抗鹽堿劑對鹽堿脅迫條件下水稻生長發(fā)育的影響

趙旺輝，祝?？?，李丹妮，王學(xué)華

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，湖南 長沙 410128）

土壤鹽堿化一般發(fā)生在干旱、半干旱地區(qū)，作為一種自然災(zāi)害，土壤鹽堿化會導(dǎo)致土壤肥力下降，影響植物的生長發(fā)育，降低農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，造成田地減產(chǎn)甚至棄耕[1]，嚴(yán)重威脅生態(tài)環(huán)境安全和國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此，土壤鹽堿化改良已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上亟待解決的問題。堿脅迫主要導(dǎo)致水稻幼苗植株生長發(fā)育受阻，造成植株矮小、生長遲緩、細胞質(zhì)膜破損等傷害，嚴(yán)重時可以導(dǎo)致幼苗的死亡；鹽脅迫對植物的傷害主要表現(xiàn)為快速的滲透脅迫及此后緩慢的離子毒害[2]。研究表明，抗鹽堿劑可降低耕層土壤的鹽堿危害，活化土壤營養(yǎng)成分，增加土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量，促進水稻返青、分蘗的作用明顯[3-4]。近年來，為了改良土壤鹽堿化，提高水稻產(chǎn)量，提出了一種基于抗鹽堿劑開發(fā)利用與水稻生產(chǎn)的配方施肥新方案[5-7]。筆者以早稻品種陵兩優(yōu)942和晚稻品種Y兩優(yōu)911為供試材料，采用盆栽土培法研究了微納米硅、礦源黃腐酸鉀、鹽堿消和“松土精+礦源黃腐酸鉀”等4種抗鹽堿劑對鹽堿脅迫條件下水稻生長發(fā)育的影響，以期為鹽堿地的水稻生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試早稻品種為陵兩優(yōu)942（全生育期109 d左右）、晚稻品種為Y兩優(yōu)911（全生育期120 d左右），供試土壤pH值6.65，全鹽含量0.032%。供試抗鹽堿劑材料有微納米硅（湖南康益農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司）、礦源黃腐酸鉀（山西靈石林海腐植酸廠）、鹽堿消（北京生物農(nóng)藥研究所）、松土精（衡水市格美微量元素有限公司）。

1.2 試驗方法

試驗共設(shè)6個處理，分別為：T1，微納米硅15 kg/hm2，移栽前施入土壤；T2，礦源黃腐酸鉀15 kg/hm2，移栽前7.5 kg/hm2稀釋成400倍溶液灑施，孕穗期和抽穗期各用3.75 kg/hm2，稀釋成400倍溶液用噴霧器噴于葉面及土表；T3，鹽堿消15 kg/hm2，移栽前施入土壤；T4，松土精3 kg/hm2+礦源黃腐酸鉀15 kg/hm2，移栽前施入土壤；T5，不施抗鹽堿劑；T6，無鹽堿脅迫。

采用41 cm×31 cm的塑料盆進行盆栽土培試驗，每盆裝入土壤7 kg，將NaCl與Na2CO3按1∶1比例混合，以100 mmol/L鹽濃度處理土壤，將早稻土壤pH值調(diào)節(jié)到8.0～8.5，晚稻土壤pH值調(diào)節(jié)到9.0～9.5，進行人工鹽堿脅迫（T6處理除外）。每處理種植12盆，每盆6穴，每穴3株。各處理施等量氮磷鉀肥，施復(fù)合肥（含N、P2O5、K2O各15%）600 kg/hm2作基肥，施尿素112.5 kg/hm2+氯化鉀150 kg/hm2作蘗肥，施尿素75 kg/hm2作穗肥。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 生長動態(tài)調(diào)查移栽后每處理定點10穴，每3 d測定1次株高和群體莖蘗數(shù)，直至莖蘗數(shù)不再增加。

1.3.2 葉面積指數(shù)于分蘗盛期、孕穗期、齊穗期、乳熟期每處理取6穴植株，用長寬系數(shù)法測定葉面積，求出葉面積指數(shù)。葉面積指數(shù)（LA I）=每穴葉面積（m2）/每穴所占據(jù)的土地面積（m2）。

