苏打盐碱胁迫对灌浆期水稻剑叶光合特性和产量的影响

高显颖　义如格勒图　巴图仓

摘要[目的]探究苏打盐碱胁迫对灌浆期水稻剑叶光合特性和产量的影响。[方法]盆栽条件下，以苏打盐碱土与自然黑土按比例配制成8种不同浓度的盐碱土，于水稻灌浆期测定各处理水稻叶片光合生理指标。[结果]轻度盐碱胁迫下，水稻的Pn、Gs和Tr差异不明显；随着盐碱胁迫的进一步增强，各处理水稻的Pn、Gs和Tr下降显著。不同处理胞间CO2浓度（Ci）变化不大，说明气孔限制小，盐碱胁迫下Pn的下降来自于非气孔限制因素。[结论]盐碱胁迫下，水稻的光合作用和产量受到影响，轻度盐碱胁迫下，水稻光合作用和產量下降不显著，随着盐碱胁迫的增强，开始显著下降。

关键词盐碱胁迫；水稻；光合作用；产量

中图分类号S511文献标识码

A文章编号0517-6611（2018）08-0061-03

Effects of Saline Sodic Stress on Photosynthetic Characteristics of Flag Leaves and Yield of Rice at Filling Stage

GAO Xianying1，YI Rugeletu1，BA Tucang2 et al（1.Hulunbuir Grassland Science Institute ，Hulunbuir，Inner Mongolia 021008；2. Hulunbuir Vocational Technical collge，Hulunbuir，Inner Mongolia 021008；3. College of Agronomy，Jilin Agricultural University，Changchun，Jilin 130118）

Abstract[Objective] To study the effects of saline sodic stress on photosynthetic characteristics of flag leaves and yield of rice at filling stage. [Method]The pot culture experiment was conducted to study the photosynthetic and physiological indexes of flag leaves of rice at filling stage in different treatments by mixing 8 different concentrations of salinealkali soils according to the proportion of the soda salinealkali soil and natural soil. [Result] Under light saline sodic stress，the differences in Pn，Gs and Tr were not significant. With the further enhancement of salinealkali stress，the differences in Pn，Gs and Tr between different treatments were significant. Intercellular CO2 concentration （Ci） in different treatments had little changes，indicating that stomatal limitation effects were little. The decrease of Pn was from nonstomatal limitation effect under saline sodic stress. [Conclusion]Under salinealkali stress，photosynthetic characteristics in flag leaves and yield of rice decreased. Under light salinealkali stress，photosynthetic characteristics and yield of rice showed no significant decrease. With the increase of salinealkali stress，the decline became significant.

Key wordsSalinesodic stress；Rice；Photosynthetic characteristics；Yield

作者简介高显颖（1987—），女，安徽亳州人，助理研究员，硕士，从事作物高产理论与技术研究；*通讯作者，教授，博士，从事盐碱地水稻高产栽培理论与技术研究及教学工作。

收稿日期2017-03-02；修回日期2017-12-26

水稻（Oryza sativa L.）是一种重要的粮食作物，尤其在中国，粮食播种面积的28%是水稻[1]，土地退化、人口膨胀、粮食短缺问题的日益显现引起人们对大片分布的盐碱荒地开发利用的重视。我国东北松嫩平原是世界上三大片集中分布苏打盐碱地区域之一，该地区分布有373万hm2盐碱化土地，其中有一半苏打盐碱土面积分布在吉林省西部[2]。由于该类土壤中含有大量的Na2CO3和NaHCO3，导致水稻抽穗延迟，延缓水稻正常生长发育。针对吉林西部庞大的盐碱土资源，开展盐碱土对水稻生长影响的研究具有深远的意义。

光合作用是作物产量形成的源泉，研究植物的光合作用有助于采取适当的栽培措施提高植物的光合能力，从而提高产量[3]。很多研究表明，盐碱胁迫下植物叶片的光合能力降

低[4]，前人对水稻盐碱胁迫的研究多集中在NaCl、Na2SO4，而关于苏打盐碱胁迫对水稻光合影响的研究不多。鉴于此，笔者研究了以Na2CO3和NaHCO3为主要成分的苏打盐碱胁迫对水稻光合特性和产量的影响，以期为盐碱地水稻光合生产提供支撑。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验于2013年5月在吉林农业大学农业现代化综合技术研究所进行。以苏打盐碱土与自然黑土按比例配制成不同浓度盐碱土。供试土壤的有机质含量和化学性质见表1。其中，含盐量3‰以下為轻度盐渍化土壤；3‰～5‰为中度盐渍化土壤；5‰以上为重度盐渍化土壤。

1.2试验材料

1.2.1供试土壤。自然黑土来自吉林农业大学试验地，自然盐碱土来自吉林省西部松嫩平原，这2种土壤为供试土壤。

1.2.2供试品种。吉林省农业科学院选育的耐盐碱水稻品种长白9号为供试材料。

1.3试验设计

试验所选盆上口径30 cm，下口径20 cm，高26 cm，每盆装土15 kg，选用盆栽法。5月23日插秧，按每盆3穴，每穴3株的方式进行分布。试验设8个处理（如表1），6次重复，随机排列，施肥时期与施肥量：基肥为施复合肥8 g/盆，追施尿素1 g/盆于分蘖初期、拔节孕穗期。分蘖后期，一部分处理的水稻由于盐碱胁迫重逐渐死亡，因此灌浆期只测定了7个处理的指标。

