试析土壤盐分浓度水稻产量和品质之间的关系论文

　　水稻是我国四大主粮之一，其产量和品质通常遭受干旱〔1〕、高温〔3，4〕、盐碱〔5〕、重金属〔6，7〕等环境因素的影响。其中，盐胁迫是影响作物生长发育和产量的主要环境因素之一〔8〕。银北地区是宁夏主要的粮食生产基地之一，现有盐碱地面积8。47万hm2，占耕地面积的53。5：，土壤盐渍化已成为制约当地农业生产发展的重要因素。尽管种植水稻已经成为改良盐碱地的一种有效途径，但作为一种盐中度敏感的禾本科作物，土壤中的盐分依然会影响水稻的生长发育，引起水稻减产和品质下降。
　　如何实现盐碱地水稻优质高产的目标，是当前盐碱地水稻种植技术研究中亟待解决的难题。以往有关盐分胁迫对水稻生长发育和生理特性的影响研究比较全面〔915〕，主要集中在水稻种子萌发〔9〕，苗期生长〔10〕、不同器官离子运输与分布〔11〕，养分吸收〔12〕，株高〔13〕，生物量积累〔14〕、光合生理特性〔15〕等方面。关于盐分胁迫对水稻产量影响的研究报道不仅数量少，而且因土壤盐分控制方法与含盐量的不同，而使结论不尽一致〔1620〕，至于盐分胁迫如何进一步影响稻米品质变化，更是鲜有报道〔5〕。基于此，本试验在土壤含盐量为0。05：的自然盐碱土基础上，添加盐分（NaCl：Na2SO42：1）形成不同浓度梯度的盐胁迫处理，利用盆栽方法开展盐分胁迫对水稻产量及稻米品质等方面的影响研究，以探讨土壤盐分浓度、水稻产量和品质之间的关系，明确水稻耐盐范围，为河套地区种稻改良盐碱地提供理论依据，同时对该区域内水稻产量和品质的提升具有参考意义。
　　1材料与方法
　　1。1试验材料
　　土壤取自宁夏银北西大滩核心试验站含盐量为0。05：的耕层盐碱土，供试土壤pH值8。46、有机质3。4gkg1、碱解氮42。3mgkg1、速效磷4。5mgkg1、速效钾178mgkg1。土样风干过筛（2mm）后混匀，分别与不同梯度盐分（见1。2处理设置）充分混匀后，回填至盆钵中，形成不同浓度梯度的盐渍化土壤。每盆钵高25cm，直径34cm，内装过筛土17kg。选择当地主栽耐盐品种吉粳105（节3）作为水稻材料，在大田中育秧至3叶期时，移栽至事先准备好的盆钵中，每盆3穴，每穴3苗。全生育期保持23cm左右浅水层。
　　1。2处理设置
　　取含盐量为0。05：的自然盐碱土（通常将0。05：含盐量的土壤视为非盐渍化土壤）作为对照，在此基础上以（NaCl：Na2SO42：1）的盐分比例添加不同盐分，形成依次为0。05：、0。1：、0。2：、0。3：、0。4：的盐分梯度处理，共计5个处理，每个处理10盆，重复3次。
　　1。3测定项目与方法
　　考种与计产：水稻生长至成熟期各处理取5盆用于测量株高、植株干重，考查每盆穗数、每穗粒数和千粒重，各处理每盆实收计产。
　　米质测定：各处理均取部分收获稻谷存放3个月，然后进行稻米品质测定。测定前各处理统一用NP4350型风选机等风量风选，剔除空批粒。垩白粒率、直链淀粉含量和蛋白质含量参照中华人民共和国国家标准《GBT178911999优质稻谷》，用FOSSTECATOR公司生产的近红外谷物分析仪（Infratec1241grainanalyzer）测定精米的直链淀粉和蛋白质含量。
　　1。4统计分析
　　采用Excel2010进行数据处理、作图，以软件SPSS13。0进行数据显着性检验与分析。
　　2结果与分析
　　2。1盐分胁迫对水稻生长发育的影响
　　2。1。1盐分胁迫对水稻株高的影响盐分胁迫对成熟期水稻株高的影响不明显。如图1所示，与对照（土壤含盐量0。05：）相比，土壤中盐分含量在0。10。2：之间时，对水稻株高基本上没有影响；土壤中盐分增加至0。30。4：之间时，对水稻株高略有影响，株高下降了23cm。尽管随着土壤盐分的增加，水稻株高有下降趋势，但盐分胁迫对株高的影响未达显着水平（Pgt；0。05，图1）。
