鹽堿脅迫對(duì)稻米部分理化指標(biāo)的影響

李景鵬,陳艷輝,張 鑫，3,李羨宏,楊 福*

(1 中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，長(zhǎng)春 130012；2 公主嶺市南崴子農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，吉林 公主嶺 136102；3 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；4 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，長(zhǎng)春 130118)

古往今來(lái)， 鹽堿地開(kāi)發(fā)種稻是鹽堿地改良和利用中最 為 有 效 的 措 施 之 一［1，2，3］，“以 稻 治 堿，以 稻 治 澇”已 成 為鹽堿地區(qū)廣大農(nóng)民發(fā)家致富的重要途徑［4］。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)， 吉林省現(xiàn)有不同程度的鹽堿地水田近26.7 萬(wàn)hm2，占吉林省水田種植面積的1／3，其產(chǎn)量和品質(zhì)對(duì)吉林省的水稻生產(chǎn)舉足輕重。 蘇打鹽堿土是一類特殊的土壤類型，與非鹽堿土相比，pH 高， 電導(dǎo)率高，Na、K、Ca、Mg 等礦質(zhì)元素含量高，因而在該土壤中種植的水稻體內(nèi)礦質(zhì)元素含量通常也較高［5］。 但目前對(duì)鹽堿脅迫下水稻體內(nèi)理化指標(biāo)如礦質(zhì)元素等的研究多集中在對(duì)水稻根、莖、葉及小穗、谷粒等方面，而對(duì)稻米中的酸堿度、EC、Na、K、Ca、Mg、P 等含量的研究較少。本試驗(yàn)試圖通過(guò)測(cè)定種植在鹽堿地中不同的水稻品種稻米中pH、EC、Na、K、Ca、Mg、P 等理化指標(biāo)變化來(lái)分析其差異程度，為豐富鹽堿稻區(qū)水稻品質(zhì)的內(nèi)涵提供有價(jià)值的參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取7 個(gè)生育期相近的水稻品種： 春豐B001、 春豐B003、春豐B006、吉05－12、長(zhǎng)白9、九05A2 和松遼05－1為試驗(yàn)材料，2017 年分別種植在非鹽堿地（吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院公主嶺市南崴子鄉(xiāng)水稻基地，N 43°30′45″，E 124°41′27″）和鹽堿地（中國(guó)科學(xué)院大安堿地生態(tài)試驗(yàn)站水稻試驗(yàn)田，N 45°35′58″，E 123°50′27″），試驗(yàn)設(shè)3 次重復(fù)，小區(qū)長(zhǎng)方形，小區(qū)面積18 m2，完全隨機(jī)區(qū)組排列，插秧密度30 cm×20 cm，常規(guī)田間施肥處理。試驗(yàn)田土壤背景值見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)土壤背景值

1.2 樣品預(yù)處理

2017 年秋季收獲樣品，用礱谷機(jī)（FC 2K－Y，日本）將水稻磨成精米，然后將大米樣品用錘式旋風(fēng)磨粉碎，粉碎后的樣品一次通過(guò)CQ16 號(hào)（相當(dāng)于40 目）篩，經(jīng)充分混合后裝入磨口瓶中備用。

采用硝酸： 高氯酸＝2：1 的混合酸解法對(duì)各稻米進(jìn)行消煮。 即稱取0.3 g 樣品于100 ml 錐形瓶中， 加入0.6 mlHNO3＋0.3 mlHClO3，蓋上曲頸漏斗浸泡過(guò)夜。 后移至加熱板上緩慢加熱， 消煮至溶液清亮并繼續(xù)加熱至近干，稍冷卻后加入少量蒸餾水溶解，移入100 ml 容量瓶中定容。后轉(zhuǎn)移至100 ml 醫(yī)用試劑瓶?jī)?chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 樣品的測(cè)量

稱取通過(guò)孔徑0.2 mm 篩的米粉試樣2 g， 用10 ml 蒸餾水充分溶解， 靜置2 h 后， 測(cè)定其上清液EC 值及pH 值。

用GGX－900 型原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定樣品中水溶性 的K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋含 量； 采 用 全 自 動(dòng) 化 學(xué) 分 析 儀Smartchem200 測(cè)定樣品中全磷（TP）的含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS（20.0）進(jìn)行方差分析（α＝0.05）和多重比較（Duncan，α＝0.05），采用Person 進(jìn)行相關(guān)性分析（α＝0.05），采用Origin 8.0 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽堿脅迫對(duì)不同水稻品種稻米pH 的影響

