10份玉米资源耐盐性鉴定研究

Identification of Salt Tolerance of 10 Maize Resources

摘要: 为了保障玉米产业安全、加速盐碱地开垦利用，本研究利用不同浓度的NaCl溶液对10个供试玉米材料进行胁迫处理，旨在于筛选玉米材料的适宜的鉴定盐浓度结合玉米全生育期盐胁迫下的产量指标利用隶属函数法综合评价10个玉米品种耐盐性，为玉米种质资源耐盐评价和耐盐高产玉米品种筛选提供参考。结果表明，通过比较4个盐胁迫浓度下苗期胁迫指数，筛选出鉴定玉米耐盐材料的适宜NaCl胁迫浓度为200 mmol/L。利用隶属函数法对苗期盐胁迫指数和全生育期产量指标综合评价，最终得到表现较好的品种“泰和897”、“丰乐399”、“丰乐365”和“沃玉3号”，为盐碱地适生玉米种植品种选择提供参考。

Abstract: In order to ensure the safety of corn industry and accelerate the reclamation and utilization of saline-alkali land, this study used NaCl solution with different concentrations to stress 10 corn materials tested, aiming to comprehensively evaluate the salt tolerance of 10 corn varieties by using the membership function method to screen the appropriate identification salt concentration of corn materials and the yield index under salt stress during the whole growth period of corn. It provides reference for salt tolerance evaluation of maize germplasm resources and selection of salt-tolerant high-yield maize varieties. The results showed that by comparing the seedling stress index under four salt stress concentrations, the suitable NaCl stress concentration of maize salt-tolerant materials was 200 mmol/L. By using the membership function method, the salt stress index of seedling stage and the yield index of the whole growth period were comprehensively evaluated, and the good varieties “Taihe 897”, “Feng le 399”, “Feng le 365” and “Wo Yu 3” were finally obtained, which provided a reference for the selection of suitable maize planting varieties in saline-alkali land.

1. 引言

在我国，盐碱土的面积约占耕地面积的四分之一，具有面积大、范围广、类型多的特点[1]。土壤盐渍化导致耕地面积减少，严重危害了我国的粮食安全，因此盐碱土在保障我国粮食安全方面具有重要的开发利用价值[2] [3]。玉米(Zea mays L.)是重要的粮饲兼用作物，在我国种植面积广泛，但其生长过程容易受到盐胁迫的影响，限制玉米的产量和品质[4] [5]。近年来，由于海外玉米输入的冲击，我国玉米产业安全受到了一定的影响[6]。玉米产业的可持续发展作为保障国家粮食安全的重要组成部分，筛选优质高产耐盐玉米品种尤为重要。

玉米从播种到收获，主要经历萌发期、苗期、大喇叭口期、蜡熟期和完熟期等不同生育期，因此耐盐性鉴定也集中在各个不同的生长时期[7]。如张健等人通过模拟山西南部粮食产区盐碱土环境，利用不同浓度的混合盐溶液对14份种子萌发期的玉米自交系材料进行胁迫处理，筛选出适合在晋南粮食主产区盐碱土种植的种质资源[8]。线进红等人利用180 mmol/L的NaCl溶液对42份玉米自交系进行胁迫处理，通过测定幼苗的形态和生理生化指标，对供试材料进行评价和筛选[9]。张会丽等人通过测定宁夏银川北部盐碱地的25个不同青贮玉米品种大喇叭口期和成熟期的表型性状和光合气体交换参数进行耐盐碱性鉴定[10]。为了更好地筛选出耐盐玉米品种，本试验以10个玉米品种为试验材料，利用不同的NaCl溶液浓度进行胁迫处理，通过比较筛选出能够有效反映玉米材料之间差异的盐处理浓度进行苗期耐盐性鉴定，结合全生育期产量指标利用隶属函数法综合评价10个玉米品种耐盐性，为玉米种质资源耐盐评价和耐盐高产玉米品种选择提供参考。

2. 材料和方法

2.1. 供试材料

试验材料为玉米品种“登海605”、“蠡乐969”、“沃玉3号”、“沧玉787”、“丰乐399”、“丰乐365”、“泰和897”、“纪元178”、“K98”、“郑单958”，选择无机械损伤、健康饱满的种子进行试验。