1.4指标测定

1.4.1光合指标的测定。在水稻灌浆期标记叶片，挑选每个处理生长相对一致，且具有代表性的3株完好剑叶。于晴天09：30—10：30用LI-6400型便携式光合仪测定各水稻剑叶，测定的指标有净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2 浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr），共3次重复。

1.4.2产量测定。每个处理选取5盆成熟期的水稻进行测产。每盆有效穗数、穗粒数、千粒重为主要的测定项目。

1.5数据处理采用 Microsoft Excel软件对数据作图，用DPS（Data Processing System）进行数据差异显著性分析。

2结果与分析

2.1盐碱胁迫对水稻剑叶光合特性的影响

叶片的光合作用是其物质生产和生理代谢的重要过程，植物光合速率与土壤盐碱强弱关系密切。从图1可以看出，在盐碱胁迫下，水稻的净光合速率（Pn）呈逐渐降低的趋势。差异不显著的4个处理是CK、A 、B和C；随着盐碱胁迫的不断增强，下降的程度也加剧。处理D比CK低 24.40%，处理F比CK低43.63%。处理D、E、F与CK相比差异均达极显著水平（P<0.01）。

气孔导度的强弱代表了植物气孔传导水汽和CO2的能力[5]。从图2可以看出，在盐碱胁迫下，气孔导度（Gs）呈逐渐下降趋势。CK与处理A 、B、C差异不显著。从处理D开始，Gs下降明显，其中处理D比CK低37.15%，差异达显著水平（P<0.05）。处理E、F均比CK低，差异达极显著水平（P<0.01）。

由图3可知，各个处理的Ci相差不大，且随着盐碱浓度的增加，没有规律可寻。各处理之间及处理与CK间差异均不显著。

蒸腾作用是植物不可缺少的生理过程，而蒸腾作用与植物 Pn 高度相关[6]。由图4可知，在盐碱胁迫下，蒸腾速率（Tr）呈逐渐下降的趋势。处理A比CK低1.33%，处理B、C、D也均比CK低，差异不显著。处理E比 CK低17.16%，差异达显著水平（P<0.05）。处理F比CK低29.67%，差异达极显著水平（P<0.01）。

2.2盐碱胁迫对水稻产量的影响

水稻产量主要由单位面积穗数、每穗粒数、千粒重3个因素决定，其中有效穗数与产

量关系最密切[7]。但由于该试验土壤的高可溶性盐含量、高pH等特点，水稻的生长发育受到了严重影响。长白9号水稻品种的抗性强、耐盐碱性强，在pH <8.5的条件下均能表现正常[8]。

由表2可知，随着盐碱浓度的增加，有机质含量减少，导致水稻分蘖数降低，从而降低有效穗数。各个处理有效穗数随盐碱浓度的增加而减少，从大到小依次为CK、处理A、处理B、处理C、处理D、处理E、处理F。此外，处理C的pH 8.72，水稻的有效穗数开始受到影响。从处理D开始有效穗数下降显著，差异达显著水平（P<0.05）。盐碱胁迫影响单位面积穗数、每穗粒数、千粒重。水稻的产量随着盐碱胁迫的增强呈递减趋势。CK的产量最高，CK与处理A、B差异不显著。随着盐碱浓度的进一步加强，水稻产量开始显著下降。

3讨论

土壤pH、电导率、有机质是土壤重要的理化性质。土壤pH、电导率影响着植物的生长发育。土壤肥力通过土壤有机质含量来衡量。土壤有机质对土壤肥力的影响是多方面的，

直接或间接影响作物产量。试验结果表明，随着土壤pH、电导率的增加，有机质的含量降低，水稻生长受到影响，水稻的光合作用和产量逐渐降低。

盐碱胁迫降低Pn，这是因为植物细胞对盐分最敏感的细胞器是叶绿体，盐碱胁迫使叶绿体结构改变，导致Pn下降[9]。试验结果表明，从净光合速率看，CK与处理A、B、C在轻度盐碱胁迫下无显著差异。从处理D开始，Pn下降显著。逆境条件下水稻光合作用下降的另一个原因是Gs降低，阻碍了CO2 的供应；叶绿体同化CO2能力降低，盐碱胁迫使Gs、Tr 显著降低，导致水稻光合作用下降，进而使水稻产量下降。试验结果还表明，盐碱胁迫下Gs和Tr 显著下降，而Ci变化不大，说明此时细胞内有足够的CO2来供给叶片进行光合作用，气孔限制小，推测盐胁迫条件下光合作用的下降可能来自于非气孔因子。

试验结果表明，处理D是一个转折点。当pH<9.09、电导率<491.02 μs/cm、有机质含量>16.00 g/kg时，各处理的光合指标变化不明显，说明此时土壤中盐碱浓度对水稻光合作用及产量影响不大。当pH>9.09、电导率>491.02 μs/cm、有机质含量<16.00 g/kg时，净光合速率、气孔导度、蒸腾速率显著下降，说明此浓度盐碱土壤对水稻的光合能力、生长及产量影响显著。

当土壤pH>9.57、电导率>700.21 μs/cm、有机质含量<13.90 g/kg时，水稻死亡，说明此时土壤不适合水稻生长。

4结论

盐碱胁迫下，水稻剑叶的光合作用和产量均下降。在轻

度盐碱胁迫下，下降不显著。随着鹽碱胁迫的进一步增强，水稻的光合作用和产量显著下降。关于土壤盐碱胁迫对植物光合特性和产量影响的研究已经取得了一定成果，但由于盐碱类型及环境条件、不同试验方法等因素的影响，盐碱土影响植物生长发育和光合作用机理的研究还不够深入和全面，仍有待于进一步研究。

参考文献

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