宋桂云，孫德智，王云，薩如拉，蘇雅樂其其格，李寶昕

（1.內(nèi)蒙古民族大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古 通遼028043；2.內(nèi)蒙古興安盟扎賚特旗現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園管理中心，內(nèi)蒙古 烏蘭浩特137600）

水稻是我國種植面積和產(chǎn)量最大的糧食作物，也是耗水量最多的作物之一，其耗水量占我國總用水量的54%左右，占農(nóng)業(yè)總用水量的65%以上［1-2］，每年在全國各地均有因缺水而導(dǎo)致水稻種植受到影響的現(xiàn)象發(fā)生［3］.因此，在節(jié)水條件下實現(xiàn)更高產(chǎn)量水平對中國乃至全球水稻安全高效生產(chǎn)都具有重要意義.研究表明，一定時期和一定程度的水分虧缺不會對經(jīng)濟產(chǎn)量造成很大影響，但能提高水分利用效率，水分利用效率的最高值一般不是在供水充分時獲得［4-7］.韓羽等［8］指出，分蘗期、抽穗期、乳熟期輕度水分虧缺可顯著增加氣孔限制值和水分利用效率；而重度水分虧缺使抽穗、乳熟期的氣孔限制值顯著降低，對水分利用效率影響不顯著.王志軍等［9］指出，節(jié)水灌溉下水稻的光合色素含量、光合速率、氣孔導(dǎo)度、飽和光強和飽和CO2濃度下的最大凈光合速率及光飽和點均低于淹灌.與淹灌相比，節(jié)水灌溉水稻葉面積指數(shù)大，葉片葉綠素含量增加，蒸騰速率降低，葉片脯氨酸含量、丙二醛含量和過氧化物酶活性提高［10-12］.楊波等［13］指出，節(jié)水灌溉下，水稻幼苗可溶糖、可溶性蛋白質(zhì)及游離脯氨酸含量增加.陳偉等［14］指出，干濕交替灌溉比常規(guī)淹灌葉面積指數(shù)和產(chǎn)量均有所提高.

綜上述，水稻對水分虧缺具有一系列的適應(yīng)機制，能夠?qū)λ痔澣弊鞒霰Ｗo(hù)性反應(yīng)，如氣孔關(guān)閉，減少蒸騰，調(diào)整激素水平，甚至出現(xiàn)暫時萎蔫等來適應(yīng)水分虧缺，避免因水分虧缺而大幅度減產(chǎn).因此，研究了冷涼地區(qū)水稻苗期對節(jié)水灌溉的生理響應(yīng)，為水稻節(jié)水灌溉及水稻高產(chǎn)栽培提供一定的理論依據(jù)和實踐指導(dǎo).

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2018年在內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)學(xué)院遮雨棚（44°35'N、123°23'E，海拔180.5 m）中進(jìn)行，該試驗田年平均日照時數(shù)3 000 h，年平均氣溫6.4℃，≥10℃的年積溫為3 184℃，無霜期為150 d，多年平均降水量為399.1 mm，多集中在7—9月，年均蒸發(fā)量1 800~2 000 mm.

1.2 試驗品種

供試水稻品種為稻花香2號和白粳1號，2個品種均為內(nèi)蒙古東部灌區(qū)常用的水稻品種，年均栽培面積3 330 hm2以上.

白粳1號為白城市農(nóng)科院1998年育成，2006年吉林省審定的長粒粳稻品種，生育期131 d左右，需≥10℃活動積溫2 650℃，屬中早熟粳稻品種.

稻花香2號為黑龍江五常市利元種子有限公司1999年育成，2009年黑龍江省審定，生育期143 d，需≥10℃活動積溫2 850℃左右，屬中晚熟粳稻品種.

1.3 試驗設(shè)計方案

2018年4月15日開始育苗，5月30日移栽，移栽7 d待幼苗返青后開始水分處理.試驗設(shè)3個處理，分別為淹水灌溉（CK）、濕潤灌溉（W1）和干濕交替灌溉（W2），其中，W1和W2處理為節(jié)水灌溉.每個處理重復(fù)3次，每盆4穴，每穴10株幼苗.淹水灌溉保證盆中水層高度3~4 cm，濕潤灌溉保證盆中土表層濕潤，干濕交替灌溉為濕時盆表土層濕潤，干時盆中土不出現(xiàn)裂縫.每天18：00用稱重法測量各處理土壤含水量，補充失去的水分，控制不同處理土壤水分條件恒定.土壤含水量達(dá)到設(shè)定值后持續(xù)處理10 d，取樣待測.

1.4 試驗樣品采集及測定方法

1.4.1 樣品采集

2018年6月17日分別在每盆中隨機取長勢一致的植株，測定水稻苗期的干重、葉綠素、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、丙二醛等的含量和根系活力等生理指標(biāo).

