王传堂 王秀贞 吴琪 唐月异 孙全喜 王志伟
摘要:在东营垦利县低肥力盐碱地对9个花生品种、8个化学突变体品系的产量进行了初步评价。结果表明,随盐碱程度加重,参试品种单产均明显降低,种间杂种花育9610和花育9611减产幅度最低,表现出较强的耐盐性。经EMS诱变结合芽期2%NaCl筛选育成的突变体品系,均比亲本群育101增产,增幅2.4%~40.0%,其中4个突变体品系产量水平高于对照品种花育31号,666.7m2产量达489.53~562.28 kg。初选出的品种(系)在盐碱地种植产量水平和稳产性尚需大面积、多年多点试验评价。
关键词:花生;盐碱地;种间杂种;化学突变体
中图分类号:S565.203.7文献标识号:A文章编号:1001-4942(2016)10-0069-05
土壤盐渍化是一个全球性的资源和生态问题[1]。全球约有各种盐碱地9.55亿公顷[2,3]。由于盲目施用化肥、不合理轮作、灌溉面积扩大等原因,世界范围内土壤次生盐渍化现象日趋严重,已成为威胁作物高产稳产的主要障碍之一。我国盐碱土总面积约为9 913万公顷,其中现代盐碱土3 693万公顷,残余盐碱土4 487万公顷,潜在盐碱土1 733万公顷,治理任务相当艰巨[4]。如能有效地加以利用,其潜在经济效益和社会效益无疑将十分巨大。
粮油安全关系着国家安危,目前我国食用油脂对国际市场的依存度高达60%以上。花生是我国和世界上重要的油料作物、国际市场上深受消费者欢迎的食用作物和比较效益高的大宗作物。花生子仁约含50%的优质食用油和26%的高消化率蛋白。花生单位面积产油量高于其它油料作物,大力发展花生生产有助于提高我国油脂自给率。花生适宜与粮食或棉花作物轮作,筛选、培育耐盐碱花生品种,不与粮棉争地,对于高效利用盐碱地资源、促进种植业结构调整、扩大花生种植面积、满足国内食用油脂和蛋白质需求、出口创汇、增加农民收入、加速农业和农村经济发展具有重要意义。
花生栽培品种最适合种植于中性偏酸的土壤。盐碱胁迫是花生产量的重要限制因子。世界范围内花生耐盐碱育种进展迟缓,大部分研究在印度、孟加拉国和中国进行。从耐盐碱鉴定手段看,发芽试验、盆栽试验被广泛运用,多以相对发芽率、胚根长度、主茎高、侧枝长、生物量等指标作为选择依据,很多试验未进行到收获,缺乏最为关键的产量指标,因此选出来的“耐盐”品种缺乏足够的说服力。研究发现,芽期耐盐性与其它时期耐盐性无明显关联[5];影响荚果生长发育的灌溉水电导率要比影响营养体生长的低得多[6];依据生物量与根据产量确定的耐盐基因型并不相同[7]。吴兰荣等(2005)[5]研究认为,NaCl致死浓度芽期最低,幼苗期次之,开花下针期、饱果成熟期最高。Azad等(2013)[8]根据相对产量确定的花生不同时期对盐害敏感性的次序为,开花期﹥荚果充实期﹥营养生长期。上述研究结果充分说明在盐碱地进行花生丰产性鉴定的必要性。
耐盐碱品种鉴定的目的在于生产应用。近年来,通过大田试验筛选耐盐碱品种的研究已开始得到重视,对参试品种(系)的产量表现有了一些报道。Kamruzzaman等(2015)[9]报道,花生栽培种杂交后代在盐碱地上种植,单产(本文指666.7m2产量,下同)最高可达190 kg。Singh等(2008、2016)[10,11]报道,参试品种(系)荚果和子仁单产最高可达209、135 kg。
理化诱变、组培技术和远缘杂交技术已用于耐盐碱花生种质创制,可望成为培育耐盐碱品种的重要手段。青岛农业大学应用未成熟叶片体胚发生途径再生植株技术,并通过在培养基中添加化学诱变剂和NaCl进行离体诱变和筛选,培育出在0.7% NaCl中发芽率50%以上的突变体后代,而其亲本花育22号只有6.7%[12]。Kamruzzaman等(2015)[9]报道,花生突变体在盐碱地上种植,子仁单产可达165 kg。笔者在青岛市城阳区盐碱地种植品种间杂种、种间杂种、化学突变体等126 个参试花生品种(系),发现花育9610等11 个品种(系)在盐碱地和高产地块上均表现较好,有的在个别盐碱地块单产可达400 kg以上[13]。本研究目的在于通过将本项目组育成、在城阳盐碱地表现较好的品种(系)种植于东营盐碱地上,以对其丰产性进行初步评价,进而实现这些品种(系)的推广。
