盐碱地耕作及洗盐对水稻根系生长和形态特性的影响

张义凯向镜朱德峰*周红张茂林毕崇明

（1中国水稻研究所/水稻生物学国家重点实验室，杭州310006；2山东省东营市一邦农业科技有限公司，山东东营257000；*通讯作者：cnrice@qq.com）

盐碱地耕作及洗盐对水稻根系生长和形态特性的影响

张义凯1向镜1朱德峰1*周红2张茂林2毕崇明2

（1中国水稻研究所/水稻生物学国家重点实验室，杭州310006；2山东省东营市一邦农业科技有限公司，山东东营257000；*通讯作者：cnrice@qq.com）

采用大田试验，研究了耕作及洗盐对盐碱地水稻根系生长以及形态特性的影响。结果表明，冬耕处理并没有影响根系的生长，而洗盐处理明显促进了水稻根系的生长，根系干质量和根系长度明显增加。冬耕结合洗盐处理改变了根系的构型，显著增加了根系的长度、根表面积，降低了根系的直径，显著增加了直径在0~0.1 mm之间根系的长度。洗盐处理明显促进了水稻产量的增加，与不耕作不洗盐处理相比增产79%，冬耕结合洗盐处理显著增升了水稻的产量，与不耕作不洗盐处理相比增产92%。

水稻；根系；耕作；洗盐；盐碱地

全世界有1/3的土地是盐碱地，在我国也存在大面积的盐碱化土地，约有3 000万hm2，主要分布在东北、华北和西北地区[1]。开发利用盐碱地使其用于农作物生产，在农业可持续发展中具有重大意义。水稻是耐盐碱作物，也是沿海地区盐碱地的先锋作物。在水资源较充足的沿海滩涂地区，种植耐盐水稻品种，可以实现以稻治涝、以稻治盐的盐碱地农业利用和开发。盐碱地土壤盐分含量高往往造成水稻成秧率低、分蘖数大幅减少、抽穗困难、产量大幅降低等问题[2]。降低土壤含盐量是盐碱地水稻种植的主要措施。生产上主要通过洗盐使土壤含盐量降低到0.2%以下，通过灌水压盐达到维持水稻正常生长的目的[3]。此外，在盐碱地改良过程中，耕作措施作为农业生产的重要部分，其对盐碱土的改良作用备受国内外研究者的关注，同时也是经济有效的改良方式[4]。

根系是作物吸收养分和水分的重要器官，其发育状况与地上部器官的形态建成和产量密切相关[5]。盐碱地中根系是与土壤的直接接触者，因此在植株遭受盐碱危害时直接受到抑制的部位是根系，进而影响植株地上部分的生长[6]。通过改良盐碱化土壤环境，促进水稻根系生长，延缓后期衰老，对盐碱地水稻产量的提升有重要的意义。本文拟通过研究耕作及洗盐处理对水稻根系及产量的影响，以期为盐碱地土壤改良提供科学依据和有效的配套技术措施。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验设在山东省东营市垦利区永安镇二十八村，位于山东省北部黄河三角洲地区（38°15'N，118°5'E），该地区属于暖温带大陆性季风气候，年平均降水量555.9mm，年平均气温12.8℃，≥10℃积温在4 300℃以上，无霜期206 d左右。试验田土壤类型为黄河冲积土，土壤基本理化性质：pH值7.92，有机质含量1.55%，土壤全氮1.05 g/kg，速效磷16.33mg/kg，速效钾130.64mg/kg，全盐4.26 g/kg。

供试水稻品种为圣稻735，是山东省水稻研究所选育的耐盐碱品种。

1.2 试验处理

试验设4个处理：（1）CK，不耕作不洗盐；（2）W，洗盐不耕作；（3）T，耕作不洗盐；（4）TW，耕作洗盐。

耕作处理：采用冬季旱耕，于水稻收获后，采用中型拖拉机翻耕，深度18~20 cm，冬耕到第2年试验洗盐前田间保持干燥状态。洗盐处理：采用二次洗盐法，在水稻种植前10 d，先是灌水泡田，水层达到4~6 cm，再旋耕，保持水层2 d，水层变清后排水；第2次洗盐是在排水后按照上述方法实施，先灌水泡田再旋耕排水。

1.3 种植方式

种子经消毒、浸种、催芽后，选择中国水稻研究所研制的钵形毯状秧盘，于4月12日播种，然后采用叠盘暗出苗的方法，将秧盘叠起置于催芽暗室中，32℃下处理48 h，出苗后摆于苗床上。5月14日插秧，机插规格30 cm×14 cm。每组试验处理面积为667m2。

图1 耕作及洗盐处理对盐碱地水稻根系长度的影响

图2 耕作及洗盐处理对盐碱地水稻根系直径和比根长的影响

肥料施用：氮肥为尿素，施用量为N 210 kg/hm2，按基肥（插秧前1 d施）∶分蘖肥（插秧后7 d施）∶穗肥（穗分化期施）=5∶2∶3。磷肥为过磷酸钙（含P2O513.5%），施用量为450 kg/hm2，作基肥施用。钾肥为氯化钾（含K2O 52%），施用量为150 kg/hm2，按基肥（插秧前1 d施）∶穗肥（穗分化期施）=1∶1施用。按照盐碱地高产栽培管理水分，全生育期采用除草剂、杀虫剂、杀菌剂控制杂草与病虫害。

