复合盐胁迫对7个玉米品种萌发的影响

祁 通，黄 建，徐 菲，韩登旭

（1.新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所/农业农村部盐碱土改良与利用（干旱半干旱区盐碱地）重点实验室，乌鲁木齐 830091；2.新疆农业科学院粮食作物研究所，乌鲁木齐 830091）

0 引言

【研究意义】土壤盐渍化是影响作物生长和产量的重要因素之一[1]。盐渍化耕地占灌区耕地的37.72%，南疆的占比达到了49.6%[2]。筛选耐盐碱植物品种资源是利用盐碱地最经济有效的方法之一[3]，玉米是三大粮食作物之一，也是生产复合饲料的重要原料[4]。玉米是盐碱敏感类型的作物[5]，中度盐碱条件可使玉米严重减产。筛选出具有耐盐性较强的玉米品种，对于促进玉米生产具有重要意义。【前人研究进展】植物耐盐碱的鉴定方法主要有萌发期筛选法、苗期鉴定法、大田鉴定法等[6]，种子萌发是植物生长发育的起点和关键时期，其发芽情况及胚根胚芽生长情况对后续生长和发育具有奠定基础的作用，植物种子萌发时期对盐碱胁迫较敏感，种子萌发期是耐盐碱性鉴定重要时期[7-8]。关于萌发期耐盐性品种的筛选已在多种作物[9-11]中开展了相关研究，并建立了一系列的耐盐鉴定指标和评价方法。【本研究切入点】新疆目前可应用到大田生产中较耐盐碱玉米种质资源比较匮乏。需引进、筛选、培育和鉴定耐盐碱的玉米品种。【拟解决的关键问题】利用田间实际复合盐，研究7 份玉米材料萌发期的耐盐性，综合分析萌发期多种性状，筛选出适合新疆盐渍化土壤种植的耐盐性玉米品种，为玉米耐盐性品种的选育和利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 玉米

试验于2018年6月15日～7月13日在新疆喀什地区岳普湖县农技中心试验站进行，室外温度为28 ～30 ℃。萌发试验在实验室内进行。

玉米品种由新疆农业科学院粮食作物研究所提供，有7个玉米品种分别为新玉29 号（早熟）、新玉54 号（早熟）、KWS 3376（早熟）、新玉102 号（早熟）、KWS 2564（中晚熟）、新玉110 号（极早熟）、新引KWS 9384（早熟）。

1.1.2 盐溶液

在盐渍化农田随机采集的盐土2kg，按照1：5土水比，充分振荡后，用定性滤纸过滤浸提土壤溶液1L，测定溶液含盐量为81.5g/L（干涸法），CO32-、、HCO3-、Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+、K+和Na+分别为0.086 9、0.618 6、20.468 1、10.717 3、0.811 9、2.699 2、0.017 0 和29.900 0，用浸提液，按照0%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%浓度配制盐水溶液500mL，进行发芽试验。图1

图1 萌发试验Fig.1 Germination test

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验设置盐分溶液浓度5个，玉米品种7个，共计35个处理，重复3次。每个玉米品种精选种子150 粒，先用0.1%～0.2% HgCl 溶液浸泡8～10 min，用蒸馏水冲洗3～5次。将30粒种子均匀摆放在底部覆有滤纸的培养皿（培养皿均经过70%的酒精消毒）内，将配好的不同浓度盐溶液分别加入培养皿，每个培养皿加入20 mL盐溶液，在上面覆盖一层滤纸，盖好培养皿盖子，置于20～25℃温度条件下培养箱子进行发芽试验。

1.2.2 测定指标

发芽第2 d起，每天观察发芽情况，及时移出发霉种子，更换新的滤纸，记录发芽数量，以萌发幼芽达种子长度1/2 为发芽标准，连续记录7 d；最后1 d测量所有发芽种子的胚根长度及胚芽长度、发根数、胚根鲜重及胚芽鲜重，根据发芽数量将胚根及胚芽鲜重折算为30株的鲜重。

