抗盐碱剂对盐碱胁迫条件下水稻生长发育的影响

赵旺辉，祝海竣，李丹妮，王学华

（湖南农业大学，湖南 长沙 410128）

土壤盐碱化一般发生在干旱、半干旱地区，作为一种自然灾害，土壤盐碱化会导致土壤肥力下降，影响植物的生长发育，降低农作物的产量和品质，造成田地减产甚至弃耕[1]，严重威胁生态环境安全和国民经济的可持续发展。因此，土壤盐碱化改良已成为农业生产上亟待解决的问题。碱胁迫主要导致水稻幼苗植株生长发育受阻，造成植株矮小、生长迟缓、细胞质膜破损等伤害，严重时可以导致幼苗的死亡；盐胁迫对植物的伤害主要表现为快速的渗透胁迫及此后缓慢的离子毒害[2]。研究表明，抗盐碱剂可降低耕层土壤的盐碱危害，活化土壤营养成分，增加土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量，促进水稻返青、分蘖的作用明显[3-4]。近年来，为了改良土壤盐碱化，提高水稻产量，提出了一种基于抗盐碱剂开发利用与水稻生产的配方施肥新方案[5-7]。笔者以早稻品种陵两优942和晚稻品种Y两优911为供试材料，采用盆栽土培法研究了微纳米硅、矿源黄腐酸钾、盐碱消和“松土精+矿源黄腐酸钾”等4种抗盐碱剂对盐碱胁迫条件下水稻生长发育的影响，以期为盐碱地的水稻生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试早稻品种为陵两优942（全生育期109 d左右）、晚稻品种为Y两优911（全生育期120 d左右），供试土壤pH值6.65，全盐含量0.032%。供试抗盐碱剂材料有微纳米硅（湖南康益农业发展有限公司）、矿源黄腐酸钾（山西灵石林海腐植酸厂）、盐碱消（北京生物农药研究所）、松土精（衡水市格美微量元素有限公司）。

1.2 试验方法

试验共设6个处理，分别为：T1，微纳米硅15 kg/hm2，移栽前施入土壤；T2，矿源黄腐酸钾15 kg/hm2，移栽前7.5 kg/hm2稀释成400倍溶液洒施，孕穗期和抽穗期各用3.75 kg/hm2，稀释成400倍溶液用喷雾器喷于叶面及土表；T3，盐碱消15 kg/hm2，移栽前施入土壤；T4，松土精3 kg/hm2+矿源黄腐酸钾15 kg/hm2，移栽前施入土壤；T5，不施抗盐碱剂；T6，无盐碱胁迫。

采用41 cm×31 cm的塑料盆进行盆栽土培试验，每盆装入土壤7 kg，将NaCl与Na2CO3按1∶1比例混合，以100 mmol/L盐浓度处理土壤，将早稻土壤pH值调节到8.0～8.5，晚稻土壤pH值调节到9.0～9.5，进行人工盐碱胁迫（T6处理除外）。每处理种植12盆，每盆6穴，每穴3株。各处理施等量氮磷钾肥，施复合肥（含N、P2O5、K2O各15%）600 kg/hm2作基肥，施尿素112.5 kg/hm2+氯化钾150 kg/hm2作蘖肥，施尿素75 kg/hm2作穗肥。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 生长动态调查移栽后每处理定点10穴，每3 d测定1次株高和群体茎蘖数，直至茎蘖数不再增加。

1.3.2 叶面积指数于分蘖盛期、孕穗期、齐穗期、乳熟期每处理取6穴植株，用长宽系数法测定叶面积，求出叶面积指数。叶面积指数（LA I）=每穴叶面积（m2）/每穴所占据的土地面积（m2）。

