灌溉水矿化度对不同品种大豆发芽和生长的影响.pdf

张鑫红等：灌溉水矿化度对不同品种大豆发芽和生长的影响6文章编号：1002-0659（2023）05-0006-07张鑫红1，赵杰2，肖辉2，张玉梅1，郑茹梅1，张波1，张颖3（1.天津市滨海新区农业农村发展服务中心，天津 300270；2.天津市农业科学院 农业资源与环境研究所，天津 300192；3.天津市生态环境保护综合行政执法总队，天津 300191）试验研究灌溉水矿化度对不同品种大豆发芽和生长的影响摘要：耐盐碱大豆种质资源筛选是有效利用盐碱地资源、提高大豆生产能力的重要研究方向。为分析不同大豆品种的耐盐水平，文章选取 19 个大豆品种为试验材料，进行人工气候室溶液浸泡种子发芽试验和智能温室基质栽培培养试验。在灌溉水 0 16 gL-1矿化度范围内设置 6 个梯度，分别测定大豆种子的发芽势、发芽率、植株成活率、叶片叶绿素含量、生物量、根长等指标。通过大豆耐盐能力对比试验，结果表明，在人工气候室溶液浸泡种子发芽试验中，当灌溉水矿化度为 12 gL-1时，大豆品种“冀豆 17”“邯豆 13”“齐黄 34”“中豆 63”的种子发芽势仍能达到 60%以上；当灌溉水矿化度为 16 gL-1时，“邯豆 13”“齐黄 34”的种子发芽势和发芽率表现出较高耐受性。在智能温室基质栽培培养试验中，从大豆植株成活率来看，“邯豆 13”耐受灌溉水矿化度程度最高，能耐受矿化度为 12 gL-1的灌溉水；“邯豆 13”“中豆 63”在灌溉水矿化度为 16 gL-1时，生物量较“冀豆 17”分别增加 118.6%和 206.9%、株高占淡水灌溉处理的比例大于 70%，“邯豆 13”“中豆63”持续生长在灌溉水矿化度为 12g L-1的环境下 35 d，叶片叶绿素含量占淡水灌溉处理的比例大于 60%。从大豆根长指标分析，“邯豆 13”“中豆 63”能耐受的灌溉水矿化度为 16g L-1。大豆苗期，“邯豆 13”“中豆 63”植株的耐盐能力较强。关键词：矿化度；灌溉水；大豆；发芽；生长中图分类号：S565.1文献标识码：A收稿日期：2023-04-23主要作者简介：张鑫红（1983），女，农艺师，主要从事农业技术推广工作。E-mail：农业农村部印发的“十四五”全国种植业发展规划中，将提高大豆油料产能和自给率放到重要位置，提出盐碱地种植大豆的新措施。2023年，中央一号文件提出要推进大豆和油料产能提升工程，稳步开发利用盐碱地种植大豆。由此可见，盐碱地是具有开发利用潜力的重要后备土地资源，耐盐碱大豆种质资源筛选是有效利用盐碱地资源、提高大豆生产能力的重要途径。本研究通过引进不同大豆品种，利用人工气候室和智能温室进行大豆耐盐能力鉴定，分析不同大豆品种的耐盐水平，为盐碱地区选择大豆品种提供参考。1 材料和方法1.1 试验材料供试大豆品种共 19 个，见表 1。1.2 试验设计1.2.1人工气候室溶液浸泡种子发芽试验试验表 1 供试大豆品种编号品种名称编号品种名称编号品种名称1 号冀豆 128 号油 601915 号中黄 3142 号冀豆 179 号中黄 5516 号中作 J200303 号邯豆 1310 号中黄 31317 号中黄 3344 号齐黄 3411 号中黄 34318 号中作 J200505 号中豆 6312 号中黄 8019 号中黄 3416 号中豆 4913 号中黄 397 号中豆 5714 号中黄 348设品种、灌溉水矿化度 2 个因素。参试大豆品种19 个，人工配制灌溉水矿化度分别为 0、2、4、8、12、16 gL-1，共 6 个梯度。采用培养皿进行种子发芽试验，设 3 次重复。