不同灌溉方式對(duì)水稻生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

傅志強(qiáng)，黃 璜，朱華武，陳 燦

(1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128；2農(nóng)業(yè)部多熟制作物栽培與耕作重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙 410128)

隨著水資源短缺和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)旱災(zāi)等問(wèn)題日趨嚴(yán)重， 水稻生產(chǎn)必須推行節(jié)水灌溉。關(guān)于水稻需水量和節(jié)水灌溉對(duì)水稻生長(zhǎng)的影響，國(guó)內(nèi)外已有不少研究報(bào)道[1～10]。湖南省地處亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，光熱資源豐富，降水量充足，是中國(guó)水稻主產(chǎn)區(qū)，大部分區(qū)域可以種植雙季稻。但由于雨水時(shí)空分配不勻，丘陵山坡耕地較多，保水蓄水能力較弱，極易造成夏秋連旱，嚴(yán)重制約雙季稻生產(chǎn)，從而影響水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。筆者研究了不同水分管理方式對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及水分利用率等方面的影響，旨在為湖南省南部丘陵崗地水稻節(jié)水抗旱栽培提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試品種選用豐源優(yōu)299，全生育期115 d，由湖南農(nóng)豐種業(yè)公司提供。供試土壤有機(jī)質(zhì)含量為27.1 g/kg，全氮1.83 g/kg，堿解氮135.7 mg/kg，速效磷11.9 mg/kg，速效鉀87.6 mg/kg，pH為6.20。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2009年7～10月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行，試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)不同灌水梯度處理：深水灌溉(全生育期保持水深5 cm)；淺水灌溉(全生育期保持水深約1 cm)；間歇灌溉(移栽返青至分蘗期淺水灌溉，后期每灌1次水，待其自然消耗后，田面呈濕潤(rùn)狀態(tài)，再灌下次水)；受旱灌溉(移栽返青至分蘗期淺水灌溉，分蘗期后一直不留水層，土壤保持50%～70%的飽和含水率，每次灌水記載灌水量)。每個(gè)處理各15盆，盆缽高35 cm，上底圓直徑30 cm。取稻田土?xí)窀珊筮^(guò)篩，每缽裝土20 kg。移栽前7 d放水浸泡。于6月10日播種，7月15日移栽。每盆移栽3穴，每穴2苗。將盆體置于防雨棚內(nèi)，無(wú)雨天揭開(kāi)防雨棚。每盆施復(fù)合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)10 g，折合純N 150 kg/hm2，采用一次性全層施肥法。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

灌水記載：每天上午9：00及下午18：00查看盆中水分狀況，并用容量瓶灌水以保持處理所需水分。精確記載各處理每次灌水量。葉面積和干物重：分別在分蘗期、孕穗期、齊穗期取樣，每個(gè)處理選取4穴代表性水稻植株，分別測(cè)量上3葉的葉長(zhǎng)、葉寬(葉片最寬處)，用長(zhǎng)寬系數(shù)法計(jì)算葉面積，然后截取葉片、莖稈(含葉鞘)、根系袋裝，105℃殺青30 min，經(jīng)80℃烘干至恒重，考查干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)。根系特性測(cè)定：于分蘗盛期，每處理選擇一盆3穴，帶回實(shí)驗(yàn)室用水清洗干凈，用常規(guī)方法測(cè)定根長(zhǎng)、根體積、白根數(shù)以及根生物量。葉片光合速率的測(cè)定：分別在9月8日、9月15日、9月30日(水稻處于抽穗至齊穗期)選取代表性植株進(jìn)行測(cè)定，用LI-6400型便攜式光合作用測(cè)定儀(美國(guó)LI-COR公司生產(chǎn))，在上午10～11點(diǎn)測(cè)定劍葉中部的光合速率，每處理重復(fù)測(cè)定5點(diǎn)?？挤N與測(cè)產(chǎn)：成熟期各處理取5蔸有代表性的稻株，考查其經(jīng)濟(jì)性狀，計(jì)算經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析采用Excel 2003和DPS V 3.01軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌溉方式對(duì)水稻生長(zhǎng)的影響

