不同玉米品种萌发期和苗期抗旱性鉴定与评价
2020-12-05
(山西农业大学农学院， 太原 030031)
干旱是农业生产中影响作物产量和种植范围的重要环境因素之一。我国水资源分布南方多北方少，北方水资源仅占全国的30%。随着全球气候逐步变暖，农业生态环境不断恶化，旱情发生频率和强度不断增强。干旱对玉米生产的影响在众多的非生物逆境因素中被列为第一位[1]，每年因旱灾而受损的土地约为 133.3 万hm2[2]。山西省干旱面积大，旱地约占总耕地面积的80%，并且近年来一直干旱少雨，严重制约着玉米的高产和稳产性。
春季干旱已成为影响旱作玉米正常播种与出苗的关键问题[3],玉米从萌发到出苗这一阶段对水分最为敏感，对玉米后期的生长也最为重要[4]。种子萌发阶段是作物能否在干旱条件下完成生育周期的关键时期之一，不仅会影响播种质量，同时也会影响到植株的正常生长发育[5]。近年来，随着机械单粒播种技术的快速推进，干旱地区玉米种子的萌发期抗旱性显得尤为重要[6-8]。此外，玉米苗期遇旱会降低其出苗能力和保苗率，导致减产。因此，苗期耐旱性也是玉米育种中需要考虑的重要性状。
目前，玉米品种在审定过程中大多采用多年多点试验[9]，尚未设定专门的玉米抗旱性鉴定试验。并且对玉米品种的抗旱性鉴定大多仅限于萌发期或苗期单独的试验研究，二者结合鉴定的试验尤为少见。为探讨山西省玉米主栽品种的抗旱性，本研究选取45个已经通过审定并在山西及全国各省应用推广的玉米杂交种，对其进行了萌发期和苗期抗旱性鉴定与评价，以期为旱区玉米品种选择、抗旱玉米品种选育和评价及玉米节水栽培提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
选取近年来山西省审定推广的普通玉米品种45个(见表1)，对照为先玉335。
表1 玉米供试品种
1.2 试验方法
本试验分为萌发期抗旱性鉴定和苗期抗旱性鉴定两部分。参考“河北省地方标准——玉米抗旱性鉴定技术规范[10]”，并加以改进。
1.2.1种子萌发期抗旱性鉴定方法
种子萌发期抗旱性鉴定采用高渗溶液法。-0.3 MPa的PEG-6000水溶液对种子进行胁迫处理，以无离子水培养为对照。
1) 种子不包衣和不拌种。
2) 15%PEG-6000水溶液。
3) 30粒种子为一个重复，共4次重复。对照与上同。
4) 培养箱中28 ℃培养，光照强度750～1 250 lx，第2、4、6、8天调查发芽率。
5) 种子萌发耐旱指数(按照 Bouslama 等[11]的公式)计算：
GDRI=(PIs÷PIc)×100%；
PI=1.00×nd 2+0.75×nd 4+0.50×nd 6+0.25×nd 8；
PIc=1.00×nd 2 ck+0.75×nd 4 ck+0.50×nd 6 ck+0.25×nd 8 ck；
PIs=1.00×nd 2 s+0.75×nd 4 s+0.50×nd 6 s+0.25×nd 8 s。
式中，PI为种子萌发指数，nd 2、nd 4、nd 6、nd 8分别为2、4、6、8 d的种子萌发率；PIc为胁迫条件下对照萌发指数；PIs为胁迫条件下种子萌发指数；GDRI为种子萌发耐旱指数。
幼苗干旱存活率(%)=(干旱处理后的存活苗数/试验苗数)×100%。
表2 种子萌发期的抗旱性评价标准
1.2.2苗期抗旱性鉴定方法
苗期抗旱性鉴定在旱棚内进行，采用盆栽反复干旱法。
1) 种子不包衣或不拌种。
2) 在日均温度(25±5)℃条件下进行。
3) 4次重复，每重复30株。
4) 播种：在塑料方盆中装入10 cm厚中等肥力的耕层土，灌水到田间持水量的85%以上，播种、覆土2 cm。
5) 第1次干旱胁迫至复水：幼苗长至3叶1心期停止供水，土壤含水量降至田间持水量的30%～40%时调查原始苗数。降至20%～15%时复水，使土壤含水量达到75%～85%，72 h调查存活苗数。以幼苗或叶片恢复鲜绿色为存活。
6) 第2次干旱胁迫至复水：第1次复水后，进行第2次胁迫。当土壤含水量降至田间持水量的20%～15%时，第2次复水， 72 h调查存活苗数。以幼苗或叶片恢复鲜绿色为存活。
7) 苗期反复干旱存活率[12]计算：
表3 玉米苗期抗旱性评价标准
2 结果与分析
2.1 种子萌发期抗旱性鉴定结果分析
种子萌发胁迫指数,反映了种子在高渗溶液中的发芽率和发芽势，是评价种子萌发期抗旱性的可靠指标[13]。试验结果(表4)表明，种子萌发耐旱指数高于ck的有15个品种，占33.3%。
2.2 种子抗旱萌发耐旱指数综合评价
在45个品种中有15个品种种子萌发耐旱指数高于对照。抗旱性极强的没有，强的3个，中强的10个，弱的18个，极弱的14个。见表5。
2.3 苗期反复干旱抗旱性试验结果
干旱后幼苗存活率作为苗期抗旱性鉴定指标,是我国作物抗旱性鉴定中常用的鉴定指标之一。试验对45个品种及对照进行了“干旱—复水—干旱—复水”处理，并对复水后的成活数进行统计，计算耐旱成活率(表6)。从统计结果可看出，对照先玉335抗旱性极强。试验材料中有8个品种的抗旱性与对照处于同一级别，且干旱存活率均高于对照，占试验品种的17.8%。
2.4 苗期抗旱性综合评价
在45个品种中有8个品种苗期干旱成活率高于对照。抗旱性极强的8个，强的15个，中强的9个，弱的4个，极弱的9个。见表7。
表4 试验材料种子萌发期抗旱性鉴定结果
表5 玉米种子萌发期抗旱性综合评价
表6 玉米材料苗期反复干旱抗旱性鉴定结果
表6(续)
表7 玉米苗期反复干旱抗旱性综合评价
3 结论与讨论
植物的抗旱性是一个复杂的综合特性，由多基因控制、多因素相互作用而成[14,15]；不仅作用于构成植株体的各个器官、组织,而且发生在生长发育的各个阶段,最终决定产量[15]。张仁和等[16]的研究表明，干旱胁迫影响玉米植株生长和光合作用，使植株生物量显著下降。本研究从玉米的生长发育角度出发,分别测定了种子萌发抗旱指数和干旱后幼苗存活率，形成了种子萌发率、种子萌发耐旱指数和幼苗反复干旱存活率三位一体的初级鉴定指标。对于在有春旱发生的玉米生产区了解芽、苗期抗旱性，对促进玉米成苗、减少旱境造成的减产有重要意义。
本研究结合玉米抗旱萌发和苗期反复失水试验，鉴定出抗旱性品种即萌发期抗旱级别达到中等(MR)、苗期反复干旱抗旱性达到强(R)的品种有：并单62、瑞普909、中地88、并单72、潞玉1403、瑞普9001、盛玉688、福盛园1号、潞玉1611共9个品种。从鉴定结果看，玉米的抗旱性强弱有的表现在萌发期，有的表现在苗期。结合不同品种的抗旱特点和不同种植区的气候条件，因地制宜地选择、推广品种，对于增产增收有重要的现实意义。
