不同肥料與鹽堿土混合處理對水稻苗期生長與生理的影響

楊瑞平 ，王偉中 ，唐伯平 ，茆訓(xùn)東 ，周春霖 *

（1.鹽城師范學(xué)院/江蘇省鹽土生物資源研究重點實驗室/江蘇省灘涂生物資源與環(huán)境保護重點實驗室/江蘇灘涂生物農(nóng)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇鹽城224007；2.江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇淮安223001）

我國沿海地區(qū)的土地資源極其豐富，是我國重要的土地后備資源。然而，由于沿海鹽堿土本身發(fā)育差，結(jié)構(gòu)差，有機質(zhì)含量低，鹽基離子含量高，影響了作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，限制了土壤資源在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的利用。因此，改良沿海鹽堿土對地區(qū)生態(tài)恢復(fù)與重建、構(gòu)建適度規(guī)模經(jīng)營的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，具有重大的現(xiàn)實意義。而合理科學(xué)地施用肥料，就是改良利用鹽堿地的有效措施之一。

水稻是我國主要糧食作物之一，江蘇省是我國水稻種植大省，其面積占全國水稻種植面積的7.58%，其產(chǎn)量占全國水稻總產(chǎn)量的9.38%，均列全國第四[1]。隨著城鎮(zhèn)建設(shè)和工業(yè)的快速發(fā)展，我國耕地面積不斷減少，而江蘇鹽城的灘涂每年都在向外淤長，目前已經(jīng)占到了全省灘涂面積的3/4，如何利用好這些灘涂，在鹽堿地上種植水稻，對提高當(dāng)?shù)厝嗣裆钏胶妥龊梦覈暮髠浼Z倉具有重要的現(xiàn)實意義。

施用商品有機肥或農(nóng)家肥是提高作物產(chǎn)量和肥料利用效率并兼顧環(huán)境友好的重要技術(shù)措施，成為我國乃至世界農(nóng)業(yè)的研究熱點[2]。許多學(xué)者的研究表明，施用肥料可提高作物的耐鹽性。Yarami等研究表明，藏紅花（Crocus sativus）對鹽漬敏感，在鹽漬環(huán)境下，施用4 000 kg/hm2的奶牛糞，可明顯提高其產(chǎn)量[3]。Sarangi等發(fā)現(xiàn)在沿海鹽土上聯(lián)合施用無機肥和有機肥，可顯著促進水稻幼苗的生長，提高其葉片氮含量[4]。本文以水稻為試材，通過室內(nèi)盆栽試驗，研究4種肥料對沿海鹽堿地土壤上種植的水稻苗期生長發(fā)育的影響，篩選出對鹽堿地改良效果好的肥料，為沿海鹽堿地水稻的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供相關(guān)技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試水稻品種為淮稻5號，購于鹽城東方紅種子公司。供試肥料復(fù)合肥（由山東聯(lián)盟化工有限公司生產(chǎn)）、牛糞、有機肥（由射陽縣綠野肥料廠生產(chǎn)）、沼肥為市場散購，其中，復(fù)合肥中氮源為尿素，磷源為過磷酸鈣，鉀源為硫酸鉀，質(zhì)量比為1∶1∶1；沼肥為本地養(yǎng)殖場豬糞尿經(jīng)沼氣發(fā)酵完成后的沼渣沼液混合物[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=19∶35∶70]；有機肥的養(yǎng)分含量比為：m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=3∶2∶1；牛糞為當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖場牛的糞便堆積發(fā)酵而成，養(yǎng)分含量比為：m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=18.6∶22.8∶11.9。供試土壤為沿海鹽堿土，有機質(zhì)含量為10.55%，全氮含量為57.53 mg/kg，速效磷含量為13.36 mg/kg，有效鉀含量為126 mg/kg，鹽分為0.274%，pH值8.25。以上肥料和土壤養(yǎng)分值均用土壤養(yǎng)分速測儀TPY-6（購于浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司）測定。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2018年3—7月在江蘇省灘涂生物資源與環(huán)境保護重點實驗室進行，采用盆栽的方式，設(shè) 5個處理，處理 A、B、C、D、E 分別為復(fù)合肥、牛糞、有機肥、沼肥、鹽堿土（CK）。在調(diào)查當(dāng)?shù)貙嶋H生產(chǎn)中4種肥料的使用量后，結(jié)合本研究的目的，將不同肥料與鹽堿土按一定的比例混合均勻，于2018年3月20日進行直播育苗，待幼苗長至3～4張真葉時，進行采樣和指標(biāo)測定。其中，復(fù)合肥與鹽堿土的質(zhì)量比為1∶5，牛糞和有機肥與鹽堿土的質(zhì)量比為1∶10，沼肥稀釋10倍后與鹽堿土以質(zhì)量比1∶10拌勻。試驗為隨機區(qū)組設(shè)計，采用常規(guī)管理，每個處理重復(fù)3次，每個重復(fù)選取長勢一致的10株水稻作為測定植株。

