灌溉水矿化度对不同品种大豆发芽和生长的影响

张鑫红，赵 杰，肖 辉，张玉梅，郑茹梅，张 波，张 颖

（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）

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。

表1 供试大豆品种

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 g·L-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，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 g·L-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 cm×100 cm×20 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。

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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-1矿化度灌溉水的大豆品种为“中豆63”。

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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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

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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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4～12 g·L-1时，植株成活率维持在80%左右；而在灌溉水矿化度为16 g·L-1时，植株成活率下降到29%。“齐黄34”在灌溉水矿化度为4～8 g·L-1时，植株成活率为40%～80%；而在灌溉水矿化度为16 g·L-1时，植株成活率下降到6%。“中豆63”在灌溉水矿化度为4～8 g·L-1时，植株成活率为60%～80%；而在灌溉水矿化度为12 g·L-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 g·L-1，“齐黄34”“中豆63”能耐受的灌溉水矿化度为8 g·L-1，“冀豆17”能耐受的灌溉水矿化度为4 g·L-1。

图3 不同矿化度灌溉水对大豆植株成活率的影响

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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-1的水环境中，最终植株成活率为33%。

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 g·L-1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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-1时的生物量相当于淡水灌溉处理的66%。

图4 不同矿化度灌溉水对大豆生物量的影响

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 g·L-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 g·L-1和8 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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12g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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63”随着灌溉水矿化度的提高（矿化度从0增至16 g·L-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 g·L-1处理的“邯豆13”株高分别为淡水灌溉处理的100%、94%、96%、93%、77%。

图5 不同矿化度灌溉水对大豆株高的影响

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 g·L-1，“邯豆13”“中豆63”能耐受的灌溉水矿化度为16 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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16g·L-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 g·L-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%。

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

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 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13%；“齐黄34”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 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65%。

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 g·L-1，“齐黄34”能耐受的灌溉水矿化度为8 g·L-1，“邯豆13”“中豆63”能耐受的灌溉水矿化度为12 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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%。

图7 不同矿化度灌溉水对大豆根长的影响

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 g·L-1。灌溉水矿化度在4～12 g·L-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 g·L-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 g·L-1的影响较大。

3 结论与讨论

19个供试大豆品种在灌溉水矿化度低于4 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-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 g·L-1，“齐黄34”“中豆63”能耐受的灌溉水矿化度为8 g·L-1，“冀豆17”能耐受的灌溉水矿化度为4 g·L-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 g·L-1和8 g·L-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 g·L-1，“齐黄34”能耐受的灌溉水矿化度为12 g·L-1，“邯豆13”“中豆63”能耐受的灌溉水矿化度为16 g·L-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 g·L-1，“齐黄34”能耐受的灌溉水矿化度为8 g·L-1，“邯豆13”“中豆63”能耐受的灌溉水矿化度为12 g·L-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 g·L-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。