王傳堂 王秀貞 吳琪 唐月異 孫全喜 王志偉
摘要:在東營(yíng)墾利縣低肥力鹽堿地對(duì)9個(gè)花生品種、8個(gè)化學(xué)突變體品系的產(chǎn)量進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,隨鹽堿程度加重,參試品種單產(chǎn)均明顯降低,種間雜種花育9610和花育9611減產(chǎn)幅度最低,表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐鹽性。經(jīng)EMS誘變結(jié)合芽期2%NaCl篩選育成的突變體品系,均比親本群育101增產(chǎn),增幅2.4%~40.0%,其中4個(gè)突變體品系產(chǎn)量水平高于對(duì)照品種花育31號(hào),666.7m2產(chǎn)量達(dá)489.53~562.28 kg。初選出的品種(系)在鹽堿地種植產(chǎn)量水平和穩(wěn)產(chǎn)性尚需大面積、多年多點(diǎn)試驗(yàn)評(píng)價(jià)。
關(guān)鍵詞:花生;鹽堿地;種間雜種;化學(xué)突變體
中圖分類(lèi)號(hào):S565.203.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào):A文章編號(hào):1001-4942(2016)10-0069-05
土壤鹽漬化是一個(gè)全球性的資源和生態(tài)問(wèn)題[1]。全球約有各種鹽堿地9.55億公頃[2,3]。由于盲目施用化肥、不合理輪作、灌溉面積擴(kuò)大等原因,世界范圍內(nèi)土壤次生鹽漬化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重,已成為威脅作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要障礙之一。我國(guó)鹽堿土總面積約為9 913萬(wàn)公頃,其中現(xiàn)代鹽堿土3 693萬(wàn)公頃,殘余鹽堿土4 487萬(wàn)公頃,潛在鹽堿土1 733萬(wàn)公頃,治理任務(wù)相當(dāng)艱巨[4]。如能有效地加以利用,其潛在經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益無(wú)疑將十分巨大。
糧油安全關(guān)系著國(guó)家安危,目前我國(guó)食用油脂對(duì)國(guó)際市場(chǎng)的依存度高達(dá)60%以上。花生是我國(guó)和世界上重要的油料作物、國(guó)際市場(chǎng)上深受消費(fèi)者歡迎的食用作物和比較效益高的大宗作物?;ㄉ尤始s含50%的優(yōu)質(zhì)食用油和26%的高消化率蛋白?;ㄉ鷨挝幻娣e產(chǎn)油量高于其它油料作物,大力發(fā)展花生生產(chǎn)有助于提高我國(guó)油脂自給率?;ㄉm宜與糧食或棉花作物輪作,篩選、培育耐鹽堿花生品種,不與糧棉爭(zhēng)地,對(duì)于高效利用鹽堿地資源、促進(jìn)種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、擴(kuò)大花生種植面積、滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)食用油脂和蛋白質(zhì)需求、出口創(chuàng)匯、增加農(nóng)民收入、加速農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。
花生栽培品種最適合種植于中性偏酸的土壤。鹽堿脅迫是花生產(chǎn)量的重要限制因子。世界范圍內(nèi)花生耐鹽堿育種進(jìn)展遲緩,大部分研究在印度、孟加拉國(guó)和中國(guó)進(jìn)行。從耐鹽堿鑒定手段看,發(fā)芽試驗(yàn)、盆栽試驗(yàn)被廣泛運(yùn)用,多以相對(duì)發(fā)芽率、胚根長(zhǎng)度、主莖高、側(cè)枝長(zhǎng)、生物量等指標(biāo)作為選擇依據(jù),很多試驗(yàn)未進(jìn)行到收獲,缺乏最為關(guān)鍵的產(chǎn)量指標(biāo),因此選出來(lái)的“耐鹽”品種缺乏足夠的說(shuō)服力。研究發(fā)現(xiàn),芽期耐鹽性與其它時(shí)期耐鹽性無(wú)明顯關(guān)聯(lián)[5];影響莢果生長(zhǎng)發(fā)育的灌溉水電導(dǎo)率要比影響營(yíng)養(yǎng)體生長(zhǎng)的低得多[6];依據(jù)生物量與根據(jù)產(chǎn)量確定的耐鹽基因型并不相同[7]。