暴雨后不同滯蓄水深對蝦稻田中水稻拔節(jié)期生長及產(chǎn)量的影響

李學昊，羅 強，秦婷婷，袁 帥，程倫國，劉路廣

（1.武漢大學水資源與水電工程科學國家重點實驗室，武漢430072；2.湖北省荊州市四湖工程管理局排灌試驗站，湖北荊州434013；3.湖北省水利水電科學研究院，武漢430079）

0 引言

隨著氣候變化加劇，導致湖北省水稻受洪澇災害的頻次增加［1］。在對澇災的防控中，土地利用狀況無疑是研究的重點。近年來，湖北省潛江等地大力推廣蝦稻種養(yǎng)模式，在提高澇漬地效益的同時，也對區(qū)域的澇水過程產(chǎn)生了影響。暴雨后蝦稻田的田間水管理，也成為區(qū)域澇災治理的關(guān)鍵因素，其中水稻的耐淹性更是田間水管理的重點。對于水稻受澇脅迫的研究，國內(nèi)外已有較多研究。Nishiuchi等［2］對水稻遭受全淹和非全淹時的適應機制進行了綜述。Colmer等［3］分析了水稻間歇性淹沒和持續(xù)性淹沒的生理機制。李永和等［4］研究表明，水稻在孕穗抽穗期對洪澇災害最敏感，減產(chǎn)率最高。寧金花等［5］闡述了不同淹澇脅迫條件下，水稻莖、葉等的變化并分析了此現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。吳啟俠等［6］分析了分蘗期和孕穗期淹水對水稻株高、節(jié)間長度和產(chǎn)量構(gòu)成等因素的影響，并在此基礎(chǔ)上提出合理的排水標準。何軍［7］等研究表明間歇灌使水稻黃熟期根莖的干物質(zhì)占比提高，具有可觀的增產(chǎn)作用。張亮［8］等研究表明采用間歇灌溉模式可增加水稻千粒重及產(chǎn)量，但會減少植株穗長、穗粒數(shù)。毛心怡等［9］發(fā)現(xiàn)不同節(jié)水灌溉模式對水稻株高和產(chǎn)量構(gòu)成因子都有一定影響，蓄水控灌處理的株高和產(chǎn)量最高，淺水勤灌處理最低。陳書強［10］等發(fā)現(xiàn)水直播和旱種水管模式比插秧栽培效益要好，但直播種植易受低溫影響，種植風險相對較大。

以上對水稻受澇的淹水試驗設(shè)計大多是持續(xù)淹水，對水稻間歇性淹水的研究較少。蝦稻田是稻田外套蝦溝且頂端高出田埂，農(nóng)戶為滿足小龍蝦的生長需求會改變稻田水位，這些原因都可能導致水稻間歇性淹水。本研究以蝦稻種養(yǎng)模式下的水稻生長環(huán)境為背景，通過盆栽淹水試驗，研究暴雨后水稻受淹對產(chǎn)量的影響，在傳統(tǒng)淹水試驗上增加了間歇性淹水處理。蝦稻種養(yǎng)模式下以優(yōu)先滿足小龍蝦生長為基礎(chǔ)，同時考慮水稻的生長，會在水稻拔節(jié)期提高水層深度至15～25 cm［11］，且在拔節(jié)期受澇對水稻的生長發(fā)育影響較大。故在拔節(jié)期進行淹水試驗，研究不同淹水環(huán)境對生長發(fā)育和產(chǎn)量參數(shù)的影響，為減少受澇脅迫對水稻的影響，以及蝦稻田的田間水管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗在湖北省荊州市四湖流域管理局丫角灌排試驗站進行。該站處在江漢平原四湖流域中區(qū)，多年平均氣溫為16.5 ℃，年平均降雨量為1 111.6 mm，年水面蒸發(fā)量891～1 216 mm，年日照時數(shù)為1 401～1 945 h，無霜期為280 d 左右。土壤質(zhì)地為中壤黏土，田間持水量0～15 cm 土層內(nèi)為47.3%，16～40 cm土層內(nèi)為30.7%。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗于2019年進行，水稻供試品種為全兩優(yōu)681，屬中秈遲熟兩系雜交水稻，全生育期130 d 左右。試驗采用盆栽試驗，盆長×寬×高=48 cm×34 cm×25 cm，于4月29日進行插播育種，5月21日進行移栽，每盆6 穴，每穴2 株。盆底設(shè)小孔用于水分交換，盆內(nèi)土壤取自大田耕作層，土質(zhì)為中壤黏土，氮、磷、鉀質(zhì)量分數(shù)分別為2.5、1.5、15 mg/kg。

試驗在5 m×5 m×1.2 m 淹水池內(nèi)進行，淹水池壁上開有上、下兩個排水孔。淹水池的水位自然消耗至低于上排水孔4cm時，則補水至上排水孔；下排水孔用于試驗完成后對淹水池的清理。池內(nèi)設(shè)可升降支架20 排，支架的高度可以在0～1 m 范圍內(nèi)以5 cm 為最小單位上下調(diào)整以改變水稻的受淹深度，每排支架上放置3個水稻盆栽。

