黄淮海地区主栽大豆品种耐涝性比较探究

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黄淮海地区主栽大豆品种耐涝性比较探究摘要选取齐黄34等黄淮海地区推广的40个大豆品种，研究其苗期、花期和全生育期的耐涝性。结果显示，苗期、花期和全生育期淹水对大豆生长发育均造成一定影响，具体表现为叶片黄化、株高降低、生长发育延后、主根腐烂、不定根代替主根行使功能、产量降低、品质下降等，其中花期和全生育期淹水对产量影响大，苗期影响较小。在所有供试品种中，齐黄42对三个时期淹水的抗性较好，齐黄34和中黄37对花期淹水和全生育期淹水的抗性较好，冀豆仃和郑92X6三个时期的抗涝性较差。关键词：大豆；耐涝性；苗期；花期；全生育期中图分类号：S565.102文献标识号：A文章编号：1001-4942(2016)05-0023-05AbstractTensoybeancultivarspopularizedinHuanghuaihaiValleyregionwereusedintheexperiment,andtheirwaterloggingtolerancesatseedling,floweringandthewholegrowthstageswereevaluated.Theresultsshowedthattherewereallcertaininfluencesonsoybeangrowthwhenwaterfloodingatseedling,floweringandthewholegrowthstages.Theleavesgotyellow,theplant heightdecreased,thegrowthdelayed,themainrootrotted,whichwasreplacedbyadventitiousrootsforperformingfunction,andtheyieldandqualitydeclined.Amongwhich,waterfloodingatfloweringandthewholegrowthstageshadgreatereffectsonyield・Inalltheexperimentalcultivars,Qihuang42hadbettertoleraneetowaterfloodingatthreestages,Qihuang34andZhonghuang37possessedstrongertoleraneetowaterfloodingatfloweringandthewholegrowthstages,whileJidou17andZheng92116ownedtheweakestwaterfloodingtoleraneeatthreestages.KeywordsSoybean;Waterloggingtolerance;Seedlingstage;Floweringstage;Wholegrowthstage大豆（Glycinemax）是我国重要的油料作物。黄淮海地区大豆种植面积占全国大豆面积的40%，多为夏大豆。大豆生长期间降雨集中,常有暴雨大暴雨发生，大豆从萌发、营养生长到产量形成阶段均可能发生涝渍，导致减产甚至绝收，严重影响大豆生产。因此研究不同时期淹水对大豆生长及其产量品质的影响，筛选可在湿涝土壤上生长的抗性大豆品种具有重要意义。Hou等（1991）［3］在25°C下对730份大豆材料进行种子淹水处理，发现其耐淹性差异很大。王芳等（2007 ）［13］以相对死苗率为鉴定指标，对不同来源的栽培大豆和野生材料进行了苗期耐淹性盆栽鉴定试验。Scott等(1990)[7]对大豆V1期,董钻(2000)[11]对V1.V4期，Githiri等(2006)[1]对V3期，Oosterhuis等(1990)⑸对V4期，Shannon等(2005)[8]对R1期,Beuerlein等(1994)[9]对R1~R4期，Isism等(2015)[10]对R2期大豆的耐涝性进行研究，结果表明不同时期淹水对大豆生长及其产量影响不同，在相同受害时间条件下，生殖生长时期淹水对大豆产量影响比营养生长时期更严重。