GPIT那氏大穗玉米在重度盐碱地的种植试验

王 纶，王星玉，杨红军，那郅烨，杜建民，赵和平，元慕田

（1.山西省农业科学院农作物品种资源研究所，农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室，山西 太原 030031；2.云南生态农业研究所，云南 昆明 650106；3.宁夏农业科学院荒漠化治理研究所，宁夏银川750002；4.山西省奥圣农业开发有限公司，山西 太原 030001）

GPIT那氏大穗玉米在重度盐碱地的种植试验

王 纶1，王星玉1，杨红军2，那郅烨2，杜建民3，赵和平4，元慕田4

（1.山西省农业科学院农作物品种资源研究所，农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室，山西 太原 030031；2.云南生态农业研究所，云南 昆明 650106；3.宁夏农业科学院荒漠化治理研究所，宁夏银川750002；4.山西省奥圣农业开发有限公司，山西 太原 030001）

为了进一步验证GPIT那氏大穗玉米的耐盐性，对那氏大穗玉米在重度盐碱地进行了种植试验。结果表明，与对照正大12比较，那氏大穗玉米植株在叶片特征、根系特征上均发生了明显的变化，其茎秆的产量和品质、籽粒产量因子和产量也明显得到了提升，说明那氏大穗玉米在高光效特性的前提下，也使其耐土壤盐碱的能力得到了提高；如果再辅以相应配套的栽培技术，那氏大穗玉米在重度盐碱地上的增产潜力将会得到更加明显的体现。

GPIT；大穗；玉米；重度盐碱地；试验

土壤盐渍化及其对作物的盐害是世界范围内的一大难题。我国盐碱地面积仅次于澳大利亚、俄罗斯、阿根廷，约为2 670万hm2[1]。土壤盐渍化现象在干旱、半干旱地区普遍存在，大量的地表蒸发使土壤溶液不断浓缩，部分土地因重度盐碱化而被弃荒[2]。实践证明，采用生物方法治理盐碱地，即通过种植耐盐作物和耐盐品种是开发利用盐碱地的有效措施。因此，鉴定和筛选各种作物的耐盐品种越来越引起人们的重视。世界上不少国家已经开展了这方面的研究工作，美国已筛选出可用全海水灌溉的大麦品种，展示出耐盐资源筛选鉴定的必要性及耐盐育种的前景[3]。我国从20世纪80年代起，对水稻、小麦、大麦、高粱、谷子、黍稷等多种作物种质资源进行了耐盐性鉴定，筛选出一批耐盐性强的种质资源，并在盐碱地的开发利用中发挥了重要的作用[4]。除此之外，通过生物技术对不同作物的种子进行处理，以增强种子的耐盐能力，对盐碱地的开发利用也发挥了不可替代的作用。山西省在2010年启动的6.7万hm2盐碱地的开发利用项目中，把生物治理盐碱地列在了重要的位置[5]，不仅在利用耐盐作物和耐盐品种上加大了力度，同时，高光效、强抗逆的GPIT生物制剂能够间接提高作物品种的耐盐性，其应用也被列入了治理盐碱地的重要内容[6-7]。玉米属中度耐盐性作物，但品种之间又存在着耐盐程度大小的差异。GPIT那氏大穗玉米是通过GPIT生物技术的育种手段选育而成，具有普通玉米品种所不具备的高光效、强抗逆的生物学特性，在生产上也表现出高产、优质、抗逆和抗病性强的特点[8]。

为了进一步验证GPIT那氏大穗玉米的耐盐性，2016年由山西省农业科学院品种资源研究所、云南省生态农业研究所、山西奥圣农业开发有限公司、山西农业大学、宁夏农业科学院荒漠化治理研究所等单位在宁夏银川市贺兰山农牧场进行了GPIT那氏大穗玉米在重度盐碱地的种植试验，以期通过对那氏大穗玉米叶片和根系特征、茎叶青贮产量和品质以及籽粒产量因子、产量等因素与耐盐碱品种正大12的比较分析，明确其抗盐碱的特性和机理，为盐碱地的开发利用提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

