劉 健，殷新華，顧愛民，成威威，葉振威，周明耀

(1.揚(yáng)州大學(xué) 水利與能源動(dòng)力工程學(xué)院， 江蘇 揚(yáng)州 225009；2.泰州市姜堰區(qū)水利技術(shù)推廣站， 江蘇 泰州 225500)

E-mail：myzhouyz@163.com

隨著全球氣候的變遷，局部地區(qū)強(qiáng)降雨、洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生，區(qū)域洪澇已成為南方平原河網(wǎng)、地勢(shì)低洼地區(qū)主要自然災(zāi)害之一，且呈頻發(fā)高危態(tài)勢(shì)，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)生活[1-2]。如何利用水稻喜水耐淹的特性，發(fā)揮稻田水文調(diào)蓄潛力，緩解區(qū)域防洪除澇壓力已成為研究的熱點(diǎn)。以往的研究通過田間調(diào)查和盆栽試驗(yàn)分析淹水脅迫對(duì)水稻株型、生理、生化及產(chǎn)量的影響，這些研究對(duì)減少水稻澇害損失、科學(xué)御災(zāi)、減災(zāi)具有非常重要的意義[3-4]。王礦等[5]指出水稻分蘗期淹水可以促進(jìn)水稻分蘗，沒頂淹水9 d水稻株高增長(zhǎng)加快。宣守麗等[6]的研究指出水稻分蘗期全淹處理后，兩個(gè)水稻供試品種的綠葉和莖鞘生物量占地上部分總生物量比例均減少，黃葉比例增加，且全淹處理的影響更明顯。王斌等[7]的試驗(yàn)表明淹水6 d處理的產(chǎn)量已經(jīng)降至對(duì)照的1/2左右。但是目前已有研究多集中于全淹脅迫，且大多注重長(zhǎng)歷時(shí)淹水，對(duì)水稻分蘗期短歷時(shí)不同淹水深度受淹的響應(yīng)規(guī)律研究較少。為探討分蘗期淹水對(duì)水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，本文設(shè)置了淹水深度和淹水時(shí)間兩個(gè)實(shí)驗(yàn)因子，采用盆栽組合試驗(yàn)，分析分蘗期淹水對(duì)水稻株型、葉型、生理指標(biāo)及產(chǎn)量的影響，探求分蘗期水稻耐受淹水脅迫的閾值，以期為確定稻田雨后水分管理指標(biāo)，提高稻田雨水資源利用能力，提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以江蘇省范圍廣、面積大的種植品種揚(yáng)粳113為供試材料，于2017年6月—10月在揚(yáng)州大學(xué)水資源高效利用與管理研究所農(nóng)田水利試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)用土為耕作田40 cm以上的表層土，土壤經(jīng)風(fēng)干、碾壓、過篩后裝入盆缽。供試盆缽為白色塑料桶，外徑30 cm，高35 cm，每盆裝土18 kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)作者前期研究成果[8]、生產(chǎn)實(shí)踐要求，考慮降雨及稻田水分調(diào)蓄指標(biāo)，設(shè)計(jì)試驗(yàn)為分蘗期單次淹水試驗(yàn)，設(shè)置淹水深度和淹水時(shí)間兩個(gè)因素，采用全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)。其中淹水深度設(shè)置1/2、2/3、1/1(注：數(shù)字表示水深/株高，下同)三個(gè)水平，淹水時(shí)間設(shè)置1 d、3 d和5 d三個(gè)水平。試驗(yàn)共9個(gè)處理，每處理重復(fù)5盆，并以常規(guī)節(jié)水灌溉(干濕交替)為對(duì)照(CK)。

試驗(yàn)各處理施肥時(shí)間統(tǒng)一，水稻移栽前施底肥，施用尿素165 kg/hm2、復(fù)合肥285 kg/hm2；生育期內(nèi)追肥，按照基肥：分蘗肥：穗肥=5∶2∶3的比例追肥。采用人工模擬淹水，淹水處理后，移到大田條件下生長(zhǎng)。病蟲害防治等田間管理采用常規(guī)田間管理方法。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