但在黄淮海地区选择多个品种系统进行全生育期内不同时期淹水对大豆生长发育影响的研究还鲜有报道，为此本试验选用该区10个主推大豆品种，研究其不同时期的耐涝性，以期为生产上的应用提供技术借鉴。1材料与方法1.1试验材料试验于2014年在山东省农业科学院作物研究所温室内进行。供试品种为中黄37、冀豆17.齐黄1号、齐黄34、齐黄35、齐黄42、荷豆19、徐豆14、郑92116.皖豆28。1.2试验方法试验于5月8日播种。设4个处理：对照(CK,正常浇水X苗期淹水、花期淹水和全生育期淹水。苗期和全生育期淹水于V3期进行，花期淹水待所有品种开花后进行。每处理重复3次，每重复1盆，每盆4株。采用盆栽双套盆法，内盆(塑料盆，底部有孔)直径30cm，高35cm;外盆(塑料桶)直径32cm，高38cm。苗期和花期淹水处理20天,全生育期淹水自V3期开始直至植株成熟(R8b淹水期间土壤表面持续保有5~7cm水层。用便携式SPAD-502叶绿素仪测定对照和淹水处理植株顶部第三片完全展开叶的叶绿素含量；植株成熟(R8)后收获，每个处理每个重复 各取3株，共9株进行考种，测其株高、底荚高、主茎节数、单株有效荚数、无效荚数、单株粒数、百粒重、单株粒重，同时测定对照处理植株的主根长、主根重，胁迫处理植株的不定根重。用近红外谷物分析仪(BOEN-SUP-2700)测定各处理籽粒蛋白质和脂肪含量。利用隶属函数法对品种的耐涝性进行综合评定。公式如下：1.3数据处理用MicrosoftExcel进行数据处理,SPSS软件进行显著性检验。2结果与分析2.1不同淹水处理对大豆生长发育的影响2.1.1对叶绿素含量的影响所有大豆品种植株淹水后，叶片由深绿逐渐变成浅绿、黄绿。苗期淹水结束时叶绿素含量荷豆19下降最多,只有对照的66%,齐黄35下降最少为对照的82%O花期淹水荷豆19叶绿素含量在所有品种中下降最多，只有对照的68%,中黄37下降最少为对照的84%O所有品种中，与花期淹水同期的全生育期淹水处理其叶片叶绿素含量冀豆17下降最多，只有对照的65%，皖豆28下降最少为对照的85%O三个处理品种间叶绿素含量变化差异显著。从淹水处理所有品种叶片叶绿素含量的平均值来看,花期叶绿素含量变化最大，苗期叶绿素含量变化最小。这可能因为花期植株比较高大，代谢旺盛，处于营养生长向生殖生长过渡阶段，对淹水更敏感，更容易受到淹水影响。品种叶片颜色较深的品种，淹水后叶绿素含量变化较大。排水后植株进一步黄化，有的甚至死亡，死亡株数以苗期淹水处理的最多，有的品种甚至3个重复植株全部死亡，其次是花期淹水，死亡株数也较多。2.1.2对株高的影响由表1可以看出，与对照相比，除齐黄35苗期淹水处理外，其它所有苗期淹水和全生育期淹水处理的株高显著或极显著降低,有的品种株高不足对照的50%;花期淹水有6个品种的株高高于对照，其余略低于对照。苗期淹水处理中，中黄37 株高下降最多，为对照的61.9%,齐黄35下降最少，为对照的82.0%0花期淹水处理中，郑92116株高变化最小，为对照的99.6%,冀豆仃株高变化最大，为对照的1.15^o全生育期淹水处理中，冀豆17株高下降最多，只有对照的47.8%,中黄37变化最小，为对照的74.1%o由此看出，大豆植株本身高的品种淹水对其株高影响大，而植株较矮品种受的影响较小。2.1.3对大豆生育期的影响由表1可以看出，苗期淹水和全生育期淹水使所有品种的开花期和成熟期延后，且苗期淹水的影响更大，除齐黄35为显著外，所有品种苗期淹水处理其开花天数与生育日数较对照差异极显著(P<0.01)o试验还发现，苗期和全生育期淹水不仅导致大豆出苗至开花天数延长，而且使开花至成熟的天数延长，并且幅度大于岀苗至开花。花期淹水对大豆发育的影响品种间不尽一致，部分品种成熟期延后，部分品种成熟期提前，但影响程度小于苗期淹水和全生育期淹水。2.1.4对根系发育的影响淹水土壤中的大豆根系逐渐褐变、腐烂,而后长出不定根，随着淹水时间延长，不定根逐渐代替主根。淹水初始过程中，不定根非常细弱，漂浮于水中吸收养分，淹水结束后大部分不定根干缩，少部分不定根能进一步长入土中，生长非常粗壮，代替主根行使功能。