1.4 测定项目及方法

在齐穗期按照试验大区内水稻植株的平均分蘖数，每重复取代表性植株3丛，每丛稻株以基部为中心，挖取30 cm×14 cm×20 cm的土块，装于40目的网袋中，用流水冲洗干净，装入自封袋中，置于-20℃的冰箱保存，以便进行根系形态指标的分析测定。所收获根系洗净后放置于长方形的玻璃盒中（20 cm×15 cm），用扫描仪（Epson V700,China）进行扫描。根系的图像用WinRHIZO version 5.0a（Regent Instruments,Quebec, Canada）软件进行分析，测定根系长度、根直径、根表面积与比根长等根系形态指标，其中比根长为单位质量根系的长度（m/g）。土壤基础理化性质指标参考鲁如坤所编的《土壤农业化学分析方法》分析测定[7]。成熟期，在每个试验大区内选择3个区域，每个区域6 m2实收测产。

试验数据用Microsoft Excel 2007处理后，用SAS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 水稻根系生物量和根系长度

从图1可以看出，只进行冬耕处理对水稻根系生长的影响不大，而二次洗盐处理明显促进了水稻根系的生长，根系干质量和根系长度明显增加，与对照相比分别增加了27%和25%；冬耕结合洗盐处理显著增加了水稻根系干质量和根系长度，分别比对照增加了43%和49%。

2.2 水稻根系直径和比根长

水稻根系的直径和比根长反应了根系的粗细程度。从图2可以看出，在盐碱地上通过耕作及洗盐处理对水稻根系的粗细程度有显著的影响，单进行冬耕或洗盐处理对水稻根系直径和比根长影响相对较小，而冬耕结合洗盐处理显著降低了水稻根系的直径而增加了比根长，与对照相比直径降低了16%、比根长增加了12%。

图3 耕作及洗盐处理对盐碱地水稻根表面积和不同直径的根系所占比例的影响

图4 耕作及洗盐处理对盐碱地水稻产量的影响

2.3 水稻根表面积和不同直径的根系所占比例

从图3可以看出，冬耕处理对水稻根系表面积的影响较小，而洗盐处理对水稻根系表面积影响较大，与对照相比增加了24%；冬耕结合洗盐处理显著增加了水稻根系的表面积，与对照相比增加了32%，有助于水稻对土壤中养分的吸收。冬耕和洗盐单独处理并没有影响水稻根系直径在0~0.1 mm以及0.1~0.6 mm根系的长度，而冬耕结合洗盐处理显著增加了水稻根系直径在0~0.1mm根系的长度，与对照相比增加了10%，有助于水稻根系表面积的增加。

2.4 水稻产量

从图4可以看出，冬耕和洗盐处理明显促进了水稻产量的增加，分别比对照提高了44%和79%，冬耕结合洗盐处理产量比对照提高了92%。

3 结论与讨论

根系是植物从土壤中吸收养分和水分的主要器官。根系的生长情况直接影响植物地上部的生长、营养状况以及产量[8]。本试验研究表明，不同耕作方式及洗盐对水稻根系总长度和根表面积影响较大，冬耕与洗盐结合显著促进根系的生长。根表面积是植物利用土壤养分能力的重要体现，根系的伸长与根毛的产生可以大大增加根系的吸收面积[9-10]。只有健壮的根系才能保证植物更大范围地从土壤中吸收水分和营养，从而达到高产[11-12]。

冬耕深翻能够切断盐碱地土壤上升毛细管，抑制土壤深层的盐分上返，也切断了冻融作用的积盐途径。但是通过试验研究发现，如果仅冬耕是不能达到促进水稻根系生长，需要结合灌水泡田、旋耕、排水，反复洗盐，才能降低耕层盐分离子，改善水稻生长环境[13]。盐碱地所含盐分离子高，同时pH值较高，当植物生长于盐碱地条件下，细胞间质的pH值升高，阻碍细胞壁的疏松，进而阻碍细胞延伸，影响植物根系的生长[14-15]。通过冬耕及洗盐处理，水稻根系的生长得到显著改善，促进了植株地上部分的生长发育，进而提高了水稻产量。

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Effects of Tillage and Salt W ashing on Root Grow th and M orphological Characteristics of Rice in Saline-alkali Soil

ZHANG Yikai1,XIANG Jing1,ZHU Defeng1*,ZHOU Hong2,ZHANGMaolin2,BIChongxi2
（1State Key Laboratory of Rice Biology/China National Rice Research Institute,Hangzhou 310006,China;2Dongying Yi Bang Agricultural Technology Co.,Ltd.,Dongying,Shandong 257000,China;*Corresponding author:cnrice@qq.com）

In order to study the effects of tillage and saline leaching on root growth and morphological characteristics of rice,a field experiment was conducted.Winter ploughing did not affect the growth of roots,and multiple salt leaching significantly promoted the growth of rice roots,and mainly increased the root dry weight and root length.Winter tillage combined with saltwashing changed the root architecture of rice and significantly increased total root length,root surface area.The diameter of root system was decreased, mainly increased root length in the diameter 0~0.1mm due to winter tillage combined with saltwashing.The yield of rice increased by 79%compared with the control,and the yield of paddy ricewas significantly increased by winter-tillage combined with saltwashing,which was 92%higher than thatof the control.

rice;root;tillage;saltwashing;saline-alkalisoil

S511.05

：A

：1006-8082（2017）03-0067-04

2017－01－27

国家科技支撑计划（2015BAD01B03）；浙江省自然科学基金（LY16C130006）；中央级公益性科研院所基本科研业务费（2014RG004-3）