不同玉米品种%28系%29成熟期耐盐碱性综合评价.pdf

第 卷 第期宁夏大学学报(自然科学版)年月V o l N o J o u r n a l o fN i n g x i aU n i v e r s i t y(N a t u r a lS c i e n c eE d i t i o n)J u n 文章编号:()不同玉米品种(系)成熟期耐盐碱性综合评价史镜昭,谢小伟,唐瑀璠,张恩,马东海,王彬,(宁夏大学 农学院,宁夏 银川 ;宁夏大学 西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室,宁夏银川 ;宁夏大学 西北土地退化与生态恢复省部共建国家重点实验室培育基地,宁夏 银川 )摘要:以 份不同品种玉米为实验材料,设重度盐碱地(盐的质量含量为 g/k g,p H )和轻度盐碱地(盐的质量含量为 g/k g,p H )个处理,对玉米成熟期的农艺性状及产量等指标进行测定,并通过相关性、主成分、隶属函数和聚类分析等方法,对实验材料的耐盐碱能力进行综合评价,划分耐盐碱性的等级结果表明,随着盐碱胁迫浓度的增加,玉米各指标的平均值降低,其中,穗质量、籽粒产量和生物产量在重度盐碱胁迫下的变异系数明显高于轻度盐胁迫下的;株高和穗质量与生物产量呈极显著正相关关系,茎粗和穗长与生物量呈显著正相关关系,行粒数与籽粒产量呈极显著正相关关系,穗质量、百粒质量和生物量与籽粒产量呈显著正相关关系不同品种玉米成熟期的各项指标对盐碱胁迫的耐受性不同,综合评价值(D)和聚类分析显示,个品种玉米的耐盐碱能力由强到弱依次为J /,/,J /,A/A ,H /,佰清 ,中原单,佰清 ,J /,桂青贮号,佰清 ,/,A /H ,C/A ,北/筛选出个高度盐碱敏感品种(C/A ,北/);个强耐盐碱品种(J /,/,J /,A/A ,H /)关键词:玉米;成熟期;耐盐碱性;综合评价分类号:(中图)S ;S 文献标志码:A收稿日期:基金项目:土默特右旗盐碱地改良示范区科技项目作者简介:史镜昭(),男,硕士研究生,主要从事作物栽培与耕作研究,(电子信箱)q q c o m通信联系人:王彬(),男,教授,研究生导师,主要从事作物栽培与作物生理生态研究,(电子信箱)q q c o m土壤盐碱化造成全球土地资源匮乏全世界盐渍土地面积约 h m,占全部土地面积的 我国各种类型的盐渍土壤总面积为 万h m,约占国土总面积的 ,其中耕地中盐渍化面积占全国耕地面积的 土壤盐碱化导致的土壤退化问题,严重制约着我国农业生产和农业经济的发 展,也 直 接 影 响 国 家 的 粮 食 安 全 和 耕 地 安全对盐碱地进行改良并加以利用,有利于我国农业农村的可持续发展生物改良作为一种成本低、工程量小、持久性强和有利于生态环境良性循环的土壤改良措施,成为近几年的研究热点因此耐盐碱作物品种的繁育和筛选对盐碱地的开发利用具有重要意义玉米是一种耐盐性相对较弱的中度敏感、粮食、饲料、工业兼用型作物当玉米受到盐碱胁迫时,其细胞内累积大量盐离子,导致离子平衡被打破,使玉米的生长发育受阻,最终导致玉米生物产量和经济产量降低付艳等研究盐胁迫下玉米在苗期的耐盐性生理生化指标,并筛选出苗期的耐盐性评价指标武博洋等对苗期玉米在盐胁迫下的耐盐基因表达调控机制进行相关研究 景宇鹏等通过室内发芽和室外砂培的方法,对玉米在苗期的发芽状况及抗逆性表达等进行研究,并对其耐盐碱能力进行评价张静等对不同基因型玉米在芽期的耐盐性进行分析,筛选出不同耐盐性的玉米品种杨书华等对大田玉米在苗期的耐盐性进行鉴定分析 目前,关于玉米的种质耐盐碱性鉴定研究,主要集中在室内条件下的萌发期和幼苗期,而对于大田环境条件下成熟期、收获期的耐盐碱性研究相对较少 对于成熟期玉米的耐盐性鉴定,大田环境下能最大限度地还原现实生产的逆境条件,为生产实际提供参考 笔者通过大田实验,对 