施硅對(duì)鋁脅迫下水稻生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

梁國(guó)華　湯瑞瓊　馮金燕

施硅對(duì)鋁脅迫下水稻生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

梁國(guó)華1湯瑞瓊2馮金燕1

（1.肇慶學(xué)院廣東肇慶526061；2.五邑大學(xué)廣東江門(mén)529030）

通過(guò)研究硅與鋁作用下水稻生長(zhǎng)指標(biāo)（株長(zhǎng)和株重）的變化，探討施硅對(duì)鋁脅迫下水稻生長(zhǎng)狀況的影響。結(jié)果表明：輕度鋁脅迫處理對(duì)水稻生長(zhǎng)沒(méi)有顯著影響，而中度鋁脅迫處理卻顯著抑制水稻幼苗生長(zhǎng)。硅處理均能顯著提高水稻株長(zhǎng)和株重生長(zhǎng)，促進(jìn)水稻生長(zhǎng)，且施硅處理可減緩中度鋁脅迫處理對(duì)水稻生長(zhǎng)的抑制作用；而對(duì)比植株長(zhǎng)度和重量上的根冠比可看出，硅處理對(duì)中度酸雨脅迫下水稻生長(zhǎng)的促進(jìn)作用主要體現(xiàn)在增加水稻地上部分莖重和增加水稻地下部分根長(zhǎng)上，即在鋁脅迫下，施硅使得水稻莖長(zhǎng)得更壯，根長(zhǎng)得更長(zhǎng)。

硅；鋁脅迫；水稻；生長(zhǎng)指標(biāo)

硅在地殼和土壤中的豐度（26.3%）排行第二，幾乎所有的植物都含有硅，尤其是一些禾本科植物，并且硅在提高植物對(duì)非生物和生物脅迫的抗性方面具有重要作用。在非生物脅迫方面，能使植物的抗重金屬性等有所提高[1]。而在生物脅迫方面，可以提高植物對(duì)病蟲(chóng)害的抵抗能力，如有研究者發(fā)現(xiàn)施硅可以有效地提高水稻對(duì)稻瘟病和紋枯病的抗性[2]。水稻是我國(guó)乃至世界重要的農(nóng)作物之一，其在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中需要吸收一定的礦質(zhì)元素來(lái)維持營(yíng)養(yǎng)，而水稻是禾本科喜硅植物，因此隨著長(zhǎng)期種植水稻，而不通過(guò)外源補(bǔ)充硅素，勢(shì)必會(huì)使水稻土出現(xiàn)硅素缺乏的現(xiàn)象。

鋁是土壤中較豐富的金屬元素，研究表明若其以鋁硅酸鹽和鋁氧化物等形式存在則對(duì)植物和土壤無(wú)危害，當(dāng)土壤酸化以后，土壤中的鋁可轉(zhuǎn)化為對(duì)植物有害的形態(tài)[3]。鋁的毒性很強(qiáng)，可抑制大多數(shù)植物根系生長(zhǎng)，繼而影響鈣、鎂、鋅、錳等養(yǎng)分和水分的吸收，導(dǎo)致生長(zhǎng)不良，產(chǎn)量下降。因此，鋁毒害被認(rèn)為是酸性土壤上植物生長(zhǎng)的主要限制因素之一[4]。近年來(lái)，隨全球范圍內(nèi)酸雨的危害加重，大量可溶性鋁積累增多并易轉(zhuǎn)變?yōu)橛卸镜匿X離子，鋁毒也成為酸性土壤影響植物生長(zhǎng)最重要的因素。

國(guó)內(nèi)外關(guān)于其他元素如鈣等減輕植物鋁毒的相關(guān)報(bào)道較多，而關(guān)于外源硅施加對(duì)鋁脅迫下水稻生長(zhǎng)影響的研究則較少，因此積極研究這方面研究可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供良好的理?yè)?jù)依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)處理