2.2. 方法

2.2.1. 苗期耐盐性鉴定

将供试玉米种子播种在口径10 cm，底径7 cm，高8.5 cm装有蛭石的塑料钵中，每钵播种6粒，塑料钵摆放在托盘中，在培养室中进行育苗。待幼苗长到三叶一心时，每钵定苗4株，每2 d用含有Hoagland溶液的盐胁迫溶液浇灌，每个处理设3个重复，5钵为一个重复，胁迫处理7 d后，观察苗情表现进行统计。

2.2.2. 全生育期耐盐性鉴定

田间耐盐鉴定试验地点位于河北省唐山市曹妃甸区十一农场河北省农林科学院滨海农业研究所试验基地，土壤类型为淤泥质滨海盐碱地，在苗期和大喇叭口期浇灌含盐量0.8%地下咸水。试验设两个重复，成熟后调查籽粒产量和带轴产量等主要产量相关指标。

2.3. 测定指标与方法

2.3.1. 苗情调查

参考吉林省玉米耐盐碱性鉴定技术规程[11]，对胁迫后玉米进行苗情分类，统计苗期胁迫指数，确定玉米苗期耐盐类型(表1)。

苗期胁迫指数(STI) = [苗情类别 × 每类苗情株数/(最高苗情类别 × 检验样本总株数)] × 100%

Table 1. Classification standard of salt stress at seedling stage

表1. 苗期盐胁迫分类标准

耐盐类型	盐胁迫指数(%)
耐盐	0~30
中等耐盐	30~60
盐敏感	60~100

2.3.2. 全生育期产量调查

成熟后对玉米调查株高、穗高、籽粒产量和带轴产量等主要产量性状。

2.4. 耐盐能力评价方法

采用隶属函数法评价10个玉米品种的综合耐盐能力。

$X\left(\mu \right)=\left(X-X_{\min }\right)/\left(X_{\max }-X_{\min }\right)$

$X\left(\mu \right)=1-\left(X-X_{\min }\right)/\left(X_{\max }-X_{\min }\right)$

式中，Xμ表示第n项指标的隶属函数值，X_n表示第n个品种的变化值，X_min表示10个品种中变化的最小值，X_max表示10个品种中变化的最大值。

2.5. 数据处理

采用Excel 2019软件对10份供试材料的苗情和产量进行基本统计分析。

3. 结果分析

3.1. 苗期评价结果

3.1.1. 苗期盐胁迫浓度筛选

对10个玉米品种分别利用200、250、300、350 mmol/L的NaCl溶液进行胁迫处理，对胁迫后的苗情进行调查统计。结果如图1所示，用200 mmol/L NaCl溶液处理后，10个品种的苗期胁迫指数表现出明显差异，而其它盐浓度胁迫下10个品种之间的苗期胁迫指数较200 mmol/L浓度显著上升，均大于80%且差异不明显，表明在其它盐浓度胁迫下苗期生长均受到严重抑制。因此，筛选200 mmol/L浓度的NaCl溶液进行苗期耐盐性鉴定。

Figure 1. Effect of different salt concentration stress on seedling stress index

图1. 不同盐浓度胁迫对苗期胁迫指数的影响

3.1.2. 苗期评价结果

对200mmol/L NaCl下苗期胁迫指数进行统计，依据苗期盐胁迫分类标准得出“沃玉3号”、“泰和897”、“丰乐399”、“丰乐365”、“郑单958”、“登海605”、“沧玉787”胁迫指数小于30%，为耐盐类型，“K98”胁迫指数最高，为盐敏感类型，“蠡乐969”、“纪元178”为中等耐盐类型(表2)。

Table 2. Seedling stress index of 10 varieties under 200 mmol/L NaCl

表2. 10个品种200 mmol/L NaCl下苗期胁迫指数

品种	STI (%)	耐盐类型
沃玉3号	28.0	耐盐
泰和897	20.0	耐盐
蠡乐969	54.7	中等耐盐
纪元178	50.7	中等耐盐
K98	66.7	盐敏感
丰乐399	20.0	耐盐
丰乐365	20.0	耐盐
郑单958	21.3	耐盐
登海605	25.3	耐盐
沧玉787	21.3	耐盐

3.2. 全生育期产量评价结果

对10个材料的全生育期的籽粒产量和带轴产量进行统计，由表3统计结果得出重复1中“蠡乐969”、“丰乐399”、“丰乐365”、“郑单958”产量较高，重复2中“沃玉3号”、“泰和897”产量在10个品种中较高，见表中粗体部分。