相對(duì)葉綠素含量(SPAD值)和凈光合速率(Pn值)淹水處理結(jié)束后24 h，分別采用SPAD-502 PLUS型葉綠素儀和LCpro-SD型便攜式光合測(cè)定儀測(cè)定。

株高、葉長(zhǎng)、葉寬、節(jié)間長(zhǎng)、高效葉面積產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成 成熟期每處理選取3盆進(jìn)行考種、測(cè)產(chǎn)。

數(shù)據(jù)分析方法 采用EXCEL 2010、SPSS 19.0等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析及繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同淹水處理對(duì)株高、穗長(zhǎng)、節(jié)間長(zhǎng)的影響

由圖1可以看出，淹水天數(shù)為1 d時(shí)，淹水深度2/3和1/1處理的株高顯著低于對(duì)照；淹水天數(shù)為5 d時(shí)，淹水深度2/3和1/1處理的株高顯著高于對(duì)照；其余各處理與對(duì)照相比無差異顯著。

注：圖中數(shù)據(jù)為淹水處理后次日所得，CK組1 d、3 d、5 d為重復(fù)測(cè)量CK所得

圖1淹水期間不同淹水處理對(duì)水稻株高的影響

根據(jù)成熟期水稻的株高、穗長(zhǎng)、節(jié)間長(zhǎng)等來分析分蘗期不同淹水處理后水稻植株株型的變化。由表1可知，淹水深度為1/2和2/3時(shí)，水稻受淹1 d處理的穗長(zhǎng)較對(duì)照顯著降低，株高和各節(jié)間長(zhǎng)與對(duì)照相比略有增減但差異均不顯著；水稻受淹3 d和5 d處理的株高、穗長(zhǎng)、第5節(jié)間長(zhǎng)及第1節(jié)間長(zhǎng)較對(duì)照均降低或顯著降低，且隨受淹天數(shù)的延長(zhǎng)呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)。淹水深度為1/1時(shí)，水稻受淹1 d處理的株高較對(duì)照不降反增；受淹3 d和5 d處理的株高及第1節(jié)間長(zhǎng)顯著低于對(duì)照，其中1/1-5 d處理的穗長(zhǎng)(9.70 cm)和第1節(jié)間長(zhǎng)(1.93 cm)呈現(xiàn)最小值，較對(duì)照顯著減少24.0%和45.9%，水稻受損害程度最為嚴(yán)重。

可見，在淹水期間，各處理水稻株高的生長(zhǎng)速率與對(duì)照相比，淹水天數(shù)增多，株高增高越快。分蘗期淹水處理之后，各處理水稻株高和節(jié)間的生長(zhǎng)速率與對(duì)照相比，淹水天數(shù)增多，增長(zhǎng)速率減慢，最終表現(xiàn)為成熟期水稻的株高和節(jié)間變得越矮越短。一方面原因是適度淹水條件影響下促進(jìn)了水稻的抗逆反應(yīng)，水稻通過伸長(zhǎng)水面上的莖葉等途徑獲取氧；另一方面原因是淹水促進(jìn)了“乙烯”的產(chǎn)生，間接促進(jìn)根、干和葉的生長(zhǎng)，以及提高節(jié)間細(xì)胞分裂，以往的研究中亦有類似結(jié)論的報(bào)道[9-10]。但當(dāng)淹水深度和淹水時(shí)間不斷增加，逐漸超過水稻的耐受限度時(shí)，其后期生長(zhǎng)能力下降致使成熟期水稻株高的降低。

表1 不同淹水處理對(duì)水稻成熟期株高、穗長(zhǎng)、節(jié)間長(zhǎng)的影響 單位：cm

注：處理欄中1/2、2/3、1/1代表淹水深度，1、3、5代表淹水歷時(shí)；同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

