一种水稻耐盐鉴定法及所用装置

技术领域

本发明涉及水稻种植实验设备技术领域，具体为一种水稻耐盐鉴定法及所用装置。

背景技术

随着世界人口逐渐增加，加之优质可耕地面积减少，粮食安全问题是摆在育种家面前的一个永恒课题。培育适合在盐碱地生长的耐盐水稻对保障粮食安全具有重要意义。目前，在水稻耐盐碱种质筛选鉴定中普遍用到方法是自然筛选法或者盐池筛选法。自然筛选法利用自然盐碱地进行耐盐筛选，但是受到环境极大制约，例如：夏季沿海多雨会冲淡土地盐浓度，导致起不到筛选压力；而少雨季节盐浓度过高会导致筛选压力过大而达不到筛选的目的；这都会因土壤盐度不可控而达不到筛选目的。盐池筛选法，即建设高标准水泥鉴定池，相比于自然鉴定法条件比较可控，应用较为广泛，但也存在较明显的缺点。其一，盐池中的盐水会随着自然蒸发而浓度逐渐增高，且不同天气条件下的变化量不等，导致盐度不可控；其二，盐池经多年重复利用，池中的土壤由于长期反复受盐水浸泡，含盐度不断累积，多次重复实验时土壤中的盐分洗除困难，造成实验结果不准确；其三，盐池建设需要较大场地、浪费耕地，室外盐池受季节影响，不能一年多次开展筛选实验，且造价高昂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种水稻耐盐鉴定法及所用装置，用于水稻从种子开始的全时期、活体观察生长情况和耐盐鉴定。

为解决上述技术问题，本发明提供一种水稻耐盐鉴定装置，包括可拆卸顶棚，可拆卸顶棚内设有至少一个可移动培养箱体，可移动培养箱体的顶部开口且内部由横隔板分上下两层，上层为种植箱，下层为设备箱，种植箱内由竖隔板分隔为至少二个相互隔绝不连通的隔室，每个隔室配设一套雾化装置；可移动培养箱体的侧壁上设有控制板。

作为本发明的水稻耐盐鉴定装置的改进：

所述雾化装置包括设于所述种植箱的隔室中的雾化喷头和湿度传感器以及设于设备箱中的水泵和培养液桶，雾化喷头通过水泵与培养液桶相连通；

所述隔室的底板上设有一个回水口，回水口通过软管与培养液桶相连通；

培养液桶除了与回水口、雾化喷头相连通外，整体为一密封的容器。

作为本发明的一种水稻耐盐鉴定装置的进一步改进：

所述可拆卸顶棚包括立方体框架，立方体框架的顶部和四个侧面被透明罩所覆盖，立方体框架的立柱上设置拉链，位于四个侧面处的透明罩与拉链相连；

所述立方体框架的顶部横梁上设有灯光板，灯光板包括LED灯光板和紫外消毒灯。

作为本发明的水稻耐盐鉴定装置的进一步改进：

在可移动培养箱体的顶部设有种植板，种植板上等距分布有种植孔，每个种植孔中设有一个圆台形的定植篮；所述种植箱的壳体为透明的材料。

种植板与可移动培养箱体的顶部相吻合，因此，当安装上种植板后，能将每个隔室形成相互独立的空间。

作为本发明的水稻耐盐鉴定装置的进一步改进：

所述可移动培养箱体的四角各设有一个支柱，支柱的底部均设有万向轮。

作为本发明的水稻耐盐鉴定装置的进一步改进：

所述控制板包括电源开关和湿度控制器，湿度控制器分别与水泵和湿度传感器信号相连，电源开关与每个水泵电连接。

本发明还同时提供了利用一种水稻耐盐鉴定装置进行水稻耐盐鉴定的方法，具体过程为：

将萌芽种子或者秧苗定植于不同隔室的定植篮中，在培养液桶中分别加入含有NaCl的Yoshida营养液，打开电源开关和湿度控制器，设定相对湿度低于90％时启动水泵工作(反之，则关闭)，雾化喷头喷雾；夏季采用自然光照，冬季盖上透明罩(使得可拆卸顶棚连同可移动培养箱体位于透明罩内，从而实现保温)，当光线不足时采用LED灯光板补光，进行植株培养；然后在植株每个生长时期进行耐盐鉴定，具体为：