本研究以水稻作為植物材料，實(shí)驗(yàn)在溫室內(nèi)進(jìn)行，以避免自然降雨影響。首先將準(zhǔn)備好的水稻種子放置到裝有H2O2(10 %, v/v)的培養(yǎng)皿中，對(duì)其進(jìn)行表面消毒。挑選整齊一致的水稻種子播于培養(yǎng)皿的濕濾紙上，每個(gè)培養(yǎng)皿50 粒進(jìn)行預(yù)發(fā)芽。7d后，將秧苗移栽到1L/格的6格塑料桶中，每格各3棵基本一致的小苗。在種植6d后，將營(yíng)養(yǎng)液改為1倍的改良木村B溶液，同時(shí)進(jìn)行加硅處理+Si，方法為：加入2.0mMSi（Na2SiO3·9H2O）[5]，不加硅處理-Si則加入等摩爾濃度的NaCl來(lái)平衡Na+濃度。同時(shí)，待幼苗長(zhǎng)至 1 葉1心時(shí)，進(jìn)行鋁脅迫處理，鋁以AlCl3·6H2O形式提供。根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)置兩個(gè)濃度梯度，分別為輕度鋁脅迫處理A1（0.75 mmol/L）和中度鋁脅迫處理A2（1.5 mmol/L）。結(jié)合上述加硅處理，實(shí)驗(yàn)處理數(shù)為6個(gè)，即CK-Si、CK+Si、A1-Si、A1+Si、A2-Si和A2+Si，同時(shí)在每個(gè)處理設(shè)置6個(gè)生物學(xué)重復(fù)。

1.2 水稻生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定

上述處理持續(xù)30 d后測(cè)定各處理下的水稻生長(zhǎng)指標(biāo)，包括總株長(zhǎng)、總株重、根長(zhǎng)、根重、莖長(zhǎng)、莖重、根莖比（長(zhǎng)度）、根莖比（重量），方法如下：隨機(jī)在每個(gè)處理中抽取6株水稻，即每個(gè)重復(fù)一株，每株水稻地上和地下部分測(cè)量長(zhǎng)度，將地上和地下部分的長(zhǎng)度相加，計(jì)為單株的總株長(zhǎng)；測(cè)量長(zhǎng)度后讓水稻在60 ℃恒溫烘箱中烘24 h，稱重后，將地上和地下部分的干重相加，計(jì)為單株的總重量。每株水稻分根冠重量/長(zhǎng)度比為地下部分與地上部分的重量/長(zhǎng)度的比值。

2 結(jié)果與分析

2.1 施硅對(duì)鋁脅迫下水稻株長(zhǎng)的影響

圖1顯示了硅和鋁作用下水稻株長(zhǎng)的變化。鋁脅迫對(duì)水稻株長(zhǎng)的影響呈現(xiàn)明顯的劑量效應(yīng)，輕度鋁脅迫（0.75 mmol/L）處理對(duì)水稻幼苗株長(zhǎng)沒(méi)有顯著影響，中度鋁脅迫（1.5 mmol/L）處理則顯著抑制水稻株長(zhǎng)。無(wú)論對(duì)照、輕度和中度鋁脅迫下，硅處理均能顯著提高水稻株長(zhǎng)，促進(jìn)水稻生長(zhǎng)，在中度鋁脅迫下這種效果尤其明顯；而從植株長(zhǎng)度的根冠比，可看出中度鋁脅迫處理對(duì)水稻株長(zhǎng)的抑制主要體現(xiàn)在對(duì)根長(zhǎng)的抑制，而施硅處理減緩中度鋁脅迫處理對(duì)水稻株長(zhǎng)的抑制作用也主要在于增加根系長(zhǎng)度，即鋁脅迫下，施硅使得水稻根長(zhǎng)得更長(zhǎng)，以更好吸收營(yíng)養(yǎng)。

2.2 施硅對(duì)鋁脅迫下水稻株重的影響

圖2顯示了硅和鋁作用下水稻株重的變化。與株長(zhǎng)的情況類似，輕度鋁脅迫處理對(duì)水稻幼苗株重沒(méi)有顯著影響，中度鋁脅迫處理則顯著抑制水稻株重。硅處理均能顯著提高水稻株重，促進(jìn)水稻生長(zhǎng)，在中度鋁脅迫下這種效果尤其明顯；而從植株重量的根冠比，可看出施硅處理減緩中度鋁脅迫處理對(duì)水稻株重的抑制作用主要在于增加地上部分的株重，即鋁脅迫下，施硅使得水稻莖長(zhǎng)得更壯，以更好進(jìn)行光合作用。