发芽势：处理的第4 d 以胚根突破种皮2 mm为标准统计发芽数，计算各品种发芽势。

发芽势=规定日数内发芽种子数量/检测种子总数×100%；

发芽率：处理的第7 d 以胚根突破种皮2 mm为标准统计发芽数，计算各品种的发芽率；

发芽率=发芽终期全部正常发芽的种子数量/检测种子总数×100%。

胚芽长和胚芽重：处理第7 d 测量各品种的胚芽长及胚芽重，每个处理取长势均匀的10株分别进行测量，低于10株的全部测量并记录。

1.3 数据处理

采用SPSS16.0 和EXCEL 对发芽指标的测定结果进行数据统计和图形绘制。

2 结果与分析

2.1 盐分浓度对玉米发芽率的影响

研究表明，在无盐的条件下，7个玉米品种发芽率没有显著差异，都达到了80%的发芽水平。当盐分浓度为0.6%时，玉米发芽率出现了明显差异，其中KWS2564 与KWS3376 发芽率明显低于其他品种，分别只有45.3%和45.6%，新玉102 号品种发芽率均值最高，为86.7%；当盐分浓度为0.9%时，KWS9384、KWS3376 发芽率明显低于其他品种，发芽率只有14.4%和15.6%，其次是KWS2564，发芽率为33.3%，其他品种之间也有差异，但发芽率均超过了60%，新玉102号发芽率均值最高，为78.9%；当盐分浓度达到1.2%时，KWS2564、KWS9384 和KWS3376 发芽率还是显著低于其他品种，新玉102 号发芽率均值依旧最高，其他品种与新玉102号发芽率差异显著；当盐分 浓 度 达 到1.5% 时，KWS9384、KWS3376、KWS2564 发芽率显著低于其他品种，其中KWS9384最低，为13.3%，而此时新玉102号与新玉110 号发芽率均高于其他品种，新玉102 号品种发芽率与浓度1.2%时相比有所下降，仍达到62.2%，而新玉110 号发芽率与1.2%时也略有下降达到60.0%。

随着盐分浓度的增加，7个玉米品种发芽率逐渐下降，对盐分胁迫最敏感的玉米品种为KWS2564、KWS9384 和KWS3376，3个品种的耐盐能力较弱。新玉102号发芽率对盐分的相应较迟缓，在盐分达到1.5%时发芽率才较大的下降幅度，该品种对盐分的耐受能力较强。而其他品种随盐分浓度的增加，发芽率虽然也有较大的下降，但在较高盐条件下（1.2%），发芽率仍然超过了50%，也有一定的耐盐能力。图2

图2 不同盐分浓度下不同玉米品种发芽势变化Fig.2 Effect of salt concentration on germination potential of different maize varieties

2.2 盐分浓度对玉米发芽势的影响

研究表明，在无盐的条件下，7个玉米品种的发芽势存在显著差异，KWS2564 与KWS3376 的发芽势显著高于其他品种，其他品种之间差异不显著。当盐分浓度为0.6%时，除了新玉102 号外，其他品种的发芽势明下降，新玉102号的发芽势最高为93.3%，KWS3376品种的发芽率最低，为55.5%，其他品种之间差异不显著；当盐分浓度为0.9%时，7个品种的发芽势继续下降，各品种发芽势的大小顺序为新玉102 号＞新玉110 号＞新玉29 号＞新 玉54 号＞KWS3376＞KWS2564＞KWS9384；当盐分浓度达到1.2%时，新玉102 号发芽势依旧最高为86.7%，KWS9384的发芽势最低为22.22%，品种发芽势的大小顺序为新玉102号＞新玉110 号＞KWS2564 新玉29 号＞新玉54号＞KWS3376＞KWS9384；当盐分浓度达到1.5%时，新玉102 号的发芽势依旧最高为80.0%，品种发芽势的大小顺序为新玉102号＞新玉110号＞KWS2564＞新玉29 号＞新玉54 号＞KWS9384＞KWS3376，除新玉102 号与新玉110 号之间差异显著，其他品种之间差异不显著。

随着盐分浓度的增加，7个玉米品种的发芽势逐渐下降，盐分胁迫明显降低玉米的发芽势，对盐分胁迫最敏感的玉米品种为KWS2564、KWS9384 和KWS3376，3个品种的耐盐能力较弱。新玉102 号发芽势对盐分的相应较迟缓，在盐分达到1.5%时发芽势仍然能达到80%，该品种对盐分的耐受能力较强。图3

图3 不同盐分浓度下不同玉米品种发芽势变化Fig.3 Effect of salt concentration on germination potential of different maize varieties