1.3.3 干物质积累将植株样品按茎鞘、叶、穗分开，于105℃烘箱中杀青30 min，再在80℃下烘干至恒重，冷却至室温后用电子天平称取干重。

1.3.4 叶绿素相对含量于分蘖盛期、孕穗期、抽穗期、齐穗期和乳熟期，选取植株最上部全展叶，用SPAD 502仪测定叶片中部位置的SPAD值。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 20软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 抗盐碱剂对盐碱胁迫条件下水稻分蘖动态的影响

由图1A可知，早稻各处理均于移栽后24～36 d进入快速分蘖期，分蘖数迅速增加，移栽后39～42 d均达到最高苗数；各处理最高苗数表现出T1＞T6＞T2＞T3＞T4＞T5，处理间差异不显著。分蘖初期（移栽后24～27 d），T6处理的分蘖数比T5处理多4%～7%，分别比T1和T2处理多2%～3%和7%～8%；移栽45 d后，T1、T2、T3和T4处理的分蘖数分别比T5处理高13.75%、6.25%、2.50%和2.50%，T1处理的分蘖数比T6处理高1.11%。总的来看，以盐碱胁迫条件下的T5处理植株分蘖数最少，说明盐碱胁迫对早稻分蘖有明显抑制作用，而T1、T2、T3和T4虽同样处于盐碱胁迫条件下，但因为施用了抗盐碱剂而不同程度地减轻了盐碱胁迫对水稻分蘖的抑制作用。

图1 移栽后各处理水稻植株的分蘖动态

从图1B可以看出，盐碱胁迫对晚稻分蘖也有一定影响。移栽后9～21 d是晚稻品种Y两优911的分蘖高峰期，高峰期过后水稻分蘖数变化曲线趋于平缓，这与早稻变化相似。其中，T1、T2、T4和T6处理在移栽30 d达到最高苗数，T3和T5处理在移栽后27 d达到最高苗数，T5处理的分蘖数一直低于其他处理，且差异显著，说明盐碱胁迫显著抑制了晚稻的分蘖，且其抑制作用强于早稻。移栽后15 d内，T1～T4处理的分蘖数分别比T5多8%～20%、6%～14%、4%～8%和5%～8%；移栽12 d时，T1处理的分蘖数显著多于T6处理，说明抗盐碱剂在分蘖初期作用明显，能够促进水稻分蘖。而移栽18 d后施用抗盐碱剂的处理分蘖数均低于T6处理，说明分蘖中后期，抗盐碱剂的作用有所减弱。

2.2 抗盐碱剂对盐碱胁迫条件下水稻株高的影响

从图2A可以看出，早稻陵两优942在整个生育期中均呈增长状态，以移栽后30 d内生长最快，移栽24 d时，各处理株高表现为T1＞T3＞T6＞T4＞T2＞T5，T1处理植株最高，达到53.75 cm，T5处理植株最矮，为46.27 cm，但各处理间差异不显著；移栽后24～45 d，T1、T2、T3、T4和T6处理分别比T5处理高2%～9%、2%～7%、3%～10%、2%～5%和2%～6%，可以看出， T5处理植株一直最矮，但与其他处理差异均不显著。这表明盐碱胁迫在一定程度上抑制了早稻植株的生长，而抗盐碱剂可以缓解这种抑制效应，其中以T1处理的效果最好。

从图2B可以看出，晚稻Y两优911在移栽后18 d内株高增长较快，后期增长缓慢。移栽39 d时，T1、T2、T3、T4和T6处理分别比T5处理高11.8、10.1、9.1、9.0和12.0 cm。总的来说，相较于早稻，T5处理植株变矮的趋势更明显，因此抗盐碱剂的增效作用更突出，其中T1处理的效果最好， T5处理与T1和T6处理的差异达到显著水平。