2.1.1 水稻功能葉

由表1可知，移栽30 d后，水稻上3葉葉面積均以淺水灌溉最大，其次是間歇灌溉，以受旱灌溉的葉面積最小，淺水灌溉第1葉、第2葉、第3葉分別比受旱灌溉超出15.0，5.9，12.0 cm2；移栽40 d后，上3葉葉面積以淺水灌溉最大，深水灌溉和間歇灌溉差異小，受旱灌溉最?。粶\水灌溉上3葉葉面積分別比受旱灌溉超出6.3，15.4，6.0 cm2；移栽55 d后，第1葉以深水灌溉最大，比最小的受旱灌溉超出11.7 cm2，淺水灌溉的第2葉面積最大，比受旱灌溉超出 11.3 cm2，第3葉以深水灌溉最大，比受旱灌溉超出10.7 cm2。因此，淺水灌溉有利于促進(jìn)水稻功能葉生長(zhǎng)；受旱灌溉對(duì)水稻葉片生長(zhǎng)影響很大，嚴(yán)重制約了葉片的正常發(fā)育。

表1 不同水管理方式下的植株上3葉葉面積比較(cm2)

2.1.2 水稻株高與分蘗

由表2可知，不同灌溉處理株高表現(xiàn)從高到低依次為淺水灌溉、深水灌溉、間歇灌溉、受旱灌溉。深水灌溉與淺水灌溉、間歇灌溉與受旱灌溉差異不顯著；但深水灌溉、淺水灌溉與間歇灌溉、受旱灌溉間差異顯著；各灌溉處理穗長(zhǎng)從高到低依次為淺水灌溉、深水灌溉、間歇灌溉、受旱灌溉，淺水灌溉與深水灌溉、間歇灌溉差異不顯著，但與受旱灌溉差異顯著；不同灌溉處理最高分蘗數(shù)從高到低依次為間歇灌溉、淺水灌溉、深水灌溉、受旱灌溉,差異不明顯。可見(jiàn)，淺水灌溉有利于稻株生長(zhǎng)，增加穗長(zhǎng)；而受旱灌溉株高和穗長(zhǎng)都受到水分制約，影響很大，但最高分蘗數(shù)影響不大。

表2 不同水管理方式下水稻植株性狀比較

2.1.3 水稻干物質(zhì)積累

由表3可知，齊穗期地上部干物重以淺水灌溉最大，深水灌溉次之，以受旱灌溉最小。不同灌溉方式地上部干物質(zhì)積累有明顯差異，淺水灌溉處理下干物質(zhì)積累最多，深水灌溉比間歇灌溉、受旱灌溉光合產(chǎn)物積累優(yōu)勢(shì)強(qiáng)。隨生育進(jìn)程，根干重增加，齊穗期達(dá)到最大，深水灌溉與受旱灌溉對(duì)根系生物量累積有利，而間歇灌溉對(duì)根系生長(zhǎng)影響較大。

從根冠比來(lái)看，各生育期以受旱灌溉較大，深水灌溉次之，間歇灌溉較小，從總體變化趨勢(shì)來(lái)看，隨著生育期進(jìn)程，根冠比下降。特別是在分蘗盛期，受旱灌溉根條數(shù)最少，但白根數(shù)多，且占總根數(shù)的比例達(dá)到67.4%，分別高出深水灌溉、淺水灌溉、間歇灌溉。同時(shí)，受旱灌溉的根最長(zhǎng)，較之最短的淺水灌溉要長(zhǎng)2.9 cm(表4)。

