L時(shí),除3號(hào)(38.42%)、4號(hào)(29.01%)、11號(hào)(44.07%)外,其余水稻品種苗高相比于對(duì)照下降50%以上;6 g/L下所有品種苗高均嚴(yán)重下降(60%以上);10 g/L下9號(hào)、11號(hào)、12號(hào)雖有少量成活,但高濃度的鹽水極大地抑制了水稻的生長(zhǎng)。

    從苗高來(lái)看,1號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、11號(hào)耐鹽性較好,7號(hào)、8號(hào)、10號(hào)、12號(hào)耐鹽性較差。

    2.2.3" 鹽脅迫對(duì)水稻幼苗根長(zhǎng)的影響

    由圖5可以看出, 各品種水稻幼苗根長(zhǎng)隨著鹽處理濃度的升高整體呈下降趨勢(shì)。在2 g/L時(shí),3號(hào)、4號(hào)、9號(hào)、11號(hào)根長(zhǎng)比對(duì)照分別增加64.50%、9.16%、12.95%、17.18%,10號(hào)根長(zhǎng)相比對(duì)照下降最多,達(dá)75.15%;4 g/L 時(shí),4號(hào)根長(zhǎng)仍然超過(guò)對(duì)照19.63%,8號(hào)根長(zhǎng)接近對(duì)照,3號(hào)、5號(hào)、6號(hào)、11號(hào)根長(zhǎng)分別下降27.81%、20.00%、15.15%、 15.25%, 1號(hào)、7號(hào)、10號(hào)、12號(hào)根長(zhǎng)下降均達(dá)50%以上; 6 g/L時(shí),除4號(hào)(45.61%)

    外,其余水稻品種根長(zhǎng)相比于對(duì)照均下降50%以上,其中6號(hào)下降最多(100%);10 g/L時(shí),高濃度的鹽水極大地抑制了所有參試水稻品種的根系生長(zhǎng),導(dǎo)致絕大部分水稻死亡。

    從苗期根長(zhǎng)來(lái)看,3號(hào)、4號(hào)、9號(hào)、11號(hào)耐鹽性較好,1號(hào)、7號(hào)、10號(hào)、12號(hào)耐鹽性較差。

    綜合來(lái)看,幼苗期3號(hào)、4號(hào)、9號(hào)、11號(hào)耐鹽性較好,7號(hào)、10號(hào)、12號(hào)耐鹽性較差。鹽脅迫對(duì)水稻苗高的影響大于對(duì)根長(zhǎng)的影響,大于2 g/L的鹽濃度明顯抑制幼苗苗高,2 g/L鹽濃度對(duì)根長(zhǎng)影響不顯著,甚至出現(xiàn)促根現(xiàn)象,大于4 g/L的鹽濃度則明顯抑制幼苗根系的生長(zhǎng)。

    2.3" 不同品種水稻萌發(fā)期—苗期耐鹽性的綜合評(píng)價(jià)

    研究發(fā)現(xiàn),植物耐鹽性受諸多因素影響,因此在耐鹽性評(píng)價(jià)中運(yùn)用多因素綜合評(píng)價(jià)法顯得尤為重要[12-13]。本研究主要選擇根長(zhǎng)、成活率、發(fā)芽率等5個(gè)指標(biāo),運(yùn)用隸屬函數(shù)法對(duì)12個(gè)水稻品種萌發(fā)期—幼苗期耐鹽性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),結(jié)果見(jiàn)表2。從表2可以看出,1~12號(hào)水稻隸屬評(píng)價(jià)值(平均值)分別為0.58、0.28、0.48、0.55、0.52、0.53、0.44、0.51、0.61、0.49、0.57、0.49,初步認(rèn)為,在鹽脅迫下,9號(hào)受害最輕,抗鹽性最強(qiáng),2號(hào)受害最重,耐鹽性最差,12個(gè)水稻品種耐鹽性依次為9號(hào)(津原97)gt;1號(hào)(津育粳22)gt;11號(hào)(津原正28)gt;4號(hào)(噸糧稻3號(hào))gt;6號(hào)(津稻818)gt;5號(hào)(津稻919)gt;8號(hào)(津原985)gt;10號(hào)(津原89)=12號(hào)(津原A12)gt;3號(hào)(噸糧稻2號(hào))gt;7號(hào)(津原香98)gt;2號(hào)(噸糧稻1號(hào))。

