灌溉水礦化度對(duì)不同品種大豆發(fā)芽和生長的影響

張鑫紅，趙 杰，肖 輝，張玉梅，鄭茹梅，張 波，張 穎

（1.天津市濱海新區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展服務(wù)中心，天津 300270；2.天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，天津 300192；3.天津市生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合行政執(zhí)法總隊(duì)，天津 300191）

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)的《“十四五”全國種植業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中，將提高大豆油料產(chǎn)能和自給率放到重要位置，提出鹽堿地種植大豆的新措施。2023年，中央一號(hào)文件提出要推進(jìn)大豆和油料產(chǎn)能提升工程，穩(wěn)步開發(fā)利用鹽堿地種植大豆。由此可見，鹽堿地是具有開發(fā)利用潛力的重要后備土地資源，耐鹽堿大豆種質(zhì)資源篩選是有效利用鹽堿地資源、提高大豆生產(chǎn)能力的重要途徑。本研究通過引進(jìn)不同大豆品種，利用人工氣候室和智能溫室進(jìn)行大豆耐鹽能力鑒定，分析不同大豆品種的耐鹽水平，為鹽堿地區(qū)選擇大豆品種提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試大豆品種共19個(gè)，見表1。

表1 供試大豆品種

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 人工氣候室溶液浸泡種子發(fā)芽試驗(yàn) 試驗(yàn)設(shè)品種、灌溉水礦化度2個(gè)因素。參試大豆品種19個(gè)，人工配制灌溉水礦化度分別為0、2、4、8、12、16 g·L-1，共6個(gè)梯度。采用培養(yǎng)皿進(jìn)行種子發(fā)芽試驗(yàn)，設(shè)3次重復(fù)。先將培養(yǎng)皿內(nèi)墊3層紗布，再鋪2層濾紙，按試驗(yàn)設(shè)計(jì)倒入定量的灌溉水，每個(gè)培養(yǎng)皿均勻播15粒大豆種子，在種子上覆蓋2層紗布，放入25 ℃人工氣候室恒溫培養(yǎng)，每天觀察培養(yǎng)皿水分情況，適當(dāng)補(bǔ)充水分[1-2]。

1.2.2 智能溫室基質(zhì)栽培培養(yǎng)試驗(yàn) 試驗(yàn)設(shè)大豆品種、灌溉水礦化度2個(gè)因素。參試大豆品種4個(gè)，主要從發(fā)芽試驗(yàn)中篩選出比較耐鹽的大豆品種。灌溉水礦化度設(shè)0、4、6、8、12、16 g·L-1，共 6個(gè)梯度，試驗(yàn)設(shè)4次重復(fù)?；|(zhì)栽培的營養(yǎng)缽上口徑12 cm、底徑8 cm、深10 cm，裝入專用基質(zhì)后播種大豆，每盆播種4粒，覆蓋厚0.5 cm的基質(zhì)，統(tǒng)一放入防滲水泥池中，保持3 cm淡水層，使基質(zhì)濕潤，保證有充足的水分使大豆發(fā)芽。待大豆出苗時(shí)，將其移至白色PVC培養(yǎng)池中，培養(yǎng)池規(guī)格為40 cm×100 cm×20 cm。將相同礦化度灌溉水處理的營養(yǎng)缽放在位置相同的培養(yǎng)池中。采用過飽和灌溉方法，按試驗(yàn)設(shè)計(jì)在培養(yǎng)池中灌入8 cm深的礦化度水，浸泡2 h后放水，每2 d進(jìn)行1次，使各處理灌溉水的礦化度保持穩(wěn)定[3-4]。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目

測定項(xiàng)目包括種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、種子（植株）成活率、株高、葉片葉綠素含量、生物量、根長等指標(biāo)。

