不同灌溉方式对水稻生物学特性的影响球
发布时间：2022-01-06
摘 要 为充分发挥水稻的产量潜力和实现水分高效利用，以超级杂交水稻“两优培九”和“红莲优6号”为材料，比较了间歇灌溉(B)、半旱栽培(C)、干旱栽培(D)和淹水灌溉(A)方式下的水稻生物学特性。结果表明：随着田间灌水量的减少，水稻生育期延迟，生育期最长的干旱处理与淹水处理的全生育期天数相差长达 13.5 d。间歇灌溉水稻的最高分蘖期比淹水灌溉推迟5—7 d。与淹水灌溉相比，间歇灌溉的叶片光合速率高，叶面积指数大，叶片蒸腾速率较低，提高了水分利用率;半干旱栽培的水稻叶片蒸腾速率比净光合速率下降快，水分利用率相对较高;干旱栽培的叶片净光合速率降低，水分利用率低，后期叶片出现早衰。间歇灌溉与淹水灌溉的水稻株高、叶面积指数、气孔导度差异不显著，但与半旱和干旱栽培差异显著。综上所述，间隙灌溉比其他3种灌溉方式能更好地改善水稻生物学特性，在生产上有较好的利用前景。
关键词 水稻 灌溉方式 生物学特性
水稻是耗水最多的主要粮食作物，不同土壤水分条件对水稻叶片生理特性具有明显影响。干旱条件下，水稻剑叶光合速率显著低于常规对照…。不同灌溉方式对水稻水分利用率有较大影响。林贤青等‘2 3的试验证明，水稻好气，问隙灌溉水分利用率较高;若按旱作物水分管理方式进行水分管理，则会由于蒸腾速率高，光合速率较低，水分利用率低。传统淹水管理因水稻蒸腾速率大，光合速率较低，水分利用率也较低。水作水稻水分的籽粒生产效率仅为0.77 kg·in～，略高于全国灌溉农田水稻平均水分利用效率(0.71 kg·mq)，而覆膜和覆草旱作水稻的水分生产效率分别达1.27 kg·in。和 1.17 kg·in～，裸地旱作也达0.90 kg·m～[31。水分利用效率的高低反映了稻田经济用水程度的好坏，是节水的重要参考指标。王笑影等H 3的试验研究发现，非充分灌处理(湿润灌和间歇灌)并未对水稻需水造成胁迫，水分利用效率以湿润灌处理最高，间歇灌处理次之，淹灌处理最低。土壤水分对群体光合生产量影响较大，对单位光合速率影响较小"’6]，在低土壤水分处理的早期，群体光合速率下降主要是单叶光合速率下降所致;而长时期低水分处理后，群体光合速率下降主要是由叶面积减小所引起071。传统的水稻淹灌方式耗水量大，且水分利用率低哺]。同时，我国水资源分布极不均匀，调蓄能力不强;加上工业和生活用水不断增加，致使不少省份每年都有70万hm2左右的稻田出现供水不足。另外，传统的水稻淹灌方式易引起水稻根系发育不良、病虫害严重、倒伏、早衰等，易使田问土壤黏重，稻田生态环境恶化，进而影响产量的提高p叫11。因此，节约稻田用水、发展水稻节水高效栽培技术对缓解我国水资源短缺、减轻旱灾威胁均具有十分重要的经济、社会和生态效益。本研究比较了间歇灌溉、半旱栽培、干旱栽培和淹水灌溉方式下水稻生物学特性，探讨不同灌溉方式对水稻叶片光合与蒸腾、水分利用率和稻田水量平衡等方面的影响¨扪，从而为节水灌溉、实现高产打下良好基础。
1材料与方法
供试材料为超级杂交水稻品种“两优培九”和 “红莲优6号”。田间试验在湖北省武汉市华中农业大学校内实验场进行。实验地肥力均匀，土壤为沙壤土，黄棕壤。