每隔10天，先观察整体长势，并透过种植箱的壳体观察根部生长情况，定性判断水稻品种在不同盐浓度下耐受程度；然后每个隔室取10株测量苗高、叶数、侧根数、根长、鲜重和干重；取样3次，相互比较，通过测量指标量化，鉴定水稻植株对耐盐性及耐盐极值。

说明：当光线不足时采用LED灯光板补光，可按照植株的培养条件来进行调节，此为常规技术，因此本发明不进行详细阐述。

作为水稻耐盐鉴定的方法的改进：

所述萌芽种子的获取方式为：将水稻种子用清水浸泡48h，倒干水分后放置于温度为35℃、湿度为80％环境下进行催芽24h至种子露芽萌动；所述萌芽种子定植于定植篮后，种植板上盖上黑色塑料布，黑暗培养24h催根生长后再揭去黑色塑料布；

所述秧苗为在秧地中将秧苗培育至4叶期，选取长势均等、大小一致的秧苗；

所述Yoshida营养液含有NaCl的浓度为0.3％～0.6％(例如为0.3％或0.4％或0.5％或0.6％)；所述培养液桶中Yoshida营养液含有NaCl的浓度为一致或不一致。

作为水稻耐盐鉴定的方法的进一步改进：

所述萌芽种子为同一品种或不同品种，所述秧苗为同一品种或不同品种。

本发明的有益效果主要体现在：

1.本发明的水稻耐盐鉴定法进行耐盐筛选时，盐浓度精确可控，不受环境影响，结果更加准确；

2.本发明的水稻耐盐鉴定装置的雾化培养大大节约营养液，节约成本，同时更加均匀、精准；有效减少排放废盐液对环境造成的不良影响，具有突出的经济效益和生态效益

3.本发明的水稻耐盐鉴定装置移动自如，可进行室内、室外等多环境鉴定，同时搭有顶棚，可用作反季节鉴定实验；

4.相比于水泥鉴定池，本发明的水稻耐盐鉴定装置在做重复多次试验时只需简单冲洗箱体即可，不必考虑土壤残存盐分，以及土壤洗盐等复杂、耗时、耗能、费力的工作；

5.本发明的水稻耐盐鉴定装置可随时观察完整根部在胁迫下的形态发育，随时追踪植株的根部发育特征和实时形态，且可以连续跟踪同一单株的根部特征；其他方法种在土壤中无法观察，拔出观察时对苗伤害大；

6.相比于水泥鉴定池而言，本发明的水稻耐盐鉴定装置大大节约土地，大大节约成本。

7.本发明的水稻耐盐鉴定法通过测量盐胁迫不同时期的苗高、叶数、侧根数、根长、鲜重和干重等指标，量化水稻品种的耐盐程度；可全时期、全方位、活体观察地下部分的生长情况，综合评估耐盐特性，结果更加真实可靠。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本发明的一种水稻耐盐鉴定装置的结构示意图；

图2为图1中可移动培养箱体的结构示意图；

图3为一种水稻耐盐鉴定装置的种植板和定植篮的结构示意图(定植篮为放大示意图)；

图4为普通盐池与本发明的水稻耐盐鉴定装置的盐浓度的实验结果对比图；

图5为普通盐池与本发明的水稻耐盐鉴定装置的盐溶液用量的实验结果对比图；

图6为普通盐池与本发明的水稻耐盐鉴定装置的一次换水费用的实验结果对比图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

本发明中，Yoshida营养液，即为Yoshida水稻营养液；

实施例1、一种水稻耐盐鉴定装置(简称鉴定装置)，包括可拆卸顶棚1，用于室外培养以及反季节培养时使用，可拆卸顶棚1包括立方体框架，在立方体框架的顶部和4个侧面设有透明罩(即，立方体框架的顶部和四个侧面被透明罩所覆盖)，透明罩由透明塑料膜制成，从而使得外界自然光线可以穿过透明罩提供水稻生长所需，并维持温度的稳定；在立方体框架的立柱上设置拉链11，4侧面的透明罩与拉链11相连，因此四周的塑料膜以立柱上的拉链11连接或者分开，且此4侧面的透明罩也可以轻易的向上卷起。