1材料与方法
试验田位于东营市垦利县二十八村,于2015年进行。试验Ⅰ和试验Ⅲ区,按对角线法取0~20 cm土样化验;试验Ⅱ区地块因盐分分布一头轻,一头重,故分别按对角线法取0~20 cm土样化验。取样时间为结合耕地施磷酸二铵、三元复合肥之后。化验分析由青岛市农业科学研究院中心实验室按NY/T 395-2012完成,结果见表1。
参试花生品种(系)共17个,包括品种9个、化学突变体品系8个(表2、表3、表4、表5),其中群育101为外单位育成,其余材料均系本项目组育成。化学突变体品系为EMS处理群育101育成[14]。试验Ⅰ和试验Ⅱ测试花生品种在不同地块上的产量表现,种植顺序自南到北依次为:花育40号、花育962、花育9611、花育9613、花育9610、花育57、花育44号。花育40号外未设保护行。试验Ⅲ,与试验Ⅰ位于同一试验区,测试花生化学突变体品系的产量表现,以花育31号和群育101为对照。
起垄覆膜栽培,垄宽90 cm。双粒播,666.7 m2密度8 888.9穴。结合耕地666.7m2施磷酸二铵、三元复合肥各20 kg,起垄前施缓释肥50 kg。试验Ⅰ区长为5 m,试验Ⅱ区长170 m。试验Ⅰ与试验Ⅱ除花育40号种植1垄外其它品种每品种均种植2垄。试验Ⅲ区长5 m,每份参试材料1行。田间管理措施同常规。收获时测定植株农艺性状、荚果干燥后测定产量相关指标。多仁果率为至少含有2个子仁的单个荚果数量占总果数的比率。
2结果与分析
2.1参试花生品种农艺性状表现
试验Ⅰ花生品种单株考种数据如表2所示。主茎高,花育44号最高(44.0 cm),高油酸品种花育962最矮(33.0 cm)。侧枝长,花育44号最长(54.3 cm),花育40号最短(40.3 cm)。总分枝和结果枝数,花育9613最多(分别为9.4条、8.5条),花育962最少(分别为5.1条、5.6条)。单株结果数22.5~60.6个,花育9611最多,花育57次之,花育9610第三。
2.2参试花生品种产量性状表现
试验Ⅰ,7个花生品种的产量数据如表3所示,荚果单产为245.93~336.67 kg,子仁单产为172.33~222.20 kg。荚果和子仁产量,花育57和花育40号分列第一、第二位。百果重和百仁重,花育962最高(分别为180.0 g、75.0 g)、花育40号第二(分别为175.0 g、70.0 g)。500 g果数391~514个。500 g仁数640~804个。出米率66.0%~71.0%,花育44号最高,花育40号第二(70.0%),花育9610和花育57最低。
试验Ⅱ,相同的7个花生品种其产量数据如表4所示,荚果单产为186.93~246.14 kg,出米率为57.0%~70.0%,子仁单产为130.85~159.99 kg。各品种荚果和子仁单产均低于试验Ⅰ,与试验Ⅰ相比,试验Ⅱ荚果减产幅度为5.11%~44.48%,子仁减产幅度为9.45%~41.11%。子仁减产率花育9610最低,花育9611次之。就子仁产量看,与试验Ⅰ相仿,花育40号仍稳居前列,而花育9611和花育9610则分别从试验Ⅰ的第五位和末位跃居本试验第二位和第三位(花育9610与花育962并列第三)。从收获前调查发现,花育9611在盐碱程度较重地段也有较高的存活率(图1)。
需要指出的是,试验Ⅰ和试验Ⅱ中,花育40号靠边种植,无保护行,其产量必然偏高,因此仅供参考;再者,2015年花生生长期前旱后涝,试验地中间部分积水严重,花育9611、花育9613、花育9610产量受到影响。
2.3参试花生突变体产量性状表现
试验Ⅲ,参试的10个花生品种(系)产量相关数据见表5,荚果单产均高于400 kg,最低的群育101为401.62 kg,最高的ST-2-3A为562.28 kg。所有品系均比群育101增产,幅度为2.4%~40.0%。突变体品系中,只有ST-2-3A、ST-2-4G、ST-2-4A、ST-2-4D比花育31号增产,增幅为1.91%~17.05%。在相同地块种植,试验Ⅲ参试材料单产水平明显高于试验Ⅰ。