先将培养皿内垫3 层纱布，再铺 2 层滤纸，按试验设计倒入定量的灌溉水，每个培养皿均匀播 15 粒大豆种子，7天津农林科技2023 年 10 月第 5 期（总第 295 期）在种子上覆盖 2 层纱布，放入 25 人工气候室恒温培养，每天观察培养皿水分情况，适当补充水分1-2。1.2.2智能温室基质栽培培养试验试验设大豆品种、灌溉水矿化度 2 个因素。参试大豆品种 4个，主要从发芽试验中筛选出比较耐盐的大豆品种。灌溉水矿化度设 0、4、6、8、12、16 gL-1，共 6 个梯度，试验设 4 次重复。基质栽培的营养钵上口径 12 cm、底径 8 cm、深 10 cm，装入专用基质后播种大豆，每盆播种 4 粒，覆盖厚 0.5 cm的基质，统一放入防渗水泥池中，保持 3 cm 淡水层，使基质湿润，保证有充足的水分使大豆发芽。待大豆出苗时，将其移至白色 PVC 培养池中，培养池规格为 40 cm100 cm20 cm。将相同矿化度灌溉水处理的营养钵放在位置相同的培养池中。采用过饱和灌溉方法，按试验设计在培养池中灌入 8 cm 深的矿化度水，浸泡 2 h 后放水，每 2 d 进行 1 次，使各处理灌溉水的矿化度保持稳定3-4。1.3 调查项目测定项目包括种子发芽势、发芽率、种子（植株）成活率、株高、叶片叶绿素含量、生物量、根长等指标。人工气候室溶液浸泡种子发芽试验于 2022年 7 月 21 日播种，自大豆种子发芽开始，每天观察记录种子发芽情况，计算发芽势、发芽率。智能温室基质栽培培养试验于 2022 年 8 月 9 日开始，用不同矿化度水灌溉大豆，在 8 月 25 日、9 月 1 日、9 月 13 日分别调查大豆植株成活率，9 月 13 日测定其生物量，8 月 9 日、8 月 18 日、8 月 25 日、9 月 1 日、9 月 13 日测量其株高，8月 18 日、8 月 25 日、9 月 1 日、9 月 13 日测定大豆叶片叶绿素含量的相对值（Spad 值），9 月13 日调查大豆根长。大豆株高用直尺测量；叶片叶绿素含量用手持 SPAD 叶绿素仪测定；生物量用直接称重法测定；大豆根长用直尺测量。试验中的全部植株均进行测量调查，计算平均值。按下列公式计算种子发芽势、发芽率、植株成活率：发芽势是指种子在发芽试验初期，在规定日期内正常发芽的种子数占供试种子数的百分比。发芽势（%）=规定日期内正常发芽的种子数100供试种子数发芽率是指种子在发芽试验终期，在规定时间内全部正常发芽的种子数占供试种子数的百分比。发芽率（%）=发芽结束时正常发芽的种子数100供试种子数成活率是指成活的植株数占调查植株总数的百分比。成活率（%）=成活植株总数100植株总数1.4 数据处理采用 Microsoft Excel 2010 软件进行数据统计与分析。2 结果与分析2.1 不同矿化度灌溉水对大豆种子发芽势、发芽率的影响2.1.1对大豆种子发芽势的影响结果表明（图1），在淡水灌溉处理下，19 个供试大豆品种的种子发芽势均在 60%以上。其中，当灌溉水矿化度为 2 gL-1时，“中黄 313”“中作 J20030”“中黄 334”的种子发芽势低于 50%，其他品种的种子发芽势均超过 60%；当灌溉水矿化度为 4 gL-1时，“中黄 314”“中作 J20030”的种子发芽势低于 50%，其他品种的种子发芽势均超过 60%；当灌溉水矿化度为 8 gL-1时，“冀豆17”“邯豆 13”“齐黄 34”“中豆 63”“中豆57”“油 6019”“中黄 313”的种子发芽势高于50%，其他品种的种子发芽势均低于 50%；当灌溉水矿化度为 12 gL-1时，“冀豆 17”“邯豆13”“齐黄 34”“中豆 63”的种子发芽势仍能达到 60%以上；当灌溉水矿化度为 16 gL-1时，“中豆 63”“中豆 49”“油 6019”的种子发芽势仍达到 40%，“冀豆 17”“邯豆 13”“齐黄34”的种子发芽势高于 30%。