1.1.1 材料 供试品种为GPIT那氏大穗玉米（以下简称那氏大穗），对照为当地主推耐盐品种正大12。

1.1.2 研究区概况 试验地在宁夏贺兰山东麓，属贺兰山冲积扇平原，地理位置为东经105°32′，北纬38°30′，海拔为 1 108 m，无霜期 130 d，年降水量202 mm，年日照时数3 000 h。土质为淡灰钙土，土壤全盐含量7.78 g/kg，pH值8.62，属重度盐碱地。

1.2 试验方法

试验以小区进行，随机排列，重复3次。小区面积为206.25 m2（25 m×8.25 m），每小区种植16行玉米，各小区间留120 cm走道。于播前7日深旋耕12～15 cm，及时耙磨保墒。播种期为4月25日，以滚轮式播种器进行人工播种，宽行密植，行距60 cm，株距为22 cm，播深为5 cm，密度达75 795株/hm2。旋耕时施入尿素225 kg/hm2，播种时施入磷酸二铵150 kg/hm2，拔节期沟施尿素157.5 kg/hm2和磷酸二铵67.5 kg/hm2，其他各项田间管理同常规[9]。

1.3 调查项目及方法

1.3.1 那氏大穗与正大12（CK）叶片和根系特征的调查 调查项目为全株叶面积、穗3叶叶面积、全株鲜叶质量、干叶质量及叶干鲜比、鲜根质量、干根质量及根干鲜比、根密度。

1.3.1.1 全株叶面积 在乳熟期随机选取试验品种和对照的植株，以卷尺测量全株每片叶片的长度和宽度（测量叶片的中间最宽处），计算出每片叶的叶面积（叶面积＝叶长×叶宽×0.75（0.75为玉米叶面积系数）），然后每片叶面积相加得出全株叶面积，取10株叶面积平均值，精确到0.01。

1.3.1.2 穗3叶叶面积 调查全株叶面积时，对穗的上部1片叶和下部2片叶的叶面积相加，得出穗3叶叶面积，取10株的平均值，精确到0.01。

1.3.1.3 干、鲜叶质量及干鲜叶质量比 鲜叶质量：对乳熟期全株叶片称质量，取3株平均值，精确到0.01。干叶质量：鲜叶烘干后的质量，取3株平均值，精确到0.01。干鲜叶质量比：干叶质量除以鲜叶质量，精确到0.01。

1.3.1.4 干、鲜根质量及干鲜根质量比 鲜根质量：随机取试验和对照品种各3株，去掉地上部分，在植株下各挖一个长、宽、深分别为65，40，30 cm的土坑，将土体连同根系取回，将土抖净，取出根系称质量，取3株平均值，精确到0.01。干根质量：鲜根烘干后的质量，取3株平均值，精确到0.01。干鲜根质量比：干根质量除以鲜根质量，精确到0.01。

1.3.1.5 根密度 干根的质量除以土坑的体积（60cm×40cm×30cm），取3株平均值，精确到0.01。1.3.2 那氏大穗与正大12（CK）茎秆青贮产量、品质和籽粒产量因子、产量的调查和测定 调查项目为每公顷茎叶产量，茎秆的含糖量、穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒质量、穗粒质量、每公顷籽粒产量。

1.3.2.1 每公顷茎叶产量 收获期测量3个试验小区茎叶产量，求平均值，折合公顷产量，精确到0.01。

1.3.2.2 茎秆的含糖量 收获期茎秆取样，由便携式测糖仪测定，精确到0.01。

1.3.2.3 穗的6项数量性状 取10株样株穗，测量其穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒质量和穗粒质量，取其平均值，精确到0.01。