不定根的发达程度因品种而异，尤以全生育期淹水品种间不定根生长量差异最大，不定根发达品种齐黄42和冀豆17的单株不定根干重分别为3.54,3.31g，而郑92116和荷豆19只有0.53,0.59g,差距很大；花期淹水中，齐黄34和冀豆17单株不定根干重分别为2.59、2.47g,而郑92116只有0.80g,差距较 大；苗期淹水处理中，品种间不定根干重差异不大，但大部分品种不定根干重小于花期淹水和全生育期淹水。2.2不同淹水处理对大豆产量性状的影响本研究结果显示,苗期淹水导致大豆品种底荚高降低，但主茎节数并未减少,单株荚数和粒数与对照相比显著增加(P<0.05),单株产量除中黄37外其它品种均增产，多数品种达极显著增加(P<0.01，表2),同时单株不育荚数增加,齐黄34、荷S.19、中黄37、郑92116和皖旦28等品种百粒重增加。全生育期淹水导致大豆品种单株有效荚数和粒数显著减少(P<0.05),单株有效荚数只有对照的19%-61%,单株粒数只有对照的19%〜53%，百粒重显著降低(P<0.05),只有对照的31%~91%,单株产量只有对照的11%-32%O花期淹水与对照相比，参试品种的不育荚数显著增多(P<0.05),有效荚数、单株粒数显著减少(P<0.05),分别只有对照品种的26%-58%.26%〜77%;百粒重变化较小，为对照的47%〜99%;单株产量只有对照的12%〜49%o全生育期淹水对产量的影响最大,其次是花期淹水，而苗期淹水尽管成熟晚，但多数品种的产量反而比对照高。2.3不同淹水处理对大豆品质性状的影响苗期淹水供试大豆品种的籽粒蛋白质含量为对照的96%~109%,平均为对照的1.02倍，比对照略有增加，其中中黄37的蛋白质含量比对照减少，差异显著(P<0.05);脂肪 含量为对照的79%-107%,平均为对照的94%,比对照略有减少，其中齐黄1号、蒲豆19、徐豆14和郑92116的脂肪含量与对照有显著差异，在这4个品种中只有郑92116比对照显著增加其余3个品种的脂肪含量胁迫后降低。花期淹水供试大豆品种的籽粒蛋白质含量为对照的83%~111%,平均为96%，齐黄1号、中黄37、郑92116和徐豆14的蛋白质含量与对照有显著差异(P<0・05),其中齐黄1号蛋白质含量增加，其余3个品种减少；脂肪含量为对照的81%〜109%,平均为96%,其中齐黄1号、荷豆19和皖豆28的脂肪含量比对照显著降低(P<0.05)b全 生育期淹水供试大豆品种的籽粒蛋白质含量为对照的84%-106%，平均为93%淇中冀豆仃、中黄37、郑92116和皖豆28的蛋白质含量比对照显著下降；脂肪含量为对照的87%-109%,平均为1.01倍，其中齐黄34的脂肪含量比对照显著降低（P<0.05）o综上所述，各品种蛋白质和脂肪含量对淹水胁迫反应不同，大多数品种蛋白质和脂肪含量在不同时期的淹水胁迫下变化较小，其中齐黄1号、中黄37、、郑92116这3个品种在不同淹水胁迫下，蛋白质和脂肪含量变化较大。2.4各品种的耐涝性评定以供试大豆品种的各性状值为依据，采用隶属函数法对各品种的耐涝性进行综合评定（表2）,可以发现苗期淹水供试大豆品种的隶属函数值在3.76〜8.90之间，中黄37最小，其次是郑92116;皖豆28隶属函数值最大，最抗苗期淹水，其次是齐黄35;冀豆17在开花后不久3个重复全部死亡，未列入评定，为最不抗苗期淹水品种。花期淹水供试大豆品种的隶属函数值为2.59~9.07,皖豆28最小，其次是齐黄35;徐豆14最大，最抗花期淹水，其次是齐黄42和齐黄34o全生育期淹水各品种的隶属函数值为4.07-9.79，郑92116最小，其次是冀豆17;齐黄42最大，最抗全生育期淹水,其次是中黄37。齐黄42在苗期淹水、花期淹水和全生育期淹水中分别排名第3.2.1位（图1）,为各生育期都抗淹水品种，齐黄35和荷豆19较抗苗期淹水，齐黄34和 中黄37（图1）较抗花期淹水和全生育期淹水，徐豆14抗花期淹水，齐黄1号较抗全生育期淹水。3讨论与结论3.1不同时期淹水对大豆产量、品质等性状的影响苗期和全生育期淹水使大豆叶片黄化、株高降低。花期淹水和全生育期淹水使大豆产量显著或极显著下降，苗期淹水则多数品种产量显著或极显著增加。