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(湖南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，長沙 410128)

2012-10-16

*通信作者, Email:zqf_cis@126.com。

國家糧食豐產(chǎn)科技工程項目(2011BAD16B01)。

不同水分管理方式對水稻生長及產(chǎn)量的影響

周崢嶸，傅志強*

(湖南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，長沙 410128)

通過盆栽試驗觀測不同水分管理方式對水稻生長的影響。結(jié)果表明：深水灌溉產(chǎn)量分別比濕潤灌溉、間歇灌溉、受旱灌溉超出22.6%、37.9%、55.8%，濕潤灌溉水分利用率分別比間歇灌溉、受旱灌溉高0.29、0.33 kg/m3。濕潤灌溉、間歇灌溉有利于水稻生長發(fā)育、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量形成，并提高了水分利用率，顯著減少了灌水量。受旱灌溉雖節(jié)省了灌水量，但顯著減產(chǎn)，灌溉水利用率較低。因此，采用濕潤灌溉方式既能確保水稻穩(wěn)產(chǎn)，又能顯著減少用水量。

水稻；水分管理；生長；產(chǎn)量

傳統(tǒng)的水稻栽培采用淹水灌溉，耗水量達6 000～9 000 m3/hm2，水資源浪費嚴重。目前中國灌溉水利用效率為30%～40%，作物水分生產(chǎn)效率不足1.0 kg/m3[1～3]。湘南地處中亞熱帶南部，是湖南省熱量條件最為豐富的地區(qū)。多年平均氣溫在17.6℃，≥10℃活動積溫為5 500～5 600℃，無霜期288 d，具有“湘南溫室”之稱。年平均降水量1 445.5 mm，是全省雨水最多的地區(qū)之一。但梯沖田、丘崗坡地面積大，降雨時空分布不勻，水利蓄積差，易造成夏秋二季旱災(zāi)。季節(jié)性干旱是影響水稻穩(wěn)產(chǎn)豐產(chǎn)的主要因素，梯沖田、天水田早稻降雨豐沛，灌溉水利用效率低；晚稻移栽期缺水而難以栽植，生長期因干旱而減產(chǎn)。本研究旨在探明不同水管理方式對水稻生育特性、產(chǎn)量和水分利用率的影響，以期為湖南省湘南丘崗區(qū)水稻節(jié)水抗旱提供理論與實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

供試品種選用雜交晚稻組合岳優(yōu)9113，全生育期115 d，由湖南農(nóng)豐種業(yè)公司提供。2010年7月～10月在湖南農(nóng)業(yè)大學水稻實驗教學基地進行。試驗土壤肥力：有機質(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(H2O)6.20。試驗設(shè)置4個處理，處理A：淹水灌溉(保持水深3～5 cm)；處理B：濕潤灌溉，即移栽返青后淺水灌溉(保持水深約1 cm)；處理C：間歇灌溉(每灌1次水，待其自然消耗后，田面呈濕潤狀態(tài)，再灌下次水)；處理D：受旱灌溉(移栽返青后即不留水層)。每個處理各15盆，盆缽高35 cm，上底圓直徑30 cm。取稻田土曬干后過篩，每缽裝土20 kg。移栽前7 d放水浸泡。6月10日播種，7月15日移栽。每盆移栽3穴，每穴2苗。將盆缽置于防雨棚內(nèi)，無雨天揭開防雨棚。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。用量筒灌水并精確記載各處理每次灌水量。

1.2 觀測指標與方法

分別在分蘗期、孕穗期、齊穗期取樣，每個處理選取4叢代表性水稻植株，分別測量倒一葉(劍葉)至倒三葉的葉長、葉寬(葉片最寬處)，用長寬系數(shù)法計算葉面積，然后分部位袋裝，105℃殺青30 min經(jīng)80℃烘干至恒重，考查干物質(zhì)積累動態(tài)。根體積以及根生物量用常規(guī)方法進行。

從分蘗盛期開始，每隔7 d用SPAD-501型葉綠素儀測定劍葉葉綠素含量。齊穗期用LI-6400型便攜式光合作用測定儀(LI-COR公司生產(chǎn))，于晴天9∶00～11∶00測定劍葉中部的光合速率、蒸騰速率，計算水分利用率。每處理各小區(qū)測定5株。

成熟期各小區(qū)取5蔸有代表性的稻株，考查其經(jīng)濟性狀，計算經(jīng)濟產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Excel2003與DPS3.01軟件處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水分管理方式對水稻植株生長的影響