3讨论与结论
三个试验所在地块,有机质含量均极度匮乏,按全国第二次土壤普查分级标准(6级标准),属第6级,低等肥力;速效氮低于30 mg/kg,亦属第6级;速效钾为120~140 mg/kg,属第3级;有效磷含量仅为6.3~10.4 mg/kg,缺磷。盐分含量为0.074%~0.207%,属轻度至中度盐化土。pH值为7.79~8.46,按我国土壤盐碱度5级标准,属碱性。此地为撂荒地,整地前芦苇等杂草丛生。收获前调查,盐碱严重的地段几乎不长花生(图1)。因土样分析未提前开展,致使施肥缺乏针对性。但即使这样,参试花生品种单产最低仍达到186.93 kg。研究发现,高盐胁迫影响花生结瘤,导致叶片内含氮量减少[14];叶面喷施磷肥有恢复因盐胁迫导致的花生植株磷含量降低和增钾、增钙及降钠之作用,荚果产量明显提高[15];施钾肥能促进Na+外排、K+积累和渗透调节,从而增强花生耐盐性[16]。盐碱地增施有机肥和钙肥在多种作物上有显著的增产效果,已成为盐碱地推荐的重要技术措施[17]。可以预见,通过增施有机肥和补充氮、磷、钾、钙素,花生产量还有很大的提升空间。
试验Ⅰ中,参试的7个花生品种荚果单产均在240 kg以上,子仁单产170 kg以上,但试验区总面积较小(58.7 m2)。试验Ⅱ中,试验区总面积为1 860.0 m2,试验结果有一定说服力,这7个品种荚果和子仁单产均低于试验Ⅰ,但荚果单产均不低于185 kg,其中花育9611、花育44号、花育40号、花育962、花育9610的荚果单产超过220 kg,高于Singh等(2016)[11]报道的参试花生最高单产209 kg;子仁单产均不低于130 kg,其中花育40、花育9611、花育9610和花育962的子仁单产均超过150 kg,高于Singh等(2016)[11]报道的参试花生最高子仁单产135 kg。花育9610和花育9611试验Ⅱ与试验Ⅰ相比子仁产量降幅由低到高列前两位,表明其能耐受较重的盐碱胁迫。
试验Ⅲ参试花生品种(系)产量水平高于试验Ⅰ和试验Ⅱ,荚果单产均在400 kg以上,花育31号达480.37 kg,8个化学突变体品系荚果单产为411.25~562.28 kg,均高于其亲本群育101,增幅2.4%~40.0%。与试验Ⅰ类似,试验Ⅲ试验区总面积也不大,只有22.7 m2,未设重复,因此产量估计可能有较大误差。但本试验化学突变体产量较高并不令人意外,因为这些突变体均来源于E1-2单株,该单株系群育101经EMS诱变处理后经2%NaCl发芽胁迫而筛选获得的唯一一棵存活下来的植株[18]。
种间杂种和EMS化学突变体在东营盐碱地的种植表现再次证明,远缘杂交和化学诱变的确是花生耐盐碱品种选育的有效手段[13]。以往研究指出,花生耐盐性常表现出显著的基因型与环境互作。本研究东营盐碱地参试品种产量位次与青岛市城阳区试验结果[13]差异较大,初选出的品种(系)在盐碱地种植丰产性和稳产性尚需大面积、多年多点试验评价,这是生产应用前必须做好的工作。
参考文献:
[1]
王文卿,陈琼. 南方滨海耐盐植物资源(一)[M]. 厦门:厦门大学出版社,2013:2.
[2]钦佩,周春霖,安树青,等. 海滨盐土农业生态工程[M]. 北京:化学工业出版社,2002.
[3]赵明范. 世界土壤盐渍化现状及研究趋势[J]. 世界林业研究,1994,7(1):84-86.
[4]王遵亲. 中国盐渍土[M]. 北京:科学出版社,1993.
[5]吴兰荣,陈静,许婷婷,等. 花生全生育期耐盐鉴定研究[J]. 花生学报,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]王传堂,王秀贞,唐月异,等. 耐盐碱花生品种(系)田间筛选鉴定[J]. 山东农业科学,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. 土壤改良与配方施肥[M]. 北京:中国农业大学出版社,2015:112-113.
[18]王秀贞,王传堂,唐月异,等. 花生诱变材料及品系芽期耐盐性鉴定[J]. 花生学报,2011,40(4):13-18.