盐碱胁迫对稻米部分理化指标的影响

2020-12-12李景鹏陈艳辉李羡宏

北方水稻 2020年6期

李景鹏,陈艳辉,张鑫，3,李羡宏,杨福*

(1 中国科学院东北地理与农业生态研究所，长春 130012；2 公主岭市南崴子农业技术推广站，吉林公主岭 136102；3 中国科学院大学，北京 100049；4 吉林农业大学，长春 130118)

古往今来，盐碱地开发种稻是盐碱地改良和利用中最为有效的措施之一［1，2，3］，“以稻治碱，以稻治涝”已成为盐碱地区广大农民发家致富的重要途径［4］。据不完全统计，吉林省现有不同程度的盐碱地水田近26.7 万hm2，占吉林省水田种植面积的1／3，其产量和品质对吉林省的水稻生产举足轻重。苏打盐碱土是一类特殊的土壤类型，与非盐碱土相比，pH 高，电导率高，Na、K、Ca、Mg 等矿质元素含量高，因而在该土壤中种植的水稻体内矿质元素含量通常也较高［5］。但目前对盐碱胁迫下水稻体内理化指标如矿质元素等的研究多集中在对水稻根、茎、叶及小穗、谷粒等方面，而对稻米中的酸碱度、EC、Na、K、Ca、Mg、P 等含量的研究较少。本试验试图通过测定种植在盐碱地中不同的水稻品种稻米中pH、EC、Na、K、Ca、Mg、P 等理化指标变化来分析其差异程度，为丰富盐碱稻区水稻品质的内涵提供有价值的参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料与实验设计

选取7 个生育期相近的水稻品种：春丰B001、春丰B003、春丰B006、吉05－12、长白9、九05A2 和松辽05－1为试验材料，2017 年分别种植在非盐碱地（吉林省农业科学院公主岭市南崴子乡水稻基地，N 43°30′45″，E 124°41′27″）和盐碱地（中国科学院大安碱地生态试验站水稻试验田，N 45°35′58″，E 123°50′27″），试验设3 次重复，小区长方形，小区面积18 m2，完全随机区组排列，插秧密度30 cm×20 cm，常规田间施肥处理。试验田土壤背景值见表1。

表1 试验土壤背景值

1.2 样品预处理

2017 年秋季收获样品，用砻谷机（FC 2K－Y，日本）将水稻磨成精米，然后将大米样品用锤式旋风磨粉碎，粉碎后的样品一次通过CQ16 号（相当于40 目）筛，经充分混合后装入磨口瓶中备用。

采用硝酸：高氯酸＝2：1 的混合酸解法对各稻米进行消煮。即称取0.3 g 样品于100 ml 锥形瓶中，加入0.6 mlHNO3＋0.3 mlHClO3，盖上曲颈漏斗浸泡过夜。后移至加热板上缓慢加热，消煮至溶液清亮并继续加热至近干，稍冷却后加入少量蒸馏水溶解，移入100 ml 容量瓶中定容。后转移至100 ml 医用试剂瓶储存备用。

1.3 样品的测量

称取通过孔径0.2 mm 筛的米粉试样2 g，用10 ml 蒸馏水充分溶解，静置2 h 后，测定其上清液EC 值及pH 值。

用GGX－900 型原子吸收分光光度计测定样品中水溶性的K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋含量；采用全自动化学分析仪Smartchem200 测定样品中全磷（TP）的含量。

1.4 数据处理

数据采用SPSS（20.0）进行方差分析（α＝0.05）和多重比较（Duncan，α＝0.05），采用Person 进行相关性分析（α＝0.05），采用Origin 8.0 作图。

2 结果与分析

2.1 盐碱胁迫对不同水稻品种稻米pH 的影响

不同水稻品种稻米中pH 差异见图1。非盐碱胁迫下7 个水稻品种稻米的平均pH 为6.86，盐碱胁迫下平均pH为6.98，近中性，而盐碱胁迫下吉05－12 稻米pH 为7.08，呈弱碱性。盐碱胁迫下稻米中的pH 显著高于非盐碱胁迫下的pH，其中，盐碱与非盐碱之间吉05－12 和松辽05－1稻米pH达极显著差异（P ＜0.01）。

2.2 盐碱胁迫对不同水稻品种稻米EC 的影响

不同水稻品种稻米中EC 差异见图2。盐碱胁迫下7个水稻品种稻米中EC 都高于非盐碱胁迫下的EC，呈极显著差异（P ＜0.01）。非盐碱胁迫下7 个水稻品种稻米的平均EC 为0.282 mS／cm，盐碱胁迫下平均EC 为0.343 mS／cm，高出21.6%；其中，盐碱胁迫下春丰B003 稻米EC 为0.376 比非盐碱EC0.251 高出50%。

2.3 盐碱胁迫对不同水稻品种稻米K＋含量的影响

不同水稻品种稻米中K＋含量差异见图3。除了春丰B006 之外，盐碱胁迫下其它6 个水稻品种稻米中K＋含量都高于非盐碱胁迫下的K＋，呈极显著差异（P ＜0.01）。且盐碱胁迫下春丰B001 的K＋含量为1 208 mg／kg，是非盐碱K＋含量643 mg／kg 近2 倍，表现出明显的品种间差异。

