鹽堿脅迫對稻米部分理化指標的影響

李景鵬,陳艷輝,張 鑫，3,李羨宏,楊 福*

(1 中國科學院東北地理與農業生態研究所，長春 130012；2 公主嶺市南崴子農業技術推廣站，吉林 公主嶺 136102；3 中國科學院大學，北京 100049；4 吉林農業大學，長春 130118)

古往今來， 鹽堿地開發種稻是鹽堿地改良和利用中最 為 有 效 的 措 施 之 一［1，2，3］，“以 稻 治 堿，以 稻 治 澇”已 成 為鹽堿地區廣大農民發家致富的重要途徑［4］。 據不完全統計， 吉林省現有不同程度的鹽堿地水田近26.7 萬hm2，占吉林省水田種植面積的1／3，其產量和品質對吉林省的水稻生產舉足輕重。 蘇打鹽堿土是一類特殊的土壤類型，與非鹽堿土相比，pH 高， 電導率高，Na、K、Ca、Mg 等礦質元素含量高，因而在該土壤中種植的水稻體內礦質元素含量通常也較高［5］。 但目前對鹽堿脅迫下水稻體內理化指標如礦質元素等的研究多集中在對水稻根、莖、葉及小穗、谷粒等方面，而對稻米中的酸堿度、EC、Na、K、Ca、Mg、P 等含量的研究較少。本試驗試圖通過測定種植在鹽堿地中不同的水稻品種稻米中pH、EC、Na、K、Ca、Mg、P 等理化指標變化來分析其差異程度，為豐富鹽堿稻區水稻品質的內涵提供有價值的參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料與實驗設計

選取7 個生育期相近的水稻品種： 春豐B001、 春豐B003、春豐B006、吉05－12、長白9、九05A2 和松遼05－1為試驗材料，2017 年分別種植在非鹽堿地（吉林省農業科學院公主嶺市南崴子鄉水稻基地，N 43°30′45″，E 124°41′27″）和鹽堿地（中國科學院大安堿地生態試驗站水稻試驗田，N 45°35′58″，E 123°50′27″），試驗設3 次重復，小區長方形，小區面積18 m2，完全隨機區組排列，插秧密度30 cm×20 cm，常規田間施肥處理。試驗田土壤背景值見表1。

表1 試驗土壤背景值

1.2 樣品預處理

2017 年秋季收獲樣品，用礱谷機（FC 2K－Y，日本）將水稻磨成精米，然后將大米樣品用錘式旋風磨粉碎，粉碎后的樣品一次通過CQ16 號（相當于40 目）篩，經充分混合后裝入磨口瓶中備用。

采用硝酸： 高氯酸＝2：1 的混合酸解法對各稻米進行消煮。 即稱取0.3 g 樣品于100 ml 錐形瓶中， 加入0.6 mlHNO3＋0.3 mlHClO3，蓋上曲頸漏斗浸泡過夜。 后移至加熱板上緩慢加熱， 消煮至溶液清亮并繼續加熱至近干，稍冷卻后加入少量蒸餾水溶解，移入100 ml 容量瓶中定容。后轉移至100 ml 醫用試劑瓶儲存備用。

1.3 樣品的測量

稱取通過孔徑0.2 mm 篩的米粉試樣2 g， 用10 ml 蒸餾水充分溶解， 靜置2 h 后， 測定其上清液EC 值及pH 值。

用GGX－900 型原子吸收分光光度計測定樣品中水溶性 的K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋含 量； 采 用 全 自 動 化 學 分 析 儀Smartchem200 測定樣品中全磷（TP）的含量。

1.4 數據處理

數據采用SPSS（20.0）進行方差分析（α＝0.05）和多重比較（Duncan，α＝0.05），采用Person 進行相關性分析（α＝0.05），采用Origin 8.0 作圖。

2 結果與分析

2.1 鹽堿脅迫對不同水稻品種稻米pH 的影響

不同水稻品種稻米中pH 差異見圖1。 非鹽堿脅迫下7 個水稻品種稻米的平均pH 為6.86，鹽堿脅迫下平均pH為6.98，近中性，而鹽堿脅迫下吉05－12 稻米pH 為7.08，呈弱堿性。 鹽堿脅迫下稻米中的pH 顯著高于非鹽堿脅迫下的pH，其中，鹽堿與非鹽堿之間吉05－12 和松遼05－1稻米pH達極顯著差異（P ＜0.01）。

2.2 鹽堿脅迫對不同水稻品種稻米EC 的影響

不同水稻品種稻米中EC 差異見圖2。 鹽堿脅迫下7個水稻品種稻米中EC 都高于非鹽堿脅迫下的EC，呈極顯著差異（P ＜0.01）。 非鹽堿脅迫下7 個水稻品種稻米的平均EC 為0.282 mS／cm，鹽堿脅迫下平均EC 為0.343 mS／cm，高出21.6%；其中，鹽堿脅迫下春豐B003 稻米EC 為0.376 比非鹽堿EC0.251 高出50%。

2.3 鹽堿脅迫對不同水稻品種稻米K＋含量的影響

不同水稻品種稻米中K＋含量差異見圖3。 除了春豐B006 之外， 鹽堿脅迫下其它6 個水稻品種稻米中K＋含量都高于非鹽堿脅迫下的K＋，呈極顯著差異（P ＜0.01）。 且鹽堿脅迫下春豐B001 的K＋含量為1 208 mg／kg， 是非鹽堿K＋含量643 mg／kg 近2 倍，表現出明顯的品種間差異。