程伦国等（2006）[16]研究表明大豆开花期受涝渍胁迫后影响十分明显，单株粒数、百粒重只有对照的45.3%和88.5%,秋粒率达27.9%,减产52.6%o周琴等（2012）[12]研究发现苗期渍水处理的大豆植株生物量、叶面积的降低幅度明显小于花期渍水处理，可见渍水胁迫对大豆苗期的影响要小于花期，这可能是因为苗期以营养生长为主，根茎叶能够不断再生，而初花期以后营养生长趋弱，以生殖生长为主，营养器官的再生能力有限，因而对花期影响更明显。国外的研究结果表明不同时期淹水对大豆生长及其产量的影响不同，在相同受害时间条件下，生殖生长时期淹水对大豆产量影响比营养时期的更严重[4〜6]o本研究与他们的研究结果一致。并且发现在其它作物上也有此规律。Hossain等（20"）[2]研究表明，花前（抽穗期）和花后渍水均降低小麦籽粒产量，但花前渍水对小麦籽粒灌浆和产量没有显著影响。宋丰萍等（2010）[15]研究发现，渍水影响油菜各生育期根系发育、地上部生长及最终产量的形成，渍水的敏感性依次为蕾薑期、花期>苗期、角 果发育成熟期。可见花期淹水对作物产量的影响较大。本研究中苗期淹水各大豆品种的蛋白质含量比对照略有增加，脂肪含量减少；花期淹水不但籽粒蛋白质含量减少，脂肪含量也减少；全生育期淹水籽粒蛋白质含量最低，脂肪平均含量与对照持平。朱建强等（2001）[14]的研究表明淹水后大豆籽粒中粗脂肪含量增加，粗蛋白含量下降。本研究结果与此不同，这是否与处理方法和气候条件有关系，还有待进一步验证。3.2大豆品种的耐涝性本研究10个品种中，耐涝性不尽一致，同一品种不同时期耐涝性也不同。皖豆28最抗苗期淹水，但最不抗花期淹水；徐豆14最抗花期淹水，齐黄42三个时期的抗涝性都比较好，而冀豆17三个时期的抗涝性都比较差。说明不同品种在不同时期遭受淹水的反应不同。在本试验中，苗期淹水处理所有品种都有多个单株死去，可能与当时的温度等气候条件有关，也可能是品种已经适应了渍水条件，主根腐烂，不定根代替主根行使功能，而撤水后植株不适应环境条件造成的结果。3.3鉴定指标大豆耐涝性是一个非常复杂的数量性状，与大豆的许多形态和生理性状密切相关，易受环境条件的影响。耐涝指标是衡量作物耐涝性好坏的尺度，不同耐涝指标对不同材料耐涝性的最终评价有所不同。在大豆耐涝性评价中，采用较少的指标时试验简单、易于操作，但对大豆耐涝性反映片面，相对而言综合指标更能准确反映材料的耐涝性。本研究主要利用直观的形态指标和隶属函数法对大豆品种的耐涝性进行了鉴定，可较科学地对其抗逆性进行评价。但是盆栽法得到的结果还需要进一步结合田间试验才能用于指导实际生产。参考文献：口]GithiriSM,WatanabeS,HaradaK,etal.QTLanalysisoffloodingtoleraneeinsoybeanatanearlyvegetativegrowthstagefJ],PlantBreeding,2006,125(6):613-618.[2]Hossain MA,ArakiH,TakahashiT.PoorgrainfillinginducedbywaterloggingissimilartothatinabnormalearlyripeninginwheatinWesternJapan[J].FieldCropsResearch,2011,23:100-108.[3]HouFF,ThsengFS.Studiesonthefloodingtoleranceofsoybeanseed:varietaldifferences[J].Euphytica,1991,57:169-173・[4]LinkemerG,BoardJE,MusgraveME.Waterloggingeffectsongrowthandyieldcomponentsinlateplantedsoybean[J]・CropSci.,1998,38:1576-1584.[5]OosterhuisDM,ScottHD,HamptonRE,etal.Physiologicalresponsesoftwosoybean(GlycinemaxL.Merr)cultivarstoshort-termflooding[J].EnvironExp.Bot.,1990,30(90):85-92./nonglin/20160611/6138205.html