人工氣候室溶液浸泡種子發(fā)芽試驗(yàn)于2022年7月21日播種，自大豆種子發(fā)芽開始，每天觀察記錄種子發(fā)芽情況，計(jì)算發(fā)芽勢、發(fā)芽率。智能溫室基質(zhì)栽培培養(yǎng)試驗(yàn)于2022年8月9日開始，用不同礦化度水灌溉大豆，在8月25日、9月1日、9月13日分別調(diào)查大豆植株成活率，9月13日測定其生物量，8月9日、8月18日、8月25日、9月1日、9月13日測量其株高，8月18日、8月25日、9月1日、9月13日測定大豆葉片葉綠素含量的相對(duì)值（Spad值），9月13日調(diào)查大豆根長。

大豆株高用直尺測量；葉片葉綠素含量用手持SPAD葉綠素儀測定；生物量用直接稱重法測定；大豆根長用直尺測量。試驗(yàn)中的全部植株均進(jìn)行測量調(diào)查，計(jì)算平均值。

按下列公式計(jì)算種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、植株成活率：

發(fā)芽勢是指種子在發(fā)芽試驗(yàn)初期，在規(guī)定日期內(nèi)正常發(fā)芽的種子數(shù)占供試種子數(shù)的百分比。

發(fā)芽率是指種子在發(fā)芽試驗(yàn)終期，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)全部正常發(fā)芽的種子數(shù)占供試種子數(shù)的百分比。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同礦化度灌溉水對(duì)大豆種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率的影響

2.1.1 對(duì)大豆種子發(fā)芽勢的影響 結(jié)果表明（圖1），在淡水灌溉處理下，19個(gè)供試大豆品種的種子發(fā)芽勢均在60%以上。其中，當(dāng)灌溉水礦化度為2 g·L-1時(shí)，“中黃313”“中作J20030”“中黃334”的種子發(fā)芽勢低于50%，其他品種的種子發(fā)芽勢均超過60%；當(dāng)灌溉水礦化度為4 g·L-1時(shí)，“中黃314”“中作J20030”的種子發(fā)芽勢低于50%，其他品種的種子發(fā)芽勢均超過60%；當(dāng)灌溉水礦化度為8 g·L-1時(shí)，“冀豆17”“邯豆13”“齊黃34”“中豆63”“中豆57”“油6019”“中黃313”的種子發(fā)芽勢高于50%，其他品種的種子發(fā)芽勢均低于50%；當(dāng)灌溉水礦化度為12 g·L-1時(shí)，“冀豆17”“邯豆13”“齊黃34”“中豆63”的種子發(fā)芽勢仍能達(dá)到60%以上；當(dāng)灌溉水礦化度為16 g·L-1時(shí)，“中豆63”“中豆49”“油6019” 的種子發(fā)芽勢仍達(dá)到40%，“冀豆17”“邯豆13”“齊黃34” 的種子發(fā)芽勢高于30%。

總體而言，當(dāng)灌溉水礦化度為4 g·L-1時(shí)，19個(gè)供試大豆品種的種子發(fā)芽勢均表現(xiàn)良好。能耐受8 g·L-1礦化度灌溉水的大豆品種為“冀豆17”“邯豆13”“齊黃34”“中豆63”“中豆57”“油6019”，能耐受12 g·L-1礦化度灌溉水的大豆品種為“冀豆17”“邯豆13”“齊黃34”“中豆63”，能耐受16 g·L-1礦化度灌溉水的大豆品種為“中豆63”。

2.1.2 對(duì)大豆種子發(fā)芽率的影響 結(jié)果表明（圖2），在淡水灌溉處理下，除“中黃334”外，其他品種的種子發(fā)芽率均在60%以上；當(dāng)灌溉水礦化度為2 g·L-1時(shí)，“中黃313”“中作J20030”“中黃334”的種子發(fā)芽率低于50%，其他品種的種子發(fā)芽率均超過60%；當(dāng)灌溉水礦化度為4 g·L-1時(shí)，“中黃314”的種子發(fā)芽率低于50%，其他品種的種子發(fā)芽率均超過60%；當(dāng)灌溉水礦化度為8 g·L-1時(shí)，“冀豆12”“中黃55”“中黃80”“中黃314”“中作J20030”“中黃334”“中黃341”的種子發(fā)芽率低于50%，而“冀豆17”“邯豆13”“齊黃34”“中豆63”“中豆57”“中黃39”“中黃348”“中作J20050”的種子發(fā)芽率均超過70%；當(dāng)灌溉水礦化度為12 g·L-1時(shí)，“冀豆17”“邯豆13”“齊黃34”“中豆63”的種子發(fā)芽率仍能達(dá)到60%以上；當(dāng)灌溉水礦化度為16 g·L-1時(shí)，“邯豆13”“齊黃34”的種子發(fā)芽率高于40%。

