試析土壤鹽分濃度水稻產量和品質之間的關係論文

試析土壤鹽分濃度水稻產量和品質之間的關係論文

　　水稻是我國四大主糧之一，其產量和品質通常遭受乾旱[1]、高溫[3,4]、鹽鹼[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髮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，現有鹽鹼地面積8. 47萬hm2,佔耕地面積的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。儘管種植水稻已經成為改良鹽鹼地的一種有效途徑，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髮育，引起水稻減產和品質下降。

　　如何實現鹽鹼地水稻優質高產的目標，是當前鹽鹼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髮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佈[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。關於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],至於鹽分脅迫如何進一步影響稻米品質變化，更是鮮有報道[5].基於此，本試驗在土壤含鹽量為0. 05:的自然鹽鹼土基礎上，新增鹽分（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係，明確水稻耐鹽範圍，為河套地區種稻改良鹽鹼地提供理論依據，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:的耕層鹽鹼土，供試土壤p H值8. 46、有機質3. 4g·kg- 1、鹼解氮42. 3mg·kg- 1、速效磷4. 5mg·kg- 1、速效鉀178mg·kg- 1.土樣風乾過篩（2mm） 後混勻，分別與不同梯度鹽分（ 見1. 2處理設定） 充分混勻後，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處理設定

　　取含鹽量為0. 05:的自然鹽鹼土（ 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） 的鹽分比例新增不同鹽分，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，重複3次。

　　1. 3測定專案與方法

　　考種與計產： 水稻生長至成熟期各處理取5盆用於測量株高、植株乾重，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： 各處理均取部分收穫稻穀存放3個月，然後進行稻米品質測定。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、直鏈澱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優質稻穀》，用FOSS TECATOR公司生產的近紅外穀物分析儀（Infratec1241 grain analyzer） 測定精米的直鏈澱粉和蛋白質含量。

　　1. 4統計分析

　　採用Excel 2010進行資料處理、作圖，以軟體SPSS 13. 0進行資料顯著性檢驗與分析。

　　2結果與分析

　　2. 1鹽分脅迫對水稻生長髮育的影響

　　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.儘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乾重的'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乾重的下降，反而增加了植株的乾重，但增加不明顯； 隨著鹽分的增加，水稻植株乾重下降明顯，鹽分為0. 2:時，植株乾重下降了5g; 鹽分介於0. 3 - 0. 4:之間時，植株乾重下降了9- 11g.說明低濃度的鹽分 （0. 05 - 0. 1:） 對水稻後期幹物質的積累沒有影響，高濃度的鹽分（0. 2 - 0. 4:） 對水稻後期幹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

　　稻米的加工品質指標包括糙米率、精米率和整精米率，其中整精米率是衡量稻米品質優劣的重要指標之一。由表2可知，鹽分脅迫幾乎不影響糙米率。0. 1:鹽分處理的精米率和整精米率高於0. 05:鹽分處理（ 對照） ,但兩者差異不顯著。隨著鹽分濃度的不斷增加，精米率和整精米率不斷下降，整精米率下降幅度最大，精米率次之。與對照相比，鹽分濃度在0. 2 - 0. 4:之間時，精米率下降了0. 9 - 4. 2:,整精米率下降了4. 2 - 8. 9:（ 表2）。說明低濃度的土壤鹽分（0. 1:） 有利於改善稻米的加工品質，高濃度的土壤鹽分（0. 2 - 0. 4:）明顯不利於稻米加工品質的改善。

　　2. 3. 2鹽分脅迫對稻米堊白粒率的影響

　　堊白被認為是一種不良的品質性狀，是籽粒結構上的一種缺陷。堊白不但影響稻米外觀品質，也影響加工品質。由圖3可知，與對照相比，0. 1:的土壤鹽分脅迫引起稻米堊白粒率的增加，但差異不顯著； 當土壤鹽分增加至0. 2:時，稻米堊白粒率明顯增加； 隨著土壤鹽分的不斷加重，稻米堊白粒率依次增加。說明一定濃度的土壤鹽分（0. 1:） 對稻米堊白並沒有造成不良影響，高濃度的土壤鹽分（0. 2: - 0. 4:） 顯著增加水稻籽粒的堊白，嚴重影響稻米的外觀品質。

　　2. 3. 3鹽分脅迫對稻米直鏈澱粉含量的影響

　　稻米澱粉包含直鏈澱粉和支鏈澱粉兩種型別。它們的組成比例對米飯的蒸煮品質有著決定性的影響。直鏈澱粉含量則是反映這一組成比例的引數。由圖4可知，隨著土壤鹽分的不斷增加，稻米直鏈澱粉含量均有增加，與對照（ 土壤含鹽量0. 05:） 相比，各濃度鹽分脅迫下稻米中直鏈澱粉含量增加的不顯著。說明土壤鹽分在0. 05 - 0. 4:之間時，對稻米直鏈澱粉含量影響較小，可能不會影響米飯的蒸煮品質。