1.3.3 干物質(zhì)積累將植株樣品按莖鞘、葉、穗分開，于105℃烘箱中殺青30 min，再在80℃下烘干至恒重，冷卻至室溫后用電子天平稱取干重。

1.3.4 葉綠素相對含量于分蘗盛期、孕穗期、抽穗期、齊穗期和乳熟期，選取植株最上部全展葉，用SPAD 502儀測定葉片中部位置的SPAD值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 20軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 抗鹽堿劑對鹽堿脅迫條件下水稻分蘗動態(tài)的影響

由圖1A可知，早稻各處理均于移栽后24～36 d進入快速分蘗期，分蘗數(shù)迅速增加，移栽后39～42 d均達到最高苗數(shù)；各處理最高苗數(shù)表現(xiàn)出T1＞T6＞T2＞T3＞T4＞T5，處理間差異不顯著。分蘗初期（移栽后24～27 d），T6處理的分蘗數(shù)比T5處理多4%～7%，分別比T1和T2處理多2%～3%和7%～8%；移栽45 d后，T1、T2、T3和T4處理的分蘗數(shù)分別比T5處理高13.75%、6.25%、2.50%和2.50%，T1處理的分蘗數(shù)比T6處理高1.11%?？偟膩砜?，以鹽堿脅迫條件下的T5處理植株分蘗數(shù)最少，說明鹽堿脅迫對早稻分蘗有明顯抑制作用，而T1、T2、T3和T4雖同樣處于鹽堿脅迫條件下，但因為施用了抗鹽堿劑而不同程度地減輕了鹽堿脅迫對水稻分蘗的抑制作用。

圖1 移栽后各處理水稻植株的分蘗動態(tài)

從圖1B可以看出，鹽堿脅迫對晚稻分蘗也有一定影響。移栽后9～21 d是晚稻品種Y兩優(yōu)911的分蘗高峰期，高峰期過后水稻分蘗數(shù)變化曲線趨于平緩，這與早稻變化相似。其中，T1、T2、T4和T6處理在移栽30 d達到最高苗數(shù)，T3和T5處理在移栽后27 d達到最高苗數(shù)，T5處理的分蘗數(shù)一直低于其他處理，且差異顯著，說明鹽堿脅迫顯著抑制了晚稻的分蘗，且其抑制作用強于早稻。移栽后15 d內(nèi)，T1～T4處理的分蘗數(shù)分別比T5多8%～20%、6%～14%、4%～8%和5%～8%；移栽12 d時，T1處理的分蘗數(shù)顯著多于T6處理，說明抗鹽堿劑在分蘗初期作用明顯，能夠促進水稻分蘗。而移栽18 d后施用抗鹽堿劑的處理分蘗數(shù)均低于T6處理，說明分蘗中后期，抗鹽堿劑的作用有所減弱。

2.2 抗鹽堿劑對鹽堿脅迫條件下水稻株高的影響

從圖2A可以看出，早稻陵兩優(yōu)942在整個生育期中均呈增長狀態(tài)，以移栽后30 d內(nèi)生長最快，移栽24 d時，各處理株高表現(xiàn)為T1＞T3＞T6＞T4＞T2＞T5，T1處理植株最高，達到53.75 cm，T5處理植株最矮，為46.27 cm，但各處理間差異不顯著；移栽后24～45 d，T1、T2、T3、T4和T6處理分別比T5處理高2%～9%、2%～7%、3%～10%、2%～5%和2%～6%，可以看出， T5處理植株一直最矮，但與其他處理差異均不顯著。這表明鹽堿脅迫在一定程度上抑制了早稻植株的生長，而抗鹽堿劑可以緩解這種抑制效應(yīng)，其中以T1處理的效果最好。

從圖2B可以看出，晚稻Y兩優(yōu)911在移栽后18 d內(nèi)株高增長較快，后期增長緩慢。移栽39 d時，T1、T2、T3、T4和T6處理分別比T5處理高11.8、10.1、9.1、9.0和12.0 cm。總的來說，相較于早稻，T5處理植株變矮的趨勢更明顯，因此抗鹽堿劑的增效作用更突出，其中T1處理的效果最好， T5處理與T1和T6處理的差異達到顯著水平。

