張紅雪， 鐘雪梅， 史振聲

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

土壤是玉米生長的必要條件之一，但每年都因不良?xì)夂颉⒐喔炔缓侠怼⑹┓什划?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，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內(nèi)外作物育種中的重要任務(wù)。目前，國內(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，但實際生產(chǎn)中鹽漬土常常伴有土壤結(jié)構(gòu)、營養(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，研究海南鹽漬土壤對糯玉米苗期生長發(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 試驗材料

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

1.2 試驗方法

1.2.1 土 壤

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

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心期用米尺測量，每處理測10株。

葉面積：在4葉1心期用米尺測量長寬，每處理10株，計算公式為：葉面積＝長×寬×0.75，未展開葉葉面積＝長×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葉綠素計測定第2葉、第4葉、第6葉完全展開葉片基部、中部、尖部的SPAD值。每個自交系隨機(jī)測定10株，取3個數(shù)據(jù)的平均值。

凈光合速率：用美國產(chǎn)LI－6400型便攜式光合儀測量，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測第2葉、第4葉、第6葉完全展開葉的凈光合速率。每品種測5株，求平均值。

脅迫指數(shù)＝（對照測定值－脅迫測定值）／對照測定值。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽漬土壤對糯玉米自交系出苗的影響

調(diào)查結(jié)果表明，鹽漬土壤對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。鹽漬土生長的4個自交系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 鹽漬土壤對糯玉米自交系株高和葉面積的影響

與對照相比，鹽漬土明顯抑制了糯玉米自交系的生長，抑制程度因品系不同而異。鹽漬土的株高明顯低于對照（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 鹽漬土壤對糯玉米自交系株高的影響

圖2 鹽漬土壤對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心期鹽漬土壤對糯玉米自交系SPAD值的影響

圖4 4葉1心期鹽漬土壤對糯玉米自交系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。可見，隨著玉米生長脅迫逐漸加劇，但耐鹽漬系受脅迫相對較輕。

圖5 6葉1心期鹽漬土壤對糯玉米自交系SPAD值的影響

2.4 鹽漬土壤對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個不耐鹽漬系平均值和2個耐鹽漬系平均值，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?？梢姡望}漬系在各時現(xiàn)期都表為較強(qiáng)的耐性。

圖7 4葉1心期鹽漬土壤對糯玉米自交系凈光合速率的影響

圖8 6葉1心期鹽漬土壤對糯玉米自交系凈光合速率的影響

2.5 鹽漬土壤對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個不耐鹽漬系SS－13、SH－2在6葉1心時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 海南鹽漬土壤對糯玉米自交系生長發(fā)育的抑制作用明顯

株高和葉面積是反映玉米生長狀況的重要指標(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個耐鹽漬系在不同時期平均脅迫指數(shù)均小于不耐鹽漬系，說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。隨著玉米的生長進(jìn)程其脅迫指數(shù)逐漸增大，破壞程度逐漸加重。

對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。

［1］王遵親.中國鹽漬土［M］.北京：科學(xué)出版社，1993：325－344.

［2］楊曉杰，李旭業(yè)，王海艷，等.玉米自交系耐鹽種質(zhì)的篩選及耐鹽性評價［J］.玉米科學(xué)，2014，22（4）：19－25.

［3］湯華，柳曉磊，羅秋蕓.玉米耐鹽早期篩選體系的初步研究［J］.海南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2007，25（2）：169－171.

［4］張烈，杜錦，王敏，等.氯化鈉脅迫對玉米幼苗代謝的影響［J］.雜糧作物，2009，29（5）：328－331.

［5］謝小玉，張霞，張兵.油菜苗期抗旱性評價及抗旱相關(guān)指標(biāo)變化分析［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，46（3）：476－485.

［6］彭云玲，李偉麗，王坤澤，等.NaCl脅迫對玉米耐鹽系與鹽敏感系萌發(fā)和幼苗生長的影響［J］.草業(yè)學(xué)報，2012，21（4）：62－71.

［7］趙曉強(qiáng)，彭云玲，李健英，等.16份玉米自交系的耐鹽性評價［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2014，32（5）：40－45.

［8］馬樹慶，王琪，張鐵林，等.吉林省中部玉米出苗率和產(chǎn)量對播種－出苗期水分脅迫的反應(yīng)及其氣象評估［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2014，25（2）：451－457.

［9］姚彩艷，汪曉麗，盛海君，等.NaCl和PEG脅迫對玉米幼苗根系生長的影響［J］.揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報，2007，28（4）：43－46.

［10］劉志偉，黃冠華.氯化鈉不同濃度對夏玉米生長和吸氮的影響［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2004，10（2）：132－136.

［11］艾天成，李方敏，周治安，等.作物葉片葉綠素含量與SPAD值相關(guān)性研究［J］.湖北農(nóng)學(xué)院學(xué)報，2000，20（1）：6－8.

［12］王麗燕，趙可夫.玉米幼苗對鹽脅迫的生理響應(yīng)［J］.作物學(xué)報，2005，31（2）：264－266.

［13］鄭世英，商學(xué)芳.鹽脅迫對不同基因型玉米生理特性和產(chǎn)量的影響［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2010，28（2）：109－112.