圖2 不同礦化度灌溉水對(duì)大豆種子發(fā)芽率的影響

綜上所述，種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率是檢測種子品質(zhì)的重要標(biāo)準(zhǔn)，選擇發(fā)芽率與發(fā)芽勢較高的種子，可確保作物一次性播種保全苗，從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量[5]。試驗(yàn)表明，灌溉水礦化度低于4 g·L-1時(shí)，大部分供試大豆品種的種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率均表現(xiàn)較好，極個(gè)別品種出現(xiàn)一定程度的不耐受表現(xiàn)。灌溉水礦化度為8 g·L-1時(shí)，不同大豆品種表現(xiàn)出不同的耐受程度，“冀豆17”“邯豆13”“齊黃34”“中豆63”“中豆57”的種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率均高于50%；灌溉水礦化度為12 g·L-1時(shí)，“冀豆17”“邯豆13”“齊黃34”“中豆63”耐受性較好；灌溉水礦化度達(dá)到16 g·L-1時(shí)，“邯豆13”“齊黃34”的種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率表現(xiàn)出較高耐受性。

2.2 不同礦化度灌溉水對(duì)大豆植株成活率的影響

通過種子耐鹽性發(fā)芽試驗(yàn)得出，在19個(gè)供試大豆品種中，“冀豆17”“邯豆13”“齊黃34”“中豆63”的種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率表現(xiàn)良好，具有一定的耐鹽堿潛力，繼而對(duì)這4個(gè)大豆品種進(jìn)行智能溫室基質(zhì)栽培培養(yǎng)試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)隨著鹽脅迫生長時(shí)期的延長，大豆植株成活率總體呈下降趨勢（圖3）。在基質(zhì)培養(yǎng)環(huán)境下，“冀豆17”隨著灌溉水礦化度的增加，植株成活率基本低于60%。“邯豆13”在灌溉水礦化度為4～12 g·L-1時(shí)，植株成活率維持在80%左右；而在灌溉水礦化度為16 g·L-1時(shí)，植株成活率下降到29%?！褒R黃34”在灌溉水礦化度為4～8 g·L-1時(shí)，植株成活率為40%～80%；而在灌溉水礦化度為16 g·L-1時(shí)，植株成活率下降到6%?！爸卸?3”在灌溉水礦化度為4～8 g·L-1時(shí)，植株成活率為60%～80%；而在灌溉水礦化度為12 g·L-1時(shí)，植株成活率降低明顯。從大豆植株平均成活率來看，供試品種的耐鹽能力從強(qiáng)到弱的順序?yàn)椤昂?3”＞“中豆63”＞“齊黃34”＞“冀豆17”。結(jié)果表明，“邯豆13”能耐受的灌溉水礦化度為12 g·L-1，“齊黃34”“中豆63”能耐受的灌溉水礦化度為8 g·L-1，“冀豆17”能耐受的灌溉水礦化度為4 g·L-1。

圖3 不同礦化度灌溉水對(duì)大豆植株成活率的影響

2022年8月9日開始按試驗(yàn)設(shè)計(jì)持續(xù)進(jìn)行鹽水灌溉，并分別在第15、23、35天時(shí)進(jìn)行植株成活率調(diào)查，結(jié)果表明（圖3），“邯豆13”持續(xù)35 d生長在礦化度為12 g·L-1的水環(huán)境中，最終植株成活率為38%；“齊黃34”持續(xù)23 d生長在礦化度為8 g·L-1的水環(huán)境中，最終植株成活率為31%；“中豆63”持續(xù)35 d生長在礦化度為8 g·L-1的水環(huán)境中，最終植株成活率為33%；“冀豆17”持續(xù)35 d生長在礦化度為4 g·L-1的水環(huán)境中，最終植株成活率為33%。