试验灌溉模式设淹水灌溉(A)、间歇灌溉(B)、半旱栽培(C)和干旱栽培(D)4种。‘每个品种每个处理均设3次重复，共24小区，每个小区面积为 6 m×4 In=24 m2。每个小区采用完全阻渗处理，即小区四周和田埂用塑料薄膜(厚0.06 mm)作围墙，至土表下30～40 cm深，以防止侧渗。施纯 N 275 kg·hm～，N：P205：K20=1：0.5：1。氮肥按底肥70%、分蘖肥20%、保花肥10%施用;磷肥全用作底肥;钾肥70%作底肥，30%在穗分化初期施用。2005年5月16日播种，2005年6月15日移栽，大田栽插密度25.06万穴“m～，株距和行距分别为13.3 cm和30 cm。病虫害及除草等田间管理按常规生产方法进行。
试验调查指标主要有：全生育期，指播种至拔株收获的时间长度;播始历期，指播种到始穗的时间长度。株高，在返青期、分蘖期、抽穗期、乳熟期等各个生育期从每个小区中随机取样3蔸测量根部以上的长度。分蘖数，移栽后挂牌定点6穴，分蘖开始后，每隔5—7 d调查1次茎蘖数。直至茎蘖数不再增加为止。叶面积指数(LAI)，在返青期、分蘖期、抽穗期、乳熟期等各个生育期直接测量叶片的长、宽，再乘以系数(0.75)。叶片光合速率、气孔导度及叶片蒸腾速率，在各生育期采用美国LI— COR公司生产的LI一6400便携式光合作用测定仪测定，测定叶位分别是倒数第1片全展叶和花后18 d的剑叶，测定时间在晴天上午9：00—11：30，测定部位为叶片中部，重复5次;测定时叶室CO：浓度为500斗L·L～，温度为30℃，光照强度为1 300 I山mol·m-2·s一;同时测定叶气孔导度(Gs)和胞问 CO：浓度(Ci)。水分利用率，蒸腾消耗每1 mmo| H：0所光合同化C02的I上mol数，即WUE=Pn/n。
运用DPS和Excel实用数据分析软件对试验数据进行分析处理。
2结果与分析
2.1 灌溉方式对水稻生育期的影响
不同灌溉方式的水稻生育期进程如表1所示。方差分析表明：不同灌溉方式下全生育期天数、播始历期差异极显著;生育期最长的于旱灌溉方式比淹水灌溉方式长13.5 d。不同品种的全生育期天数也存在显著差异，“两优培九”的平均生育期为 143.8 d，显著大于“红莲优6号”(142.3 d)。全生育期天数的差异主要体现在播始历期天数的差异，所有处理生长后期从始穗到成熟的天数基本一致，为43—45 d。随着田间灌水量减少，水稻生育期相应延长，可能是过度干旱造成生育期内水分供给不足，从而影响稻株的生长发育，使营养生长阶段延长，最终导致全生育期延长。
2.2灌溉方式对水稻株高的影响
不同灌溉方式对稻株株高的影响见图1。方差分析表明，半旱栽培和干旱栽培处理C、D的最终株高与淹水灌溉和间歇灌溉处理A、B差异显著，且A (130 cm)>B(123.5 cm)>C(110 cm)>D(108 em)。在整个生育期“红莲优6号”平均株高大于 “两优培九”，但品种间差异不显著。
2.3 灌溉方式对水稻单株分蘖的影响
水稻移栽后7 d开始分蘖，随后分蘖数逐渐增加，到最高点后又逐渐消亡，出穗后分蘖稳定下来。从图2可看出：淹水灌溉方式(A)的最高分蘖数出现时期比其他灌溉方式提前7 d左右，单株茎蘖数为23.9个·穴～。间歇灌溉(B)、半旱栽培(C)和干旱栽培(C)达到最高苗峰时的苗峰值比淹水灌溉 (A)分别低0.5个·穴～、1.1个·穴～、3.3个· 穴～。方差分析表明：间歇灌溉苗峰值与淹水灌溉无显著差异，与半旱栽培和干旱栽培差异显著。分蘖期水分不同程度的缺失是引起苗峰到达时间不同和苗峰高低不同的直接原因。