表3 不同水管理方式的植株干物質(zhì)積累

表4 不同水管理方式下水稻分蘗盛期根系特性

2.2 不同水管理方式對(duì)水稻生理特性的影響

由表5可見(jiàn)，從水稻齊穗期后觀測(cè)到的葉片光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，處理之間均表現(xiàn)出顯著性差異，因此不同水分管理方式對(duì)上述因素影響很大。光合速率以淺水灌溉最大，以受旱灌溉最小，特別是在9月15日的觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，淺水灌溉的光合速率比受旱灌溉高8.71 μmol/(m2·s)。氣孔導(dǎo)度也以淺水灌溉最大，間歇灌溉和深水灌溉次之，受旱灌溉最小，而且差異極顯著。特別是9月15日的數(shù)據(jù)表明，受旱灌溉嚴(yán)重影響了葉片的氣孔導(dǎo)度，僅0.07 μmol/(m2·s)；從蒸騰速率來(lái)看，9月30日以間歇灌溉最大，深水灌溉最小，差異極顯著。水分利用率以受旱灌溉最大，而間歇灌溉最小，9月 15日測(cè)定的數(shù)據(jù)表明處理間存在顯著差異，但其他兩個(gè)時(shí)間測(cè)定的數(shù)據(jù)差異不大。根據(jù)灌水量和水稻產(chǎn)量計(jì)算灌溉水利用效率，結(jié)果表明，淺水灌溉的效率最高，深水灌溉的效率最低(表6)。

表5 不同水管理方式下的植株光合特性比較

表6 不同水管理方式下灌水量和灌溉水利用效率

2.3 不同水管理對(duì)產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

表7可知，不同灌水處理間產(chǎn)量存在顯著差異，以淺水灌溉產(chǎn)量最高，其次是深水灌溉和間歇灌溉，受旱灌溉的產(chǎn)量最低。淺水灌溉產(chǎn)量是受旱灌溉的2.1倍。從產(chǎn)量構(gòu)成因素分析，有效穗數(shù)以深水灌溉最多，但每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率及千粒重均以淺水灌溉最大，特別是受旱灌溉的每穗粒數(shù)與其他 3個(gè)處理差異很大；受旱灌溉結(jié)實(shí)率最低僅為56.6%；千粒重以間歇灌溉最低，因此，淺水灌溉有利于促進(jìn)每穗粒數(shù)，提高結(jié)實(shí)率和千粒重，從而提高了水稻產(chǎn)量；而受旱灌溉嚴(yán)重影響了每穗粒數(shù)，空秕粒多，結(jié)實(shí)率大大降低，從而顯著減少了水稻產(chǎn)量。

表7 不同水管理方式下水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

3 結(jié)論與討論

前人研究[11,12]認(rèn)為田間水分過(guò)多或過(guò)少都會(huì)造成根系和冠層功能降低，不利于干物質(zhì)積累。本研究結(jié)果表明，深水灌溉水稻分蘗多，生物量大，但生育后期葉和根系易早衰。淺水灌溉株高和穗長(zhǎng)顯著增加，根系生長(zhǎng)良好，有利于礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的吸收，促進(jìn)葉生長(zhǎng)，地上干物質(zhì)積累多。受旱灌溉株高、穗長(zhǎng)受到影響，植株生物量降低。因此，濕潤(rùn)灌溉有利于根系生長(zhǎng)，延長(zhǎng)根系生命周期，從而促進(jìn)干物質(zhì)的積累。

本研究結(jié)果表明，淺水灌溉光合速率高，深水灌溉與間歇灌溉次之，而受旱灌溉最低；蒸騰速率以間歇灌溉、淺水灌溉較高，深水灌溉、受旱灌溉最小，這與前人研究[13]結(jié)果不一致。氣孔導(dǎo)度通過(guò)作物蒸散和光合速率，從而影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)。氣孔導(dǎo)度以淺水灌溉最高，而受旱灌溉最低，因此受旱灌溉光合速率與蒸騰速率均為最低值。淺水灌溉、間歇灌溉水分利用率較之深水灌溉、受旱灌溉要低，受旱灌溉水分利用率最高。而從灌溉水的利用效率來(lái)看，淺水灌溉是最高的，間歇灌溉次之，而深水灌溉最低。這與前人研究結(jié)果[14]較一致。

與深水灌溉相比，淺水灌溉水分利用效率和產(chǎn)量較高，原因可能是孕穗期淺水灌溉有利于“源”的積累和“庫(kù)”的形成；生育中后期淺水灌溉有利于同化物的輸出，促進(jìn)籽粒灌漿結(jié)實(shí)，有效穗、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重均提高。受旱灌溉可能由于水稻長(zhǎng)期處于水分虧缺狀態(tài)，使“源”不足，阻礙籽粒灌漿結(jié)實(shí)，導(dǎo)致穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重低，是造成產(chǎn)量低的主要原因。

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