2.1.1 不同水分管理方式對水稻功能葉及葉面積的影響

從表1可知，在水稻孕穗期、齊穗期和成熟期，上3葉葉面積基本上呈現(xiàn)深水灌溉>濕潤灌溉>間歇灌溉>受旱灌溉。在孕穗期，不同灌溉處理劍葉葉長為深水灌溉>濕潤灌溉>受旱灌溉>間歇灌溉,倒二葉、倒三葉葉長為深水灌溉>濕潤灌溉>間歇灌溉>受旱灌溉；不同處理的葉寬，劍葉、倒二葉是濕潤灌溉>深水灌溉>間歇灌溉>受旱灌溉。說明不同灌溉處理對株型產(chǎn)生了一定的影響，受旱灌溉對葉片的影響最大，不利于功能葉的生長。齊穗期，劍葉葉長以濕潤灌溉最長，受旱灌溉最短，極差為10.49 cm；葉寬以間歇灌溉最大，比受旱灌溉高出0.11 cm，其余處理間差異很??；倒二葉葉長以深水灌溉最大，分別比濕潤灌溉、間歇灌溉、受旱灌溉長4.08、6.67、10.51 cm，葉寬以間歇灌溉最大，受旱灌溉最小，相差0.16 cm；倒三葉葉長以深水灌溉最大，濕潤灌溉最小，極差為3.18 cm，葉寬以間歇灌溉最大，與最小的受旱灌溉相差0.18 cm。 從齊穗期到成熟期，不同灌溉處理單株上3葉葉面積降低幅度表現(xiàn)均為:間歇灌溉>濕潤灌溉>深水灌溉>受旱灌溉。由此可見，間歇灌溉、濕潤灌溉生育前中期對增加群體葉面積有益，但生育后期間歇灌溉葉片衰老速度快；深水灌溉可延緩葉片衰老；受旱灌溉抑制葉面積增長，生育后期葉片易早衰。

表1 不同水分管理方式下上3葉長寬與葉面積

2.1.2 不同水分管理方式對干物質(zhì)積累的影響

從表2可知，孕穗期地上部植株生物量以深水灌溉最多，濕潤灌溉、間歇灌溉次之，受旱灌溉最少，極差為24.7 g/株，深水灌溉分別比濕潤灌溉、間歇灌溉、受旱灌溉高出13.2%、19.1%、44.2%。成熟期地上部植株干重濕潤灌溉>深水灌溉>間歇灌溉>受旱灌溉，極差為14.4 g/株，濕潤灌溉分別比深水灌溉、間歇灌溉、受旱灌溉高出10.5%、15.7%、21.9%。說明不同灌水處理對干物質(zhì)積累有很大影響，濕潤灌溉干物質(zhì)積累多，深水灌溉、間歇灌溉比受旱灌溉光合產(chǎn)物積累優(yōu)勢強。

孕穗期根系干重以深水灌溉最多，濕潤灌溉、間歇灌溉次之，受旱灌溉最少，極差為7.1 g/株，深水灌溉分別比濕潤灌溉、間歇灌溉、受旱灌溉高出11.7%、29.1%、68.9%。根冠比以深水灌溉、濕潤灌溉最大，分別比間歇灌溉、受旱灌溉高出12.5%、50%；根體積深水灌溉>濕潤灌溉>間歇灌溉>受旱灌溉，極差為46 mL/株，深水灌溉分別比濕潤灌溉、間歇灌溉、受旱灌溉高出14.3%、49.4%、59.7%。

表2 不同處理植株生物量比較

2.1.3 不同水分管理方式對株高、莖蘗動態(tài)的影響

植株株高深水灌溉>間歇灌溉>濕潤灌溉>受旱灌溉，極差為15.2 cm。深水灌溉、間歇灌溉、濕潤灌溉均與受旱灌溉間差異極顯著(p<0.01)，深水灌溉與間歇灌溉、濕潤灌溉均達到顯著性水平(p<0.05)，而間歇灌溉與濕潤灌溉間差異不顯著。深水灌溉分別比間歇灌溉、濕潤灌溉、受旱灌溉高出2.2%、4.1%、16.1%。說明干旱嚴重制約水稻生長。

圖1 不同水分管理方式下莖蘗數(shù)動態(tài)

從圖1可知，植株莖蘗數(shù)、有效分蘗數(shù)濕潤灌溉>間歇灌溉>受旱灌溉>深水灌溉，極差為3.9個/株，濕潤灌溉分別比間歇灌溉、受旱灌溉、深水灌溉高出16.1%、26.9%、32.7%。多重比較表明，濕潤灌溉、間歇灌溉與受旱灌溉、深水灌溉差異極顯著(p<0.01)，濕潤灌溉與間歇灌溉差異顯著(p<0.05)，而受旱灌溉與深水灌溉間差異不顯著。深水灌溉在分蘗盛期的莖蘗數(shù)比間歇灌溉、受旱灌溉均要多，但在生育后期有效分蘗數(shù)顯著減少。因此深水灌溉對水稻分蘗有抑制作用，不利于植株有效分蘗與有效穗的形成。

2.2 不同水分管理方式對功能葉光合特性的影響

2.2.1 劍葉葉綠素SPAD值比較

劍葉葉綠素含量變化如圖2示。從圖可知，劍葉葉綠素含量呈S形變化。在拔節(jié)孕穗期，劍葉葉綠素含量是間歇灌溉方式最高，受旱灌溉也保持較高的含量。抽穗期，劍葉葉綠素含量以深水灌溉與濕潤灌溉較高，間歇灌溉與受旱灌溉較低。在水稻生育后期,間歇灌溉與受旱灌溉仍然保持較高的葉綠素含量。

