鹽脅迫下外源功能微生物調控水稻生長特征研究

武珈亦黃潔 白志剛 朱練峰曹小闖 朱春權 金千瑜 張均華*

（1山東農業大學，山東 泰安 271000；2中國水稻研究所，杭州 310006；第一作者：18864806020＠163.com；*通訊作者：zhangjunhua＠caas.cn）

我國鹽堿土耕地面積約760萬hm2，其中約660萬hm2鹽漬土和100萬hm2堿化土壤。水稻種植面積較大的華南、華東及沿海地區鹽堿化土壤約占全國鹽堿化土壤的15%[1]。水稻在谷類作物中對鹽脅迫響應最為敏感，鹽度閾值為3 dS/m，超過閾值每增加1 dS/m產量減少12%[2]。鹽脅迫會對水稻生理生化特性及分子生物學特征等產生顯著抑制作用，鹽漬區土壤和水稻生產力受到極大限制[3-4]。因此，提升水稻耐鹽性能，增加鹽漬區水稻產量，對保證鹽漬區水稻生產的可持續發展極為重要。

目前鹽脅迫研究主要集中于土壤水鹽運動規律、耐鹽基因定位、濱海鹽沼地區養分循環利用等方面[5]。鹽脅迫下功能微生物介入水稻根際微域對水稻生長特征的影響尚不清楚[5-6]。稻田介入外源功能微生物，改善鹽漬區土壤環境，緩解鹽脅迫對水稻生長特征的抑制作用，可為鹽漬區土壤資源高效利用及提升鹽漬土水稻產量潛力提供理論基礎和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

鹽逆境下微生物調控水稻耐鹽性能研究主要包括2個鹽脅迫處理與2個微生物處理。鹽脅迫處理包括對照（S0）與3 g NaCl/kg干土的鹽處理（S1）。微生物處理包括對照（M0，不用外源功能微生物）、熒光假單胞菌與巴西固氮螺菌共同接種水稻根際環境（MM）。氮磷鉀肥為當地常規施用水平。所用氮肥為尿素（N 46%），施用量為180 kg/hm2，氮肥施用比例為基肥∶分蘗肥∶穗肥=6∶3∶1；所用磷肥為過磷酸鈣（12% P2O5），施用量為90 kg/hm2，磷肥全部作基肥施用；為避免氯離子存在影響研究結果，試驗所用鉀肥為硫酸鉀（56% K2O）。試驗共設 4 個處理，分別為 S0M0、S0MM、S1M0、S1MM，每個處理重復3次，每個水泥池面積為1 m×2 m，移栽行株距為30 cm×18 cm，每池移栽42叢，每叢1株秧苗。種植水稻品種為當地高產雜交稻中浙優1號。

巴西固氮螺菌與熒光假單胞菌介入水稻根際微域通過秧苗浸根處理方式。具體為巴西固氮螺菌與熒光假單胞菌的混合菌液（體積比為1∶1）濃度為108 CFU mL/L條件下，25 d秧齡的水稻秧苗浸根處理2 h，保證關鍵功能微生物的介入時間與介入量。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 光合特征

在水稻抽穗后的晴朗天氣下，每個水泥池選取3株有代表性的水稻于上午 9∶00—11∶00，采用光合測定儀測定水稻劍葉中部的凈光合速率，并記錄植株表現特征。

1.2.2 干物質量

在水稻灌漿期和成熟期，每個水泥池選取3株有代表性的植株，自來水沖洗后再用蒸餾水將鮮樣洗凈，用吸水紙將表面水分吸干，取地上部，在105℃殺青15 min后于75℃烘干至恒質量。

1.2.3 產量構成因子

完熟期各水泥池選取連續的5叢測定有效穗數，將接近平均穗數的3叢水稻再用來測定每株株高、分蘗數、千粒重，水泥池實收測產。

圖1 不同處理水稻灌漿期光合速率

圖2 不同處理水稻灌漿期植株表現特征

圖3 不同處理水稻地上部干物質量

1.3 數據分析

數據采用SAS 9.0軟件進行統計分析，LSD法檢驗差異顯著性（α=0.05）。

2 結果與分析

2.1 對光合特征的影響

從圖1可見，常規氮肥處理，未有鹽脅迫條件下，外源微生物介入稻田環境可提升劍葉灌漿期光合速率5.5%～14.3%，促進了水稻光合產物生產能力的提高。鹽逆境推遲了水稻生育期，S0處理下水稻處于灌漿中期，S1處理下水稻處于孕穗后期，鹽脅迫下水稻植株生育期嚴重滯后（圖2）。加入外源微生物后可促進水稻生育期提前，且能顯著提高鹽脅迫下水稻劍葉光合速率8.6%～21.5%。說明巴西固氮螺菌與熒光假單胞菌可緩解鹽逆境對水稻生長的抑制作用，提升水稻葉片光合能力。

2.2 對干物質量的影響

與S0M0處理相比，S0MM處理的地上部干物質量提高了0.62%～6.58%，但差異不顯著。鹽脅迫處理顯著降低了水稻干物質積累量，下降幅度達36.78%～67.33%，說明鹽脅迫對水稻生長有顯著抑制作用。S1MM處理的地上部干物質量比S1M0處理提高74.3%～78.7%，差異顯著。說明外源功能微生物可以緩解鹽脅迫對水稻生長的抑制作用，提升水稻干物質累積量。

2.3 對產量構成因子的影響

從表1可見，在正常環境下，接種外源微生物對水稻產量構成因子的提升作用不顯著；鹽脅迫環境下，施用外源微生物可顯著提升水稻產量構成因子。S0MM處理的水稻株高、千粒重、結實率分別比S0M0處理高3.19%、1.36%、0.40%；而 S0MM處理的水稻分蘗數、收獲指數分別比 S0M0處理低 1.30%、0.49%；S1MM處理的水稻株高、分蘗數、千粒重、結實率、收獲指數分別比S1M0處理高 10.05%、89.55%、35.69%、73.11%、49.36%。說明鹽脅迫下微生物肥料的施用可顯著提升水稻結實率，增加千粒重，提高水稻分蘗能力，進而增加水稻產量。

3 討論與結論

鹽逆境對作物影響的研究大量集中在產量方面，對作物的光合生理以及品質方面也有一定的涉及，而有關鹽脅迫下外源功能微生物調控水稻耐鹽性能的研究較少[7-9]。微生物肥料是指由單一或多種特定功能菌株，通過發酵工藝生產的能為植物提供有效養分或防治植物病蟲害的微生物接種劑[10-11]。目前我國農民對微生物肥料普遍能夠接受，從最初的應用于糧食作物，到如今的蔬菜、果樹等經濟觀賞植物都有微生物肥料的使用，但是在農作物的大面積使用上還很少[12-13]。

本試驗結果表明，水稻根際接種外源微生物能夠使水稻生育期提前，且能顯著提高鹽脅迫下水稻劍葉光合速率，緩解鹽逆境對水稻生長的抑制作用，提升水稻葉片光合能力。此外，外源根際有益微生物還能改善水稻生長環境，促進植物根系發育，提高根系吸水、吸肥能力，提高肥料利用率，提高水稻耐鹽性能。同時，鹽脅迫下外源微生物的施用，可顯著提高水稻分蘗能力和結實率，增加千粒重，進而增加水稻產量。以上研究結果均表明，鹽脅迫條件下水稻根系接種外源微生物能夠顯著促進水稻生長，提高水稻產量，有助于實現增產增收，值得大面積推廣使用。

表1 不同處理水稻產量構成因子表現