玉米在不同鹽堿條件下的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)與相關(guān)性分析

馬信飛，趙吉春，趙建風，郝曦煜，徐立朋，程微娜

（1.吉林省白城市農(nóng)業(yè)科學院，吉林 白城 137100；2.吉林農(nóng)業(yè)大學，吉林 長春 130118；3.黑龍江飛鶴乳業(yè)有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 230200；4.白城市動物疫病預防控制中心，吉林 白城 137099）

以白城地區(qū)為代表的吉林省松嫩平原，有著大面積鹽堿土地，受氣候及人為因素影響，生態(tài)環(huán)境脆弱，已經(jīng)對白城地區(qū)的生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展構(gòu)成嚴重威脅。加快玉米耐鹽堿品種選育，能有效利用西部地區(qū)鹽堿化土壤，使吉林省西部生態(tài)環(huán)境得到恢復和改善，也會直接推動貧困地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，對保障國家糧食安全具有重要意義。

育種界普遍使用的耐鹽堿育種方法主要有以下幾種。1)現(xiàn)代基因工程。用轉(zhuǎn)基因、基因編輯等現(xiàn)代科技手段直接從遺傳物質(zhì)水平提升耐鹽堿能力。但是，由于植物耐鹽堿能力是由多個單一性狀綜合而成的多基因互作的數(shù)量性狀，以目前的技術(shù)還很難在不影響原農(nóng)藝性狀的基礎(chǔ)上直接加入耐鹽堿的互作基因群[1]；2)人工誘導突變。用真空、輻射、失重等條件人工誘導產(chǎn)生突變體，從突變體中選擇耐鹽堿型。此技術(shù)存在方向隨機、工作量大、遺傳不穩(wěn)定的缺點[2]；3)遠緣雜交。用野生的耐鹽近源種或耐鹽遠緣種進行雜交，需克服遠緣雜交不親和、耐鹽表達受抑制、其他性狀受抑制等不利因素[3]；4)現(xiàn)有種質(zhì)資源選育。同一作物的不同品種的耐鹽堿能力不同，利用雜交選系技術(shù)可在一定程度上增強耐鹽性。相對來說，利用現(xiàn)有種質(zhì)資源選育耐鹽堿品種是最方便、快捷且低成本的方法[4]。

在不同鹽堿度條件下，玉米有著不同的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)，對不同處理與玉米綜合農(nóng)藝性狀顯著性和相關(guān)性進行分析，可以得出鹽堿度對玉米農(nóng)藝性狀影響程度；對不同處理的玉米同一農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)性進行分析，得出鹽堿條件對玉米農(nóng)藝性狀影響的趨勢[5-6]。本試驗旨在通過分析比較在不同鹽堿度條件下玉米各種農(nóng)藝性狀的變化，指導玉米耐鹽堿品種選育工作，為白城地區(qū)鹽堿地發(fā)展利用夯實基礎(chǔ)，也助力白城地區(qū)脫貧攻堅戰(zhàn)略順利實施。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

供試玉米材料由白城市農(nóng)業(yè)科學院提供，共計30 份，編號Y1—Y30。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計