图2 移栽后各处理水稻株高的变化

2.3 抗盐碱剂对盐碱胁迫条件下水稻叶面积指数的影响

从图3A可以看出，对于早稻品种陵两优942，T1、T2、T3、T4和T6处理的叶面积均在抽穗期达到最大值，分别为5.36、4.99、4.82、4.98和5.46。在分蘖盛期，T5处理的叶面积指数比T6处理小11.85%，T1处理与T4处理接近T6处理；在孕穗期，T5处理的叶面积指数分别比T6、T4处理小7.35%和8.73%，但差异均不显著；在抽穗期，T6处理的叶面积指数比T5处理大14.00%，差异达到显著水平，T1处理比T5处理大11.9%；在齐穗期，T5处理比T6处理小14.86%，T1处理比T5处理大23.27%，差异显著；在乳熟期，T5处理比T6处理小11.53%，T1处理比T5处理大12.73%，且所有处理的叶面积指数都在乳熟期显著下降，从而T1处理的叶面积指数更接近T6处理。

从图3B可以看出，晚稻品种Y两优911的所有处理叶面积指数都于抽穗期达到最高峰，与早稻一致，其中T6处理叶面积指数最大，为4.9，T5处理叶面积指数最小；在分蘖盛期， T5处理的叶面积指数比T6处理小24.89%， T1处理比T5处理大30%，差异显著， T4处理与T5处理差异不显著；在孕穗期，T4处理与T1处理差异不显著，其他处理相互差异显著，T5处理比T6处理小40%，T4处理比T5处理大51%；在抽穗期，T1、T3、T4和T6处理差异不显著，T5处理比T6处理小39.63%，T1处理比T5处理大52.82%，差异极显著（P＜0.01）；在齐穗期，T5处理比T6处理小36.47%，T1处理比T5处理大52.7%；在乳熟期，T1处理与T6处理差异不显著，T1处理比T5处理大58.38%，T5处理比T6处理小40.34%，差异极显著（P＜0.01）；所有处理的叶面积指数在齐穗期均变小。

从图3还可以看出，水稻叶面积指数在各生育期总体趋势是T6最大，T1次之，T5最小，说明盐碱胁迫抑制叶面积指数增长，而抗盐碱剂可减弱这种抑制作用，由于晚稻受盐碱胁迫程度大于早稻，因此抗盐碱剂对晚稻品种Y两优911的作用表现更为明显。

图3 各处理水稻叶面积指数随生育期的变化

2.4 抗盐碱剂对盐碱胁迫条件下水稻地上部干物质积累量的影响

由图4～6可知，陵两优942的T2、T5、T6处理在抽穗期茎鞘干物质积累量达到最大值，分别为20.30、18.28和20.36 g/穴，其他3个处理在齐穗期达到最大值，其中最大的是T3处理，达到23.96 g/穴；叶片干物质积累量最大值为10.86 g/穴，所有处理在抽穗期达到最大值，各处理间趋势表现为T6＞T1＞T4＞T3＞T2＞T5；T1处理的穗干物重最重，达到14.44 g/穴，较T5处理增加42.7%，T4处理较T5处理增加40.46%，乳熟期各处理穗部干物质积累量表现为T1＞T4＞T6＞T3＞T2＞T5。