吳蘭榮等(2005)[5]研究認(rèn)為,NaCl致死濃度芽期最低,幼苗期次之,開(kāi)花下針期、飽果成熟期最高。Azad等(2013)[8]根據(jù)相對(duì)產(chǎn)量確定的花生不同時(shí)期對(duì)鹽害敏感性的次序?yàn)?,開(kāi)花期﹥莢果充實(shí)期﹥營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期。上述研究結(jié)果充分說(shuō)明在鹽堿地進(jìn)行花生豐產(chǎn)性鑒定的必要性。
耐鹽堿品種鑒定的目的在于生產(chǎn)應(yīng)用。近年來(lái),通過(guò)大田試驗(yàn)篩選耐鹽堿品種的研究已開(kāi)始得到重視,對(duì)參試品種(系)的產(chǎn)量表現(xiàn)有了一些報(bào)道。Kamruzzaman等(2015)[9]報(bào)道,花生栽培種雜交后代在鹽堿地上種植,單產(chǎn)(本文指666.7m2產(chǎn)量,下同)最高可達(dá)190 kg。Singh等(2008、2016)[10,11]報(bào)道,參試品種(系)莢果和子仁單產(chǎn)最高可達(dá)209、135 kg。
理化誘變、組培技術(shù)和遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)已用于耐鹽堿花生種質(zhì)創(chuàng)制,可望成為培育耐鹽堿品種的重要手段。青島農(nóng)業(yè)大學(xué)應(yīng)用未成熟葉片體胚發(fā)生途徑再生植株技術(shù),并通過(guò)在培養(yǎng)基中添加化學(xué)誘變劑和NaCl進(jìn)行離體誘變和篩選,培育出在0.7% NaCl中發(fā)芽率50%以上的突變體后代,而其親本花育22號(hào)只有6.7%[12]。Kamruzzaman等(2015)[9]報(bào)道,花生突變體在鹽堿地上種植,子仁單產(chǎn)可達(dá)165 kg。筆者在青島市城陽(yáng)區(qū)鹽堿地種植品種間雜種、種間雜種、化學(xué)突變體等126 個(gè)參試花生品種(系),發(fā)現(xiàn)花育9610等11 個(gè)品種(系)在鹽堿地和高產(chǎn)地塊上均表現(xiàn)較好,有的在個(gè)別鹽堿地塊單產(chǎn)可達(dá)400 kg以上[13]。本研究目的在于通過(guò)將本項(xiàng)目組育成、在城陽(yáng)鹽堿地表現(xiàn)較好的品種(系)種植于東營(yíng)鹽堿地上,以對(duì)其豐產(chǎn)性進(jìn)行初步評(píng)價(jià),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)這些品種(系)的推廣。
1材料與方法
試驗(yàn)田位于東營(yíng)市墾利縣二十八村,于2015年進(jìn)行。試驗(yàn)Ⅰ和試驗(yàn)Ⅲ區(qū),按對(duì)角線法取0~20 cm土樣化驗(yàn);試驗(yàn)Ⅱ區(qū)地塊因鹽分分布一頭輕,一頭重,故分別按對(duì)角線法取0~20 cm土樣化驗(yàn)。取樣時(shí)間為結(jié)合耕地施磷酸二銨、三元復(fù)合肥之后。化驗(yàn)分析由青島市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院中心實(shí)驗(yàn)室按NY/T 395-2012完成,結(jié)果見(jiàn)表1。
參試花生品種(系)共17個(gè),包括品種9個(gè)、化學(xué)突變體品系8個(gè)(表2、表3、表4、表5),其中群育101為外單位育成,其余材料均系本項(xiàng)目組育成?;瘜W(xué)突變體品系為EMS處理群育101育成[14]。試驗(yàn)Ⅰ和試驗(yàn)Ⅱ測(cè)試花生品種在不同地塊上的產(chǎn)量表現(xiàn),種植順序自南到北依次為:花育40號(hào)、花育962、花育9611、花育9613、花育9610、花育57、花育44號(hào)?;ㄓ?0號(hào)外未設(shè)保護(hù)行。試驗(yàn)Ⅲ,與試驗(yàn)Ⅰ位于同一試驗(yàn)區(qū),測(cè)試花生化學(xué)突變體品系的產(chǎn)量表現(xiàn),以花育31號(hào)和群育101為對(duì)照。