　　2。1。2盐分胁迫对水稻植株干重的影响
　　由图2可知，与对照（土壤含盐量0。05：）相比，0。1：的盐分胁迫非但没有引起水稻植株干重的下降，反而增加了植株的干重，但增加不明显；随着盐分的增加，水稻植株干重下降明显，盐分为0。2：时，植株干重下降了5g；盐分介于0。30。4：之间时，植株干重下降了911g。说明低浓度的盐分（0。050。1：）对水稻后期干物质的积累没有影响，高浓度的盐分（0。20。4：）对水稻后期干物质积累的影响比较显着。
　　2。2盐分胁迫对水稻产量及其构成因素的影响
　　盐分胁迫显着影响水稻产量及其构成因素。从表1可以看出，土壤盐分胁迫程度越重，对水稻产量及其构成因素的影响就越大。低浓度盐分处理（0。1：）与对照（0。05：）相比，除了每穗粒数外，每株穗数、千粒重和产量均无明显变化；较高浓度盐分处理（0。20。4：）与对照（0。05：）相比，除了每株穗数变化不明显外，每穗粒数、千粒重和产量均有明显变化，高浓度盐分造成了水稻产量和产量构成因素的明显下降（表1）。说明低浓度的土壤盐分（0。1：）对水稻产量和产量构成因素影响不大，高浓度的土壤盐分（0。20。4：）对水稻产量及其产量构成因素的影响比较显着。
　　2。3盐分胁迫对稻米品质的影响
　　2。3。1盐分胁迫对稻米加工品质的影响
　　稻米的加工品质指标包括糙米率、精米率和整精米率，其中整精米率是衡量稻米品质优劣的重要指标之一。由表2可知，盐分胁迫几乎不影响糙米率。0。1：盐分处理的精米率和整精米率高于0。05：盐分处理（对照），但两者差异不显着。随着盐分浓度的不断增加，精米率和整精米率不断下降，整精米率下降幅度最大，精米率次之。与对照相比，盐分浓度在0。20。4：之间时，精米率下降了0。94。2：，整精米率下降了4。28。9：（表2）。说明低浓度的土壤盐分（0。1：）有利于改善稻米的加工品质，高浓度的土壤盐分（0。20。4：）明显不利于稻米加工品质的改善。
　　2。3。2盐分胁迫对稻米垩白粒率的影响
　　垩白被认为是一种不良的品质性状，是籽粒结构上的一种缺陷。垩白不但影响稻米外观品质，也影响加工品质。由图3可知，与对照相比，0。1：的土壤盐分胁迫引起稻米垩白粒率的增加，但差异不显着；当土壤盐分增加至0。2：时，稻米垩白粒率明显增加；随着土壤盐分的不断加重，稻米垩白粒率依次增加。说明一定浓度的土壤盐分（0。1：）对稻米垩白并没有造成不良影响，高浓度的土壤盐分（0。2：0。4：）显着增加水稻籽粒的垩白，严重影响稻米的外观品质。
　　2。3。3盐分胁迫对稻米直链淀粉含量的影响
　　稻米淀粉包含直链淀粉和支链淀粉两种类型。它们的组成比例对米饭的蒸煮品质有着决定性的影响。直链淀粉含量则是反映这一组成比例的参数。由图4可知，随着土壤盐分的不断增加，稻米直链淀粉含量均有增加，与对照（土壤含盐量0。05：）相比，各浓度盐分胁迫下稻米中直链淀粉含量增加的不显着。说明土壤盐分在0。050。4：之间时，对稻米直链淀粉含量影响较小，可能不会影响米饭的蒸煮品质。
　　2。3。4盐分胁迫对稻米蛋白质含量的影响
　　稻米是人体蛋白质的重要来源，其中的蛋白质含量虽然较低，但其极易为人体消化和吸收，是稻米主要的营养品质指标。从图5可以看出，随着土壤盐分浓度的增加，水稻籽粒中蛋白质含量均表现增加。与对照（土壤含盐量0。05：）相比，0。1：的土壤盐分胁迫虽引起稻米蛋白质含量的增加，但增加幅度不明显；当土壤盐分浓度增加至0。2：时，稻米中蛋白质含量增加明显，增加幅度为27：；当土壤盐分浓度增加至0。4：时，稻米蛋白质含量增幅达最大值，为53：。说明一定浓度的土壤盐分（0。20。4：）胁迫虽抑制水稻的生长，降低水稻产量，但可以增加稻米中的蛋白质含量，提高了稻米的营养品质。
