王傳堂 王秀貞 吳琪 唐月異 孫全喜 王志偉



摘要:在東營墾利縣低肥力鹽堿地對9個花生品種、8個化學突變體品系的產量進行了初步評價。結果表明,隨鹽堿程度加重,參試品種單產均明顯降低,種間雜種花育9610和花育9611減產幅度最低,表現出較強的耐鹽性。經EMS誘變結合芽期2%NaCl篩選育成的突變體品系,均比親本群育101增產,增幅2.4%~40.0%,其中4個突變體品系產量水平高于對照品種花育31號,666.7m2產量達489.53~562.28 kg。初選出的品種(系)在鹽堿地種植產量水平和穩產性尚需大面積、多年多點試驗評價。
關鍵詞:花生;鹽堿地;種間雜種;化學突變體
中圖分類號:S565.203.7文獻標識號:A文章編號:1001-4942(2016)10-0069-05
土壤鹽漬化是一個全球性的資源和生態問題[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、灌溉面積擴大等原因,世界范圍內土壤次生鹽漬化現象日趨嚴重,已成為威脅作物高產穩產的主要障礙之一。我國鹽堿土總面積約為9 913萬公頃,其中現代鹽堿土3 693萬公頃,殘余鹽堿土4 487萬公頃,潛在鹽堿土1 733萬公頃,治理任務相當艱巨[4]。如能有效地加以利用,其潛在經濟效益和社會效益無疑將十分巨大。
糧油安全關系著國家安危,目前我國食用油脂對國際市場的依存度高達60%以上。花生是我國和世界上重要的油料作物、國際市場上深受消費者歡迎的食用作物和比較效益高的大宗作物。花生子仁約含50%的優質食用油和26%的高消化率蛋白。花生單位面積產油量高于其它油料作物,大力發展花生生產有助于提高我國油脂自給率。花生適宜與糧食或棉花作物輪作,篩選、培育耐鹽堿花生品種,不與糧棉爭地,對于高效利用鹽堿地資源、促進種植業結構調整、擴大花生種植面積、滿足國內食用油脂和蛋白質需求、出口創匯、增加農民收入、加速農業和農村經濟發展具有重要意義。
花生栽培品種最適合種植于中性偏酸的土壤。鹽堿脅迫是花生產量的重要限制因子。世界范圍內花生耐鹽堿育種進展遲緩,大部分研究在印度、孟加拉國和中國進行。從耐鹽堿鑒定手段看,發芽試驗、盆栽試驗被廣泛運用,多以相對發芽率、胚根長度、主莖高、側枝長、生物量等指標作為選擇依據,很多試驗未進行到收獲,缺乏最為關鍵的產量指標,因此選出來的“耐鹽”品種缺乏足夠的說服力。研究發現,芽期耐鹽性與其它時期耐鹽性無明顯關聯[5];影響莢果生長發育的灌溉水電導率要比影響營養體生長的低得多[6];依據生物量與根據產量確定的耐鹽基因型并不相同[7]。吳蘭榮等(2005)[5]研究認為,NaCl致死濃度芽期最低,幼苗期次之,開花下針期、飽果成熟期最高。Azad等(2013)[8]根據相對產量確定的花生不同時期對鹽害敏感性的次序為,開花期﹥莢果充實期﹥營養生長期。上述研究結果充分說明在鹽堿地進行花生豐產性鑒定的必要性。
耐鹽堿品種鑒定的目的在于生產應用。近年來,通過大田試驗篩選耐鹽堿品種的研究已開始得到重視,對參試品種(系)的產量表現有了一些報道。Kamruzzaman等(2015)[9]報道,花生栽培種雜交后代在鹽堿地上種植,單產(本文指666.7m2產量,下同)最高可達190 kg。Singh等(2008、2016)[10,11]報道,參試品種(系)莢果和子仁單產最高可達209、135 kg。
理化誘變、組培技術和遠緣雜交技術已用于耐鹽堿花生種質創制,可望成為培育耐鹽堿品種的重要手段。青島農業大學應用未成熟葉片體胚發生途徑再生植株技術,并通過在培養基中添加化學誘變劑和NaCl進行離體誘變和篩選,培育出在0.7% NaCl中發芽率50%以上的突變體后代,而其親本花育22號只有6.7%[12]。Kamruzzaman等(2015)[9]報道,花生突變體在鹽堿地上種植,子仁單產可達165 kg。筆者在青島市城陽區鹽堿地種植品種間雜種、種間雜種、化學突變體等126 個參試花生品種(系),發現花育9610等11 個品種(系)在鹽堿地和高產地塊上均表現較好,有的在個別鹽堿地塊單產可達400 kg以上[13]。本研究目的在于通過將本項目組育成、在城陽鹽堿地表現較好的品種(系)種植于東營鹽堿地上,以對其豐產性進行初步評價,進而實現這些品種(系)的推廣。
