水稻節(jié)水栽培生理生態(tài)基礎(chǔ)及節(jié)水灌溉技術(shù)研究.pdf

1、中國(guó)水稻種植面積占糧食總面積的28％，而其耗水量占全國(guó)總用水量的54％左右，占農(nóng)業(yè)總用水量的65％以上；稻田單季水稻氮肥用量平均為180kg．hm～，比世界稻田氮肥單位面積平均用量高75％左右。傳統(tǒng)的大水淹灌和大量增施氮肥，不僅影響了水稻高產(chǎn)潛力的發(fā)揮，而且加劇了灌溉用水的日趨緊張，同時(shí)因徑流、滲漏和排水引起環(huán)境污染，因此，提高稻作水分利用效率、采用適宜的節(jié)水灌溉模式對(duì)于保證我國(guó)的糧食安全及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。而研究不同生育期

2、不同程度水分脅迫對(duì)水稻產(chǎn)量、品質(zhì)的影響及其生理機(jī)理，研究水分脅迫對(duì)水稻氮素營(yíng)養(yǎng)特性，是改進(jìn)水稻水分管理技術(shù)、實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水灌溉的理論基礎(chǔ)。本研究于2005～2006年利用盆缽、測(cè)筒、測(cè)坑和大田栽培條件，分別研究了不同生育期不同程度的水分脅迫對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育、生理特性、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響及水分脅迫下水稻氮素營(yíng)養(yǎng)特性，探討了不同時(shí)期水稻對(duì)水分脅迫的敏感性，比較了間歇灌溉、半干旱栽培、干旱栽培(雨養(yǎng))和淹水灌溉方式對(duì)水稻的生理生態(tài)特性和水分利用效率

3、的影響，以期為水稻最優(yōu)水分管理與合理施肥提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下： (1)水分脅迫對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育、生理特性、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 分蘗期輕度脅迫處理后、在復(fù)水處理收獲時(shí)植株的根、葉、莖鞘、穗和地上部分的干重及總干重較對(duì)照均在一定的程度上得到增加，而重度脅迫顯著降低。灌漿結(jié)實(shí)期輕度水分脅迫處理水稻葉面積指數(shù)較對(duì)照有一定的提高，兩優(yōu)培九和紅蓮優(yōu)6號(hào)分別提高了5.80％和11.57％；而重度脅迫處理下降顯著，葉片早衰。

4、 與對(duì)照相比，分蘗期輕度水分脅迫處理葉片光合速率下降較少或略有提高，輕度水分脅迫處理顯著提高了葉片的水分利用效率。抽穗揚(yáng)花期兩優(yōu)培九劍葉的SPAD值、葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量均低于對(duì)照，且降低程度與脅迫程度正相關(guān)；而類胡蘿卜素的含量和葉綠素 a/葉綠素 b 隨土壤水勢(shì)的降低而提高。兩優(yōu)培九分蘗期和幼穗分化期葉片水勢(shì)均表現(xiàn)為隨著水分脅迫的加重而降低，其中重度脅迫葉片水勢(shì)下降顯著。兩優(yōu)培九分蘗期和抽穗揚(yáng)花期葉片的丙二醛含量隨水分脅迫

5、的加重而增加，其中重度脅迫處理較對(duì)照分別上升了1.74和1.51倍。抽穗揚(yáng)花期兩優(yōu)培九葉片的脯氨酸含量隨水分脅迫的加重而上升，其中重度脅迫處理下上升顯著。幼穗分化期水稻單莖根系傷流強(qiáng)度以輕度水分脅迫處理最高，而重度脅迫處理最低，其中兩優(yōu)培九和紅蓮優(yōu)6號(hào)輕度水分脅迫處理比對(duì)照分別高19.15％和13.64％。 水分脅迫對(duì)分蘗期單株的有效穗數(shù)影響較大，輕度水分脅迫提高了單株的有效穗數(shù)、單株的實(shí)粒數(shù)，從而一定程度的提高產(chǎn)量，而重度脅迫

6、顯著降低了產(chǎn)量。 幼穗分化期和抽穗揚(yáng)花期水分脅迫對(duì)產(chǎn)量影響較大，結(jié)實(shí)率隨脅迫加重而顯著下降，為水分敏感時(shí)期；灌漿結(jié)實(shí)期干旱脅迫處理對(duì)千粒重影響較大，輕度脅迫處理下產(chǎn)量及其構(gòu)成因素與對(duì)照總體上差異不顯著，而重度脅迫顯著降低了單株有效穗數(shù)以外的各產(chǎn)量構(gòu)成，從而顯著降低了水稻產(chǎn)量。不同生育時(shí)期不同的水分脅迫處理中，以輕度水分脅迫水分利用效率最高，在分蘗期和灌漿結(jié)實(shí)期進(jìn)行適宜的水分脅迫處理可提高水分利用效率。分蘗期和灌漿結(jié)實(shí)期輕度水分脅

