盐胁迫下外源功能微生物调控水稻生长特征研究

武珈亦黄洁 白志刚 朱练峰曹小闯 朱春权 金千瑜 张均华*

（1山东农业大学，山东 泰安 271000；2中国水稻研究所，杭州 310006；第一作者：18864806020＠163.com；*通讯作者：zhangjunhua＠caas.cn）

我国盐碱土耕地面积约760万hm2，其中约660万hm2盐渍土和100万hm2碱化土壤。水稻种植面积较大的华南、华东及沿海地区盐碱化土壤约占全国盐碱化土壤的15%[1]。水稻在谷类作物中对盐胁迫响应最为敏感，盐度阈值为3 dS/m，超过阈值每增加1 dS/m产量减少12%[2]。盐胁迫会对水稻生理生化特性及分子生物学特征等产生显著抑制作用，盐渍区土壤和水稻生产力受到极大限制[3-4]。因此，提升水稻耐盐性能，增加盐渍区水稻产量，对保证盐渍区水稻生产的可持续发展极为重要。

目前盐胁迫研究主要集中于土壤水盐运动规律、耐盐基因定位、滨海盐沼地区养分循环利用等方面[5]。盐胁迫下功能微生物介入水稻根际微域对水稻生长特征的影响尚不清楚[5-6]。稻田介入外源功能微生物，改善盐渍区土壤环境，缓解盐胁迫对水稻生长特征的抑制作用，可为盐渍区土壤资源高效利用及提升盐渍土水稻产量潜力提供理论基础和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验设计

盐逆境下微生物调控水稻耐盐性能研究主要包括2个盐胁迫处理与2个微生物处理。盐胁迫处理包括对照（S0）与3 g NaCl/kg干土的盐处理（S1）。微生物处理包括对照（M0，不用外源功能微生物）、荧光假单胞菌与巴西固氮螺菌共同接种水稻根际环境（MM）。氮磷钾肥为当地常规施用水平。所用氮肥为尿素（N 46%），施用量为180 kg/hm2，氮肥施用比例为基肥∶分蘖肥∶穗肥=6∶3∶1；所用磷肥为过磷酸钙（12% P2O5），施用量为90 kg/hm2，磷肥全部作基肥施用；为避免氯离子存在影响研究结果，试验所用钾肥为硫酸钾（56% K2O）。试验共设 4 个处理，分别为 S0M0、S0MM、S1M0、S1MM，每个处理重复3次，每个水泥池面积为1 m×2 m，移栽行株距为30 cm×18 cm，每池移栽42丛，每丛1株秧苗。种植水稻品种为当地高产杂交稻中浙优1号。

巴西固氮螺菌与荧光假单胞菌介入水稻根际微域通过秧苗浸根处理方式。具体为巴西固氮螺菌与荧光假单胞菌的混合菌液（体积比为1∶1）浓度为108 CFU mL/L条件下，25 d秧龄的水稻秧苗浸根处理2 h，保证关键功能微生物的介入时间与介入量。

1.2 测定项目及方法

1.2.1 光合特征

在水稻抽穗后的晴朗天气下，每个水泥池选取3株有代表性的水稻于上午 9∶00—11∶00，采用光合测定仪测定水稻剑叶中部的净光合速率，并记录植株表现特征。

1.2.2 干物质量

在水稻灌浆期和成熟期，每个水泥池选取3株有代表性的植株，自来水冲洗后再用蒸馏水将鲜样洗净，用吸水纸将表面水分吸干，取地上部，在105℃杀青15 min后于75℃烘干至恒质量。

1.2.3 产量构成因子

完熟期各水泥池选取连续的5丛测定有效穗数，将接近平均穗数的3丛水稻再用来测定每株株高、分蘖数、千粒重，水泥池实收测产。

图1 不同处理水稻灌浆期光合速率

图2 不同处理水稻灌浆期植株表现特征

图3 不同处理水稻地上部干物质量

1.3 数据分析

数据采用SAS 9.0软件进行统计分析，LSD法检验差异显著性（α=0.05）。

2 结果与分析

2.1 对光合特征的影响

从图1可见，常规氮肥处理，未有盐胁迫条件下，外源微生物介入稻田环境可提升剑叶灌浆期光合速率5.5%～14.3%，促进了水稻光合产物生产能力的提高。盐逆境推迟了水稻生育期，S0处理下水稻处于灌浆中期，S1处理下水稻处于孕穗后期，盐胁迫下水稻植株生育期严重滞后（图2）。加入外源微生物后可促进水稻生育期提前，且能显著提高盐胁迫下水稻剑叶光合速率8.6%～21.5%。说明巴西固氮螺菌与荧光假单胞菌可缓解盐逆境对水稻生长的抑制作用，提升水稻叶片光合能力。

2.2 对干物质量的影响

与S0M0处理相比，S0MM处理的地上部干物质量提高了0.62%～6.58%，但差异不显著。盐胁迫处理显著降低了水稻干物质积累量，下降幅度达36.78%～67.33%，说明盐胁迫对水稻生长有显著抑制作用。S1MM处理的地上部干物质量比S1M0处理提高74.3%～78.7%，差异显著。说明外源功能微生物可以缓解盐胁迫对水稻生长的抑制作用，提升水稻干物质累积量。

2.3 对产量构成因子的影响

从表1可见，在正常环境下，接种外源微生物对水稻产量构成因子的提升作用不显著；盐胁迫环境下，施用外源微生物可显著提升水稻产量构成因子。S0MM处理的水稻株高、千粒重、结实率分别比S0M0处理高3.19%、1.36%、0.40%；而 S0MM处理的水稻分蘖数、收获指数分别比 S0M0处理低 1.30%、0.49%；S1MM处理的水稻株高、分蘖数、千粒重、结实率、收获指数分别比S1M0处理高 10.05%、89.55%、35.69%、73.11%、49.36%。说明盐胁迫下微生物肥料的施用可显著提升水稻结实率，增加千粒重，提高水稻分蘖能力，进而增加水稻产量。

3 讨论与结论

盐逆境对作物影响的研究大量集中在产量方面，对作物的光合生理以及品质方面也有一定的涉及，而有关盐胁迫下外源功能微生物调控水稻耐盐性能的研究较少[7-9]。微生物肥料是指由单一或多种特定功能菌株，通过发酵工艺生产的能为植物提供有效养分或防治植物病虫害的微生物接种剂[10-11]。目前我国农民对微生物肥料普遍能够接受，从最初的应用于粮食作物，到如今的蔬菜、果树等经济观赏植物都有微生物肥料的使用，但是在农作物的大面积使用上还很少[12-13]。

本试验结果表明，水稻根际接种外源微生物能够使水稻生育期提前，且能显著提高盐胁迫下水稻剑叶光合速率，缓解盐逆境对水稻生长的抑制作用，提升水稻叶片光合能力。此外，外源根际有益微生物还能改善水稻生长环境，促进植物根系发育，提高根系吸水、吸肥能力，提高肥料利用率，提高水稻耐盐性能。同时，盐胁迫下外源微生物的施用，可显著提高水稻分蘖能力和结实率，增加千粒重，进而增加水稻产量。以上研究结果均表明，盐胁迫条件下水稻根系接种外源微生物能够显著促进水稻生长，提高水稻产量，有助于实现增产增收，值得大面积推广使用。

表1 不同处理水稻产量构成因子表现