2.3 盐分浓度对玉米胚根长度的影响

研究表明，在无盐的条件下，7个玉米品种的胚根长存在显著差异，新玉110 号胚根长均值最大为5.1 cm，KWS3376胚根长均值最小为2.8 cm，其他品种胚根长在两者之间。当盐分浓度为0.6%时，玉米的胚根长差异显著，各个玉米品种的胚根长处新玉102 号外，都有所下降，其中KWS2564 与KWS3376 胚根长明显低于其他品种，新玉102 号胚根长均值最高，为4.6 cm；当盐分浓度为0.9%时，KWS2564 胚根长最低为1.3 cm，新玉102 号胚根长均值最高，为3.6 cm，其次是新玉110 号。当盐分浓度达到1.2%时，KWS2564 和KWS3376 胚根长均值低于其他品种均低于2 cm，而新玉110号胚根长均值最高，其次是新玉102 号；当盐分浓度达到1.5%时，所有品种的胚根长均值是全部盐浓度中最低的，KWS2564 和KWS3376 的胚根长均值在同组中最低，新玉102 号和新玉54 号胚根长显相对较高，均为2.3 cm。

随着盐分浓度的增加，7个玉米品种的胚根长逐渐下降，对盐分胁迫最敏感的玉米品种为KWS2564和KWS3376，这2个品种的耐盐能力较弱。新玉102号和新玉110号胚根长对盐分的相应较迟缓，在盐分达到1.5%时发芽率才较大的下降幅度，该品种对盐分的耐受能力较强。表2

表2 不同盐分浓度下不同玉米品种胚根长度变化Table 2 Effects of salt concentration on radicle length of different maize varieties（cm）

2.4 盐分浓度对玉米胚芽长度的影响

研究表明，在无盐的条件下，7个玉米品种的胚芽长无显著差异。当盐分浓度为0.6%时，各个玉米品种的胚芽长都有所下降，但个品种间无显著差异。当盐分浓度为0.9%时，新玉102 号胚芽长最高为2.5 cm，其次是新玉110号，其他品种间差异不显著。当盐分浓度达到1.2%时，新玉110号和新玉102号的胚芽长均值高于其他品种均低于，均在2 cm以上，而新玉110号的胚芽长均值最高，其次是新玉102号；当盐分浓度达到1.5%时，所有品种的胚芽长均值是全部盐浓度中最低的，KWS2564胚芽长均值在同组中最低，为0.7 cm。

随着盐分浓度的增加，7个玉米品种的胚芽长逐渐下降，在低浓度盐胁迫下，各品种间胚芽长差异不明显，在高浓度盐分条件下，新玉110号胚芽长较高，与其他品种的差异明显，新玉110号耐盐能力相对较强。表3

表3 不同盐分浓度下不同玉米品种胚芽长度变化Table 3 Effects of salt concentration on germ length of different maize varieties（cm）

2.5 盐分浓度对玉米胚根重的影响

研究表明，在无盐的条件下，7个玉米品种胚根重没有显著差异，均值为2.91 g（30 株）。当盐分浓度为0.6%时，玉米的胚根重出现了明显的差异，其中KWS3376 胚根重明显低于其他品种，只有0.81 g，新玉102号胚根重均值最高，为3.2 g，其他品种间差异不显著；当盐分浓度为0.9%时，KWS2564、KWS3376 的胚根重明显低于其他品种，胚根重只有0.8 g，而是新玉102号胚根重均值最高，为3.01 g，其他品种之间也有差异，但差异不显著。当盐分浓度达到1.2%时，KWS2564的胚根重最低为0.46 g，而新玉102号发芽率均值依旧最高为2.16 g，但与其他品种间的差异不显著；当盐分浓度达到1.5%时，新玉102 号和新玉110 号胚根重均值超过1 g，其中其他品种的均值小于1 g，最低的是KWS3376为0.49g。

盐分胁迫影响了玉米胚根重，随着盐分浓度的增加，7个玉米品种的胚根重逐渐下降。对盐分胁迫最敏感的玉米品种为KWS2564 和KWS3376，这2个品种的耐盐能力较弱。新玉102 号胚根重对盐分的相应较慢，该品种对盐分的耐受能力较强。表4

表4 不同盐分浓度下不同玉米品种胚根重变化Table 4 Effects of salt concentration on radicle weight of different maize varieties（g/30株）

2.6 盐分浓度对玉米胚芽重的影响

研究表明，在无盐的条件下，7个玉米品种的胚芽重无显著差异。当盐分浓度为0.6%时，各个玉米品种的胚芽重都有所下降，但个品种间无显著差异。当盐分浓度为0.9%时，新玉102 号胚芽重最高为3.06 g（30 株），其他品种间差异不显著。当盐分浓度达到1.2%时，新玉102 号胚芽重均值高于其他品种，但除了KWS2564外差异不显著，而KWS2564 胚芽重均值最低，为1.19 g；当盐分浓度达到1.5%时，所有品种的胚芽重均值是全部盐浓度中最低的，KWS2564胚芽重均值在同组中最低，为0.61 g。整体变化趋势与玉米胚芽长的变化类似。

