盐碱胁迫对水稻根系形态特征及产量的影响

盐碱地种稻是盐碱地改良的一种方式。吉林省西部苏打盐碱地的土壤特殊性严重制约水稻栽种的发展，导致盐碱地水稻产量较低。根系是重要的吸收器官，植物通过根系获取养分和水分进而为其生长提供能源。水稻根系形态指标能够反映水稻根系的生长情况，而水稻根系伤流情况可以反映根系活力大小，因而通过盐碱地水稻根系伤流率的研究，可以明确盐碱地水稻各个生育期水稻根系活力状况，为从提高根系活力角度来提高水稻产量提供依据。传统栽培方式下水稻产量在一定程度上可能会提高，但长期化学肥料的投入使稻田周围环境严重超负荷。因此在盐碱地试图开展有机栽培，期望能通过有机栽培水稻来改良利用盐碱地。本研究分室内试验与田间试验相结合进行。田间试验于2011年在中国科学院大安碱地生态试验站进行，吉林省大安市(N45°35′58″-45°36′28″， E123°50′27″-123°51′31″)。大田试验采用传统栽培与有机栽培两种栽培模式。采用东稻2号、东稻4号及长白9号为供试水稻品种，主要研究两种栽培方式下水稻品种间根系形态指标之间及水稻产量与产量构成之间的差异；水稻苗期盐碱胁迫试验采用中性盐（NaCl）和碱性盐（NaHCO3和Na2CO3）对水稻突变体ML04和其野生型G19进行胁迫研究，主要研究了盐碱胁迫下水稻根系形态指标差异及地上部分K+、Na+含量变化。主要研究结论如下： 1室内盐碱胁迫试验表明：碱性盐（NaHCO3和Na2CO3）对水稻幼苗生长的抑制作用明显大于中性盐（NaCl）的抑制作用。盐碱胁迫下野生型G19株高要高于其突变体ML04株高；就生物量而言，NaHCO3胁迫下ML04地上鲜重在各处理浓度下均高于其野生型；盐碱胁迫下突变体ML04植株地上部分及地下部分含水量均高于其野生型； 2盐碱胁迫下突变体及其野生型总根长、根数、根系表面积及根体积均随着胁迫溶液浓度增加而降低，但是根系直径却随着胁迫溶液浓度的增加而增大，可见盐碱胁迫促进水稻幼苗根系向着横向发展； 3碱性盐（NaHCO3和Na2CO3）胁迫下突变体ML04总根长、根数、根体积及根表面积均大于其野生型，因此可以从根系生长形态学指标表征突变体ML04较其野生型具有较强的耐碱性； 4盐碱胁迫对水稻幼苗地上部分K+、Na+含量研究表明：Na+含量随着盐碱胁迫溶液浓度的增加而增加，K+含量与之相反随着胁迫溶液浓度的增加而降低；且盐碱胁迫下突变体ML04幼苗地上部分K+、Na+离子含量大于其野生型G19； 5田间试验主要研究了传统栽培方式和有机栽培方式下东稻2号、东稻4号及长白9号地上部分生长及根系形态、产量及产量构成之间及根系活力的差异，结果表明： （1）盐碱地供试水稻品种株高均随着秧苗移栽天数的推进而增大，且东稻4号株高传统栽培方式及有机栽培方式下均高于东稻2号和长白9号；两种栽培方式下三品种地上干重和地下干重均随着移栽天数的推移而呈现增加趋势，且在有机栽培方式下，东稻4号地上干重大于东稻2号及长白9号地上干重； （2）伤流速度日变化研究表明盐碱地水稻伤流量最大值出现在凌晨6点钟左右。盐碱地水稻品种间齐穗期伤流速度研究表明有机栽培方式与传统栽培下东稻4号根系伤流速度大于东稻2号和长白9号，且与两者均存在显著性差异，但传统栽培方式下三者无显著性差异；齐穗三周后品种间伤流速度研究表明两种栽培方式下东稻4号根系伤流速度仍然大于东稻2号和长白9号，有机栽培方式下三者之间存在显著性差异，传统栽培方式下东稻2号与长白9号之间差异不显著； （3）盐碱地齐穗期不同土层内水稻品种间根系形态指标研究表明,长白9号在0-5cm、5-10cm、10-15cm、15-20cm土层内总根长、根数、根系表面积及根系体积均大于东稻2号和东稻4号； （4）盐碱地两种栽培方式下水稻品种间产量及产量构成要素研究表明东稻4号在传统栽培及有机栽培方式下结实率和千粒重均大于长白9号，而由于千粒重和结实率是能够反映水稻产量的重要指标，理论上东稻4号在两种栽培方式下的产量要高于长白9号，而产量数据分析结果验证了这一理论。 由此可见，研究盐碱地水稻根系意义重大。且培育出适于盐碱地生境的水稻优良根系不仅可以为地上部分生长提供保障，而且可以通过进一步对水稻根系形态学指标与水稻产量之间相关性研究，可以从根系角度出发提高盐碱地水稻产量。