2.2 不同淹水處理對(duì)水稻葉型的影響

水稻后期冠層結(jié)構(gòu)綠色葉面積的主要構(gòu)成部分為上部3葉(倒1葉、倒2葉、倒3葉)[11]。葉長(zhǎng)和葉寬直接決定水稻葉面積的大小，進(jìn)而影響葉片的光合面積，因此對(duì)光合作用有著重要影響。分蘗期淹水處理水稻葉長(zhǎng)、葉寬和葉面積見表2和表3。

表2 不同淹水處理對(duì)水稻葉長(zhǎng)和葉寬的影響 單位：cm

由表2可見，各淹水處理的倒1葉長(zhǎng)較對(duì)照均增加或顯著增加，倒2、和倒3葉長(zhǎng)較對(duì)照無顯著增減。淹水深度為1/2時(shí)，水稻受淹1 d、3 d和5 d處理的倒1、倒2葉寬較對(duì)照均減少或顯著減少，但隨淹水天數(shù)的增加有增加的趨勢(shì)。淹水深度為2/3時(shí)，相比與對(duì)照，除受淹1 d處理的倒2葉、倒3葉寬顯著減少，其余處理無顯著增減。淹水深度為1/1時(shí)，倒1葉寬和倒2葉寬隨淹水天數(shù)的增加有減少的趨勢(shì)，其中淹水1/1-5 d處理的倒1葉寬已顯著低于對(duì)照6.78%，倒3葉寬較對(duì)照基本無差異。

表3 不同淹水處理對(duì)水稻葉面積的影響 單位：cm2

由表3可知，淹水深度為1/2時(shí)，水稻受淹1 d處理的倒1、倒2葉面積和高效葉面積均小于或顯著小于對(duì)照，倒3葉面積較對(duì)照無顯著增減；受淹3 d、5 d處理的倒2、倒3葉面積和高效葉面積較對(duì)照均減少，倒1葉面積較對(duì)照分別減少和增加。淹水深度為2/3時(shí)，水稻受淹1 d處理的倒1、倒2、倒3葉面積和高效葉面積較對(duì)照均減少或顯著減少；受淹3 d和5 d處理的各葉面積與對(duì)照相比無顯著差異。淹水深度為1/1時(shí)，水稻受淹1d處理的倒1、倒2、倒3葉面積和高效葉面積較對(duì)照全面增加，且隨著淹水天數(shù)的增加，倒2葉面積和高效葉面積呈現(xiàn)減小趨勢(shì)。各個(gè)淹水處理中，除1/1-1 d處理的高效葉面積較對(duì)照增加4.7%外，其余處理的高效葉面積較對(duì)照均有不同程度減少。

2.3 不同淹水處理對(duì)相對(duì)葉綠素含量(SPAD)和凈光合速率(Pn)的影響

光合作用是水稻轉(zhuǎn)化能量和進(jìn)行物質(zhì)積累最重要的生理活動(dòng)，葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素，在光反應(yīng)中起著吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換光能的作用，植株葉片的光合速率與葉綠素含量有密切的聯(lián)系[12-13]。分蘗期淹水處理恢復(fù)24 h后各處理的SPAD值和倒1葉Pn值如表4所示。

由表4可見，淹水深度為1/2時(shí)，水稻受淹1 d、3 d和5 d的SPAD值較對(duì)照增加0.9%、1.1%和減少1.0%；Pn值較對(duì)照增加10.3%、8.0%和減少4.6%。淹水深度為2/3時(shí)，水稻受淹1 d、3 d和5 d的SPAD值較對(duì)照增加5.9%、2.8%和減少0.7%；Pn值較對(duì)照增加12.3%，減少2.4%和3.1%。淹水深度為1/1時(shí)，水稻受淹1 d、3 d和5 d的SPAD值較對(duì)照顯著增加4.6%、減少0.6%和1.2%；Pn值較對(duì)照增加8.6%，減少0.9%和12.5%。