总体而言，当灌溉水矿化度为 4 gL-1时，19 个供试大豆品种的种子发芽势均表现良好。能耐受 8 gL-1矿化度灌溉水的大豆品种为“冀豆 17”“邯豆 13”“齐黄 34”“中豆 63”“中豆 57”“油 6019”，能耐受 12 gL-1矿化度灌溉水的大豆品种为“冀豆 17”“邯豆 13”“齐黄 34”“中豆 63”，能耐受 16 gL-1矿化度灌溉水的大豆品种为“中豆 63”。8张鑫红等：灌溉水矿化度对不同品种大豆发芽和生长的影响图 1 不同矿化度灌溉水对大豆种子发芽势的影响2.1.2对大豆种子发芽率的影响结果表明（图2），在淡水灌溉处理下，除“中黄 334”外，其他品种的种子发芽率均在 60%以上；当灌溉水矿化度为 2 gL-1时，“中黄 313”“中作J20030”“中黄 334”的种子发芽率低于 50%，其他品种的种子发芽率均超过 60%；当灌溉水矿化度为 4 gL-1时，“中黄 314”的种子发芽率低于 50%，其他品种的种子发芽率均超过 60%；当灌溉水矿化度为 8 gL-1时，“冀豆 12”“中黄 55”“中黄 80”“中黄 314”“中作 J20030”“中黄334”“中黄341”的种子发芽率低于50%，而“冀豆 17”“邯豆 13”“齐黄 34”“中豆63”“中豆 57”“中黄 39”“中黄 348”“中作 J20050”的种子发芽率均超过 70%；当灌溉水矿化度为 12 gL-1时，“冀豆 17”“邯豆13”“齐黄 34”“中豆 63”的种子发芽率仍能达到 60%以上；当灌溉水矿化度为 16 gL-1时，“邯豆 13”“齐黄 34”的种子发芽率高于40%。图 2 不同矿化度灌溉水对大豆种子发芽率的影响9天津农林科技2023 年 10 月第 5 期（总第 295 期）综上所述，种子发芽势和发芽率是检测种子品质的重要标准，选择发芽率与发芽势较高的种子，可确保作物一次性播种保全苗，从而提高农作物产量5。试验表明，灌溉水矿化度低于 4 gL-1时，大部分供试大豆品种的种子发芽势和发芽率均表现较好，极个别品种出现一定程度的不耐受表现。灌溉水矿化度为 8 gL-1时，不同大豆品种表现出不同的耐受程度，“冀豆 17”“邯豆 13”“齐黄 34”“中豆 63”“中豆 57”的种子发芽势和发芽率均高于 50%；灌溉水矿化度为 12 gL-1时，“冀豆 17”“邯豆 13”“齐黄34”“中豆 63”耐受性较好；灌溉水矿化度达到 16 gL-1时，“邯豆 13”“齐黄 34”的种子发芽势和发芽率表现出较高耐受性。2.2 不同矿化度灌溉水对大豆植株成活率的影响通过种子耐盐性发芽试验得出，在 19 个供试大豆品种中，“冀豆 17”“邯豆 13”“齐黄34”“中豆 63”的种子发芽势和发芽率表现良好，具有一定的耐盐碱潜力，继而对这 4 个大豆品种进行智能温室基质栽培培养试验。发现随着盐胁迫生长时期的延长，大豆植株成活率总体呈下降趋势（图 3）。在基质培养环境下，“冀豆 17”随着灌溉水矿化度的增加，植株成活率基本低于60%。“邯豆 13”在灌溉水矿化度为 412 gL-1时，植株成活率维持在 80%左右；而在灌溉水矿化度为 16 gL-1时，植株成活率下降到 29%。“齐黄 34”在灌溉水矿化度为 4 8 gL-1时，植株成活率为 40%80%；而在灌溉水矿化度为16 gL-1时，植株成活率下降到 6%。