水稻是我國四大主糧之一,其產量和品質通常遭受干旱[1]、高溫[3,4]、鹽堿[5]、重金屬[6,7]等環境因素的影響。其中,鹽脅迫是影響作物生長發育和產量的主要環境因素之一[8].銀北地區是寧夏主要的糧食生產基地之一,現有鹽堿地面積8. 47萬hm2,占耕地面積的53. 5:,土壤鹽漬化已成為制約當地農業生產發展的重要因素。盡管種植水稻已經成為改良鹽堿地的一種有效途徑,但作為一種鹽中度敏感的禾本科作物,土壤中的鹽分依然會影響水稻的生長發育,引起水稻減產和品質下降。
如何實現鹽堿地水稻優質高產的目標,是當前鹽堿地水稻種植技術研究中亟待解決的難題。以往有關鹽分脅迫對水稻生長發育和生理特性的影響研究比較全面[9 - 15],主要集中在水稻種子萌發[9],苗期生長[10]、不同器官離子運輸與分布[11],養分吸收[12],株高[13],生物量積累[14]、光合生理特性[15]等方面。關于鹽分脅迫對水稻產量影響的研究報道不僅數量少,而且因土壤鹽分控制方法與含鹽量的不同,而使結論不盡一致[16 - 20],至于鹽分脅迫如何進一步影響稻米品質變化,更是鮮有報道[5].基于此,本試驗在土壤含鹽量為0. 05:的自然鹽堿土基礎上,添加鹽分(Na Cl:Na2SO4= 2:1) 形成不同濃度梯度的鹽脅迫處理,利用盆栽方法開展鹽分脅迫對水稻產量及稻米品質等方面的影響研究,以探討土壤鹽分濃度、水稻產量和品質之間的關系,明確水稻耐鹽范圍,為河套地區種稻改良鹽堿地提供理論依據,同時對該區域內水稻產量和品質的提升具有參考意義。
1材料與方法
1. 1試驗材料
土壤取自寧夏銀北西大灘核心試驗站含鹽量為0. 05:的耕層鹽堿土,供試土壤p H值8. 46、有機質3. 4g·kg- 1、堿解氮42. 3mg·kg- 1、速效磷4. 5mg·kg- 1、速效鉀178mg·kg- 1.土樣風干過篩(2mm) 后混勻,分別與不同梯度鹽分( 見1. 2處理設置) 充分混勻后,回填至盆缽中,形成不同濃度梯度的鹽漬化土壤。每盆缽高25cm,直徑34cm,內裝過篩土17kg.選擇當地主栽耐鹽品種吉粳105( 節3) 作為水稻材料,在大田中育秧至3葉期時,移栽至事先準備好的盆缽中,每盆3穴,每穴3苗。全生育期保持2 - 3cm左右淺水層。
1. 2處理設置
取含鹽量為0. 05:的自然鹽堿土( 通常將0. 05:含鹽量的土壤視為非鹽漬化土壤) 作為對照,在此基礎上以(Na Cl:Na2SO4= 2:1) 的鹽分比例添加不同鹽分,形成依次為0. 05: 、0. 1: 、0. 2: 、0. 3: 、0. 4:的鹽分梯度處理,共計5個處理,每個處理10盆,重復3次。
1. 3測定項目與方法
考種與計產: 水稻生長至成熟期各處理取5盆用于測量株高、植株干重,考查每盆穗數、每穗粒數和千粒重,各處理每盆實收計產。
米質測定: 各處理均取部分收獲稻谷存放3個月,然后進行稻米品質測定。測定前各處理統一用NP4350型風選機等風量風選,剔除空批粒。堊白粒率、直鏈淀粉含量和蛋白質含量參照中華人民共和國國家標準《GB /T 17891 - 1999優質稻谷》,用FOSS TECATOR公司生產的近紅外谷物分析儀(Infratec1241 grain analyzer) 測定精米的直鏈淀粉和蛋白質含量。
1. 4統計分析
采用Excel 2010進行數據處理、作圖,以軟件SPSS 13. 0進行數據顯著性檢驗與分析。
2結果與分析
2. 1鹽分脅迫對水稻生長發育的影響
2. 1. 1鹽分脅迫對水稻株高的影響鹽分脅迫對成熟期水稻株高的影響不明顯。如圖1所示,與對照( 土壤含鹽量0. 05:) 相比,土壤中鹽分含量在0. 1 - 0. 2:之間時,對水稻株高基本上沒有影響; 土壤中鹽分增加至0. 3 - 0. 4:之間時,對水稻株高略有影響,株高下降了2 - 3cm.盡管隨著土壤鹽分的增加,水稻株高有下降趨勢,但鹽分脅迫對株高的影響未達顯著水平(P > 0. 05,圖1)。
2. 1. 2鹽分脅迫對水稻植株干重的影響
由圖2可知,與對照( 土壤含鹽量0. 05:) 相比,0.1:的鹽分脅迫非但沒有引起水稻植株干重的下降,反而增加了植株的干重,但增加不明顯; 隨著鹽分的增加,水稻植株干重下降明顯,鹽分為0. 2:時,植株干重下降了5g; 鹽分介于0. 3 - 0. 4:之間時,植株干重下降了9- 11g.說明低濃度的鹽分 (0. 05 - 0. 1:) 對水稻后期干物質的積累沒有影響,高濃度的鹽分(0. 2 - 0. 4:) 對水稻后期干物質積累的影響比較顯著。
2. 2鹽分脅迫對水稻產量及其構成因素的影響
鹽分脅迫顯著影響水稻產量及其構成因素。從表1可以看出,土壤鹽分脅迫程度越重,對水稻產量及其構成因素的影響就越大。低濃度鹽分處理(0. 1:) 與對照(0. 05:) 相比,除了每穗粒數外,每株穗數、千粒重和產量均無明顯變化; 較高濃度鹽分處理(0. 2 - 0. 4:) 與對照(0. 05:) 相比,除了每株穗數變化不明顯外,每穗粒數、千粒重和產量均有明顯變化,高濃度鹽分造成了水稻產量和產量構成因素的明顯下降( 表1)。說明低濃度的土壤鹽分(0. 1:) 對水稻產量和產量構成因素影響不大,高濃度的土壤鹽分(0. 2 - 0. 4:) 對水稻產量及其產量構成因素的影響比較顯著。
2. 3鹽分脅迫對稻米品質的影響
2. 3. 1鹽分脅迫對稻米加工品質的影響