本試驗設3 組鹽堿度梯度作為不同處理。

處理1：白城市農(nóng)業(yè)科學院試驗基地，為正常地塊，作對照組；

處理2：洮南市車力蒙古族鄉(xiāng)試驗點，為1 度鹽堿，pH 值8.7，全鹽量1.296 g/kg；

處理3：白城市農(nóng)業(yè)科學院鎮(zhèn)南試驗基地，為2 度鹽堿，pH 值9.3，全鹽量2.124 g/kg。

試驗組內(nèi)完全隨機排列，每個處理設3 次重復，調(diào)查并記錄2022 年和2023 年的數(shù)據(jù)。

1.2.2 田間管理

基于3 個試驗點均位于白城地區(qū)，除降水外氣候條件基本相同。3 個試驗點土地前秋翻、耙地，春起壟、鎮(zhèn)壓。于5 月初進行同期播種，人工手持單穴播種器，穴播3 粒，試驗小區(qū)為2 行區(qū)，行長5 m，行距0.6 m，種植密度6 萬株/hm2，播后灌水；5—9 月進行常規(guī)田間管理和生育期調(diào)查；10 月收獲、取樣；10 月中旬進行脫粒、測產(chǎn)、考種的數(shù)據(jù)收集；10 月下旬進行數(shù)據(jù)匯總、分析。其中，3 個試驗點底肥均施用施磷酸二銨300 kg/hm2、鉀肥150 kg/hm2、尿素100 kg/hm2；追肥均施尿素350 kg/hm2；做好三鏟三趟。病蟲草害防治措施相同，施用莠去津加苯唑草酮進行苗后雜草防除；于6 月下旬無人機噴施1 次殺蟲劑。水分管理以滿足玉米正常生長發(fā)育為準[7-8]。

1.2.3 農(nóng)藝性狀測定

本試驗共測定9 項主要農(nóng)藝性狀，包括株數(shù)、株高、莖粗、葉片數(shù)、葉面積、穗長、穗行數(shù)、百粒重、穗數(shù)[9]。

株數(shù)即收獲時小區(qū)株數(shù)；株高即從地面至植株最高點的高度；莖粗指地上第3 節(jié)中部直徑；葉片數(shù)即收獲時有效葉片數(shù)；葉面積即棒三葉葉面積平均值；穗數(shù)即小區(qū)總收獲穗數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

記錄2022 年和2023 年的綜合數(shù)據(jù)，用Excel 2010 進行農(nóng)藝性狀的數(shù)據(jù)整理歸納，用SPSS 21.0 進行數(shù)據(jù)顯著性和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗結(jié)果

1)株數(shù)。對照組中的30 份材料的株數(shù)均為36 株，是玉米在正常土壤條件下的正常表現(xiàn)；1 度鹽堿條件下30 份材料株數(shù)為32～36 株；而2 度鹽堿條件下30 份材料的株數(shù)為24～34 株，2 度鹽堿條件下，株數(shù)顯著減少。

2)株高。對照組30 份材料的株高為162～192 cm，平均值為174.53 cm；1 度鹽堿條件下30 份材料株高為139～174 cm，平均值為158.03 cm；2 度鹽堿條件下30 份材料株高為123～157 cm，而平均值則為145.29 cm。

3)莖粗。對照組中30 份材料的莖粗為2.10～2.86 cm，平均值為2.50 cm；1 度鹽堿條件下30 份材料莖粗為2.00～2.74 cm，平均值為2.35 cm；2 度鹽堿條件下30 份材料莖粗為1.82～2.46 cm，平均值為2.16 cm。

4)葉片數(shù)。對照組中30 份材料的葉片數(shù)為12～15 片，平均值為13.73 片；1 度鹽堿條件下30 份材料的葉片數(shù)為11～15 片，平均值為13.2 片；2 度鹽堿條件下30 份材料的葉片數(shù)為9～12 片，平均值為10.33 片。

5)葉面積。對照組中的30 份材料的葉面積為1 386～1 506 cm2，平均值為1 452 cm2；1 度鹽堿條件下30 份材料的葉面積為1 165～1 346 cm2，平均值為1 251 cm2；2 度鹽堿條件下30 份材料葉面積為864～1 044 cm2，平均值為946 cm2。

6)穗長。對照組30 份材料的穗長為20～28 cm，平均值為24.1 cm；1 度鹽堿條件下30 份材料穗長為19～26 cm，平均值為22.1 cm；2 度鹽堿條件下30 份材料穗長為16～22 cm，平均值為19.3 cm。

7)穗行數(shù)。對照組中的30 份材料的穗行數(shù)為10～16 行，平均值為12.26 行；1 度鹽堿條件下30 份材料穗行數(shù)為10～16 行，平均值為12.26 行；2 度鹽堿條件下30 份材料穗行數(shù)為8～14 行，平均值為11.13 行。

8)百粒重。對照組中30 份材料的百粒重為22.4～36.8 g，平均值為28.5 g；1 度鹽堿條件下30 份材料百粒重為22.0～36.5 g，平均值為28.0 g；2 度鹽堿條件下30 份材料百粒重為21.0～36.4 g，平均值為27.8 g。