1材料與方法
試驗田位于東營市墾利縣二十八村,于2015年進行。試驗Ⅰ和試驗Ⅲ區,按對角線法取0~20 cm土樣化驗;試驗Ⅱ區地塊因鹽分分布一頭輕,一頭重,故分別按對角線法取0~20 cm土樣化驗。取樣時間為結合耕地施磷酸二銨、三元復合肥之后。化驗分析由青島市農業科學研究院中心實驗室按NY/T 395-2012完成,結果見表1。
參試花生品種(系)共17個,包括品種9個、化學突變體品系8個(表2、表3、表4、表5),其中群育101為外單位育成,其余材料均系本項目組育成。化學突變體品系為EMS處理群育101育成[14]。試驗Ⅰ和試驗Ⅱ測試花生品種在不同地塊上的產量表現,種植順序自南到北依次為:花育40號、花育962、花育9611、花育9613、花育9610、花育57、花育44號。花育40號外未設保護行。試驗Ⅲ,與試驗Ⅰ位于同一試驗區,測試花生化學突變體品系的產量表現,以花育31號和群育101為對照。
起壟覆膜栽培,壟寬90 cm。雙粒播,666.7 m2密度8 888.9穴。結合耕地666.7m2施磷酸二銨、三元復合肥各20 kg,起壟前施緩釋肥50 kg。試驗Ⅰ區長為5 m,試驗Ⅱ區長170 m。試驗Ⅰ與試驗Ⅱ除花育40號種植1壟外其它品種每品種均種植2壟。試驗Ⅲ區長5 m,每份參試材料1行。田間管理措施同常規。收獲時測定植株農藝性狀、莢果干燥后測定產量相關指標。多仁果率為至少含有2個子仁的單個莢果數量占總果數的比率。
2結果與分析
2.1參試花生品種農藝性狀表現
試驗Ⅰ花生品種單株考種數據如表2所示。主莖高,花育44號最高(44.0 cm),高油酸品種花育962最矮(33.0 cm)。側枝長,花育44號最長(54.3 cm),花育40號最短(40.3 cm)。總分枝和結果枝數,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)。單株結果數22.5~60.6個,花育9611最多,花育57次之,花育9610第三。
2.2參試花生品種產量性狀表現
試驗Ⅰ,7個花生品種的產量數據如表3所示,莢果單產為245.93~336.67 kg,子仁單產為172.33~222.20 kg。莢果和子仁產量,花育57和花育40號分列第一、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號第二(分別為175.0 g、70.0 g)。500 g果數391~514個。500 g仁數640~804個。出米率66.0%~71.0%,花育44號最高,花育40號第二(70.0%),花育9610和花育57最低。
試驗Ⅱ,相同的7個花生品種其產量數據如表4所示,莢果單產為186.93~246.14 kg,出米率為57.0%~70.0%,子仁單產為130.85~159.99 kg。各品種莢果和子仁單產均低于試驗Ⅰ,與試驗Ⅰ相比,試驗Ⅱ莢果減產幅度為5.11%~44.48%,子仁減產幅度為9.45%~41.11%。子仁減產率花育9610最低,花育9611次之。就子仁產量看,與試驗Ⅰ相仿,花育40號仍穩居前列,而花育9611和花育9610則分別從試驗Ⅰ的第五位和末位躍居本試驗第二位和第三位(花育9610與花育962并列第三)。從收獲前調查發現,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Ⅰ和試驗Ⅱ中,花育40號靠邊種植,無保護行,其產量必然偏高,因此僅供參考;再者,2015年花生生長期前旱后澇,試驗地中間部分積水嚴重,花育9611、花育9613、花育9610產量受到影響。
2.3參試花生突變體產量性狀表現
試驗Ⅲ,參試的10個花生品種(系)產量相關數據見表5,莢果單產均高于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,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號增產,增幅為1.91%~17.05%。在相同地塊種植,試驗Ⅲ參試材料單產水平明顯高于試驗Ⅰ。