2.4 灌溉方式对水稻叶面积、叶面积指数的影响
各处理叶面积指数方差分析(表略)表明，处理 C、D的最大叶面积指数与处理A、B有极显著差异，主要是受水分的影响，叶片生长受限，且叶宽表现更明显;而品种间叶面积指数差异不显著，“红莲优 6号”各生育期平均叶面积指数略大于“两优培九”。
从图3可以看出，不同灌溉方式的水稻叶面积存在差异。叶面积在分蘖期较小，抽穗开花期前后达到最大。从分蘖期到抽穗期，干旱栽培(D)和半旱栽培(C)叶面积的增长速度比间歇灌溉(B)和淹水灌溉(A)慢。从抽穗期到乳熟期，叶片开始消亡，叶面积下降的趋势平行，干旱栽培和半旱栽培的相对死亡率比间歇灌溉和淹水灌溉高。
2.5灌溉方式对水稻叶片生理特性的影响
由表2可知，在分蘖期和乳熟期不同处理净光合速率(Pn)总体表现为B>A>C>D;蒸腾速率 (Tr)表现为A>B>C>D;水分利用率(WUE)以处理B最高。可见，随灌水量减少，土壤干旱程度加重，蒸腾速率逐渐降低。间歇灌溉(B)有利于提高净光合速率和水分利用率;淹水灌溉(A)因蒸腾速率高，净光合速率较高，水分利用率也高;半干旱处理(C)由于蒸腾速率比净光合速率下降快，水分利用率也相对较高;干旱处理(D)净光合速率显著降低，水分利用率也低，对水稻干物质生产不利，但抽穗期处理D的净光合速率最大，处理C次之，可能是因为半旱与干旱栽培抽穗期的数据于9月上旬测定，此时，试验地降雨较大(9月2日到5日共降雨238.6 mm)，导致干旱栽培和半旱栽培的水稻出现恢复性的生长。
从图4可以看出，小区试验条件下，整个生育期内间歇灌溉(B)与淹水灌溉(A)的气孔导度明显大于半旱(c)与干旱(D)处理。其中以抽穗期各个处理的气孔导度差异较小。
3小结和讨论
本研究通过设置不同灌水处理方式来揭示不同水分条件下水稻生物学特性的差异，旨在提高超级杂交水稻水分利用率，充分发挥其产量潜力，为水稻生产的节水灌溉提供有益的参考。研究结果表明，不同灌溉方式对水稻生育期有较显著影响，减少田问灌水量将会延长水稻生育期，其中变化最为显著的阶段为播始历期，其原因可能是水分减少阻碍了稻株的生长发育。播始历期延长可增加抽穗前干物质积累，有利于提高产量。不同灌溉方式下水稻株高差异显著，且主要体现在返青期到抽穗期，这可能是抽穗期之后稻株由营养生长转入生殖生长，株高不再增加。不同灌溉条件下水稻到达最高分蘖期的时间不同，直接原因可能是分蘖期水分不同程度的缺失。各灌溉方式的水稻叶面积及叶面积指数在分蘖期差异较小，齐穗开花期前后达到最大。淹水条件下，叶片蒸腾速率高，光合速率潜力不能得到充分发挥;而间歇灌溉条件下，叶片光合速率高，叶面积指数大，地上部物质积累多，有利于增产，且间歇灌溉条件下叶片蒸腾速率较低，水分利用率较高。半干旱栽培条件下，由于蒸腾速率比净光合速率下降快，水分利用率相对较高;干旱栽培下叶片净光合速率显著降低，水分利用率低， 不能充分利用根系营养物质来延缓叶片衰老，不利于水稻干物质生产。因此，本研究结果表职，间歇灌溉是一种可节约用水、提高水稻产量的有效灌溉模式。但是考虑到影响本试验结果的环境因素、人为因素众多，且年份间的气象因素不稳定，因此，仍需进一步的试验以获得更为客观、稳定的结论。——论文作者：邓 环1，2曹凑贵h‘程建平1 蔡明历1 汪金平1
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