1.3 指標(biāo)測定與分析

水稻幼苗形態(tài)指標(biāo)的測定用直尺和游標(biāo)卡尺直接測量；幼苗葉綠素含量的測定采用乙醇提取法；根系活力的測定采用氯化三苯基四氮唑法；幼苗葉片丙二醛（MDA）含量的測定用三氯乙酸顯色法；蛋白質(zhì)含量的測定用考馬斯亮藍G-250法[5-6]。文中統(tǒng)計數(shù)據(jù)均為各重復(fù)平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

利用Excel 2016、SPSS 16.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和作圖，用Duncan's法進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同肥料與鹽堿土混合處理對水稻幼苗根冠比的影響

由表1可知，與不加肥料相比，向鹽堿土中添加不同肥料均能促進水稻鮮質(zhì)量和干質(zhì)量時的根冠比，但復(fù)合肥處理的植株根冠比無論是鮮質(zhì)量還是干質(zhì)量，與對照相比均未達到顯著差異水平。有機肥、牛糞和沼肥處理的鹽堿土對水稻幼苗根冠比的增加均達到了顯著差異水平（P＜0.05）。其中，有機肥增加的最多，鮮質(zhì)量和干質(zhì)量的根冠比分別增加218.18%、74.07%；牛糞處理的增加效果次之，分別增加154.55%、68.52%；沼肥處理的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量下的根冠比比對照分別增加109.09%、55.56%。

表1 不同肥料與鹽堿土混合處理對水稻幼苗根冠比的影響

2.2 不同肥料與鹽堿土混合處理對水稻幼苗形態(tài)特征的影響

由表2可知，不同肥料與鹽堿土混合處理對水稻幼苗株高和莖粗的影響各不相同。有機肥和沼肥顯著促進了水稻幼苗株高和莖粗的增加（P＜0.05）；而牛糞顯著促進了幼苗的株高增加（P＜0.05），但對莖粗的增加效果不顯著；復(fù)合肥對水稻幼苗的株高和莖粗的增加均未達到顯著差異水平。

2.3 不同肥料與鹽堿土混合處理對水稻幼苗葉綠素含量的影響

由表3可知，鹽堿土中添加不同肥料后，均顯著促進了水稻幼苗葉片的葉綠素含量（P＜0.05）。添加有機肥對葉片葉綠素含量的促進效果最明顯，與對照相比顯著上升67.65%；沼肥對葉綠素的提升效果與有機肥差異不顯著，但比對照提升61.76%；牛糞和復(fù)合肥對葉綠素的提升效果比對照分別提升35.29%、25.00%。

表2 不同肥料與鹽堿土混合處理對水稻幼苗形態(tài)特征的影響

表3 不同肥料與鹽堿土混合處理對水稻幼苗葉綠素含量的影響

2.4 不同肥料與鹽堿土混合處理對鹽堿土水稻幼苗丙二醛含量的影響

由表4可知，不同肥料處理間水稻的MDA含量存在差異，相比不加肥料，各處理均降低了MDA的含量，有機肥和牛糞顯著降低了MDA的含量（P＜0.05），其中有機肥處理降低水稻幼苗MDA的含量最顯著，降低55.58%；牛糞處理使MDA的含量降低了44.07%；而沼肥和復(fù)合肥2個處理與對照的差異未達到顯著水平，與對照相比僅降低17.31%、8.21%。

表4 不同肥料與鹽堿土混合處理對水稻幼苗MDA含量的影響

2.5 不同肥料與鹽堿土混合處理對水稻幼苗蛋白質(zhì)含量的影響

由表5可知，添加有機肥、沼肥和牛糞的處理均顯著提高了鹽堿土中水稻幼苗的蛋白質(zhì)含量（P＜0.05），其中，以沼肥的提高效果最明顯，達到80.59%；其次為有機肥，提高72.24%；牛糞提高32.88%。而復(fù)合肥與對照相比，蛋白質(zhì)含量僅降低8.89%，未達到顯著水平。