2.4 鹽堿脅迫對不同水稻品種稻米Na＋含量的影響

不同水稻品種稻米中Na＋含量差異見圖4。 鹽堿脅迫下7 個水稻品種稻米中Na＋含量都高于非鹽堿脅迫下的K＋，呈極顯著差異（P ＜0.01）。 鹽堿脅迫下平均Na＋含量為180.7 mg／kg，非鹽堿脅迫下7 個品種平均Na＋含量為93.2 mg／kg，高出近2 倍；且鹽堿脅迫下松遼05－1 的Na＋含量為229 mg／kg， 是非鹽堿Na＋含量87 mg／kg 近2.6 倍，表現出明顯的品種間差異。

2.5 鹽堿脅迫對不同水稻品種稻米Ca2＋含量的影響

不同水稻品種稻米中Ca2＋含量差異見圖5。 鹽堿脅迫下春豐B001、春豐B006、長白9、松遼05－1 稻米中Ca2＋含量都高于非鹽堿脅迫下的Ca2＋，呈極顯著差異（P ＜0.01）；且鹽堿脅迫下春豐B001 的Ca2＋含量為91.3 mg／kg， 是非鹽堿Ca2＋含量37.2 mg／kg 近2.5 倍，表現出明顯的品種間差異。

2.6 鹽堿脅迫對不同水稻品種稻米Mg2＋含量的影響

不同水稻品種稻米中Mg2＋含量差異見圖6。鹽堿脅迫下春豐B001、吉05－12、長白9、九05A2、松遼05－1 稻米中Mg2＋含量都高于非鹽堿脅迫下的Mg2＋，呈極顯著差異（P＜0.01）；尤其是春豐B001 鹽堿脅迫下稻米中Mg2＋含量比非鹽堿的高出190 mg／kg。 而鹽堿脅迫下春豐B003、春豐B006 稻米中Mg2＋含量與非鹽堿脅迫之間差異不顯著，也表現出明顯的品種間差異。

2.7 鹽堿脅迫對不同水稻品種稻米P 含量的影響

不同水稻品種稻米中P 含量差異見圖7。 除了春豐B006 之外， 鹽堿脅迫下其它6 個品種稻米中P 含量都高于非鹽堿脅迫下的P 含量，呈極顯著差異（P ＜0.01）；尤其是鹽堿脅迫下春豐B001 稻米中P 含量為2 000 mg／kg，比非鹽堿下稻米中P 含量1 268 mg／kg 高出732 mg／kg，表現出明顯的品種間差異。

3 討論

稻米（大米）是稻谷經脫殼后的糙米進一步碾磨加工而剩下的胚乳部分，主要成分是淀粉。 稻米中淀粉水解產生糖，一般都是呈酸性的。 世界稻米的pH 為5.7，我國大米的pH 值一般小于6.5，屬于弱酸性至酸性［5］。 本試驗結果表明，鹽堿脅迫下7 個水稻品種平均pH 為6.98，近于中性，比非鹽堿脅迫下稻米略高，其中鹽堿脅迫下吉05－12稻米pH 為7.08， 呈弱堿性。 這是因為蘇打鹽堿土中Na2CO3和NaHCO3等含量高，致使生長在該土壤中的水稻體內吸收積累這些礦質元素也多的緣故。但在鹽堿地種植所產的稻米pH 值一般都不會超過7， 可以推測現在鹽堿地水稻生產實際中所謂的“堿性大米”有商業炒作的嫌疑，沒有科學根據。

電導率是指溶液中的離子傳導電流的能力，主要由溶液中所含離子種類、數目、移動速度所決定的。大米浸出液電導率與大米加工品質密切相關［6］，大米浸泡液的電導率越高， 大米中的可溶性物質或電解質通過細胞膜外滲，滲透越多，細胞膜的完整性越差［7］；另外，稻米中礦質元素含量很低，但因為大米主要為人們食用，礦物質含量的多少還是對人們的健康有一定影響的。 本試驗結果表明，鹽堿脅迫下稻米EC 比非鹽堿脅迫下EC 有所提高，差異顯著。

生長在鹽堿環境中的水稻其植株體各器官礦質元素的含量一般都會有所增高，尤其是鹽堿脅迫下糙米、精米中Na+含量顯著高于非鹽堿脅迫下Na+含量， 平均高4倍和2 倍，并且具有明顯的品種間差異［8］。 植物體內與Na＋相比K＋具有較低的親和性吸收競爭機制，但如果有足夠的Ca2＋就能使K＋運輸的高親和性吸收系統能更好的得到運轉，從而植物能獲得足夠的K+而限制了Na+的吸收［9］。有研究還發現Ca2＋能克服Na＋的有害作用［10］。 本研究結果表明，鹽堿脅迫下水稻品種春豐B001 稻米中K＋、Mg2＋、Ca2＋、P 的含量與其它參試品種相比最高，而且都遠大于非鹽堿下相對應的K＋、Mg2＋、Ca2＋、P 含量， 相反對Na＋的吸收積累能力相對較低。 這說明在鹽堿土壤中K、Mg、Ca、P 等礦質元素含量比Na 元素含量低得多的情況下，春豐B001 有能力吸收較多的K、Mg、Ca 等礦質元素而限制了對Na 的吸收，使得春豐B001 稻米中Na 的含量低，這對長期以稻米為主食的人群有利于身體健康。

4 結論

（1） 鹽堿脅迫下稻米中的pH、EC 比非鹽堿下pH、EC 有顯著提高，但pH 近中性，不呈弱堿性或堿性。

（2） 鹽堿脅迫下稻米中的K＋、Na＋、Mg2＋、Ca2＋、P 含量比非鹽堿脅迫下顯著提高，但表現明顯的品種間差異。