“中豆 63”在灌溉水矿化度为 4 8 gL-1时，植株成活率为 60%80%；而在灌溉水矿化度为 12 gL-1时，植株成活率降低明显。从大豆植株平均成活率来看，供试品种的耐盐能力从强到弱的顺序为“邯豆 13”“中豆 63”“齐黄 34”“冀豆 17”。结果表明，“邯豆 13”能耐受的灌溉水矿化度为 12 gL-1，“齐黄 34”“中豆 63”能耐受的灌溉水矿化度为 8 gL-1，“冀豆 17”能耐受的灌溉水矿化度为 4 gL-1。2022 年 8 月 9 日开始按试验设计持续进行盐水灌溉，并分别在第 15、23、35 天时进行植株成活率调查，结果表明（图 3），“邯豆 13”持续 35 d 生长在矿化度为 12 gL-1的水环境中，最终植株成活率为 38%；“齐黄 34”持续23 d 生长在矿化度为 8 gL-1的水环境中，最终植株成活率为 31%；“中豆 63”持续 35 d 生长在矿化度为 8 gL-1的水环境中，最终植株成活率为 33%；“冀豆 17”持续 35 d 生长在矿化度为4 gL-1的水环境中，最终植株成活率为 33%。图 3 不同矿化度灌溉水对大豆植株成活率的影响2.3 不同矿化度灌溉水对大豆生物量的影响9 月 13 日调查大豆生物量（图 4），生物量较高的品种为“邯豆 13”“中豆 63”。在单株生物量方面，“齐黄 34”在灌溉水矿化度为 4 gL-110张鑫红等：灌溉水矿化度对不同品种大豆发芽和生长的影响时的生物量相当于淡水灌溉处理的 25%；“中豆63”在灌溉水矿化度为 6 gL-1时的生物量相当于淡水灌溉处理的 51%，而在灌溉水矿化度为8 gL-1时的生物量相当于淡水灌溉处理的31%；“邯豆 13”在灌溉水矿化度为 12 gL-1时的生物量相当于淡水灌溉处理的 79%，而在灌溉水矿化度为 16 gL-1时的生物量相当于淡水灌溉处理的 46%；“冀豆 17”在灌溉水矿化度为 16 gL-1时的生物量相当于淡水灌溉处理的66%。从生物量的相对值来看，4 个大豆品种的耐盐能力从强到弱的顺序为“冀豆 17”“邯豆13”“中豆 63”“齐黄 34”。从生物量的绝对值来看，“邯豆 13”“中豆 63”耐盐能力较强，在灌溉水矿化度为 16 gL-1时的生物量相当于淡水灌溉处理的 46.8%和 41.5%，生物量较“冀图 4 不同矿化度灌溉水对大豆生物量的影响豆 17”分 别 增 加 118.6%和 206.9%，“邯 豆13”“中豆 63”耐受持续灌溉水矿化度的阈值分别为 12 gL-1和 8 gL-1。2.4 不同矿化度灌溉水对大豆植株性状的影响2.4.1对大豆株高的影响8 月 9 日、8 月 18 日、8 月 25、9 月 1 日、9 月 13 日调查大豆株高，结果表明（图 5），“冀豆 17”在灌溉水矿化度为4 gL-1以下时，各品种各时期的株高明显高于淡水灌溉处理；在灌溉水矿化度为 6 gL-1时，5 个调查时期的大豆平均株高分别相当于淡水灌溉处理的 79.57%、86.27%、61.24%、73.31%、93.06%；但在灌溉水矿化度为 6 gL-1以上时，各品种各时期的株高明显低于淡水灌溉处理。“齐黄 34”在灌溉水矿化度为 12 gL-1以下时，各品种各时期的株高明显低于淡水灌溉处理；在灌溉水矿化度为 12gL-1时，“齐黄 34”5个调查时期的株高分别相当于淡水灌溉处理的89.57%、83.19%、69.59%、67.48%、68.88%；在灌溉水矿化度为 16 gL-1时，“齐黄 34”各时期的株高比淡水灌溉处理更低。