2.3 不同礦化度灌溉水對(duì)大豆生物量的影響

9月13日調(diào)查大豆生物量（圖4），生物量較高的品種為“邯豆13”“中豆63”。在單株生物量方面，“齊黃34”在灌溉水礦化度為4 g·L-1時(shí)的生物量相當(dāng)于淡水灌溉處理的25%；“中豆63”在灌溉水礦化度為6 g·L-1時(shí)的生物量相當(dāng)于淡水灌溉處理的51%，而在灌溉水礦化度為8 g·L-1時(shí)的生物量相當(dāng)于淡水灌溉處理的31%；“邯豆13”在灌溉水礦化度為12 g·L-1時(shí)的生物量相當(dāng)于淡水灌溉處理的79%，而在灌溉水礦化度為16 g·L-1時(shí)的生物量相當(dāng)于淡水灌溉處理的46%；“冀豆17”在灌溉水礦化度為16 g·L-1時(shí)的生物量相當(dāng)于淡水灌溉處理的66%。

圖4 不同礦化度灌溉水對(duì)大豆生物量的影響

從生物量的相對(duì)值來看，4個(gè)大豆品種的耐鹽能力從強(qiáng)到弱的順序?yàn)椤凹蕉?7”>“邯豆13”>“中豆63”>“齊黃34”。從生物量的絕對(duì)值來看，“邯豆13”“中豆63”耐鹽能力較強(qiáng)，在灌溉水礦化度為16 g·L-1時(shí)的生物量相當(dāng)于淡水灌溉處理的46.8%和41.5%，生物量較“冀豆17”分別增加118.6%和206.9%，“邯豆13”“中豆63”耐受持續(xù)灌溉水礦化度的閾值分別為12 g·L-1和8 g·L-1。

2.4 不同礦化度灌溉水對(duì)大豆植株性狀的影響

2.4.1 對(duì)大豆株高的影響 8月9日、8月18日、8月25、9月1日、9月13日調(diào)查大豆株高，結(jié)果表明（圖5），“冀豆17”在灌溉水礦化度為4 g·L-1以下時(shí)，各品種各時(shí)期的株高明顯高于淡水灌溉處理；在灌溉水礦化度為6 g·L-1時(shí)，5個(gè)調(diào)查時(shí)期的大豆平均株高分別相當(dāng)于淡水灌溉處理的79.57%、86.27%、61.24%、73.31%、93.06%；但在灌溉水礦化度為6 g·L-1以上時(shí)，各品種各時(shí)期的株高明顯低于淡水灌溉處理。“齊黃34”在灌溉水礦化度為12 g·L-1以下時(shí)，各品種各時(shí)期的株高明顯低于淡水灌溉處理；在灌溉水礦化度為12g·L-1時(shí)，“齊黃34”5個(gè)調(diào)查時(shí)期的株高分別相當(dāng)于淡水灌溉處理的89.57%、83.19%、69.59%、67.48%、68.88%；在灌溉水礦化度為16 g·L-1時(shí)，“齊黃34”各時(shí)期的株高比淡水灌溉處理更低?！昂?3”“中豆63”在灌溉水礦化度為12 g·L-1時(shí)，各品種各時(shí)期的株高與淡水灌溉處理相當(dāng)；但當(dāng)灌溉水礦化度為16 g·L-1時(shí)，各品種各時(shí)期的株高明顯低于淡水灌溉處理，如“邯豆13”在灌溉水礦化度為16 g·L-1時(shí)，5個(gè)調(diào)查時(shí)期的株高分別為淡水灌溉處理的71.62%、76.39%、79.04%、76.63%、77.23%?！昂?3”“中豆63”隨著灌溉水礦化度的提高（礦化度從0增至16 g·L-1），各時(shí)期的株高差距較小，9月13日調(diào)查，灌溉水礦化度為4、6、8、12、16 g·L-1處理的“邯豆13”株高分別為淡水灌溉處理的100%、94%、96%、93%、77%。