本試驗從拔節(jié)期開始處理，設(shè)計淺水短淹T1、淺水間歇淹T2、淺水長淹T3、深水短淹T4、深水間歇淹T5、深水長淹T6 和常規(guī)灌溉CK 共7 個處理，每個處理重復3 次。其中，短淹處理為淹水3 d，間歇淹處理為淹水3 d 后解除淹水3 d 后再淹水3 d，長淹處理為淹水9 d。CK 的淹水深度為5 cm，即支架高度在淹水池上排水孔以下5 cm，淺水和深水處理組淹水處理時支架高度分別在淹水池上排水孔以下25 和40 cm，非淹水處理時間的支架高度與CK相同。

1.3 測定項目

（1）節(jié)間長和株高。水稻成熟收割并晾曬風干后，調(diào)查測定各個處理的水稻的各節(jié)間長和株高。

（2）產(chǎn)量和構(gòu)成因素。水稻成熟收割并晾曬風干后，逐一測量每盆水稻穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重和每盆實收產(chǎn)量。

測得數(shù)據(jù)采用Excel 和SPSS 軟件進行分析與處理，使用Dunnett-t方法進行方差分析，采用OriginPro 2020作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同淹水處理對水稻節(jié)間長和株高的影響

試驗結(jié)果統(tǒng)計見表1。由表1 可知，水稻拔節(jié)期淹水深度為25 cm 時，短淹，間歇淹和長淹處理組與對照組相比，倒五節(jié)間長分別增加3.9%、2.0%和7.1%，倒四節(jié)間長分別增加-2.8%、1.9%和3.9%，倒三節(jié)間長分別增加-2.4%、2.1%和-1.6%，倒二節(jié)間長分別增加4.1%、1.3%和-1.1%，倒一節(jié)間長分別增加1.7%、1.4%和2.9%，株高分別增加0.7%、1.1%和1.1%。

表1 不同淹水處理對水稻節(jié)間長和株高的影響Tab.1 Effects of different flooding treatments on rice internode length and plant height

淹水深度為40 cm 時，短淹，間歇淹和長淹處理組與對照組相比，倒五節(jié)間長分別增加7.6%、17.0%和21.1%，倒四節(jié)間長分別增加4.6%、8.5%和14.1%，倒三節(jié)間長分別增加2.9%、2.5%和5.2%，倒二節(jié)間長分別增加5.7%、5.9%和8.0%，倒一節(jié)間長分別增加2.9%、3.8%和5.0%，株高分別增加2.9%、3.6%和5.4%。

Dunnett-t 檢驗結(jié)果表明，和對照組相比，淺水短淹處理（T1）的倒二節(jié)間長增加，并具有極顯著差異（P<0.01）；淺水長淹處理（T3）的倒五節(jié)間長顯著增加（P<0.05），倒一節(jié)間長度增加，并具有極顯著差異（P<0.01）；深水短淹處理（T4）的倒五，倒二和倒一節(jié)間長增加，并均具有極顯著差異（P<0.01）。深水間歇淹處理（T5）的倒五，倒四，倒二和倒一節(jié)間長高于對照組，并均具有極顯著差異（P<0.01），株高顯著增加3.84 cm（P<0.05）；深水長淹處理（T6）的倒五，倒四，倒三，倒二，倒一節(jié)間長增加0.7～1.8 cm，株高增加5.75 cm并具有極顯著差異（P<0.01）。

圖1 給出的是不同淹水處理后水稻的各節(jié)間長變化情況，淹水脅迫會促進各節(jié)間長的增加，且處理組內(nèi)隨著淹水深度和淹水歷時的增加水稻節(jié)間長增長更受到促進作用。從以上數(shù)據(jù)分析可知，水稻拔節(jié)期淹水倒五，倒二和倒一節(jié)間長會明顯增加，在深水間歇淹和深水長淹時水稻各節(jié)間長和株高顯著增加。

圖1 淹水脅迫對水稻節(jié)間長的影響Fig.1 Effects of flooding stress on rice internode length

2.2 不同淹水處理對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

由表2 可知，水稻拔節(jié)期淹水深度為25 cm 時，短淹，間歇淹和長淹處理組與對照組相比，每穗粒數(shù)分別減少-2.7%、0.8%和2.2%，結(jié)實率分別減少-0.4%、1.3%和4.7%，產(chǎn)量分別減少-1.9%、0.1%和4.1%。

表2 不同淹水處理對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響Tab.2 Effects of different flooding treatments on rice yield yield and its components

淹水深度為40 cm 時，短淹，間歇淹和長淹處理組與對照組相比，每穗粒數(shù)分別減少3.0%、5.2%和8.9%，結(jié)實率分別減少1.5%、2.5%和5.0%，產(chǎn)量分別減少4.3%、6.2%和13.1%。