1.3.2.4 公顷产量 试验和对照（CK）3个小区籽粒的平均产量折合成公顷产量[10]。

2 结果与分析

2.1 那氏大穗与正大12（CK）叶片和根系的特征比较

一个作物品种耐盐程度的强弱，在叶片和根系的形态特征上首先会得到明显的体现，其主要表现在全株叶面积大小和质量的高低以及根系的质量与数量的多少上。正大12（CK）是当地玉米品种中筛选出的耐盐性强的品种，近年来一直作为当地开发和改良重度盐碱地的品种利用，表现出籽粒产量高，而且还具有叶茂根繁的形态特征，把正大12作为那氏大穗在重盐碱地试验的对照（CK）品种，就可以更加说明那氏大穗的耐盐程度。从表1可以看出，从叶片的特征中，那氏大穗全株的叶面积比对照多376.8 cm2，高5.73%；穗3叶面积比对照多279.96 cm2，高14.08%；鲜叶质量比对照少6.85 g，低5.23%；干叶质量比对照多0.23 g，高0.5%；干鲜叶质量比比对照高2.08百分点。纵观那氏大穗与正大12（CK）叶片的特征比较，除了鲜叶质量出现负值外，其他各项均为正值。叶是作物进行光合作用制造碳水化合物的主要器官，那氏大穗不论是全株叶面积还是穗3叶叶面积均比对照大，说明那氏大穗玉米具有高光效的形态特征，其中，穗3叶在光合作用中起着举足轻重的作用，而那氏大穗穗3叶叶面积比对照增加的百分点要比全株叶面积增加的百分点高，这就为那氏大穗光合效率的提高创造了更加有利的条件[11]。光合效率的提高，又会导致那氏大穗植株的健壮生长，健壮的植株自然会对逆境的抵抗能力（包括耐盐能力）增强，因此，这也是那氏大穗比对照耐盐性强的重要形态特征体现。从鲜叶质量、干叶质量、干鲜叶质量比来看，鲜叶质量那氏大穗比正大12（CK）低5.23%，说明那氏大穗高光效的特性需要加大对叶片中水分的供给量，从而导致鲜叶质量的降低，这种状况并不会影响植株的正常生长。干叶质量的增加，不仅说明了那氏大穗比对照叶片繁茂，也说明了叶中干物质的积累，如叶绿素、氮、磷、钾和微量元素等也大于对照，间接说明那氏大穗在重度盐碱地的耐盐程度也大于对照。干鲜叶质量比那氏大穗比对照高2.08百分点，正好验证了那氏大穗虽然鲜叶质量比对照减少，但干叶质量却增加了，进一步说明那氏大穗因具有高光效特性而使其耐盐性增强。

表1 那氏大穗与正大12（CK）在重度盐碱地种植叶片特征比较

从表2可以看出，鲜根质量比对照多58.81 g，比对照高41.49百分点，说明那氏大穗在重度盐碱地的根系发育要明显好于对照。鲜根质量的提高说明2方面问题：一是须根的数量多，二是根系的吸水能力和保水性要明显好于对照，这也是那氏大穗能够高度耐盐的重要形态特征体现。干根质量比对照多44.54 g，比对照高58.83%，干根质量的提高说明那氏大穗的根系发育良好，在盐碱地土壤中的分布不论是深度还是广度上都表现出比对照明显的优势，这也是那氏大穗之所以能高度耐盐的主要特征体现。干鲜根质量比比对照多6.55百分点，说明那氏大穗的根系不仅数量多，而且干物质的积累也多，在重度盐碱地表现出高度耐盐性，强大的根系是基础，在这里起到了很关键的作用。根密度比对照多0.12 mg/cm3，比对照高9%，说明那氏大穗的须根系在重度盐碱地上广而深的分布，庞大的根系对那氏大穗高度的耐盐性发挥了重要的作用。