起壟覆膜栽培,壟寬90 cm。雙粒播,666.7 m2密度8 888.9穴。結(jié)合耕地666.7m2施磷酸二銨、三元復(fù)合肥各20 kg,起壟前施緩釋肥50 kg。試驗(yàn)Ⅰ區(qū)長(zhǎng)為5 m,試驗(yàn)Ⅱ區(qū)長(zhǎng)170 m。試驗(yàn)Ⅰ與試驗(yàn)Ⅱ除花育40號(hào)種植1壟外其它品種每品種均種植2壟。試驗(yàn)Ⅲ區(qū)長(zhǎng)5 m,每份參試材料1行。田間管理措施同常規(guī)。收獲時(shí)測(cè)定植株農(nóng)藝性狀、莢果干燥后測(cè)定產(chǎn)量相關(guān)指標(biāo)。多仁果率為至少含有2個(gè)子仁的單個(gè)莢果數(shù)量占總果數(shù)的比率。
2結(jié)果與分析
2.1參試花生品種農(nóng)藝性狀表現(xiàn)
試驗(yàn)Ⅰ花生品種單株考種數(shù)據(jù)如表2所示。主莖高,花育44號(hào)最高(44.0 cm),高油酸品種花育962最矮(33.0 cm)。側(cè)枝長(zhǎng),花育44號(hào)最長(zhǎng)(54.3 cm),花育40號(hào)最短(40.3 cm)。總分枝和結(jié)果枝數(shù),花育9613最多(分別為9.4條、8.5條),花育962最少(分別為5.1條、5.6條)。單株結(jié)果數(shù)22.5~60.6個(gè),花育9611最多,花育57次之,花育9610第三。
2.2參試花生品種產(chǎn)量性狀表現(xiàn)
試驗(yàn)Ⅰ,7個(gè)花生品種的產(chǎn)量數(shù)據(jù)如表3所示,莢果單產(chǎn)為245.93~336.67 kg,子仁單產(chǎn)為172.33~222.20 kg。莢果和子仁產(chǎn)量,花育57和花育40號(hào)分列第一、第二位。百果重和百仁重,花育962最高(分別為180.0 g、75.0 g)、花育40號(hào)第二(分別為175.0 g、70.0 g)。500 g果數(shù)391~514個(gè)。500 g仁數(shù)640~804個(gè)。出米率66.0%~71.0%,花育44號(hào)最高,花育40號(hào)第二(70.0%),花育9610和花育57最低。
試驗(yàn)Ⅱ,相同的7個(gè)花生品種其產(chǎn)量數(shù)據(jù)如表4所示,莢果單產(chǎn)為186.93~246.14 kg,出米率為57.0%~70.0%,子仁單產(chǎn)為130.85~159.99 kg。各品種莢果和子仁單產(chǎn)均低于試驗(yàn)Ⅰ,與試驗(yàn)Ⅰ相比,試驗(yàn)Ⅱ莢果減產(chǎn)幅度為5.11%~44.48%,子仁減產(chǎn)幅度為9.45%~41.11%。子仁減產(chǎn)率花育9610最低,花育9611次之。就子仁產(chǎn)量看,與試驗(yàn)Ⅰ相仿,花育40號(hào)仍穩(wěn)居前列,而花育9611和花育9610則分別從試驗(yàn)Ⅰ的第五位和末位躍居本試驗(yàn)第二位和第三位(花育9610與花育962并列第三)。從收獲前調(diào)查發(fā)現(xiàn),花育9611在鹽堿程度較重地段也有較高的存活率(圖1)。
需要指出的是,試驗(yàn)Ⅰ和試驗(yàn)Ⅱ中,花育40號(hào)靠邊種植,無(wú)保護(hù)行,其產(chǎn)量必然偏高,因此僅供參考;再者,2015年花生生長(zhǎng)期前旱后澇,試驗(yàn)地中間部分積水嚴(yán)重,花育9611、花育9613、花育9610產(chǎn)量受到影響。
2.3參試花生突變體產(chǎn)量性狀表現(xiàn)
試驗(yàn)Ⅲ,參試的10個(gè)花生品種(系)產(chǎn)量相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5,莢果單產(chǎn)均高于400 kg,最低的群育101為401.62 kg,最高的ST-2-3A為562.28 kg。所有品系均比群育101增產(chǎn),幅度為2.4%~40.0%。突變體品系中,只有ST-2-3A、ST-2-4G、ST-2-4A、ST-2-4D比花育31號(hào)增產(chǎn),增幅為1.91%~17.05%。在相同地塊種植,試驗(yàn)Ⅲ參試材料單產(chǎn)水平明顯高于試驗(yàn)Ⅰ。
3討論與結(jié)論