圖5 不同礦化度灌溉水對(duì)大豆株高的影響

從灌溉水礦化度對(duì)大豆株高的影響來看，“冀豆17”能耐受的灌溉水礦化度為4 g·L-1，“齊黃34”“油6019”“中黃313”能耐受的灌溉水礦化度為12 g·L-1，“邯豆13”“中豆63”能耐受的灌溉水礦化度為16 g·L-1。

2.4.2 對(duì)大豆葉片葉綠素含量的影響 8月18日、8月25、9月1日、9月13日調(diào)查大豆葉片葉綠素含量，即在灌溉不同礦化度水處理后的第8、15、23、35天分別調(diào)查大豆葉片葉綠素含量，結(jié)果表明（圖6），“冀豆17”在灌溉水礦化度為4 g·L-1時(shí)，各時(shí)期的葉片葉綠素含量明顯高于淡水灌溉處理；但生長后期在灌溉水礦化度為6 g·L-1以上時(shí)，各時(shí)期的葉片葉綠素含量明顯降低，而且低于淡水灌溉處理。在灌溉水礦化度為6 g·L-1時(shí)，4個(gè)調(diào)查時(shí)期的葉片葉綠素含量分別相當(dāng)于淡水灌溉處理的872.5%、488.5%、93.0%、12.1%?！褒R黃34”在灌溉水礦化度為12 g·L-1時(shí)，生長后期的葉片葉綠素含量明顯低于淡水灌溉處理；在灌溉水礦化度為12 g·L-1時(shí)，4個(gè)調(diào)查時(shí)期的葉片葉綠素含量分別相當(dāng)于淡水灌溉處理的103.4%、85.1%、34.4%、0.0%；在灌溉水礦化度為16 g·L-1時(shí)，各時(shí)期的葉片葉綠素含量明顯降低?！昂?3”“中豆63”在灌溉水礦化度為12 g·L-1時(shí)，各時(shí)期的葉片葉綠素含量與淡水灌溉處理相當(dāng)；但生長后期在灌溉水礦化度為16 g·L-1時(shí)，各時(shí)期的葉片葉綠素含量明顯低于淡水灌溉處理，而“邯豆13”各時(shí)期的葉片葉綠素含量降低程度略低些?！昂?3”在灌溉水礦化度為16g·L-1時(shí)，4個(gè)調(diào)查時(shí)期的葉片葉綠素含量分別相當(dāng)于淡水灌溉處理的91.4%、99.3%、46.4%、25.0%?！昂?3”“中豆63”灌溉不同礦化度水各時(shí)期的葉片葉綠素含量差別不大，適應(yīng)灌溉水礦化度的范圍較廣。經(jīng)9月1日調(diào)查，灌溉水礦化度為4、6、8、12、16 g·L-1處理的“邯豆13”葉片葉綠素含量分別相當(dāng)于淡水灌溉處理的100%、93%、102%、100%、91%、46%。

圖6 不同礦化度灌溉水對(duì)大豆葉片葉綠素含量（Spad值）的影響

從8月9日開始持續(xù)灌溉較高礦化度水后（圖6），“冀豆17”持續(xù)生長在礦化度為4 g·L-1的灌溉水中35 d，葉片葉綠素含量相當(dāng)于淡水灌溉處理的13%；“齊黃34”持續(xù)生長在礦化度為8 g·L-1的灌溉水中35 d，葉片葉綠素含量相當(dāng)于淡水灌溉處理的16%；“中豆63”持續(xù)生長在礦化度為8 g·L-1的灌溉水中35 d，葉片葉綠素含量相當(dāng)于淡水灌溉處理的60%；“邯豆13”持續(xù)生長在礦化度為12 g·L-1的灌溉水中35 d，葉片葉綠素含量相當(dāng)于淡水灌溉處理的65%。