不同水稻品種稻米中pH 差異見(jiàn)圖1。 非鹽堿脅迫下7 個(gè)水稻品種稻米的平均pH 為6.86，鹽堿脅迫下平均pH為6.98，近中性，而鹽堿脅迫下吉05－12 稻米pH 為7.08，呈弱堿性。 鹽堿脅迫下稻米中的pH 顯著高于非鹽堿脅迫下的pH，其中，鹽堿與非鹽堿之間吉05－12 和松遼05－1稻米pH達(dá)極顯著差異（P ＜0.01）。

2.2 鹽堿脅迫對(duì)不同水稻品種稻米EC 的影響

不同水稻品種稻米中EC 差異見(jiàn)圖2。 鹽堿脅迫下7個(gè)水稻品種稻米中EC 都高于非鹽堿脅迫下的EC，呈極顯著差異（P ＜0.01）。 非鹽堿脅迫下7 個(gè)水稻品種稻米的平均EC 為0.282 mS／cm，鹽堿脅迫下平均EC 為0.343 mS／cm，高出21.6%；其中，鹽堿脅迫下春豐B003 稻米EC 為0.376 比非鹽堿EC0.251 高出50%。

2.3 鹽堿脅迫對(duì)不同水稻品種稻米K＋含量的影響

不同水稻品種稻米中K＋含量差異見(jiàn)圖3。 除了春豐B006 之外， 鹽堿脅迫下其它6 個(gè)水稻品種稻米中K＋含量都高于非鹽堿脅迫下的K＋，呈極顯著差異（P ＜0.01）。 且鹽堿脅迫下春豐B001 的K＋含量為1 208 mg／kg， 是非鹽堿K＋含量643 mg／kg 近2 倍，表現(xiàn)出明顯的品種間差異。

2.4 鹽堿脅迫對(duì)不同水稻品種稻米Na＋含量的影響

不同水稻品種稻米中Na＋含量差異見(jiàn)圖4。 鹽堿脅迫下7 個(gè)水稻品種稻米中Na＋含量都高于非鹽堿脅迫下的K＋，呈極顯著差異（P ＜0.01）。 鹽堿脅迫下平均Na＋含量為180.7 mg／kg，非鹽堿脅迫下7 個(gè)品種平均Na＋含量為93.2 mg／kg，高出近2 倍；且鹽堿脅迫下松遼05－1 的Na＋含量為229 mg／kg， 是非鹽堿Na＋含量87 mg／kg 近2.6 倍，表現(xiàn)出明顯的品種間差異。

2.5 鹽堿脅迫對(duì)不同水稻品種稻米Ca2＋含量的影響

不同水稻品種稻米中Ca2＋含量差異見(jiàn)圖5。 鹽堿脅迫下春豐B001、春豐B006、長(zhǎng)白9、松遼05－1 稻米中Ca2＋含量都高于非鹽堿脅迫下的Ca2＋，呈極顯著差異（P ＜0.01）；且鹽堿脅迫下春豐B001 的Ca2＋含量為91.3 mg／kg， 是非鹽堿Ca2＋含量37.2 mg／kg 近2.5 倍，表現(xiàn)出明顯的品種間差異。

2.6 鹽堿脅迫對(duì)不同水稻品種稻米Mg2＋含量的影響

不同水稻品種稻米中Mg2＋含量差異見(jiàn)圖6。鹽堿脅迫下春豐B001、吉05－12、長(zhǎng)白9、九05A2、松遼05－1 稻米中Mg2＋含量都高于非鹽堿脅迫下的Mg2＋，呈極顯著差異（P＜0.01）；尤其是春豐B001 鹽堿脅迫下稻米中Mg2＋含量比非鹽堿的高出190 mg／kg。 而鹽堿脅迫下春豐B003、春豐B006 稻米中Mg2＋含量與非鹽堿脅迫之間差異不顯著，也表現(xiàn)出明顯的品種間差異。

2.7 鹽堿脅迫對(duì)不同水稻品種稻米P 含量的影響

不同水稻品種稻米中P 含量差異見(jiàn)圖7。 除了春豐B006 之外， 鹽堿脅迫下其它6 個(gè)品種稻米中P 含量都高于非鹽堿脅迫下的P 含量，呈極顯著差異（P ＜0.01）；尤其是鹽堿脅迫下春豐B001 稻米中P 含量為2 000 mg／kg，比非鹽堿下稻米中P 含量1 268 mg／kg 高出732 mg／kg，表現(xiàn)出明顯的品種間差異。