三個(gè)試驗(yàn)所在地塊,有機(jī)質(zhì)含量均極度匱乏,按全國(guó)第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(6級(jí)標(biāo)準(zhǔn)),屬第6級(jí),低等肥力;速效氮低于30 mg/kg,亦屬第6級(jí);速效鉀為120~140 mg/kg,屬第3級(jí);有效磷含量?jī)H為6.3~10.4 mg/kg,缺磷。鹽分含量為0.074%~0.207%,屬輕度至中度鹽化土。pH值為7.79~8.46,按我國(guó)土壤鹽堿度5級(jí)標(biāo)準(zhǔn),屬堿性。此地為撂荒地,整地前蘆葦?shù)入s草叢生。收獲前調(diào)查,鹽堿嚴(yán)重的地段幾乎不長(zhǎng)花生(圖1)。因土樣分析未提前開(kāi)展,致使施肥缺乏針對(duì)性。但即使這樣,參試花生品種單產(chǎn)最低仍達(dá)到186.93 kg。研究發(fā)現(xiàn),高鹽脅迫影響花生結(jié)瘤,導(dǎo)致葉片內(nèi)含氮量減少[14];葉面噴施磷肥有恢復(fù)因鹽脅迫導(dǎo)致的花生植株磷含量降低和增鉀、增鈣及降鈉之作用,莢果產(chǎn)量明顯提高[15];施鉀肥能促進(jìn)Na+外排、K+積累和滲透調(diào)節(jié),從而增強(qiáng)花生耐鹽性[16]。鹽堿地增施有機(jī)肥和鈣肥在多種作物上有顯著的增產(chǎn)效果,已成為鹽堿地推薦的重要技術(shù)措施[17]。可以預(yù)見(jiàn),通過(guò)增施有機(jī)肥和補(bǔ)充氮、磷、鉀、鈣素,花生產(chǎn)量還有很大的提升空間。
試驗(yàn)Ⅰ中,參試的7個(gè)花生品種莢果單產(chǎn)均在240 kg以上,子仁單產(chǎn)170 kg以上,但試驗(yàn)區(qū)總面積較?。?8.7 m2)。試驗(yàn)Ⅱ中,試驗(yàn)區(qū)總面積為1 860.0 m2,試驗(yàn)結(jié)果有一定說(shuō)服力,這7個(gè)品種莢果和子仁單產(chǎn)均低于試驗(yàn)Ⅰ,但莢果單產(chǎn)均不低于185 kg,其中花育9611、花育44號(hào)、花育40號(hào)、花育962、花育9610的莢果單產(chǎn)超過(guò)220 kg,高于Singh等(2016)[11]報(bào)道的參試花生最高單產(chǎn)209 kg;子仁單產(chǎn)均不低于130 kg,其中花育40、花育9611、花育9610和花育962的子仁單產(chǎn)均超過(guò)150 kg,高于Singh等(2016)[11]報(bào)道的參試花生最高子仁單產(chǎn)135 kg?;ㄓ?610和花育9611試驗(yàn)Ⅱ與試驗(yàn)Ⅰ相比子仁產(chǎn)量降幅由低到高列前兩位,表明其能耐受較重的鹽堿脅迫。
試驗(yàn)Ⅲ參試花生品種(系)產(chǎn)量水平高于試驗(yàn)Ⅰ和試驗(yàn)Ⅱ,莢果單產(chǎn)均在400 kg以上,花育31號(hào)達(dá)480.37 kg,8個(gè)化學(xué)突變體品系莢果單產(chǎn)為411.25~562.28 kg,均高于其親本群育101,增幅2.4%~40.0%。與試驗(yàn)Ⅰ類(lèi)似,試驗(yàn)Ⅲ試驗(yàn)區(qū)總面積也不大,只有22.7 m2,未設(shè)重復(fù),因此產(chǎn)量估計(jì)可能有較大誤差。但本試驗(yàn)化學(xué)突變體產(chǎn)量較高并不令人意外,因?yàn)檫@些突變體均來(lái)源于E1-2單株,該單株系群育101經(jīng)EMS誘變處理后經(jīng)2%NaCl發(fā)芽脅迫而篩選獲得的唯一一棵存活下來(lái)的植株[18]。
種間雜種和EMS化學(xué)突變體在東營(yíng)鹽堿地的種植表現(xiàn)再次證明,遠(yuǎn)緣雜交和化學(xué)誘變的確是花生耐鹽堿品種選育的有效手段[13]。以往研究指出,花生耐鹽性常表現(xiàn)出顯著的基因型與環(huán)境互作。本研究東營(yíng)鹽堿地參試品種產(chǎn)量位次與青島市城陽(yáng)區(qū)試驗(yàn)結(jié)果[13]差異較大,初選出的品種(系)在鹽堿地種植豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性尚需大面積、多年多點(diǎn)試驗(yàn)評(píng)價(jià),這是生產(chǎn)應(yīng)用前必須做好的工作。
參考文獻(xiàn):
[1]
王文卿,陳瓊. 南方濱海耐鹽植物資源(一)[M]. 廈門(mén):廈門(mén)大學(xué)出版社,2013:2.