图4 抗盐碱剂对水稻茎鞘干物质积累量的影响

图5 抗盐碱剂对水稻叶片干物质积累量的影响

图6 抗盐碱剂对水稻穗干物质积累量的影响

对于晚稻品种Y两优911来说，除T2处理外，其他5个处理的茎鞘干物质积累量均在抽穗期达到最大，其中T1处理最重，达到23.62 g/穴，T2处理的茎鞘干物质积累量在齐穗期达到最大；在分蘖盛期，T5处理的茎鞘干物质积累量比T6处理低24.07%，T1处理的茎鞘干物质积累量分别比T5、T6增加56.89%、19.13%；在孕穗期，T5处理比T6处理低15.48%， T4处理分别较T5、T6处理高48.23%、25.28%，T1处理较T5处理高35.79%；在抽穗期， T5处理比T6处理低18.18%， T1处理分别比T5、T6处理高32.16%、8.13%，T4处理比T5处理高32.04%；在齐穗期，T5处理比T6处理低11.52%，T1处理比T5处理高31.66%， T4处理比T5处理高25.38%；在乳熟期，T5处理比T6处理低20.65%，T1处理比T5处理高41.33%，T4处理比T5处理高35.12%。叶片干物质积累量最大达到10.80 g，其中T2、T3、T4和T6处理在抽穗期达到最高峰，T5处理在齐穗期达到最大值；在分蘖盛期，T5处理的叶片干物质积累量比T6处理低32.13%，T2处理比T5处理高60.35%。穗部干物质积累量最大值为10.23 g， T6处理增长的最多，乳熟期T4处理的穗部干物质积累量比T5处理多了近1倍，乳熟期各处理的穗部干物质积累量表现为

T4＞T6＞T1＞T2＞T3＞T5。

3 讨论与结论

有研究表明，盐碱胁迫条件下的水稻分蘖高峰期不明确或推迟，群体分蘖数减少[8-9]。笔者的试验结果表明，陵两优942在整个生育期中，各处理间分蘖数差异均不显著，移栽后24～36 d是分蘖高峰期，42 d达到峰值；Y两优911的T5处理分蘖推迟，且与T6处理表现出显著差异。总体来看，移栽后9～21 d是分蘖高峰期，30 d达到峰值。在4个施用抗盐碱剂的处理中，前期（9～15 d）以T1处理效果最好，中期（15～24 d）以T4处理效果较好，后期（24～39 d）以T1处理效果最好。综合来看，T1处理的改善效果最好，T4处理的效果次之，但优于T2和T3处理。这可能是因为微纳米硅使水稻植株体内含硅量增加，导管刚性加强，促进通气性，从而促进水稻生长以及分蘖增强[10]。

叶会财等[9]认为，盐碱胁迫影响了水稻的营养生长与生殖生长，从而导致植株变矮。试验结果表明，陵两优942在整个生育期中，各处理间株高差异均不显著，所有施用抗盐碱剂的处理水稻植株均高于不施抗盐碱剂的T5处理，且超过或接近无盐碱胁迫的T6处理，在4个抗盐碱剂中，T1与T3处理的株高相对较高；Y两优911的植株在T1、T2与T5处理间表现出显著差异，且T1处理的株高最高。总体来看，4种抗盐碱剂对于盐碱条件下种植的水稻株高有一定改善效果，其中以T1处理效果最好。

周玲艳等[11]、惠菲等[12]认为作物叶面积下降是由盐胁迫导致的。试验结果表明，各处理的叶面积指数随生育期的进程呈现出单峰曲线趋势，这与前人的[13]研究结果一致。2个水稻品种大部分处理的叶面积指数在抽穗期达到最大值，盐碱胁迫均导致水稻的叶面积指数下降，光合面积减少，不利于干物质的积累，最终将导致产量下降；而抗盐碱剂对这种抑制作用均有一定的改良效果，其中T1处理的效果最好，T4处理的效果其次。

试验结果显示，2个水稻品种各处理茎鞘、叶片干物质积累量均在抽穗期或齐穗期达到最大值，而在乳熟期呈下降趋势，穗干物质积累量在乳熟期达到最大值。乳熟期，早稻品种陵两优942各处理穗部干物质积累量表现为T1＞T4＞T6＞T3＞T2＞T5；晚稻品种Y两优911各处理的穗部干物质积累量表现为T4＞T6＞T1＞T2＞T3＞T5。由此看出，微纳米硅肥的抗盐碱效果最佳，其次为“松土精+矿源黄腐酸钾”。

综上所述，微纳米硅肥对盐碱条件下水稻生长发育的效果最好，其次是松土精与矿源黄腐酸钾混合施用，再次是盐碱消，单施矿源黄腐酸钾的抗盐碱效果最差。