表5 不同肥料與鹽堿土混合處理對水稻幼苗蛋白質(zhì)含量的影響

2.6 不同肥料與鹽堿土混合處理對鹽堿土水稻幼苗根系活力的影響

由表6可知，不同肥料對鹽堿土中水稻幼苗根系活力均有提高作用。其中以添加有機肥的處理促進根系活力的效果最明顯，與對照相比，提高186.05%；其次為牛糞（提高104.65%）和沼肥的處理（提高74.42%）；三者與對照相比，均達到了顯著差異水平（P＜0.05）。添加復(fù)合肥處理的水稻幼苗根系活力與對照相比僅提高25.58%，未達顯著差異水平。

表6 不同肥料與鹽堿土混合處理對水稻幼苗根系活力的影響

3 結(jié)論與討論

本試驗以商品有機肥、農(nóng)家肥（牛糞）、沼肥、常規(guī)化肥（復(fù)合肥）4種不同肥料和鹽堿土空白對照為不同處理，探究添加不同肥料對鹽堿土中水稻幼苗生長的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)商品有機肥對水稻幼苗的葉綠素含量、丙二醛含量、植株生長等指標(biāo)均表現(xiàn)最佳。其次為添加牛糞和沼肥對水稻幼苗生長各指標(biāo)的變化也有很好的促進作用；而常規(guī)化肥（復(fù)合肥）對水稻幼苗的生長等各指標(biāo)基本沒有促進作用或作用很小。

作物高產(chǎn)和資源高效利用是科學(xué)施肥的重要目標(biāo)，然而在肥料投入量上升的同時，我國肥料利用率卻維持在相對較低水平，并且養(yǎng)分流失嚴(yán)重，導(dǎo)致土壤次生鹽漬化等一系列的環(huán)境問題日趨嚴(yán)重[2]。植物的根冠比是植物地下部分與地上部分的鮮生物量或干生物量的比值，植物地下部分根系發(fā)達，有利于植物吸收水分和養(yǎng)分[7]，而地上部莖、葉的生長量比例減小，從而降低蒸騰作用，減少水分損失，有助于減輕鹽脅迫誘發(fā)的滲透脅迫傷害[8-9]，因此根冠比增大是植物在鹽漬條件下生存和生長的一種適應(yīng)策略[8-9]。葉綠素是綠色植物進行光合作用的主要色素，其含量的穩(wěn)定有利于植株在脅迫條件下進行正常的光合作用，從而增強植株對鹽脅迫的耐受能力[10-11]。本試驗中，向沿海鹽堿土中增施不同肥料后，均促進了水稻幼苗的根冠比。根系是作物吸收養(yǎng)分和水分的重要器官，根系的發(fā)育狀況直接影響地上部的營養(yǎng)狀況和產(chǎn)量水平[12]，而根系活力就是一個表征植物根系的量的指標(biāo)[13]。根系活力直接反映了不同肥料對鹽堿土改良的效果。本試驗中通過向鹽堿土中添加不同的肥料，均不同程度地改善了水稻根系的生長，增強了幼苗的根系活力，進而可提高水稻的產(chǎn)量。研究表明，鹽脅迫抑制了小麥幼苗的生長[13]，而有機肥能夠提高沿海鹽土的有機質(zhì)含量，增強土壤通透性，減少土表蒸發(fā)，抑制返鹽[8,14]，這與本試驗中鹽堿土中添加有機肥后，促進幼苗的生長結(jié)果一致。

植物在逆境下遭受傷害（或衰老）與活性氧積累誘發(fā)的膜脂過氧化作用密切相關(guān)，膜脂過氧化的產(chǎn)物有二烯軛合物、脂類過氧化物、丙二醛、乙烷等。其中丙二醛是膜脂過氧化最重要的產(chǎn)物之一，因此可通過測定丙二醛含量了解膜脂過氧化的程度，以間接測定膜系統(tǒng)受損程度以及植物的抗逆性[15]。本研究表明，向鹽堿土中添加不同肥料，均可降低植物體內(nèi)的丙二醛含量，以有機肥的降低效果最明顯。本結(jié)果也表明，添加有機肥、沼肥和牛糞的處理均顯著提高了鹽堿土中水稻幼苗的可溶蛋白質(zhì)含量，而可溶性蛋白質(zhì)的形成是植物抵御逆境脅迫的主動保護機制，可溶性蛋白的多少，在一定程度上能夠反映植物內(nèi)部代謝的活躍程度[16]，植物中可溶性蛋白的增加和積累能提高細胞的保水能力，從而進一步提高了水稻幼苗在鹽堿土中的適應(yīng)能力。

綜上所述，向鹽堿土中添加不同的肥料，可以促進水稻幼苗的生長。本試驗中有機肥、牛糞和沼肥對鹽堿土改良的效果要優(yōu)于復(fù)合肥，且商品有機肥對促進鹽堿土中水稻幼苗生長的作用更大。