　　2. 3. 4鹽分脅迫對稻米蛋白質含量的影響

　　稻米是人體蛋白質的重要來源，其中的蛋白質含量雖然較低，但其極易為人體消化和吸收，是稻米主要的營養品質指標。從圖5可以看出，隨著土壤鹽分濃度的增加，水稻籽粒中蛋白質含量均表現增加。與對照（ 土壤含鹽量0. 05:） 相比，0. 1:的土壤鹽分脅迫雖引起稻米蛋白質含量的增加，但增加幅度不明顯； 當土壤鹽分濃度增加至0. 2:時，稻米中蛋白質含量增加明顯，增加幅度為27:; 當土壤鹽分濃度增加至0.4:時，稻米蛋白質含量增幅達最大值，為53: .說明一定濃度的土壤鹽分（0. 2 - 0. 4:） 脅迫雖抑制水稻的生長，降低水稻產量，但可以增加稻米中的蛋白質含量，提高了稻米的營養品質。

　　3討論

　　鹽分作為一個不利的環境因子，影響著植物的生長髮育、產量及其品質。已有研究表明，鹽分脅迫導致水稻種子萌發受阻[9],幼苗苗長下降[10]、各器官K+、Ca2 +濃度降低[11]、養分元素積累的減少[12]、株高降低[13]、生物量積累減少[14]以及光合能力下降[15]等。本研究結果表明，在鹽分脅迫條件下，水稻株高的變化雖呈下降趨勢，但不同處理之間差異不顯著，這與梁正偉等[13]的研究結果基本一致，說明成熟期株高性狀不宜作為衡量水稻耐鹽鹼性強弱的主要指標，只能作為一般參考指標[13].

　　生物量與作物後期的籽粒產量存在緊密聯絡，是決定作物經濟產量的主要因素之一[21].水稻地上部的生物量是葉、莖、鞘、穗乾重的總和，水稻地上部生物量可用來作為衡量水稻的耐鹽鹼性高低的一項常用指標。楊福等[22]研究了蘇打鹽鹼脅迫對水稻不同生育時期各器官幹物質積累的影響，結果表明隨鹽鹼脅迫的加重，水稻地上部乾重呈現降低趨勢。與其研究結果較為相似，本研究表明當鹽分濃度提高到0. 1:時，植株乾重的輕微增加，當鹽分濃度達到0. 2: - 0. 4:時，植株乾重不增反降，說明低濃度鹽分（0. 05 -0. 1:） 能夠輕微地促進水稻幹物質的積累，高濃度鹽分（0. 2 - 0. 4:） 不利於水稻後期幹物質的積累。

　　目前關於鹽分脅迫對水稻產量影響的研究報道較為少見。總的趨勢是，隨著鹽分脅迫的濃度增大，產量越來越低[16].朱明霞等[20]研究發現，土壤含鹽量在0. 11 - 0. 22:之間時，對水稻產量的影響差異不顯著，當土壤含鹽量大於0. 22:時，產量構成因素千粒重、有效穗數、穗粒數、結實率受到顯著影響，導致水稻的產量下降明顯。與以上研究結果的趨勢較為相似，本研究表明低濃度鹽分（0. 1:） 能夠輕微提高水稻產量（ 與對照相比差異不顯著） ,其原因主要表現在每穗粒數的增加； 高濃度鹽分（0. 2 - 0. 4:） 導致水稻產量明顯下降，主要是由於每穗粒數和千粒重減少所造成。

　　鹽分脅迫下，水稻籽粒產量的下降，必然會影響稻米品質。餘為僕[5]研究表明，低濃度鹽分脅迫對稻米品質的影響較小，但較高濃度的鹽分脅迫會明顯劣化稻米品質。要獲得較好的產量與品質，適合水稻種植的土壤鹽分含量控制上限應為0. 06: .本研究認為，土壤鹽分濃度0. 1:為水稻獲得較好產量與品質的臨界值。低濃度鹽分（0. 1:） 有利於改善稻米的加工品質，對稻米的外觀品質影響較小，但對稻米蛋白質含量的增加具有促進作用。高濃度鹽分（0. 2 - 0. 4:） 對稻米的加工品質產生不利的影響，明顯增加水稻籽粒的堊白，導致水稻的外觀品質變劣，然而明顯增加稻米蛋白質含量。

　　本試驗僅在盆栽條件下，模擬研究不同濃度鹽分對水稻產量和品質的影響，所得結論有一定的侷限性，需要大田實驗驗證。有關鹽分脅迫對水稻產量和品質的生理機制更是知之甚少，有待今後深入研究。眾所周知，自然狀態下鹽鹼土壤理化性狀較為複雜，鹽鹼並存，分佈不均，多以斑塊狀分佈。為了獲得鹽鹼地水稻高產優質，今後應綜合考慮土壤鹽分、p H值及鹼化度等重要參考指標，全面系統地研究它們對水稻產量和品質的影響，以獲得較為準確的水稻綜合耐鹽鹼範圍。

　　4結論

　　本研究表明，土壤鹽分含量在0. 4:以內，對水稻株高無明顯不利影響； 低濃度鹽分（0. 1:） 能夠輕微地促進水稻幹物質的積累和產量的提高，對稻米外觀品質無不利影響，而且對稻米加工品質、蒸煮品質和營養品質的改善具有一定的正效應； 高濃度鹽分（0. 2 - 0. 4:） 不利於水稻後期幹物質的積累，並造成水稻產量的下降，對稻米加工品質和外觀品質造成了不利影響，但明顯改善稻米的營養品質。建議可將土壤鹽分0. 1:作為鹽鹼地水稻生產的臨界鹽分指標。本研究結果為構建鹽鹼地水稻高產優質種植技術奠定基礎資料。

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