9)穗數(shù)。對照組中30 份材料的穗數(shù)為36 穗，是玉米在正常土壤條件下的正常表現(xiàn)；1 度鹽堿條件下30 份材料穗數(shù)為28～36 穗，平均值為33.6 穗；2 度鹽堿條件下30 份材料穗數(shù)為15～34 穗，平均值為23.8 穗。

2.2 玉米農(nóng)藝性狀與鹽堿度相關(guān)性及其分析

由表1 可看出，1 度鹽堿（處理2）農(nóng)藝性狀受損程度：葉面積＞株高＞株數(shù)＞穗數(shù)＞穗長＞莖粗＞葉片數(shù)＞百粒重，穗行數(shù)沒有變化。2 度鹽堿（處理3）農(nóng)藝性狀受損程度：葉面積＞株數(shù)＞穗數(shù)＞葉片數(shù)＞株高＞穗長＞莖粗＞穗行數(shù)＞百粒重。株數(shù)、株高、莖粗隨鹽堿度升高而極顯著下降；葉片數(shù)在不同鹽堿度條件下均顯著減少；葉面積隨鹽堿度升高而極顯著減小；穗長隨鹽堿度升高而極顯著下降；1 度鹽堿條件下穗行數(shù)不受影響，2 度鹽堿條件下穗行數(shù)極顯著減少；1 度鹽堿條件下百粒重降低，但不顯著，2 度鹽堿下百粒重降低，相較于對照組，其顯著性有所增加，但依然不顯著；收獲穗數(shù)隨鹽堿度升高而極顯著減少。

表1 玉米農(nóng)藝性狀與鹽堿度相關(guān)性

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

隨著玉米植株受鹽堿脅迫程度加劇，各個農(nóng)藝性狀都受到一定程度的影響，且1 度鹽堿與2 度鹽堿對玉米農(nóng)藝性狀影響的趨勢不同，證明鹽堿對玉米影響呈現(xiàn)不同的曲線模型；同一個玉米品種的各種農(nóng)藝性狀對鹽堿耐受程度不同，在實際育種過程中應該參考木桶理論，由所有農(nóng)藝性狀中對鹽堿耐受力最弱的性狀決定植株整體適宜的鹽堿度；土壤鹽堿化對玉米產(chǎn)量性狀影響較大，對質(zhì)量性狀影響相對較小，特別是在低鹽堿度條件下。因此，土壤鹽堿化嚴重制約了玉米產(chǎn)量和質(zhì)量的提高，亟須改良鹽堿地。

3.2 結(jié)論

土壤鹽堿化對植株的影響是全方面的，極顯著影響玉米的各農(nóng)藝性狀。耐鹽堿育種時需要考慮實際鹽堿程度，2 度鹽堿與1 度鹽堿條件下最適宜種植的玉米品種不同。耐鹽堿育種時，1 度鹽堿條件選擇權(quán)重：葉面積＞株高＞株數(shù)＞穗數(shù)＞穗長＞莖粗＞葉片數(shù)＞百粒重＞穗行數(shù)；2 度鹽堿條件選擇權(quán)重：葉面積＞株數(shù)＞穗數(shù)＞葉片數(shù)＞株高＞穗長＞莖粗＞穗行數(shù)＞百粒重。玉米不同性狀對土壤鹽堿敏感度為選育耐鹽堿玉米品種提供了選育依據(jù)。

4 結(jié)束語

目前，不管是在我國，還是在全世界，很多育種家的目光都聚焦于玉米耐鹽堿品種選育。一方面是從環(huán)保角度來看，可以改善鹽堿地的生物類群，增加生物多樣性，有利于鹽堿地恢復；另一方面是從糧食安全角度來看，目前世界上一些國家和地區(qū)之間摩擦、沖突不斷，給世界糧食安全帶來了很大的威脅，在和平地區(qū)，單產(chǎn)增幅不大的情況下，要想實現(xiàn)糧食增產(chǎn)，必須要增加種植面積，這種情況下，對鹽堿地的利用顯得尤為重要。鹽堿地的改良利用不僅可以促進我國農(nóng)業(yè)發(fā)展，而且可以在很大程度上保障我國糧食安全。