表2 那氏大穗与正大12（CK）在重度盐碱地种植根系的特征比较

2.2 那氏大穗与正大12（CK）茎秆产量、品质和籽粒产量因子和产量的比较

衡量一个作物品种耐盐程度的强弱，除了在叶片和根系形态特征上有所体现外，更重要的是在茎秆的青贮产量和品质以及籽粒产量因子和产量上得到体现。因为叶片和根系的发达必然会导致植株健壮，使茎叶青贮产量增加，品质提高。同时，光合效率明显提高，而光合效率的提高就会使籽粒的产量因子和产量相应提升。从种植籽粒产量因子、产量的比较来看（表3），穗长比对照提高3.2 cm，比对照增加16.75%；穗粗比对照提高0.25 cm，比对照增加4.25%；穗行数比对照增加0.21行，比对照提高1.16%；行粒数比对照增加3.04粒，比对照提高7.78%；百粒质量比对照增加2.8 g，比对照提高8.81%；穗粒质量比对照增加38.34 g，比对照提高17.17%；每公顷产量比对照增加2 615.4 kg，比对照增产17.17%。从茎秆（包括叶片）的产量来看（表4），每公顷比对照提高产量750 kg，茎秆产量的提高对促进当地畜牧业的发展和草场的保护起到了至关重要的作用[12]。更重要和难能可贵的是，在茎秆产量提高的前提下，茎秆的含糖量提高8.21百分点，这是非常罕见的现象，这也正是那氏大穗以GPIT生物制剂作为独特的育种手段，对GPIT生物制剂高光效特性在作物育种上遗传传递的一种明显的体现。从GPIT生物制剂在各种作物上通过浸种、根外喷施等方法应用后，在光合效率大幅提高的前提下，间接地起到了增产提质的效果[13]，进而又在作物育种上得到了应用，使GPIT生物制剂的高光效作用通过品种自身直接发挥出来，在生产上应用后，就更加省工、省时，提高了经济效益，从应用到育种，这不能不说是GPIT生物制剂在实践应用上的一大飞跃。那氏大穗在重度盐碱地茎秆含糖量比对照大幅度的提升，也充分表明那氏大穗的高光效特性，在重度盐碱的生态环境下并未受到明显的影响。从抗逆性的角度来看，也表明那氏大穗的高度耐盐性。那氏大穗在重盐碱地茎秆含糖量的大幅提高，大大提高了玉米茎秆的适口性和营养含量，不仅提高了茎秆的利用价值和附加值，在重度盐碱地的开发利用中，特别是对牧区来说显得更加重要[14]。

表3 那氏大穗与对照在重度盐碱地种植籽粒产量因子、产量的比较

除茎秆以外，籽粒产量是衡量大穗玉米耐盐性强弱的更重要的指标。由表3可知，那氏大穗与正大12（CK）6项产量因子的比较中均为正值，而且增值的幅度也很平稳，这就为那氏大穗产量的增加奠定了基础。正大12是当地开发重度盐碱地的优良品种，其本身的耐盐碱性很强，那氏大穗玉米的出现使得正大12在重度盐碱地的表现也显得有所逊色，而大穗玉米为重度盐碱地的进一步开发利用提供了更加有效的途径，同时也为当地人民的脱贫致富走出了一条新的更广阔的道路。

表4 那氏大穗与对照在重度盐碱地种植茎秆产量和品质的比较

3 结论与讨论

那氏大穗在重度盐碱地上的种植试验结果表明，那氏大穗的高光效特性导致的叶片和根系特征的变化，茎秆产量和品质的变化，籽粒产量因子和产量的变化，均是对重度盐碱地生态环境的高度适应。从这些变化中也可以看出，那氏大穗并没有在土壤高盐碱含量的逆境环境中生长受阻，而是比对照更加茁壮地生长，表现在叶片更加肥厚，叶面积特别是穗3叶叶面积增大，叶绿素含量增加，为适应在高盐碱的生态环境下光合效率的提高创造了条件；根系的发育也更加良好，不论横向或纵向的须根数量和质量均比对照有所增加，为那氏大穗在生长过程中从深层的土壤中吸收更多的水分和养料奠定了基础，从而降低了土壤因高度的盐碱含量对生长发育造成的危害程度；那氏大穗叶片和根系在重盐碱地的突出表现，又为那氏大穗在重度盐碱地茎秆的产量以及籽粒产量因子和产量的提高和品质的改善奠定了基础。这也更加凸显出那氏大穗对在高盐碱土壤生态的逆境中，对土壤中盐碱的高度抵抗性，这种在一般的玉米品种难以表现出的耐盐碱特性，也成就了那氏大穗在我国高度盐碱地的开发利用中体现出的价值。