随着盐分浓度的增加，7个玉米品种的胚芽重逐渐下降，在低浓度盐胁迫下，各品种间胚芽重差异不明显，在高浓度盐分条件下，新玉110号胚芽重较高，与其他品种的差异明显，新玉110号耐盐能力相对较强。表5

表5 不同盐分浓度下不同玉米品种胚芽重变化Table 5 Effects of salt concentration on germ weight of different maize varieties（g/30株）

2.7 盐分浓度对玉米发根数的影响

研究表明，在无盐的条件下，7个玉米品种的发根数没有显著差异，均值为4.5个。当盐分浓度为0.6%时，玉米的发根数出现了明显的差异，其中新玉110号发根数明显高于其他品种，为4.7个，KWS3376、KWS2564 和新玉102 号发根数均值明显低于其他品种，为3.2、3.2和3.5个；当盐分浓度为0.9%时，7个玉米品种的发根数没有显著差异；当盐分浓度达到1.2%时，7个品种的发根数差异不显著，新玉110号和KWS9384发根数均值较高，KWS3376 和KWS2564 最低，其他品种间差异不显著；当盐分浓度达到1.5%时，所有品种发根数都有较大的下降，平均为2.2个，其中新玉110 号发根数最高为2.9个，显著高于KWS3376和KWS2564，与其他品种间差异不显著。

随着盐分浓度的增加，7个玉米品种的发根数逐渐下降，对盐分胁迫最敏感的玉米品种为KWS2564和KWS3376，这2个品种的耐盐能力较弱。新玉110 号发根数对盐分的相应较迟缓，在盐分达到1.5%时发根数才较大的下降幅度，这个品种对盐分的耐受能力较强。而其他品种随盐分浓度的增加，发根数差异不明显。表6

表6 不同盐分浓度下不同玉米品种发根数变化Table 6 Effect of salt concentration on the number of hair roots of different maize varieties（个）

3 讨论

种子的耐盐性都是遗传基因决定的，不同的环境中盐的含量是不同的，品种的耐盐能力也是不同的[11]。新疆南疆地区的盐碱类型主要是氯化物-硫酸盐或者硫酸盐氯化物型，并非单一盐分类型，前人在研究玉米盐碱性胁迫资源筛选时，主要集中在NaCl 的盐碱胁迫[12-15]，研究选用含盐量为80 g/kg 盐土的浸提液进行配置的复合盐碱作为筛选条件，盐碱成分等理化性质更符合该地区的实际情况，有利于筛选出适合该地区种植的玉米品种。种子萌发和幼苗建成是植物生长发育的关键时期，也是对外界环境最敏感的阶段，考察种子萌发期的耐盐性是判断作物应对逆境的关键。研究发现在盐胁迫下，所有玉米品种的发芽率、发芽势、发根数、胚芽和胚根的长及重量等指标随盐分浓度的增加逐渐下降，这与前人研究结果是类似的[14，15]，而这些指标在不同品种之间降幅有较大差异，其中新玉102 号和新玉110号相关指标在同等盐分浓度下各项指标与对照相比下降幅度较少，其耐盐能力较强，而KWS3376 和KWS2564 指标下降较大，其对盐分较为敏感，不耐盐。研究选用发芽势、发芽率、胚根胚芽长、胚根胚芽鲜重等指标从多角度反映了种子萌发期耐盐性，在盐分浓度为0.9%时，7个玉米品种中除了新玉102 号和新玉110 号外，其余玉米品种其发芽率、发芽势等指标与对照相比降幅超过50%，盐碱胁迫下玉米种子萌发期的发芽情况及胚根胚芽形态情况受到明显抑制，此时盐分已经影响了玉米的萌发，不利于玉米的生长。

4 结论

在新疆复合盐胁迫条件下，新玉102 号和新玉110 号具有较高的耐盐能力，KWS3376 和KWS2564 对盐分比较敏感，不耐盐。7个品种盐分含量超过0.9%时，玉米的发芽势、发芽率、胚芽和胚根长度及重量等指标都有明显的降低，影响了玉米的萌发。