2.4 盐碱胁迫对不同水稻品种稻米Na＋含量的影响

不同水稻品种稻米中Na＋含量差异见图4。盐碱胁迫下7 个水稻品种稻米中Na＋含量都高于非盐碱胁迫下的K＋，呈极显著差异（P ＜0.01）。盐碱胁迫下平均Na＋含量为180.7 mg／kg，非盐碱胁迫下7 个品种平均Na＋含量为93.2 mg／kg，高出近2 倍；且盐碱胁迫下松辽05－1 的Na＋含量为229 mg／kg，是非盐碱Na＋含量87 mg／kg 近2.6 倍，表现出明显的品种间差异。

2.5 盐碱胁迫对不同水稻品种稻米Ca2＋含量的影响

不同水稻品种稻米中Ca2＋含量差异见图5。盐碱胁迫下春丰B001、春丰B006、长白9、松辽05－1 稻米中Ca2＋含量都高于非盐碱胁迫下的Ca2＋，呈极显著差异（P ＜0.01）；且盐碱胁迫下春丰B001 的Ca2＋含量为91.3 mg／kg，是非盐碱Ca2＋含量37.2 mg／kg 近2.5 倍，表现出明显的品种间差异。

2.6 盐碱胁迫对不同水稻品种稻米Mg2＋含量的影响

不同水稻品种稻米中Mg2＋含量差异见图6。盐碱胁迫下春丰B001、吉05－12、长白9、九05A2、松辽05－1 稻米中Mg2＋含量都高于非盐碱胁迫下的Mg2＋，呈极显著差异（P＜0.01）；尤其是春丰B001 盐碱胁迫下稻米中Mg2＋含量比非盐碱的高出190 mg／kg。而盐碱胁迫下春丰B003、春丰B006 稻米中Mg2＋含量与非盐碱胁迫之间差异不显著，也表现出明显的品种间差异。

2.7 盐碱胁迫对不同水稻品种稻米P 含量的影响

不同水稻品种稻米中P 含量差异见图7。除了春丰B006 之外，盐碱胁迫下其它6 个品种稻米中P 含量都高于非盐碱胁迫下的P 含量，呈极显著差异（P ＜0.01）；尤其是盐碱胁迫下春丰B001 稻米中P 含量为2 000 mg／kg，比非盐碱下稻米中P 含量1 268 mg／kg 高出732 mg／kg，表现出明显的品种间差异。

3 讨论

稻米（大米）是稻谷经脱壳后的糙米进一步碾磨加工而剩下的胚乳部分，主要成分是淀粉。稻米中淀粉水解产生糖，一般都是呈酸性的。世界稻米的pH 为5.7，我国大米的pH 值一般小于6.5，属于弱酸性至酸性［5］。本试验结果表明，盐碱胁迫下7 个水稻品种平均pH 为6.98，近于中性，比非盐碱胁迫下稻米略高，其中盐碱胁迫下吉05－12稻米pH 为7.08，呈弱碱性。这是因为苏打盐碱土中Na2CO3和NaHCO3等含量高，致使生长在该土壤中的水稻体内吸收积累这些矿质元素也多的缘故。但在盐碱地种植所产的稻米pH 值一般都不会超过7，可以推测现在盐碱地水稻生产实际中所谓的“碱性大米”有商业炒作的嫌疑，没有科学根据。

电导率是指溶液中的离子传导电流的能力，主要由溶液中所含离子种类、数目、移动速度所决定的。大米浸出液电导率与大米加工品质密切相关［6］，大米浸泡液的电导率越高，大米中的可溶性物质或电解质通过细胞膜外渗，渗透越多，细胞膜的完整性越差［7］；另外，稻米中矿质元素含量很低，但因为大米主要为人们食用，矿物质含量的多少还是对人们的健康有一定影响的。本试验结果表明，盐碱胁迫下稻米EC 比非盐碱胁迫下EC 有所提高，差异显著。

生长在盐碱环境中的水稻其植株体各器官矿质元素的含量一般都会有所增高，尤其是盐碱胁迫下糙米、精米中Na+含量显著高于非盐碱胁迫下Na+含量，平均高4倍和2 倍，并且具有明显的品种间差异［8］。植物体内与Na＋相比K＋具有较低的亲和性吸收竞争机制，但如果有足够的Ca2＋就能使K＋运输的高亲和性吸收系统能更好的得到运转，从而植物能获得足够的K+而限制了Na+的吸收［9］。有研究还发现Ca2＋能克服Na＋的有害作用［10］。本研究结果表明，盐碱胁迫下水稻品种春丰B001 稻米中K＋、Mg2＋、Ca2＋、P 的含量与其它参试品种相比最高，而且都远大于非盐碱下相对应的K＋、Mg2＋、Ca2＋、P 含量，相反对Na＋的吸收积累能力相对较低。这说明在盐碱土壤中K、Mg、Ca、P 等矿质元素含量比Na 元素含量低得多的情况下，春丰B001 有能力吸收较多的K、Mg、Ca 等矿质元素而限制了对Na 的吸收，使得春丰B001 稻米中Na 的含量低，这对长期以稻米为主食的人群有利于身体健康。