7、迫強(qiáng)度可一定程度的改善稻米的加工品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，而分蘗期重度干旱脅迫降低了加工品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。幼穗分化期輕度和中度水分脅迫處理提高了堊白粒率和堊白度。抽穗揚(yáng)花期中度水分脅迫顯著增加了堊白度；重度水分脅迫顯著增加了堊白粒率和堊白度，隨著水分脅迫加重，蛋白質(zhì)含量隨之提高，而直鏈淀粉含量隨之降低。 (2) 水分脅迫對(duì)水稻氮素營(yíng)養(yǎng)特性的影響 同一土壤水勢(shì)水平下植株地上部分干重與總干重均表現(xiàn)為隨氮肥水平的提高而

8、提高，而根冠比隨氮肥水平的提高而降低。在同一氮肥水平下，隨著土壤水分脅迫的加重，葉片凈光合速率、葉綠素a和葉綠素b及其總含量、SPAD值及葉片的水勢(shì)均有不同程度的降低，而葉綠素a/葉綠素b、丙二醛的含量和過(guò)氧化物酶的活性增加；同一土壤水勢(shì)下，葉綠素a和葉綠素b及其總含量、SPAD值均隨氮肥水平的提高而提高，而葉片的水勢(shì)、葉綠素a/葉綠素b和丙二醛的含量均隨氮肥水平的提高而降低。 在同一氮肥水平下，水稻產(chǎn)量隨土壤水勢(shì)的降低而降低；

9、輕度脅迫下，產(chǎn)量為高氮>中氮>低氮，在土壤水分充足或重度脅迫下，產(chǎn)量則為中氮>高氮>低氮。低氮水平下以輕度水分脅迫水分利用效率最高；中高氮水平下隨水分脅迫的加重，水分利用效率降低。 在相同的土壤水勢(shì)下，出糙率、精米率以及整精米率隨氮素水平的提高而提高；同一氮肥處理下，出糙率、精米率及整精米率隨土壤水勢(shì)的降低而提高。在相同的土壤水勢(shì)下，堊白粒率和堊白度隨氮素水平的提高而降低；但同一氮肥處理下，堊白粒率和堊白度隨土壤水勢(shì)的降低而提高

10、。在同一土壤水勢(shì)下，稻米蛋白質(zhì)含量隨氮素水平的提高而提高；在相同的氮素水平下，稻米蛋白質(zhì)的含量隨著水分脅迫的加重而有所提高。 (3) 灌溉方式對(duì)水稻生理生態(tài)特性、產(chǎn)量、品質(zhì)和水分利用效率的影響 與淹水灌溉相比，間歇灌溉葉面積指數(shù)大，葉片凈光合速率高，蒸騰速率較低，葉片水分利用效率高；半干旱栽培葉片水分利用效率相對(duì)較高；干旱栽培葉面積指數(shù)小，葉片凈光合速率和水分利用效率降低，且后期葉片早衰。不同灌溉方式下水稻凈光合速率日變

11、化也存在“午休”現(xiàn)象，間歇灌溉可以使光合午休有所減緩。間歇灌溉在一定的程度上提高了葉片的葉綠素含量，而雨養(yǎng)栽培降低了葉綠素含量。隨著各灌溉方式所設(shè)定的土壤水分下限占飽和含水率百分比的降低，灌水量的減少，葉片蒸騰速率和水勢(shì)隨之降低，而葉片脯氨酸含量、丙二醛含量和過(guò)氧化物酶活性隨之提高。與淹水灌溉相比，間歇灌溉顯著增大了水稻群體晝夜溫差與晝夜?jié)癫?，提高了光能利用率，有利于建立良好的、健康的群體環(huán)境。 間歇灌溉、半干旱栽培和干旱栽培(

12、雨養(yǎng))方式下水稻全生育期的耗水量比淹水灌溉有不同程度的降低，節(jié)水幅度為間歇灌溉<半干旱栽培<干旱栽培(雨養(yǎng))；間歇灌溉可以提高水稻產(chǎn)量，而干旱栽培(雨養(yǎng))產(chǎn)量顯著下降；水分利用效率以間歇灌溉最高，半干旱栽培次之，淹水灌溉和干旱栽培較低。隨著耗水量的增加，水稻產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率由遞增到遞減，呈現(xiàn)為二次曲線關(guān)系，出現(xiàn)所謂的“報(bào)酬遞減”現(xiàn)象。間歇灌溉下稻米的整精米率、精米率、粒長(zhǎng)均高于其他處理，但堊白粒率、堊白度低于其他處理；隨著稻田耗水量的減