那氏大穗之所以表现出对土壤中盐碱的高度抗性，与那氏大穗应用GPIT生物制剂的育种手段有关。由于GPIT生物制剂的核心作用是大幅提高太阳光能的利用率，因此，那氏大穗有别于其他品种的最大特点，就是对光能利用率的提高，在此前提下，才会出现在逆境的生态环境条件下，表现出对逆境的高度抗逆性和适应性（其中包括耐盐碱性）。但还需要说明的一点是，那氏大穗由于应用GPIT生物技术手段育成，虽然比较明显地体现出GPIT生物制剂高光效的特性，在抗逆性上也得到了体现，但在全生育期的生长发育过程中，还对GPIT生物制剂存在某种程度的依赖性，因此，在生长发育的前期，还要采取相应的配套栽培措施，要求在出苗后4～5叶期，7～8叶期，12～13叶期再辅以1∶200倍的GPIT生物制剂稀释液对茎叶各喷施1次，就会更加激发那氏大穗高光效所带来的潜能[15]。但遗憾的是，此次试验在生育前期并未采用叶片喷施的辅助配套措施，使那氏大穗在叶片特征、根系特征、茎秆的产量和品质以及籽粒产量因子和产量上受到了一定程度的影响。尽管如此，那氏大穗在重度盐碱地与对照明显差异的试验结果，也是出乎人们意料的。除此之外，那氏大穗宽行窄垄的配套种植模式也不可忽视，要求行距1.1 m，垄距30 cm，每公顷留苗密度51 000～52 500株。而此次的试验是采取宽行密植的种植方法，使那氏大穗高光效特性的发挥受到了一定程度的影响。如果在相应配套的栽培模式下，那氏大穗在重度盐碱地种植，一定会出现比此次试验更加理想的效果。

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The Planting Experiment of GPIT Big Ear Corn in Serere Alkali Area

WANGLun1，WANGXingyu1，YANGHongjun2，NAZhiye2，DUJianmin3，ZHAOHeping4，YUANMutian4
（1.Institute ofCrop GermplasmResources，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，KeyLaboratoryofCrop Gene Resources and GermplasmEnhancement on Loess Plateau，MinistryofAgriculture，Taiyuan 030031，China；2.Yunnan Institute ofEcological Agriculture，Kunming650106，China；3.Institute ofDesertification Management，Ningxia AcademyofAgricultural Sciences，Yinchuan 750002，China；4.Shanxi AoshengAgricultural Development Co.，Ltd.，Taiyuan 030001，China）

To further verify with salt resistance of GPIT big ear corn,the planting experiment of big ear corn in severe saline alkali soil was carried out.The results show that compared with Zhengda 12,the leaves,root system characteristics have taken place obvious changes,and also lead to the stem yield and quality,grain yield and yield factor improve significantly,which explains the big ear corn on the premise of high photosynthetic efficiency features,soil salinity resistance ability is also improved.If the technique of cultivation is supplemented bythe correspondingtechnology,the potential ofthe yield increase on the high salt alkali land will be more evident.

GPIT；bigear;corn;severe saline alkali;experiment

S513

A

1002-2481（2017）11-1776-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.11.11

2017-06-26

山西省科技推广项目（2013071019）；中国国际经济技术交流中心项目（CPR/10/201宁夏沙漠化防治与民生改善）

王 纶（1972-），男，山西太原人，副研究员，主要从事作物栽培和种质资源研究工作。