從灌溉水礦化度對(duì)大豆葉片葉綠素含量的影響來看，“冀豆17”能耐受的灌溉水礦化度為4 g·L-1，“齊黃34”能耐受的灌溉水礦化度為8 g·L-1，“邯豆13”“中豆63”能耐受的灌溉水礦化度為12 g·L-1。

2.4.3 對(duì)大豆根長的影響 9月13日調(diào)查大豆根長（圖7），當(dāng)灌溉水礦化度為4 g·L-1時(shí)，“邯豆13”“齊黃34”的大豆根長相當(dāng)于淡水灌溉處理的74.3%和77.5%；當(dāng)灌溉水礦化度為16 g·L-1時(shí)，“邯豆13”“齊黃34”的大豆根長才降到淡水灌溉處理的50%以下；當(dāng)灌溉水礦化度為16 g·L-1時(shí)，“冀豆17”“中豆63”的大豆根長仍然為淡水灌溉處理的52.3%和74.7%。

圖7 不同礦化度灌溉水對(duì)大豆根長的影響

從灌溉水礦化度對(duì)大豆根長的影響來看，“邯豆13”“中豆63”能耐受的灌溉水礦化度為16 g·L-1。灌溉水礦化度在4～12 g·L-1的范圍內(nèi)，不同礦化度灌溉水對(duì)4個(gè)大豆品種的根系長度沒有產(chǎn)生顯著影響，僅在灌溉水礦化度達(dá)到16 g·L-1時(shí)才表現(xiàn)出明顯變化，特別是“冀豆17”“齊黃34”的根系生長受灌溉水礦化度16 g·L-1的影響較大。

3 結(jié)論與討論

19個(gè)供試大豆品種在灌溉水礦化度低于4 g·L-1時(shí)，大部分供試大豆品種的種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率均表現(xiàn)良好；在灌溉水礦化度達(dá)到8 g·L-1時(shí)，供試大豆品種表現(xiàn)出不同的耐受程度，其中“冀豆17”“邯豆13”“齊黃34”“中豆63”“中豆57”的種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率均高于50%；在灌溉水礦化度為12 g·L-1時(shí)，“冀豆17”“邯豆13”“齊黃34”“中豆63”的耐受性較好；在灌溉水礦化度達(dá)到16 g·L-1時(shí)，從種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率方面分析，“邯豆13”“齊黃34”表現(xiàn)出較高的耐受性。

在智能溫室基質(zhì)栽培處理下，“冀豆17”“邯豆13”“齊黃34”“中豆63”的耐鹽能力與發(fā)芽階段均有所差異。從大豆植株成活率方面分析，“邯豆13”能耐受的灌溉水礦化度為12 g·L-1，“齊黃34”“中豆63”能耐受的灌溉水礦化度為8 g·L-1，“冀豆17”能耐受的灌溉水礦化度為4 g·L-1。從大豆生物量的相對(duì)值和絕對(duì)值方面分析，與淡水灌溉處理比較，“邯豆13”“中豆63”耐鹽能力較強(qiáng)，能耐受持續(xù)灌溉水礦化度的閾值分別為12 g·L-1和8 g·L-1。從大豆株高方面分析，“冀豆17”能耐受的灌溉水礦化度為4 g·L-1，“齊黃34”能耐受的灌溉水礦化度為12 g·L-1，“邯豆13”“中豆63”能耐受的灌溉水礦化度為16 g·L-1。從大豆葉片葉綠素含量方面分析，“冀豆17”能耐受的灌溉水礦化度為4 g·L-1，“齊黃34”能耐受的灌溉水礦化度為8 g·L-1，“邯豆13”“中豆63”能耐受的灌溉水礦化度為12 g·L-1。從大豆根長方面分析，“邯豆13”“中豆63”能耐受的灌溉水礦化度為16 g·L-1。

綜上所述，“邯豆13”“齊黃34”的種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率對(duì)中高度礦化度灌溉水表現(xiàn)出較高的耐受性，“邯豆13”“中豆63”的植株對(duì)中高度礦化度灌溉水有較高的耐受性，即耐鹽能力較強(qiáng)。