个品种玉米在成熟期的农艺性状及产量指标进行测定分析,并通过加权隶属函数分析法对不同品种玉米的耐盐碱性进行综合评价和分类,筛选出耐盐碱性强、产量高的玉米种质资源,可为有效综合开发、利用盐碱地研究提供参考宁夏大学学报(自然科学版)第 卷材料与方法 材料以 个杂交种玉米为实验材料,其编号、名称及来源见表表玉米品种编号品种材料来源佰清 宁夏佰清源草业有限公司佰清 宁夏佰清源草业有限公司佰清 宁夏佰清源草业有限公司A/A 宁夏佰清源草业有限公司J /宁夏佰清源草业有限公司C/A 宁夏佰清源草业有限公司A /H 宁夏佰清源草业有限公司H /宁夏佰清源草业有限公司桂青贮号广西壮族自治区玉米所 中原单 中国农业科学院 北/宁夏佰清源草业有限公司 /宁夏佰清源草业有限公司 /宁夏佰清源草业有限公司 J /宁夏佰清源草业有限公司 J /宁夏佰清源草业有限公司 实验设计实验于 年月在宁夏石嘴山市平罗县高庄乡(E ,N )进行实验田分 别 为 轻 度 盐 碱 地(土 壤 中 盐 的 质 量 含 量 为 g/k g,p H )和重度盐碱地(土壤中盐的质量含量为 g/k g,p H ),土壤的理化性质见表采用随机区组设计,小区面积为m(m,均行种植、单粒穴播(播种深度约c m),行距为 m,株距为 m,小区过道间隔m,每个品种做个重复实验,每块实验田四周种植m的保护行播种前进行整地耙平,并施用复合肥(w(N)w(PO)w(KO)k g/h m作为基肥播种时精选每个品种中籽粒饱满、大小均匀的种子进行播种在玉米整个生育期,按期对块地进行统一的中耕除草、灌水施肥管理:在苗期,进行次中耕除草防治病虫害因该期需水量较少,采用铺设滴灌方式进行灌水在穗期,进行追肥灌水和中耕培土在花粒期,为预防花朵干旱早衰,要进行一次灌水并追施叶面肥(尿素)测定指标与方法在玉米成熟期,选择株长势基本一致的植株并测量株高(H)及茎粗(C)每个小区取mm的玉米植株,置于烘箱中于 杀青 m i n 然后于 烘干至恒重,称其质量(即生物量)选取每个品种中具有代表性且长势一致的个果穗,测量其穗长、穗质量、穗直径、穗行数、行粒数、秃尖长、单穗粒质量、百粒质量、脱粒后穗直径等,并计算籽粒的产量表不同地块土壤的物理性质地块(深度)(N)/(gk g)(P)/(gk g)(K)/(gk g)(NH)/(gk g)(P)/(m gk g)(K)/(m gk g)(C)/(gk g)p H值/(gk g)w/轻度盐碱地(c m)重度盐碱地(c m)注:(P),(K),(C),(NH),分别为速效磷、速效钾、有机质、碱解氮和盐的质量含量 数据统计与分析通过E x c e l 进行数据整理并计算平均值、标准差,S P S S 进行测定指标数据的相关性分析及主成分分析,D P S 对综合评价值(D)进行聚类分析,隶属函数分析法对玉米的耐盐碱性进行综合评价)耐盐碱指数(s a l tt o l e r a n c ei n d e x,Is t)Is t为重度盐胁迫下的测定值与轻度盐胁迫下测定值的比值)隶属函数值:U(Xj)(XjXm i n)/(Xm a xXm i n),式中:Xj为玉米的性状指标测定值在第j个因子上的得分;Xm i n为第j个因子得分的最小值;Xm a x为第j个因子得分的最大值)因子的权重wj:wjPjmjPj,j,n,式中:wj为第j个因子在所有公因子中的重要程度;Pj为每个品种在第j个因子的贡献率第期史镜昭等:不同玉米品种(系)成熟期耐盐碱性综合评价)综合评价D:DinjU(Xj)Wj,j,k,式中:Di为玉米在成熟期的耐盐性综合评价值;k为样品的个数)盐碱胁迫对植物生长的抑制程度该指标的计算方法是,对照指标测定值与盐碱胁迫下指标测定值的差,与对照指标测定值的比值结果与分析 盐碱胁迫对成熟期玉米生长的影响在重度盐碱胁迫条件下,份玉米各项指标的平均值较轻度盐碱胁迫下的呈下降趋势(表)各项指标受胁迫抑制的程度由大到小依次为穗质量()、百粒质量()、穗长()、行粒 数()、穗 直 径()、穗 行 数()、茎 粗()、脱 粒 后 的 穗 直 径()、株高()在重度盐碱胁迫下,秃尖长的平均值较轻度胁迫下的长 ,说明盐碱胁迫抑制了穗粒数的大小在重度盐碱胁迫下,不同品种玉米对盐碱的耐受能力不同除株高和秃尖长外,各性状的变异系数均比轻度盐碱胁迫下的大,其中 穗 质 量()、穗 长()、行 粒 数()、百粒质量()、穗直径()、穗行数()、茎粗()的变异系数分别较轻度盐碱胁迫下的高 ,个百分点,尤其是穗质量、穗长和行粒数的变异系数增大明显,说明这个指标对盐碱成分的敏感度差异大表轻度和重度盐碱胁迫下玉米的生长情况指标轻度盐碱胁迫下重度盐碱胁迫下最小值最大值平均值标准差变异系数/最小值最大值平均值标准差变异系数/株高/m 茎粗/c m 穗长/c m 穗质量/g 穗行数/行 行粒数/个 百粒质量/g 秃尖长/c m 穗直径/c m 穗脱粒后直径/c m 盐碱胁迫对玉米产量的影响生物量m和籽粒产量y是评价饲用玉米和普通玉米的重要指标在重度盐碱胁迫下,玉米的生物量和籽粒产量平均值分别较轻度盐碱胁迫下减少 、(表)在轻度盐碱胁迫下,生物量和籽粒产量高于平均值的玉米品种有个,其中,生物 量 排 在 前位 的 是 /,J /,/,籽粒产量排在前位的是J /,H /,/,个指标均排在前位的是J /,/在重度盐碱胁迫下,生物量高于平均值的玉米品种有个,其中,排在前位的是 /,佰清 ,J /;籽粒产量高于平均值的有个,其中A/A ,/,J /位居前位,两者均排在前位的是 /、J /生物量在两种生长环境下均高于平均值的有 /,J /,J /,佰清 和佰清 ;籽粒产量在两种生长环境下均高于平均值的有J /J,/,H /和J /两项指标的耐盐碱指数在不同品种间表现 不 同,其 中 均 排 在 前位 的 是 佰 清 ,J /,A/A 与重度盐碱胁迫下的相比,玉米的生物量和籽粒产量变异系数较轻度盐碱胁迫下的分别高 ,各项指标及产量耐盐碱指数的相关性将不同品种玉米各指标的耐盐碱指数及产量的耐盐碱指数进行相关分析(表)结果显示,株高与生物量呈极显著正相关关系(P );茎粗与行粒数、生物量呈显著正相关关系(P );穗长与宁夏大学学报(自然科学版)第 卷表不同品种玉米在轻度和重度盐碱胁迫下的生物量与产量品种与指标mym/(k gh m)m/(k gh m)耐盐碱指数排序y/(k gh m)y/(k gh m)耐盐碱指数排序佰清 佰清 佰清 A/A J /C/A A /H H /桂青号 中原单 北/J /J /平均值 标准差 变异系数 注:m,m分别为轻度、重度盐碱胁迫下的生物量;y,y分别为轻度、重度盐碱胁迫下的籽粒产量表不同指标耐盐碱指数的相关分析指标株高茎粗穗长穗质量穗行数行粒数穗直径秃尖长脱粒后直径百粒质量生物量籽粒产量株高茎粗 穗长 穗质量 穗行数 行粒数 穗直径 秃尖长 脱粒后直径 百粒质量 生物量 籽粒产量 注:表示在P 水平上显著,表示在P 水平上显著穗质量、生物量呈显著正相关关系(P );穗质量与穗 直 径、生 物 量 呈 极 显 著 正 相 关 关 系(P ),穗质量与行粒数、籽粒产量呈显著正相关关系(P );行粒数与籽粒产量呈极显著正相关关系(P );穗直径与百粒质量呈显著正相关关系(P );脱粒后直径与百粒质量呈显著正相关关系(P );百粒质量、生物量与籽粒产量呈显著正相关关系(P )第期史镜昭等:不同玉米品种(系)成熟期耐盐碱性综合评价 主成分分析对成熟期玉米 个耐盐碱性评价指标进行主成分分析,经标准化后的因子载荷矩阵见表因子FF的 特 征 值 贡 献 率 分 别 为 ,个特征值的累计贡献率为 因为个公因子包含所有数据信息的 ,将这 项指标转化为个相互独立的综合指标,代替原始所有指标数据的绝大部分耐盐碱信息F包含原始数据信息量的 ,主要由穗质量、生物量、株高和籽粒产量组成;F包含原始数据信息量的 ,主要由脱粒后直径、秃尖长、百粒质量组成;F包含原始数据信息量的 ,主要由穗直径、穗长组成;F包含原始数据信息量的 ,主要由穗行数组成表各项综合指标的系数及贡献率指标FFFF株高/m 茎粗/c m 生物量/g 穗长/c m 穗质量/