Dunnett-t 檢驗結(jié)果表明，與對照組相比，淺水短淹（T1）處理的每穗粒數(shù)顯著增加（P<0.05），產(chǎn)量有所增加，但不顯著；淺水長淹（T3）處理的結(jié)實率減少，并具有極顯著差異（P<0.01）。相比對照組，深水短淹（T4）處理的每穗粒數(shù)顯著減少（P<0.05），深水間歇淹（T5）處理的每穗粒數(shù)減少，具有極顯著差異（P<0.01）。深水長淹（T6）處理相比對照組每穗粒數(shù)減少13.69，結(jié)實率減少4.5%，產(chǎn)量減少13.1%，并均具有極顯著差異（P<0.01）。

為了更加直觀地表示淹水脅迫對水稻產(chǎn)量的影響，繪制出不同淹水處理下的水稻產(chǎn)量變化圖，見圖2。由圖2 可知，除淺水短淹處理（T1）產(chǎn)量略有增加外，其他淹水處理均會導致水稻產(chǎn)量下降，深水長淹處理（T6）減產(chǎn)量高達13%。相同淹水深度下，淹水歷時越久，減產(chǎn)越嚴重，值得注意的是，間歇淹處理（T2和T5）產(chǎn)量減少率分別與同淹水深度的短淹處理（T1 和T4）相近，遠遠小于長淹處理（T3和T6）。淹水深度由25 cm 增加到40 cm 時，短淹、間歇淹和長淹處理的水稻產(chǎn)量下降率分別增加6.2%，6.1%，9.0%。

圖2 淹水脅迫對水稻產(chǎn)量的影響Fig.2 Effect of flooding stress on rice yield

由表3可知，各產(chǎn)量構(gòu)成因子均與產(chǎn)量成正向相關(guān)，每穗粒數(shù)（0.927）＞結(jié)實率（0.866）＞千粒重（0.504）。說明每穗粒數(shù)和結(jié)實率對水稻產(chǎn)量的影響起主要作用，水稻拔節(jié)期在高水深下長時間淹水導致每穗粒數(shù)和結(jié)實率下降，進而造成水稻減產(chǎn)。

表3 水稻產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因子的相關(guān)系數(shù)Tab.3 Correlation coefficients between grain yield and yield components

由雙因素方差分析可知（表4），淹水深度對每穗粒數(shù)和產(chǎn)量有顯著影響，但對結(jié)實率影響不顯著，淹水歷時對每穗粒數(shù)、結(jié)實率和產(chǎn)量有顯著影響，交互作用對產(chǎn)量要素影響均不顯著。

表4 試驗因子對水稻株高和產(chǎn)量要素的F值Tab.4 F value of experimental factors on rice plant height and yield factors

3 討論和結(jié)論

3.1 淹水脅迫對水稻節(jié)間長和株高的影響

拔節(jié)期淹水處理會促進水稻各節(jié)間長和株高的增長［12，13］，株高增長速度與受淹時間成正比［15］，適度的淹水脅迫會刺激水稻在水中繼續(xù)生長使葉片伸出水面呼吸［14］。

本次試驗表明，拔節(jié)期高淹水深度會促進水稻各節(jié)間長生長，其中倒五和倒一節(jié)間長增長最為明顯，短淹、間歇淹和長淹條件下的促進作用依次增強。高淹水深度下水稻株高增長量多于低淹水深度，淹水深度為40 cm 時，間歇淹和長淹處理的水稻株高顯著增加。低淹水深度對水稻的生長發(fā)育影響不顯著。

3.2 淹水脅迫對水稻產(chǎn)量與其構(gòu)成因子的影響

王礦等［16］的研究表明低淹水深度下各處理略有增產(chǎn)。水稻拔節(jié)期受淹澇后綠葉數(shù)減少［17］，根長減?。?8］，每穗粒數(shù)和結(jié)實率降低導致水稻減產(chǎn)［19-21］。

本次研究表明，同種淹水歷時下，和常規(guī)灌溉相比，高淹水深度下水稻較低淹水深度多減產(chǎn)6%～9%。淹水深度為40 cm時的短淹和間歇淹水對水稻產(chǎn)量的影響的差異不明顯，但長歷時淹水下水稻減產(chǎn)嚴重，高達13.1%。低淹水深度對水稻產(chǎn)量的影響不顯著。淹水處理主要減少每穗粒數(shù)和結(jié)實率。拔節(jié)期高淹水深度各淹水歷時均會造成每穗粒數(shù)顯著減少，長時間淹水還會導致每穗粒數(shù)和結(jié)實率顯著降低。

3.3 蝦稻田水位控制

暴雨后蝦溝水位大幅上升，過高的水位不會影響蝦的生長發(fā)育但會嚴重降低水稻的產(chǎn)量。為兼顧種稻和養(yǎng)蝦，不影響蝦的活動又防止水稻減產(chǎn)，蝦稻田水稻拔節(jié)期受澇時應保持在15～25 cm 的稻田水深下淹水3 d 以內(nèi)或讓稻田間歇淹水，避免稻田在40 cm高水深下長時間連續(xù)淹水。

試驗采用盆栽，所得結(jié)果與大田存在一定差異，且稻田的水分管理貫穿水稻的整個生育期，今后可通過田間試驗探究蝦稻田其他生育期的稻田水分脅迫對水稻生長發(fā)育的影響，進一步為減少澇災和蝦稻田水分管理提供理論依據(jù)?！?/p>