[2]欽佩,周春霖,安樹(shù)青,等. 海濱鹽土農(nóng)業(yè)生態(tài)工程[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.
[3]趙明范. 世界土壤鹽漬化現(xiàn)狀及研究趨勢(shì)[J]. 世界林業(yè)研究,1994,7(1):84-86.
[4]王遵親. 中國(guó)鹽漬土[M]. 北京:科學(xué)出版社,1993.
[5]吳蘭榮,陳靜,許婷婷,等. 花生全生育期耐鹽鑒定研究[J]. 花生學(xué)報(bào),2005,34(1):20-24.
[6]Agriculture NSW Water Unit. Salinity tolerance in irrigated crops[EB/OL]. June 2014 Primefact 1345 first edition,http://www.dpi.nsw.gov.au.
[7]Azad M A K,Alam M S,Hamid M A. Modification of salt tolerance level in groundnut (Arachis hypogaea L.) through induced mutation[J]. Legume Research,2013,36(3):224-233.
[8]Azad M A K,Alaml M S,Hamid M A,et al. Low Ca2+/Na+ ratio and efficiency of mobilization of Ca2+ from shoot tissues to kernel determine salinity tolerance in groundnut(Arachis hypogaea L.)[J]. Legume Research,2013,36 (5):396-405.
[9]Kamruzzaman M,Yasmine F,Azad M A K. Assessing the performance of two promising M9 mutants and F10 groundnut (Arachis hypogaea L.) lines on saline and non saline areas of Bangladesh[J]. International Journal of Experimental Agriculture,2015,5(2):18-23.
[10]Singh A L,Hariprassana K,Solanki R M,et al. Screening and selection of groundnut genotypes for tolerance of soil salinity[J]. Australian Journal of Crop Science,2008,1(3):69-77.
[11]Singh A L,Hariprasanna K,Chaudhari V. Differential nutrients absorption an important tool for screening and identification of soil salinity tolerant peanut genotypes[J]. Indian Journal Plant Physiology,2016,21(1):83-92.
[12]Zhao M X,Sun H Y,Ji R R,et al. In vitro mutagenesis and directed screening for salt-tolerant mutants in peanut[J]. Euphytica,2013,193:89-99.
[13]王傳堂,王秀貞,唐月異,等. 耐鹽堿花生品種(系)田間篩選鑒定[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,47(11):18-22.
[14]Osuagwu G G E,Udogu O F. Effect of salt stress on the growth and nitrogen assimilation of Arachis hypogaea (L)(groundnut)[J]. IOSR Journal of Pharmacy and Biological Sciences, 2014,9(5):51-54.
[15]Malakondaiah N,Rajeswararao G. Effect of foliar application of phosphorus on growth and mineral composition in peanut plants (Arachis hypogaea L.) under salt-stress[J]. Plant and Soil,1979,52:41-48.
[16]Chakraborty K,Bhaduri D,Meena H N,et al. External potassium (K+) application improves salinity tolerance by promoting Na+-exclusion,K+-accumulation and osmotic adjustment in contrasting peanut cultivars[J]. Plant Physiology and Biochemistry, 2016,103:143-153.
[17]李云平. 土壤改良與配方施肥[M]. 北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,2015:112-113.
[18]王秀貞,王傳堂,唐月異,等. 花生誘變材料及品系芽期耐鹽性鑒定[J]. 花生學(xué)報(bào),2011,40(4):13-18.