    3" 討論與結(jié)論

    水稻耐鹽性是十分復(fù)雜的生理遺傳性狀,與植物生長(zhǎng)當(dāng)中各階段的組織水平、細(xì)胞生理生化現(xiàn)象密切相關(guān)[10]。研究發(fā)現(xiàn),水稻在芽期、分蘗期、成熟期相對(duì)耐鹽,而在幼苗期和生殖生長(zhǎng)時(shí)期耐鹽性相對(duì)較弱[14]。不同器官的耐鹽性也不相同,幼苗期地上部對(duì)鹽脅迫的敏感度要高于地下部[15-16]。

    本研究以天津12種主栽水稻品種作為研究對(duì)象,考察了鹽脅迫對(duì)種子萌發(fā)期與幼苗期的影響。結(jié)果表明,不同濃度的鹽處理抑制了水稻種子的萌發(fā)以及幼苗的生長(zhǎng)。不同品種的不同生長(zhǎng)期受抑制程度不同,特別是在高鹽濃度下12個(gè)參試品種間差異更明顯??傮w來(lái)說(shuō),參試12個(gè)水稻品種中9號(hào)(津原97)、1號(hào)(津育粳22)、11號(hào)(津原正28)、4號(hào)(噸糧稻3號(hào))耐鹽能力較強(qiáng),2號(hào)(噸糧稻1號(hào))、3號(hào)(噸糧稻2號(hào))、7號(hào)(津原香98)表現(xiàn)出較差的耐鹽性。水稻在種子萌發(fā)期表現(xiàn)為相對(duì)耐鹽,伴隨鹽濃度提高,種子萌芽速度減慢。在水稻種子發(fā)芽過(guò)程中,鹽脅迫在1~4 d具有顯著的抑制特征,隨著鹽脅迫的增強(qiáng),發(fā)芽勢(shì)具有明顯下降趨勢(shì);發(fā)芽后期(4~7 d)高鹽濃度(10 g/L)對(duì)發(fā)芽具有較強(qiáng)的抑制作用,而較低鹽濃度(2、4 g/L)對(duì)發(fā)芽的抑制作用不明顯,部分品種中甚至還出現(xiàn)促進(jìn)發(fā)芽的現(xiàn)象。前人研究表明,低濃度鹽脅迫能夠促進(jìn)種子萌發(fā)[17],本研究得出的發(fā)芽初期鹽脅迫與中后期反應(yīng)不一致的結(jié)論與郭望模等的研究結(jié)果[18]相同。低鹽濃度(2 g/L)對(duì)水稻苗高影響顯著,對(duì)根長(zhǎng)影響不顯著,高鹽濃度(6、10 g/L)極大地抑制了水稻地上部與地下部的生長(zhǎng)。同一品種不同生長(zhǎng)階段的耐鹽性不同,在幼苗期耐鹽性強(qiáng)的4號(hào)與11號(hào)在萌發(fā)期耐鹽性較差,而在萌發(fā)期耐鹽性較強(qiáng)的10號(hào)在幼苗期則表現(xiàn)較差。所以,鹽堿區(qū)域水稻種植中,需要根據(jù)鹽堿土壤中可溶性鹽分季節(jié)性變動(dòng)的規(guī)律,選擇性種植相應(yīng)生長(zhǎng)期耐鹽性較強(qiáng)的水稻品種,以規(guī)避鹽害損失,提高生產(chǎn)質(zhì)量。

    參考文獻(xiàn):

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