圖2 移栽后各處理水稻株高的變化

2.3 抗鹽堿劑對鹽堿脅迫條件下水稻葉面積指數(shù)的影響

從圖3A可以看出，對于早稻品種陵兩優(yōu)942，T1、T2、T3、T4和T6處理的葉面積均在抽穗期達到最大值，分別為5.36、4.99、4.82、4.98和5.46。在分蘗盛期，T5處理的葉面積指數(shù)比T6處理小11.85%，T1處理與T4處理接近T6處理；在孕穗期，T5處理的葉面積指數(shù)分別比T6、T4處理小7.35%和8.73%，但差異均不顯著；在抽穗期，T6處理的葉面積指數(shù)比T5處理大14.00%，差異達到顯著水平，T1處理比T5處理大11.9%；在齊穗期，T5處理比T6處理小14.86%，T1處理比T5處理大23.27%，差異顯著；在乳熟期，T5處理比T6處理小11.53%，T1處理比T5處理大12.73%，且所有處理的葉面積指數(shù)都在乳熟期顯著下降，從而T1處理的葉面積指數(shù)更接近T6處理。

從圖3B可以看出，晚稻品種Y兩優(yōu)911的所有處理葉面積指數(shù)都于抽穗期達到最高峰，與早稻一致，其中T6處理葉面積指數(shù)最大，為4.9，T5處理葉面積指數(shù)最??；在分蘗盛期， T5處理的葉面積指數(shù)比T6處理小24.89%， T1處理比T5處理大30%，差異顯著， T4處理與T5處理差異不顯著；在孕穗期，T4處理與T1處理差異不顯著，其他處理相互差異顯著，T5處理比T6處理小40%，T4處理比T5處理大51%；在抽穗期，T1、T3、T4和T6處理差異不顯著，T5處理比T6處理小39.63%，T1處理比T5處理大52.82%，差異極顯著（P＜0.01）；在齊穗期，T5處理比T6處理小36.47%，T1處理比T5處理大52.7%；在乳熟期，T1處理與T6處理差異不顯著，T1處理比T5處理大58.38%，T5處理比T6處理小40.34%，差異極顯著（P＜0.01）；所有處理的葉面積指數(shù)在齊穗期均變小。

從圖3還可以看出，水稻葉面積指數(shù)在各生育期總體趨勢是T6最大，T1次之，T5最小，說明鹽堿脅迫抑制葉面積指數(shù)增長，而抗鹽堿劑可減弱這種抑制作用，由于晚稻受鹽堿脅迫程度大于早稻，因此抗鹽堿劑對晚稻品種Y兩優(yōu)911的作用表現(xiàn)更為明顯。

圖3 各處理水稻葉面積指數(shù)隨生育期的變化

2.4 抗鹽堿劑對鹽堿脅迫條件下水稻地上部干物質(zhì)積累量的影響

由圖4～6可知，陵兩優(yōu)942的T2、T5、T6處理在抽穗期莖鞘干物質(zhì)積累量達到最大值，分別為20.30、18.28和20.36 g/穴，其他3個處理在齊穗期達到最大值，其中最大的是T3處理，達到23.96 g/穴；葉片干物質(zhì)積累量最大值為10.86 g/穴，所有處理在抽穗期達到最大值，各處理間趨勢表現(xiàn)為T6＞T1＞T4＞T3＞T2＞T5；T1處理的穗干物重最重，達到14.44 g/穴，較T5處理增加42.7%，T4處理較T5處理增加40.46%，乳熟期各處理穗部干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為T1＞T4＞T6＞T3＞T2＞T5。

圖4 抗鹽堿劑對水稻莖鞘干物質(zhì)積累量的影響

圖5 抗鹽堿劑對水稻葉片干物質(zhì)積累量的影響

圖6 抗鹽堿劑對水稻穗干物質(zhì)積累量的影響

對于晚稻品種Y兩優(yōu)911來說，除T2處理外，其他5個處理的莖鞘干物質(zhì)積累量均在抽穗期達到最大，其中T1處理最重，達到23.62 g/穴，T2處理的莖鞘干物質(zhì)積累量在齊穗期達到最大；在分蘗盛期，T5處理的莖鞘干物質(zhì)積累量比T6處理低24.07%，T1處理的莖鞘干物質(zhì)積累量分別比T5、T6增加56.89%、19.13%；在孕穗期，T5處理比T6處理低15.48%， T4處理分別較T5、T6處理高48.23%、25.28%，T1處理較T5處理高35.79%；在抽穗期， T5處理比T6處理低18.18%， T1處理分別比T5、T6處理高32.16%、8.13%，T4處理比T5處理高32.04%；在齊穗期，T5處理比T6處理低11.52%，T1處理比T5處理高31.66%， T4處理比T5處理高25.38%；在乳熟期，T5處理比T6處理低20.65%，T1處理比T5處理高41.33%，T4處理比T5處理高35.12%。葉片干物質(zhì)積累量最大達到10.80 g，其中T2、T3、T4和T6處理在抽穗期達到最高峰，T5處理在齊穗期達到最大值；在分蘗盛期，T5處理的葉片干物質(zhì)積累量比T6處理低32.13%，T2處理比T5處理高60.35%。穗部干物質(zhì)積累量最大值為10.23 g， T6處理增長的最多，乳熟期T4處理的穗部干物質(zhì)積累量比T5處理多了近1倍，乳熟期各處理的穗部干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為