“邯豆13”“中豆 63”在灌溉水矿化度为 12 gL-1时，各品种各时期的株高与淡水灌溉处理相当；但当灌溉水矿化度为 16 gL-1时，各品种各时期的株高明显低于淡水灌溉处理，如“邯豆 13”在灌溉水矿化度为 16 gL-1时，5 个调查时期的株高分别为淡水灌溉处理的 71.62%、76.39%、79.04%、76.63%、77.23%。“邯豆 13”“中 豆图 5 不同矿化度灌溉水对大豆株高的影响11天津农林科技2023 年 10 月第 5 期（总第 295 期）图 6 不同矿化度灌溉水对大豆叶片叶绿素含量（Spad 值）的影响63”随着灌溉水矿化度的提高（矿化度从 0 增至16 gL-1），各时期的株高差距较小，9 月 13 日调查，灌溉水矿化度为 4、6、8、12、16 gL-1处理的“邯豆 13”株高分别为淡水灌溉处理的100%、94%、96%、93%、77%。从灌溉水矿化度对大豆株高的影响来看，“冀豆17”能耐受的灌溉水矿化度为4 g L-1，“齐黄 34”“油 6019”“中黄 313”能耐受的灌溉水矿化度为 12 gL-1，“邯豆 13”“中豆 63”能耐受的灌溉水矿化度为 16 gL-1。2.4.2对大豆叶片叶绿素含量的影响8 月 18日、8 月 25、9 月 1 日、9 月 13 日调查大豆叶片叶绿素含量，即在灌溉不同矿化度水处理后的第 8、15、23、35 天分别调查大豆叶片叶绿素含量，结果表明（图 6），“冀豆 17”在灌溉水矿化度为 4 gL-1时，各时期的叶片叶绿素含量明显高于淡水灌溉处理；但生长后期在灌溉水矿化度为 6 gL-1以上时，各时期的叶片叶绿素含量明显降低，而且低于淡水灌溉处理。在灌溉水矿化度为 6 gL-1时，4 个调查时期的叶片叶绿素含量分别相当于淡水灌溉处理 的 872.5%、488.5%、93.0%、12.1%。“齐黄 34”在灌溉水矿化度为 12 gL-1时，生长后期的叶片叶绿素含量明显低于淡水灌溉处理；在灌溉水矿化度为 12 gL-1时，4 个调查时期的叶片叶绿素含量分别相当于淡水灌溉处理 的 103.4%、85.1%、34.4%、0.0%；在 灌 溉水矿化度为 16 gL-1时，各时期的叶片叶绿素含量明显降低。“邯豆 13”“中豆 63”在灌溉水矿化度为 12 gL-1时，各时期的叶片叶绿素含量与淡水灌溉处理相当；但生长后期在灌溉水矿化度为 16 gL-1时，各时期的叶片叶绿素含量明显低于淡水灌溉处理，而“邯豆 13”各时期的叶片叶绿素含量降低程度略低些。“邯豆 13”在灌溉水矿化度为 16gL-1时，4 个调查时期的叶片叶绿素含量分别相当于淡水灌溉处理的 91.4%、99.3%、46.4%、25.0%。“邯豆13”“中豆 63”灌溉不同矿化度水各时期的叶片叶绿素含量差别不大，适应灌溉水矿化度的范围较广。经9月1日调查，灌溉水矿化度为4、6、8、12、16 gL-1处理的“邯豆 13”叶片叶绿素含量分别相当于淡水灌溉处理的 100%、93%、102%、100%、91%、46%。从 8 月 9 日开始持续灌溉较高矿化度水后（图 6），“冀豆 17”持续生长在矿化度为4 gL-1的灌溉水中 35 d，叶片叶绿素含量相当于淡水灌溉处理的 13%；“齐黄 34”持续生长在矿化度为 8 gL-1的灌溉水中 35 d，叶片叶绿素含量相当于淡水灌溉处理的 16%；“中豆63”持续生长在矿化度为8 g L-1的灌溉水中35 d，叶片叶绿素含量相当于淡水灌溉处理的 60%；“邯豆 13”持续生长在矿化度为 12 gL-1的灌溉水中 35 d，叶片叶绿素含量相当于淡水灌溉处理的 65%。12张鑫红等：灌溉水矿化度对不同品种大豆发芽和生长的影响从灌溉水矿化度对大豆叶片叶绿素含量的影响来看，“冀豆 17”能耐受的灌溉水矿化度为4 gL-1，“齐黄 34”能耐受的灌溉水矿化度为8 gL-1，“邯豆 13”“中豆 63”能耐受的灌溉水矿化度为 12 gL-1。