3討論與結論
三個試驗所在地塊,有機質含量均極度匱乏,按全國第二次土壤普查分級標準(6級標準),屬第6級,低等肥力;速效氮低于30 mg/kg,亦屬第6級;速效鉀為120~140 mg/kg,屬第3級;有效磷含量僅為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,按我國土壤鹽堿度5級標準,屬堿性。此地為撂荒地,整地前蘆葦等雜草叢生。收獲前調查,鹽堿嚴重的地段幾乎不長花生(圖1)。因土樣分析未提前開展,致使施肥缺乏針對性。但即使這樣,參試花生品種單產最低仍達到186.93 kg。研究發現,高鹽脅迫影響花生結瘤,導致葉片內含氮量減少[14];葉面噴施磷肥有恢復因鹽脅迫導致的花生植株磷含量降低和增鉀、增鈣及降鈉之作用,莢果產量明顯提高[15];施鉀肥能促進Na+外排、K+積累和滲透調節,從而增強花生耐鹽性[16]。鹽堿地增施有機肥和鈣肥在多種作物上有顯著的增產效果,已成為鹽堿地推薦的重要技術措施[17]。可以預見,通過增施有機肥和補充氮、磷、鉀、鈣素,花生產量還有很大的提升空間。
試驗Ⅰ中,參試的7個花生品種莢果單產均在240 kg以上,子仁單產170 kg以上,但試驗區總面積較小(58.7 m2)。試驗Ⅱ中,試驗區總面積為1 860.0 m2,試驗結果有一定說服力,這7個品種莢果和子仁單產均低于試驗Ⅰ,但莢果單產均不低于185 kg,其中花育9611、花育44號、花育40號、花育962、花育9610的莢果單產超過220 kg,高于Singh等(2016)[11]報道的參試花生最高單產209 kg;子仁單產均不低于130 kg,其中花育40、花育9611、花育9610和花育962的子仁單產均超過150 kg,高于Singh等(2016)[11]報道的參試花生最高子仁單產135 kg。花育9610和花育9611試驗Ⅱ與試驗Ⅰ相比子仁產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Ⅲ參試花生品種(系)產量水平高于試驗Ⅰ和試驗Ⅱ,莢果單產均在400 kg以上,花育31號達480.37 kg,8個化學突變體品系莢果單產為411.25~562.28 kg,均高于其親本群育101,增幅2.4%~40.0%。與試驗Ⅰ類似,試驗Ⅲ試驗區總面積也不大,只有22.7 m2,未設重復,因此產量估計可能有較大誤差。但本試驗化學突變體產量較高并不令人意外,因為這些突變體均來源于E1-2單株,該單株系群育101經EMS誘變處理后經2%NaCl發芽脅迫而篩選獲得的唯一一棵存活下來的植株[18]。
種間雜種和EMS化學突變體在東營鹽堿地的種植表現再次證明,遠緣雜交和化學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,花生耐鹽性常表現出顯著的基因型與環境互作。本研究東營鹽堿地參試品種產量位次與青島市城陽區試驗結果[13]差異較大,初選出的品種(系)在鹽堿地種植豐產性和穩產性尚需大面積、多年多點試驗評價,這是生產應用前必須做好的工作。
參考文獻:
[1]
王文卿,陳瓊. 南方濱海耐鹽植物資源(一)[M]. 廈門:廈門大學出版社,2013:2.
[2]欽佩,周春霖,安樹青,等. 海濱鹽土農業生態工程[M]. 北京:化學工業出版社,2002.
[3]趙明范. 世界土壤鹽漬化現狀及研究趨勢[J]. 世界林業研究,1994,7(1):84-86.
[4]王遵親. 中國鹽漬土[M]. 北京:科學出版社,1993.
[5]吳蘭榮,陳靜,許婷婷,等. 花生全生育期耐鹽鑒定研究[J]. 花生學報,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]. 山東農業科學,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:中國農業大學出版社,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]. 花生學報,2011,40(4):13-18.