在立方体框架的顶部横梁上设有灯光板12，灯光板12包括LED灯光板和紫外消毒灯，LED灯光板和紫外消毒灯12均向下照射，LED灯光板用于补光，紫外消毒灯用于种植前的消毒工作；

可拆卸顶棚1内设有多个可移动培养箱体2，可移动培养箱体2的四角各设有一个支柱3，支柱3的底部均设有万向轮33，从而方便可移动培养箱体2在可拆卸顶棚1内部移动；每个可移动培养箱体2均为顶部开口的立方体的箱体；可移动培养箱体2内部由横隔板分上下两层，上层为种植箱，下层为设备箱；种植箱的壳体为透明的亚克力或玻璃材料制成，方便随时观测、记录植株的根部发育特征和实时形态，在种植箱的内部由竖隔板22分隔为多个相互隔绝不连通的隔室，用于不同盐浓度的水稻筛选；每个隔室配设有一套雾化装置，每个隔室的底板上设有一个回水口24；在可移动培养箱体2的顶部设有种植板25，种植板25为透明PVC材质薄板，种植板25与可移动培养箱体2的顶部开口相吻合，因此，当安装上种植板25后，能将每个隔室形成相互独立的空间。种植板25上分布有等距离种植孔26，每个种植孔26中装一个上大下小圆台形的定植篮27，用于定植水稻种子或秧苗。

每套雾化装置包括设于种植箱的该隔室中的一个雾化喷头23和一个湿度传感器41以及设于设备箱中的一个水泵31和一个培养液桶32，雾化喷头23通过水泵31与培养液桶32内腔相连通(具体为：雾化喷头23通过软管与对应的水泵31的出口相连接，水泵31的入口与吸水软管相连接，吸水软管与一个培养液桶32的内腔相连通)；该隔室的回水口24通过软管与培养液桶32相连通，用以培养液的循环利用。因此培养液桶32除了与回水口24、雾化喷头23相连通外，整体为一密封的容器；从而可以防止内部的含盐的营养液因长时间的放置产生的盐浓度变化从而影响水稻耐盐性的鉴定数据；不同的培养液桶32内可以加注预先调制好的不同盐浓度的培养液，通过雾化喷头23向种植箱的不同隔室中喷雾，从而使得不同的隔室实现不同的盐浓度的培养环境；通过在可拆卸顶棚1内设置多个可移动培养箱体2，在每个可移动培养箱体2内设置多个隔室同时进行不同盐浓度的水稻耐盐性测试，从而极大地提高了测试效率。

可移动培养箱体2的侧壁上设有控制板，控制板包括电源开关43和湿度控制器42，湿度控制器42分别与水泵31和湿度传感器41信号相连，用以接受湿度传感器41的湿度信号，与预设湿度对比后控制水泵31的启停和关闭，从而分别控制每个隔室内的湿度环境。电源开关43与每个水泵31电连接，用于将外界电源提供给水泵31。

利用水稻耐盐鉴定装置进行水稻耐盐鉴定的方法包括如下步骤：

1、直播法耐盐鉴定：

将水稻种子用清水浸泡48h，倒干水分后放置于温度为35℃、湿度为80％环境下进行催芽24h；此时种子露芽萌动，将种子播种于鉴定装置的定植篮27中。

方式1A、当为不同品种的对照时：

每个隔室的定植篮27播种的是不同品种的水稻种子；其中一种事先已知耐盐性能的水稻种子作为对照品种，其余为待测品种；

不同隔室对应的培养液桶32中均加入含有0.3％NaCl的Yoshida营养液，打开电源开关43和湿度控制器42，设定相对湿度低于90％时自动启动水泵31工作使得雾化喷头23喷雾；在种植板25上盖上黑色塑料布(即，位于定植篮27中的种子被黑色塑料布所覆盖)，黑暗培养24h催根。

