結(jié)實(shí)期干濕交替灌溉對(duì)水稻根系和稻田土壤主要性狀的影響.pdf

1、水稻是我國(guó)最主要的糧食作物。隨著人口的增多，水資源的短缺，在節(jié)水的前提下提高水稻產(chǎn)量對(duì)保證我國(guó)糧食安全和水資源高效利用具有重要意義。干濕交替灌溉是一種重要的水稻節(jié)水灌溉技術(shù)，目前已在我國(guó)及東南亞許多國(guó)家廣泛應(yīng)用。以往對(duì)干濕交替灌溉的研究較多集中于其對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響方面，而在干濕交替灌溉條件下，稻田土壤產(chǎn)生何種變化，這種變化與水稻根系生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成有何關(guān)系尚不是很清楚。
　　本研究以甬優(yōu)2640和揚(yáng)兩優(yōu)六號(hào)為材料，以淺水層灌溉

2、為對(duì)照，采用傳統(tǒng)培養(yǎng)法、BIOLOG、熒光定量PCR、高通量測(cè)序等技術(shù)，研究了結(jié)實(shí)期干濕交替灌溉條件下水稻根系形態(tài)生理特征及稻田土壤性狀的變化規(guī)律及其與水稻產(chǎn)量之間的關(guān)系，以期為水稻高產(chǎn)節(jié)水栽培提供理論與實(shí)踐依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)與淺水層灌溉相比，結(jié)實(shí)期干濕交替灌溉明顯提高了水稻產(chǎn)量。產(chǎn)量提高主要是得益于結(jié)實(shí)率和粒重的共同提高。
　　(2)與淺水層灌溉相比，干濕交替灌溉條件下水稻根系長(zhǎng)度、直徑、根冠比、根系氧化

3、力均顯著提高。
　　(3)與淺水層灌溉相比，干濕交替灌溉顯著提高了土壤中硝態(tài)氮、氨態(tài)氮、速效鉀和有效磷的含量，提高了土壤肥力。水稻根系與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性分析結(jié)果表明:水稻根系長(zhǎng)度與土壤中硝態(tài)氮含量呈極顯著正相關(guān)，根系直徑、根干重、根冠比與土壤中硝態(tài)氮含量均呈顯著正相關(guān)。
　　(4)與淺水層灌溉相比，干濕交替灌溉顯著提高了土壤中蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和過(guò)氧化氫酶的活性。水稻根系與土壤酶活相關(guān)性分析結(jié)果說(shuō)明:水稻根長(zhǎng)、根直徑、

4、根冠比與蔗糖酶活性呈極顯著正相關(guān)，水稻根干重、根系氧化力與蔗糖酶活性呈顯著正相關(guān)，水稻根長(zhǎng)、根直徑、根干重、根冠比和根系氧化力與過(guò)氧化氫酶和酸性磷酸酶活性呈極顯著正相關(guān)。
　　(5)與淺水層灌溉相比，干濕交替灌溉下稻田土壤中可培養(yǎng)的細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量顯著提高。水稻根系與稻田土壤酶活性的相關(guān)性分析結(jié)果顯示:水稻根系形態(tài)生理特征與土壤中可培養(yǎng)的細(xì)菌和真菌數(shù)目均呈正相關(guān)，與放線菌數(shù)目呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)性均不顯著。
　　(6)采用

5、BIOLOG技術(shù)分析干濕交替灌溉下稻田土壤微生物功能多樣性，結(jié)果表明:與淺水層灌溉相比，干濕交替灌溉下微生物群落平均吸光值顯著提高，顯著增強(qiáng)了稻田土壤微生物的代謝活性，提高了土壤微生物利用碳源的能力，顯著增加了微生物代謝功能的多樣性。
　　(7)利用高通量測(cè)序和熒光定量PCR技術(shù)，分析了干濕交替灌溉下稻田土壤微生物遺傳多樣性。與淺水層灌溉相比，YY2640結(jié)實(shí)期干濕交替灌溉，促使稻田土壤周期性地失水和復(fù)水，顯著地改變了土壤中微生物

6、的群落結(jié)構(gòu)組成。與氮素循環(huán)(Nitrosospira、Sulfuritalea、Microvirga)、磷素循環(huán)(Bacillus、Pseudomonas)、碳素循環(huán)(Nocardia、Marmoricola、Pseudonocardia)相關(guān)的功能菌群的改變有效地促進(jìn)了稻田中可吸收N、P、K的含量，為水稻根系生長(zhǎng)提供了充足的養(yǎng)分;與Fe3+/S循環(huán)(Geothermobacter、Anaeromyxobacter、Sulfuricur

7、vum、Thiobacillus)和抗逆相關(guān)(Fusarium、Trichoderma、Streptomyces)拘功能菌群的改變，減輕了Fe2+、H2S等有毒物質(zhì)對(duì)水稻根系細(xì)胞造成的損傷，削弱了病原菌的侵害，從而為水稻根系提供了良好的生長(zhǎng)環(huán)境，增加水稻根系干重、根冠比等，進(jìn)而提高產(chǎn)量。
　　綜上所述，干濕交替灌溉處理使稻田土壤呈現(xiàn)好氧/厭氧的周期性變化，改善了稻田土壤中細(xì)菌、真菌和放線菌功能多樣性及遺傳多樣性，提高了稻田土壤中蔗