圖2 不同處理劍葉葉綠素含量季節(jié)變化

2.2.2 不同水分管理方式對光合速率、蒸騰速率以及水分利用率的影響

從表3可知，光合速率以間歇灌溉最強，受旱灌溉最弱，極差為2.6 μmol/(m2·s)，間歇灌溉分別比濕潤灌溉、深水灌溉、受旱灌溉高出5.8%、12.2%、18.3%，間歇灌溉、濕潤灌溉高于深水灌溉與受旱灌溉。蒸騰速率間歇灌溉>濕潤灌溉>深水灌溉>受旱灌溉，極差為3.69 mmol/(m2·s)，間歇灌溉分別比濕潤灌溉、深水灌溉、受旱灌溉高出6.2%、7.7%、32.9%。水分利用率以受旱灌溉最大，深水灌溉最小，極差為0.34‰，受旱灌溉分別比間歇灌溉、濕潤灌溉、深水灌溉高出17.5%、17.5%、22.1%。

表3 齊穗期不同水分管理方式下光合速率、蒸騰速率與水分利用率

2.3 不同水分管理方式對灌水量及灌溉水利用率的影響

從表4可知，灌水量以深水灌溉最多，分別比濕潤灌溉、間歇灌溉、受旱灌溉多出了477.83、392.64、1105.2 m3/hm2，濕潤灌溉、間歇灌溉、受旱灌溉灌水量分別是深水灌溉的73.5%、62.1%、44.3%；灌溉水利用率以深水灌溉最大，受旱灌溉最低，深水灌溉分別比濕潤灌溉、間歇灌溉、受旱灌溉高出12.9%、28.5%、30.6%。受旱灌溉雖然節(jié)省了灌水量，但顯著減少了產(chǎn)量，導(dǎo)致灌溉水利用率較低。濕潤灌溉節(jié)省了灌水量，灌水利用率較高。在水資源不足的背景下，濕潤灌溉是可行的灌水方式。

表4 不同水分管理方式下灌水量及灌溉水利用效率

2.4 不同水分管理方式對水稻產(chǎn)量的影響

各處理的產(chǎn)量為深水灌溉>濕潤灌溉>間歇灌溉>受旱灌溉，深水灌溉產(chǎn)量分別比濕潤灌溉、間歇灌溉、受旱灌溉超出22.6%、37.9%、55.8%，差異顯著(表5)。產(chǎn)量構(gòu)成因素比較，有效穗數(shù)以濕潤灌溉最多，濕潤灌溉分別比深水灌溉、間歇灌溉、受旱灌溉高出1.7%、14.2%、10.2%；每穗總粒數(shù)以深水灌溉最多，濕潤灌溉最小，深水灌溉分別比間歇灌溉、受旱灌溉、濕潤灌溉高出10.9%、12.7%、23.6%；結(jié)實率以深水灌溉最高，受旱灌溉最低，極差為26.5%，深水灌溉分別比濕潤灌溉、間歇灌溉、受旱灌溉高出5.1%、21.5%、41.9%；千粒重以間歇灌溉最大，受旱灌溉最小，間歇灌溉分別比濕潤灌溉、深水灌溉、受旱灌溉高出1.7%、2.1%、6.8%。較之其他灌溉方式，受旱灌溉有效穗數(shù)、總粒數(shù)、結(jié)實率以及千粒重均減少，顯著減少了產(chǎn)量。

表5 不同處理的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

注：表中同列不同英文字母表示差異顯著。

3 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果表明，濕潤灌溉、間歇灌溉對水稻產(chǎn)量略有影響，但顯著減少了灌水量，而且這種灌溉方式下水稻植株生理活動旺盛，更有利于水稻生長發(fā)育、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量形成和水分利用率的提高。受旱灌溉方式嚴重影響了產(chǎn)量的形成，在丘崗區(qū)無水源灌溉的條件下采用這種方式可以增加水稻產(chǎn)量。如果能篩選出抗旱能力更強的水稻品種有可能獲得更高的產(chǎn)量。

前人研究認為，田間水分過多或過少都會造成根系和冠層功能降低，不利于干物質(zhì)積累[3～6]。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。濕潤灌溉、間歇灌溉促進根系生長，延緩根、葉衰老，根系生長良好，分布合理，有利于礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收，促進葉生長，地上干物質(zhì)積累多。受旱灌溉雖然有利于根系生長，但長期處于缺水狀態(tài)，不利于植株的生長和養(yǎng)分吸收轉(zhuǎn)運，從而導(dǎo)致分蘗能力下降、生物量減少。因此，間歇灌溉和濕潤灌溉可以提高土壤表面透氣性，有利于根系生長，延長根系生命周期，從而促進干物質(zhì)的積累。同時，濕潤灌溉水分利用率明顯高于間歇灌溉和受旱灌溉。受旱灌溉雖然節(jié)省了灌水量，但顯著減產(chǎn)，灌溉水利用率較低。因此，采用濕潤灌溉方式可以在保證產(chǎn)量的前提下，顯著節(jié)省灌溉用水量。

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S511.07

A

1001-5280(2012)07-0005-04

10.3969/j.issn.1001-5280.2012.07.02