说明：直播是种子萌动播种，根很短，甚至没有根系，所以需要黑暗催根，同时保湿。

待根长出后，揭去黑色塑料布，夏季采用自然光照，冬季则盖上能覆盖可拆卸顶棚1顶部和4个侧面的透明罩，光线不足时采用LED灯光板补光，进行植株培养并对植株每个生长时期进行耐盐鉴定，具体为：

每隔10天，先观察整体长势，并透过种植箱的亚克力或玻璃板壳体观察根部生长情况，与对照品种比较，定性判断待测水稻品种的耐盐性。然后，对照品种和待测水稻品种分别取10株测量苗高、叶数、侧根数、根长、鲜重和干重；取样3次，进行比较，通过测量指标量化鉴定该待测品种的苗期耐盐水平。

方式1B、分叶期、抽穗期等其他生长时期的耐盐鉴定，培养方法与上述方式1A相同，取样则以需鉴定的生长时期而定。

方式1C、不同浓度鉴定，培养方法与上述方式1A相同，但是每个隔室对应的培养液的盐浓度根据需要配置相应的浓度。

2、插秧移栽法耐盐鉴定：

在秧地中将秧苗培育至4叶期，选取长势均等、大小一致的秧苗定植于鉴定装置的定植篮27中。

方式2A、当为不同品种的对照时：

每个隔室的定植篮27定植的是不同品种的水稻秧苗；其中一种事先已知耐盐性能的水稻秧苗作为对照品种，其余为待测品种；

不同隔室对应的培养液桶32中均加入含有0.3％NaCl的Yoshida营养液，打开电源开关43和湿度控制器42，设定相对湿度低于90％时自动启动水泵31工作使得雾化喷头23喷雾；夏季采用自然光照，冬季则盖上能覆盖可拆卸顶棚1顶部和4个侧面的透明罩，打开LED灯光板，进行植株培养并对植株每个生长时期进行耐盐鉴定，具体为：

每隔10天，先观察整体长势，并透过种植箱的亚克力或玻璃板壳体观察根部生长情况，与对照品种比较，定性判断待测水稻品种的耐盐性。然后，对照品种和待测水稻品种分别取10株测量苗高、叶数、侧根数、根长、鲜重和干重；取样3次，进行比较，通过测量指标量化，鉴定该该待测品种的苗期耐盐水平。

方式2B、分叶期、抽穗期等其他生长时期的耐盐鉴定，培养方法与上述方式2A相同，取样则以需鉴定的生长时期而定。

方式2C、不同浓度鉴定，培养方法与上述方式2A相同，但是每个隔室对应的培养液的盐浓度根据需要配置相应的浓度。

3、同一品种，不同盐浓度筛选鉴定：

将同一水稻品种的萌芽种子或者秧苗播种/定植于鉴定装置不同隔室对应的定植篮27中。在不同隔室对应的培养液桶32中分别加入含有不同浓度NaCl的Yoshida营养液(例如，0.3％、0.4％、0.5％、0.6％)，打开电源开关43和湿度控制器42，设定相对湿度低于90％时自动启动水泵31工作使得雾化喷头23喷雾；夏季采用自然光照，冬季则盖上能覆盖可拆卸顶棚1顶部和4个侧面的透明罩，打开LED灯光板，进行植株培养并对植株每个生长时期进行耐盐鉴定，具体为：

每隔10天，先观察整体长势，并透过种植箱的亚克力或玻璃板壳体观察根部生长情况，定性判断该水稻品种在不同盐浓度下耐受程度。然后每个隔室取10株测量苗高、叶数、侧根数、根长、鲜重和干重；取样3次，相互比较，通过测量指标量化，鉴定该品种对不同盐度的耐受性，并且可以测定该品种的耐盐极值。

4、不同品种，同一盐浓度下的鉴定：

将不同水稻品种的萌芽种子或者秧苗播种/定植于鉴定装置不同隔室对应的定植篮27中。在不同隔室对应的培养液桶32中分别加入含有相同浓度NaCl的Yoshida营养液(例如0.5％)，打开电源开关43和湿度控制器42，设定相对湿度低于90％时自动启动水泵31工作使得雾化喷头23喷雾；夏季采用自然光照，冬季则盖上能覆盖可拆卸顶棚1顶部和4个侧面的透明罩，打开LED灯光板，进行植株培养并对植株每个生长时期进行耐盐鉴定，具体为：