圖1 施硅對(duì)鋁脅迫下水稻株長(zhǎng)的影響

圖中用不同小寫(xiě)字母表示不同的值（P<0.05 ）

圖2 施硅對(duì)鋁脅迫下水稻株重的影響

圖中用不同小寫(xiě)字母表示不同的值（P<0.05 ）

2.3 施硅對(duì)鋁脅迫下水稻生長(zhǎng)指標(biāo)影響的生理分析

王鑫月等[6]研究認(rèn)為鋁對(duì)植物最初和最顯著的傷害是抑制根尖細(xì)胞的伸長(zhǎng)和分裂，從而導(dǎo)致根的生長(zhǎng)受到抑制。本研究結(jié)果也表明，從植株長(zhǎng)度來(lái)看，鋁溶液對(duì)水稻根長(zhǎng)的抑制效果最明顯。硅是水稻生長(zhǎng)發(fā)育所需要的有益礦質(zhì)元素，龔金龍等[7]研究認(rèn)為硅對(duì)水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)等方面有著重要的影響。高玉鳳等[8]研究認(rèn)為缺硅的水稻比軟垂，有褐斑等，如果補(bǔ)充足夠硅素的水稻則抗倒伏能力較好。在本實(shí)驗(yàn)中，外源硅施加對(duì)鋁脅迫下水稻株重下降的緩解作用主要體現(xiàn)在地上部分，即莖重量的增加，與其抗能力提高也密切相關(guān)。

3 小結(jié)

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)分析施硅對(duì)鋁脅迫下水稻生長(zhǎng)指標(biāo)的變化，為土壤酸化區(qū)域水稻的種植與硅肥的合理有效利用提供理論與技術(shù)支持。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，適量施硅能緩解鋁脅迫對(duì)水稻的危害。但本實(shí)驗(yàn)結(jié)果還比較初步，還沒(méi)有進(jìn)行其他的實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證和論證，比如硅對(duì)鋁脅迫下水稻幼苗根系質(zhì)膜透性的影響，硅對(duì)鋁脅迫下水稻幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)和凈光合速率的影響等。進(jìn)行多種多方面深入的研究和探索，才能更加深入了解硅緩解水稻鋁脅迫的機(jī)理。

[1]謝國(guó)生,范雪蓮,師瑞紅,等.鋁脅迫對(duì)水稻幼苗生理變化的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2006,25(1):34-38.

[2]龔金龍,張洪程,龍厚元,等.水稻中硅的營(yíng)養(yǎng)功能及生理機(jī)制的研究進(jìn)展[J].植物生理學(xué)報(bào),2012,48(1):1-10.

[3]黃巧云,李學(xué)垣,胡紅青.硅對(duì)酸性土壤鋁毒的緩解作用[J].環(huán)境科學(xué),1995,16(6):11-12.

[4]師瑞紅.水稻幼苗適應(yīng)鋁脅迫的生理特性研究[D].華中農(nóng)業(yè)大學(xué),2007.

[5]琚淑明.硅緩解水稻酸雨脅迫效應(yīng)及機(jī)制研究[D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué),2018.

[6]王鑫月,張梅娟,熊炳霖,等.鋁脅迫對(duì)水稻膜脂組分和含量的影響[J].植物生理學(xué)報(bào),2016,52(4):461–470.

[7]龔金龍,張洪程,龍厚元,等.水稻中硅的營(yíng)養(yǎng)功能及生理機(jī)制的研究進(jìn)展[J].植物生理學(xué)報(bào),2012,48(1):1-10.

[8]高玉鳳,焦峰,沈巧梅.水稻硅營(yíng)養(yǎng)與硅肥應(yīng)用效果研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2009,25(16):156-160.

10.3969/j.issn.2095-1205.2019.05.15

肇慶學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目（201910580011）。

梁國(guó)華（1985- ），男，漢族，廣東江門(mén)人，講師，博士，研究方向：生態(tài)學(xué)。

梁國(guó)華

S511

C

2095-1205(2019)05-26-02