Table 3. Yield index of the whole growth period

表3. 全生育期产量指标

品种	重复1		重复2
	籽粒产量(g)	带轴产量(g)	籽粒产量(g)	带轴产量(g)
沃玉3号	3140	3760	5296	6160
泰合897	4060	4700	5166	5880
蠡乐969	4386	5310	3040	3800
纪元178	3714	4360	3604	4150
K98	3442	4250	3452	4060
丰乐399	5024	5720	3860	4470
丰乐365	4902	5740	3618	4110
郑单958	4534	5070	3000	3520
登海605	3140	3740	3556	4150
沧玉787	3706	4340	3408	3880

3.3. 隶属函数分析结果

为了筛选出耐盐高产的玉米品种，采用隶属函数分析方法对10个玉米品种苗期耐盐性和全生育期产量性状进行综合分析，发现10个品种的综合排名为“泰和897”、“丰乐399”和“丰乐365”、“沃玉3号”、“郑单958”、“沧玉787”、“纪元178”、“登海605”、“K98”。其中，“泰和897”、“丰乐399”、“丰乐365”和“沃玉3号”排名在前四位，表明这四个品种为耐盐高产的品种(表4)。

Table 4. Membership function analysis results

表4. 隶属函数分析结果

品种	隶属函数值
	STI	重复1		重复2		均值	排名
		籽粒产量	带轴产量	籽粒产量	带轴产量
沃玉3号	0.83	0.00	0.01	1.00	1.00	0.57	4
泰和897	1.00	0.49	0.48	0.94	0.89	0.76	1
蠡乐969	0.26	0.66	0.79	0.02	0.11	0.37	7
纪元178	0.34	0.30	0.31	0.26	0.24	0.29	8
K98	0.00	0.16	0.26	0.20	0.20	0.16	10
丰乐399	1.00	1.00	0.99	0.37	0.36	0.74	2
丰乐365	1.00	0.94	1.00	0.27	0.22	0.69	3
郑单958	0.97	0.74	0.67	0.00	0.00	0.48	5
登海605	0.89	0.00	0.00	0.24	0.24	0.27	9
沧玉787	0.97	0.30	0.30	0.18	0.14	0.38	6

4. 讨论

大多数研究表明苗期是作物盐胁迫最敏感的时期，并且在苗期耐盐性强的品种在生长后期也能够表现出一定的耐盐性，同时苗期植株形态具有易观测和鉴定等优点且鉴定过程在室内能够进行，因此目前有越来越多针对玉米苗期耐盐性的研究[12]。阿提开姆·麦麦提等以240份玉米自交系为试验材料，在苗期利用NaCl溶液进行盐胁迫处理，通过测量株高、根长、干重等指标，利用隶属函数法评价不同玉米种质的耐盐性[7]。王明泉等利用水培法模拟田间盐生条件对242份玉米自交系苗期的耐盐性进行综合鉴定[13]。

为了保障玉米产业安全和满足生产上的需求，玉米生产潜力是也筛选优质耐盐玉米品种的重要因素。柳斌辉等对14个玉米品种的芽期、苗期、全生育期进行耐盐性鉴定，筛选出在3个时期均表现出较高的耐盐性，并且具有良好生产力的玉米品种[14]。隶属函数法作为一种综合评价方法，避免了单因素评价耐盐性的片面性，可以更科学、可靠的评价植物的耐盐性[15]。

5. 结论

本研究通过设定4个盐胁迫浓度，筛选出200 mmol/L的NaCl浓度为鉴定玉米耐盐材料的适宜胁迫浓度。通过对苗期玉米形态的调查统计，得到10个品种的苗期胁迫指数，发现“沃玉3号”、“泰和897”、“丰乐399”、“丰乐365”、“郑单958”、“登海605”、“沧玉787”苗期胁迫指数小于30%，为耐盐类型。又对10个玉米品种进行全生育期的耐盐性鉴定筛选，利用隶属函数法对苗期盐胁迫指数和全生育期产量指标综合评价，最终得到“泰和897”、“丰乐399”、“丰乐365”和“沃玉3号”在10个品种中表现最佳，为盐碱地适生玉米种植品种选择提供参考。

基金项目

河北省重点研发计划项目(22326414D)；河北省现代农业产业技术体系建设专项资金(HBCT2024020411, HBCT2024030406)。

NOTES

^*通讯作者。