每隔10天，先观察整体长势，并透过种植箱的亚克力或玻璃板壳体观察根部生长情况，定性判断不同水稻品种在同一盐浓度下耐受程度。然后每个隔室取10株测量苗高、叶数、侧根数、根长、鲜重和干重；取样3次，相互比较，通过测量指标量化，鉴定不同品种对该盐度的耐受性，可以用于大规模品种的耐盐性初步筛选。

根是接触盐溶液胁迫的直接部位，其生长情况和状态最能直接反映植物的耐盐性。普通盐池鉴定，不能做到全生育期实时观察测试品种的地下部分生长情况，而本发明可以实时全方位活体观察受测水稻的根部生长情况和形态，结合不同时期苗高、叶数、侧根数、根长、鲜重和干重等量化指标，综合判定水稻的耐盐性，结果更加准确、可信。

实验1、普通盐池与本发明的水稻耐盐鉴定装置的盐浓度对比实验

实验方法具体为：在广州8月份水稻生长季节，在1米宽3米长的耐盐鉴定水泥池中放入10cm深的0.3％NaCl溶液，关上出水口。自然状态下测试自然蒸发对盐池盐浓度的影响，在换水后的第12h、24h、48h和72h后分别测定盐池内的盐浓度变化情况，每次取池内5个点测试，取平均值；对照组为：在本发明的鉴定装置的培养液桶32中加满0.3％NaCl溶液，在第12h、24h、48h和72h后分别测定培养液桶32内的盐浓度变化情况，每次测试5次，取平均值。结果如图4所示，普通水泥盐池内的盐浓度随着时间的推移，盐浓度逐渐上升，72h后可以达到初始浓度的2倍，这样就会严重影响耐盐鉴定的准确性和稳定性；而对照本发明所用的培养液桶32内的营养液的盐浓度，在12h、24h、48h和72h的测试结果基本一致，能稳定保持盐溶液浓度。

实验2、普通盐池与本发明的水稻耐盐鉴定装置的盐溶液用量的对比实验

实验方法具体为：在广州8月份水稻生长季节，在1米宽3米长的耐盐鉴定水泥池中放入10cm深的0.3％NaCl溶液，耐盐测定期间，为了避免蒸发对鉴定结果的影响，按照2天换一次盐溶液来算，每次换水，所需盐溶液大约需要300L；而本发明的鉴定装置的培养液桶32能很好地保持盐溶液浓度，而且雾化喷淋可以大大节约盐溶液用量，与盐池面积同样大小的本装置，2天换水周期内，雾化喷淋仅需约6L的溶液，如图5所示。因此，本发明可以大大减少耐盐鉴定时盐溶液的用量。

实验3、普通盐池与本发明的水稻耐盐鉴定装置的一次换水费用对比实验

实验方法具体为：在广州8月份水稻生长季节，在1米宽3米长的耐盐鉴定水泥池中放入10cm深的盐溶液，2天一次换水需要盐溶液300L，按照0.3％、0.5％和0.6％NaCl计算，大约一次换水需要成本约18元、30元和36元；而与盐池面积同样大小的本发明装置，2天换水周期内，雾化喷淋仅需约6L的溶液。按照0.3％、0.5％和0.6％NaCl计算，2天分别仅需0.36元、0.6元和0.72元，可以大大节约成本近50倍，如图6所示，同时还能有效减少排放盐水废液对环境的影响，还具有较大的生态效益和社会效益。

综上实验所述，利用本发明的水稻耐盐鉴定装置进行水稻耐盐鉴定，可以实现盐溶液浓度的精准控制，使鉴定结果更加准确；大大节约培养液(盐液)，有效减少排放废盐液对环境造成的不良影响，具有突出的经济效益和生态效益。同时本发明鉴定法，可以随时追踪植株的根部发育特征和实时形态，本发明还利用苗高、叶数、侧根数、根长、鲜重和干重等量化指标综合判定水稻的耐盐性状，结果更加真实可靠。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。