T4＞T6＞T1＞T2＞T3＞T5。

3 討論與結(jié)論

有研究表明，鹽堿脅迫條件下的水稻分蘗高峰期不明確或推遲，群體分蘗數(shù)減少[8-9]。筆者的試驗結(jié)果表明，陵兩優(yōu)942在整個生育期中，各處理間分蘗數(shù)差異均不顯著，移栽后24～36 d是分蘗高峰期，42 d達到峰值；Y兩優(yōu)911的T5處理分蘗推遲，且與T6處理表現(xiàn)出顯著差異?？傮w來看，移栽后9～21 d是分蘗高峰期，30 d達到峰值。在4個施用抗鹽堿劑的處理中，前期（9～15 d）以T1處理效果最好，中期（15～24 d）以T4處理效果較好，后期（24～39 d）以T1處理效果最好。綜合來看，T1處理的改善效果最好，T4處理的效果次之，但優(yōu)于T2和T3處理。這可能是因為微納米硅使水稻植株體內(nèi)含硅量增加，導(dǎo)管剛性加強，促進通氣性，從而促進水稻生長以及分蘗增強[10]。

葉會財?shù)萚9]認(rèn)為，鹽堿脅迫影響了水稻的營養(yǎng)生長與生殖生長，從而導(dǎo)致植株變矮。試驗結(jié)果表明，陵兩優(yōu)942在整個生育期中，各處理間株高差異均不顯著，所有施用抗鹽堿劑的處理水稻植株均高于不施抗鹽堿劑的T5處理，且超過或接近無鹽堿脅迫的T6處理，在4個抗鹽堿劑中，T1與T3處理的株高相對較高；Y兩優(yōu)911的植株在T1、T2與T5處理間表現(xiàn)出顯著差異，且T1處理的株高最高?？傮w來看，4種抗鹽堿劑對于鹽堿條件下種植的水稻株高有一定改善效果，其中以T1處理效果最好。

周玲艷等[11]、惠菲等[12]認(rèn)為作物葉面積下降是由鹽脅迫導(dǎo)致的。試驗結(jié)果表明，各處理的葉面積指數(shù)隨生育期的進程呈現(xiàn)出單峰曲線趨勢，這與前人的[13]研究結(jié)果一致。2個水稻品種大部分處理的葉面積指數(shù)在抽穗期達到最大值，鹽堿脅迫均導(dǎo)致水稻的葉面積指數(shù)下降，光合面積減少，不利于干物質(zhì)的積累，最終將導(dǎo)致產(chǎn)量下降；而抗鹽堿劑對這種抑制作用均有一定的改良效果，其中T1處理的效果最好，T4處理的效果其次。

試驗結(jié)果顯示，2個水稻品種各處理莖鞘、葉片干物質(zhì)積累量均在抽穗期或齊穗期達到最大值，而在乳熟期呈下降趨勢，穗干物質(zhì)積累量在乳熟期達到最大值。乳熟期，早稻品種陵兩優(yōu)942各處理穗部干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為T1＞T4＞T6＞T3＞T2＞T5；晚稻品種Y兩優(yōu)911各處理的穗部干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為T4＞T6＞T1＞T2＞T3＞T5。由此看出，微納米硅肥的抗鹽堿效果最佳，其次為“松土精+礦源黃腐酸鉀”。

綜上所述，微納米硅肥對鹽堿條件下水稻生長發(fā)育的效果最好，其次是松土精與礦源黃腐酸鉀混合施用，再次是鹽堿消，單施礦源黃腐酸鉀的抗鹽堿效果最差。