2.4.3对大豆根长的影响9 月 13 日调查大豆根长（图 7），当灌溉水矿化度为 4 gL-1时，“邯豆 13”“齐黄 34”的大豆根长相当于淡水灌溉处理的 74.3%和 77.5%；当灌溉水矿化度为 16 gL-1时，“邯豆 13”“齐黄 34”的大豆根长才降到淡水灌溉处理的 50%以下；当灌溉水矿化度为 16 gL-1时，“冀豆 17”“中豆 63”的大豆根长仍然为淡水灌溉处理的 52.3%和 74.7%。从灌溉水矿化度对大豆根长的影响来看，“邯豆 13”“中豆 63”能耐受的灌溉水矿化度为 16 gL-1。灌溉水矿化度在 4 12 gL-1的范围内，不同矿化度灌溉水对 4 个大豆品种的根系长度没有产生显著影响，仅在灌溉水矿化度达到16 gL-1时才表现出明显变化，特别是“冀豆 17”“齐黄 34”的根系生长受灌溉水矿化度 16 gL-1的影响较大。图 7 不同矿化度灌溉水对大豆根长的影响3 结论与讨论19个供试大豆品种在灌溉水矿化度低于4 gL-1时，大部分供试大豆品种的种子发芽势和发芽率均表现良好；在灌溉水矿化度达到 8 gL-1时，供试大豆品种表现出不同的耐受程度，其中“冀豆 17”“邯豆 13”“齐黄 34”“中豆63”“中豆 57”的种子发芽势和发芽率均高于50%；在灌溉水矿化度为 12 gL-1时，“冀豆17”“邯豆 13”“齐黄 34”“中豆 63”的耐受性较好；在灌溉水矿化度达到 16 gL-1时，从种子发芽势和发芽率方面分析，“邯豆 13”“齐黄 34”表现出较高的耐受性。在智能温室基质栽培处理下，“冀豆 17”“邯豆 13”“齐黄 34”“中豆 63”的耐盐能力与发芽阶段均有所差异。从大豆植株成活率方面分析，“邯豆 13”能耐受的灌溉水矿化度为 12 gL-1，“齐黄 34”“中豆 63”能耐受的灌溉水矿化度为 8 gL-1，“冀豆 17”能耐受的灌溉水矿化度为 4 gL-1。从大豆生物量的相对值和绝对值方面分析，与淡水灌溉处理比较，“邯豆13”“中豆 63”耐盐能力较强，能耐受持续灌溉水矿化度的阈值分别为 12 gL-1和 8 gL-1。从大豆株高方面分析，“冀豆 17”能耐受的灌溉水矿化度为 4 gL-1，“齐黄 34”能耐受的灌溉水矿化度为 12 gL-1，“邯豆 13”“中豆 63”能耐受的灌溉水矿化度为 16 gL-1。从大豆叶片叶绿素含量方面分析，“冀豆 17”能耐受的灌溉水矿化度为 4 gL-1，“齐黄 34”能耐受的灌溉水矿化度为 8 gL-1，“邯豆 13”“中豆 63”能耐受的灌溉水矿化度为 12 gL-1。从大豆根长方面分析，“邯豆 13”“中豆 63”能耐受的灌溉水矿化度为 16 gL-1。综上所述，“邯豆 13”“齐黄 34”的种子发芽势和发芽率对中高度矿化度灌溉水表现出较高的耐受性，“邯豆 13”“中豆 63”的植株对中高度矿化度灌溉水有较高的耐受性，即耐盐能力较强。参考文献1 贾姊薇，贾兵国，王素娜，等豆类芽苗菜种子发芽率影响因素研究 J河北农业科学，2022，26（5）：44-47.2 曹红委农作物种子发芽条件及其控制 J中国种业，2011（10）：87-88.3 王欣然，徐继东种子发芽试验中应注意的几个问题 J种子世界，2018（3）：11-12.4 何进尚，冯伟东，刘旺清，等NaCl 胁迫对小麦种子发芽率的影响及耐盐性分析 J寒旱农业科学，2023，2（3）：229-233.5 谢松青，赵阳，王颖种子发芽势对作物田间出苗率的重要性分析 J现代农村科技，2019（4）：45.