表4 不同淹水處理對(duì)水稻SPAD、Pn的影響

注：表中數(shù)據(jù)為淹水處理后次日所測(cè)，CK-1、CK-3、CK-5為重復(fù)測(cè)量CK所得。

以上分析表明，分蘗期淹水處理恢復(fù)24 h后，水稻倒1葉的SPAD值和Pn值均發(fā)生變化，且兩者變化趨勢(shì)基本一致。水稻受淹1 d時(shí)，不同淹水深度處理的SPAD值和Pn值較對(duì)照均增加，但隨著淹水脅迫的加重，SPAD值和Pn值逐漸低于對(duì)照，水稻1/1-5d處理的SPAD值和Pn值較對(duì)照減少幅度均為最大。

2.4 不同淹水處理對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的影響

由表5可見，淹水深度為1/2時(shí)，水稻受淹1 d、3 d和5 d處理的產(chǎn)量較對(duì)照分別顯著減少7.6%、9.1%和13.1%；結(jié)實(shí)率較對(duì)照分別增加0.1%、顯著降低2.5%和4.1%；穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重相比于對(duì)照無顯著增減。淹水深度為2/3時(shí)，受淹1 d、3 d和5 d處理的產(chǎn)量較對(duì)照顯著減少9.2%、10.6%和14.1%；水稻受淹5 d處理的結(jié)實(shí)率較對(duì)照顯著降低，其余處理的結(jié)實(shí)率較對(duì)照增減不顯著。淹水深度為1/1時(shí)，水稻受淹1 d、3 d和5 d處理的產(chǎn)量較對(duì)照分別顯著增加6.6%、顯著減少11.7%和16.0%；受淹1 d、3 d和5 d處理的結(jié)實(shí)率較對(duì)照顯著增加1.7%、顯著減少3.5%和3.7%。

結(jié)果表明，水稻淹水處理后，除1/1-1d處理外，水稻產(chǎn)量較對(duì)照均減少或顯著減少。隨淹水脅迫的加重，各處理產(chǎn)量和每穗粒數(shù)的減少幅度逐漸加大。相比于對(duì)照，受淹1 d處理的水稻結(jié)實(shí)率略有增加，受淹3 d和5 d處理的水稻結(jié)實(shí)率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。不同淹水處理的水稻千粒重較對(duì)照均無顯著增減，說明水稻千粒重對(duì)淹水脅迫的響應(yīng)不敏感。

表5 不同淹水處理對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的影響

1/1-1d淹水處理的產(chǎn)量較對(duì)照顯著增加，可能的原因一是分蘗期水稻耐淹能力最強(qiáng)，經(jīng)過短歷時(shí)(1 d)全淹處理后水稻植株體內(nèi)抗氧化酶含量增加，使水稻表現(xiàn)出一定的抵抗淹水逆境的能力[14]，二是淹水脅迫去除后，稻株出現(xiàn)超補(bǔ)償效應(yīng)[15]。具體表現(xiàn)為水稻葉片的光合功能和活力提高，促進(jìn)光合作用的進(jìn)行及光合產(chǎn)物的生產(chǎn)和積累，1/1-1d處理的凈光合速率(Pn值)較對(duì)照增加可以說明這一點(diǎn)。

3 結(jié) 論

(1) 揚(yáng)粳113分蘗期淹水，1/1-1d處理的產(chǎn)量較對(duì)照增加6.6%，高效葉面積、葉片生理指標(biāo)及結(jié)實(shí)率等較對(duì)照均有增加；其余各處理的產(chǎn)量較對(duì)照均降低，但1/2-1d、1/2-3d及2/3-1d處理的產(chǎn)量損失小于10%。

(2) 分蘗期短歷時(shí)全淹后揚(yáng)粳113生長(zhǎng)性狀和產(chǎn)量均優(yōu)于其他處理，表明水稻具有此劣境下的抗逆性能，為該階段稻田進(jìn)行深蓄淺排提供了理論依據(jù)。

(3) 以水稻減產(chǎn)不超過10%為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，揚(yáng)粳113分蘗期蓄水深度上限為30 cm～40 cm，淹水歷時(shí)上限為3 d，可為分蘗期稻田水分管理指標(biāo)的確定提供理論依據(jù)。