3 討論

稻米（大米）是稻谷經(jīng)脫殼后的糙米進(jìn)一步碾磨加工而剩下的胚乳部分，主要成分是淀粉。 稻米中淀粉水解產(chǎn)生糖，一般都是呈酸性的。 世界稻米的pH 為5.7，我國(guó)大米的pH 值一般小于6.5，屬于弱酸性至酸性［5］。 本試驗(yàn)結(jié)果表明，鹽堿脅迫下7 個(gè)水稻品種平均pH 為6.98，近于中性，比非鹽堿脅迫下稻米略高，其中鹽堿脅迫下吉05－12稻米pH 為7.08， 呈弱堿性。 這是因?yàn)樘K打鹽堿土中Na2CO3和NaHCO3等含量高，致使生長(zhǎng)在該土壤中的水稻體內(nèi)吸收積累這些礦質(zhì)元素也多的緣故。但在鹽堿地種植所產(chǎn)的稻米pH 值一般都不會(huì)超過(guò)7， 可以推測(cè)現(xiàn)在鹽堿地水稻生產(chǎn)實(shí)際中所謂的“堿性大米”有商業(yè)炒作的嫌疑，沒(méi)有科學(xué)根據(jù)。

電導(dǎo)率是指溶液中的離子傳導(dǎo)電流的能力，主要由溶液中所含離子種類、數(shù)目、移動(dòng)速度所決定的。大米浸出液電導(dǎo)率與大米加工品質(zhì)密切相關(guān)［6］，大米浸泡液的電導(dǎo)率越高， 大米中的可溶性物質(zhì)或電解質(zhì)通過(guò)細(xì)胞膜外滲，滲透越多，細(xì)胞膜的完整性越差［7］；另外，稻米中礦質(zhì)元素含量很低，但因?yàn)榇竺字饕獮槿藗兪秤?，礦物質(zhì)含量的多少還是對(duì)人們的健康有一定影響的。 本試驗(yàn)結(jié)果表明，鹽堿脅迫下稻米EC 比非鹽堿脅迫下EC 有所提高，差異顯著。

生長(zhǎng)在鹽堿環(huán)境中的水稻其植株體各器官礦質(zhì)元素的含量一般都會(huì)有所增高，尤其是鹽堿脅迫下糙米、精米中Na+含量顯著高于非鹽堿脅迫下Na+含量， 平均高4倍和2 倍，并且具有明顯的品種間差異［8］。 植物體內(nèi)與Na＋相比K＋具有較低的親和性吸收競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，但如果有足夠的Ca2＋就能使K＋運(yùn)輸?shù)母哂H和性吸收系統(tǒng)能更好的得到運(yùn)轉(zhuǎn)，從而植物能獲得足夠的K+而限制了Na+的吸收［9］。有研究還發(fā)現(xiàn)Ca2＋能克服Na＋的有害作用［10］。 本研究結(jié)果表明，鹽堿脅迫下水稻品種春豐B001 稻米中K＋、Mg2＋、Ca2＋、P 的含量與其它參試品種相比最高，而且都遠(yuǎn)大于非鹽堿下相對(duì)應(yīng)的K＋、Mg2＋、Ca2＋、P 含量， 相反對(duì)Na＋的吸收積累能力相對(duì)較低。 這說(shuō)明在鹽堿土壤中K、Mg、Ca、P 等礦質(zhì)元素含量比Na 元素含量低得多的情況下，春豐B001 有能力吸收較多的K、Mg、Ca 等礦質(zhì)元素而限制了對(duì)Na 的吸收，使得春豐B001 稻米中Na 的含量低，這對(duì)長(zhǎng)期以稻米為主食的人群有利于身體健康。

4 結(jié)論

（1） 鹽堿脅迫下稻米中的pH、EC 比非鹽堿下pH、EC 有顯著提高，但pH 近中性，不呈弱堿性或堿性。

（2） 鹽堿脅迫下稻米中的K＋、Na＋、Mg2＋、Ca2＋、P 含量比非鹽堿脅迫下顯著提高，但表現(xiàn)明顯的品種間差異。