　　3讨论
　　盐分作为一个不利的环境因子，影响着植物的生长发育、产量及其品质。已有研究表明，盐分胁迫导致水稻种子萌发受阻〔9〕，幼苗苗长下降〔10〕、各器官K、Ca2浓度降低〔11〕、养分元素积累的减少〔12〕、株高降低〔13〕、生物量积累减少〔14〕以及光合能力下降〔15〕等。本研究结果表明，在盐分胁迫条件下，水稻株高的变化虽呈下降趋势，但不同处理之间差异不显着，这与梁正伟等〔13〕的研究结果基本一致，说明成熟期株高性状不宜作为衡量水稻耐盐碱性强弱的主要指标，只能作为一般参考指标〔13〕。
　　生物量与作物后期的籽粒产量存在紧密联系，是决定作物经济产量的主要因素之一〔21〕。水稻地上部的生物量是叶、茎、鞘、穗干重的总和，水稻地上部生物量可用来作为衡量水稻的耐盐碱性高低的一项常用指标。杨福等〔22〕研究了苏打盐碱胁迫对水稻不同生育时期各器官干物质积累的影响，结果表明随盐碱胁迫的加重，水稻地上部干重呈现降低趋势。与其研究结果较为相似，本研究表明当盐分浓度提高到0。1：时，植株干重的轻微增加，当盐分浓度达到0。2：0。4：时，植株干重不增反降，说明低浓度盐分（0。050。1：）能够轻微地促进水稻干物质的积累，高浓度盐分（0。20。4：）不利于水稻后期干物质的积累。
　　目前关于盐分胁迫对水稻产量影响的研究报道较为少见。总的趋势是，随着盐分胁迫的浓度增大，产量越来越低〔16〕。朱明霞等〔20〕研究发现，土壤含盐量在0。110。22：之间时，对水稻产量的影响差异不显着，当土壤含盐量大于0。22：时，产量构成因素千粒重、有效穗数、穗粒数、结实率受到显着影响，导致水稻的产量下降明显。与以上研究结果的趋势较为相似，本研究表明低浓度盐分（0。1：）能够轻微提高水稻产量（与对照相比差异不显着），其原因主要表现在每穗粒数的增加；高浓度盐分（0。20。4：）导致水稻产量明显下降，主要是由于每穗粒数和千粒重减少所造成。
　　盐分胁迫下，水稻籽粒产量的下降，必然会影响稻米品质。余为仆〔5〕研究表明，低浓度盐分胁迫对稻米品质的影响较小，但较高浓度的盐分胁迫会明显劣化稻米品质。要获得较好的产量与品质，适合水稻种植的土壤盐分含量控制上限应为0。06：。本研究认为，土壤盐分浓度0。1：为水稻获得较好产量与品质的临界值。低浓度盐分（0。1：）有利于改善稻米的加工品质，对稻米的外观品质影响较小，但对稻米蛋白质含量的增加具有促进作用。高浓度盐分（0。20。4：）对稻米的加工品质产生不利的影响，明显增加水稻籽粒的垩白，导致水稻的外观品质变劣，然而明显增加稻米蛋白质含量。
　　本试验仅在盆栽条件下，模拟研究不同浓度盐分对水稻产量和品质的影响，所得结论有一定的局限性，需要大田实验验证。有关盐分胁迫对水稻产量和品质的生理机制更是知之甚少，有待今后深入研究。众所周知，自然状态下盐碱土壤理化性状较为复杂，盐碱并存，分布不均，多以斑块状分布。为了获得盐碱地水稻高产优质，今后应综合考虑土壤盐分、pH值及碱化度等重要参考指标，全面系统地研究它们对水稻产量和品质的影响，以获得较为准确的水稻综合耐盐碱范围。
　　4结论
　　本研究表明，土壤盐分含量在0。4：以内，对水稻株高无明显不利影响；低浓度盐分（0。1：）能够轻微地促进水稻干物质的积累和产量的提高，对稻米外观品质无不利影响，而且对稻米加工品质、蒸煮品质和营养品质的改善具有一定的正效应；高浓度盐分（0。20。4：）不利于水稻后期干物质的积累，并造成水稻产量的下降，对稻米加工品质和外观品质造成了不利影响，但明显改善稻米的营养品质。建议可将土壤盐分0。1：作为盐碱地水稻生产的临界盐分指标。本研究结果为构建盐碱地水稻高产优质种植技术奠定基础资料。
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