1.4.2 測試方法

水稻干重的測定：將新鮮的植物樣品置于烘箱中經(jīng)105℃殺青，再80℃烘干至恒重后稱重［15］；葉綠素a和葉綠素b含量的測定采用丙酮比色法［16］；丙二醛含量的測定采用硫代巴比妥酸法［17］；可溶糖含量的測定采用蒽酮法［18］；可溶性蛋白質(zhì)含量的測定采用考馬斯亮藍(lán)法［19］；根系活力的測定采用甲烯藍(lán)法［20］.

1.5 數(shù)據(jù)分析和方法

本試驗數(shù)據(jù)采用Excel2003和DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 節(jié)水灌溉對冷涼地區(qū)水稻苗期干重和丙二醛含量的影響

節(jié)水灌溉下，2個水稻品種的干重均下降；與CK相比，白粳1號和稻花香2號的W1處理的干重分別下降了1.69%和10.32%，W2處理分別下降了26.88%和21.18%；白粳1號的CK和W1處理與W2處理之間干重差異達(dá)到極顯著水平（P<0.01），稻花香2號的CK和W2處理之間干重差異達(dá)到極顯著水平（P<0.01）（圖1a）.節(jié)水灌溉下，2個水稻品種丙二醛含量均提高；與CK相比，W1處理的白粳1號和稻花香2號的丙二醛含量分別提高了23.44%和31.40%，W2處理2個水稻品種分別增加了60.07%和34.30%，其中，白粳1號的CK、W1和W2處理之間丙二醛差異均達(dá)到極顯著水平（P<0.01），稻花香2號的CK與W1、W2處理之間丙二醛差異達(dá)到顯著水平（P<0.05）（圖1b）.丙二醛含量是膜脂過氧化產(chǎn)物受傷害程度的體現(xiàn)，說明干濕交替處理使水稻苗期受損害程度較大.

圖1 節(jié)水灌溉對冷涼地區(qū)水稻苗期干重和丙二醛含量的影響Fig.1 Effects of water-saving irrigation on dry weight and MDA content of rice seedling in cold region

2.2 節(jié)水灌溉對冷涼地區(qū)水稻苗期葉綠素含量的影響

節(jié)水灌溉均使2個水稻品種的葉綠素a和葉綠素b含量下降；白粳1號的葉綠素a含量W1和W2處理分別比CK處理降低了10.86%和27.86%，稻花香2號則分別下降了4.18%和8.73%；其中，白粳1號的CK、W1和W2處理之間葉綠素a含量差異均達(dá)到極顯著水平（P<0.01），稻花香2號的CK和W2處理之間差異達(dá)到極顯著水平（P<0.01）（圖2a）；與CK相比，白粳1號的W1和W2處理葉綠素b含量分別降低了18.07%和34.77%，稻花香2號則分別降低了13.62%和16.89%；白粳1號的CK、W1和W2處理之間葉綠素b含量差異均達(dá)到顯著水平（P<0.05），稻花香2號的CK處理與W1和W2處理之間差異達(dá)顯著水平（P<0.05）（圖2b）.

圖2 節(jié)水灌溉對冷涼地區(qū)水稻苗期葉綠素a和葉綠素b含量的影響Fig.2 Effects of water-saving irrigation on chlorophyll a and chlorophyll b content of rice seedling in cold region

2.3 節(jié)水灌溉對冷涼地區(qū)水稻苗期可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

節(jié)水灌溉下，2個水稻品種的可溶性糖含量變化趨勢和可溶性蛋白質(zhì)含量基本一致，呈現(xiàn)上升趨勢.白粳1號和稻花香2號的可溶性蛋白質(zhì)含量W1處理和W2處理分別比CK處理提高了0.37%和1.12%、2.05%和2.25%，2個水稻品種的可溶性蛋白質(zhì)含量不同處理之間差異達(dá)到極顯著水平（P<0.01）（圖3a）；W1處理白粳1號和稻花香2號的可溶性糖含量分別比CK處理提高了2.27%和2.44%，W2處理2個水稻品種分別比CK處理增加了6.82%和7.32%，2個水稻品種的可溶糖含量各處理之間差異均達(dá)到極顯著水平（P<0.01）（圖3b）.

圖3 節(jié)水灌溉對冷涼地區(qū)水稻苗期可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量的影響Fig.3 Effects of water-saving irrigation on soluble protein and sugar content of rice seedling in cold region

2.4 節(jié)水灌溉對冷涼地區(qū)水稻苗期根系活力的影響

2個水稻品種根系總吸收面積表現(xiàn)為CK處理最高，其次是W2處理，W1處理最低，差異未達(dá)到顯著水平；W1處理白粳1號和稻花香2號的根系總吸收面積分別比CK處理降低了1.57%和1.90%，W2處理2個水稻品種該指標(biāo)分別比CK處理降低了0.94%和0.63%；2個水稻品種的根系活躍吸收面積和比表面積則表現(xiàn)為CK處理最高，W1處理次之，W2處理最低；與CK相比，W1處理白粳1號和稻花香2號的根系活躍吸收面積分別降低了0.63%和0.64%，W2處理2個水稻品種分別降低了1.90%和1.27%；白粳1號的根系比表面積W1和W2處理分別比CK處理低0.63%和1.89%，CK與W2處理之間差異達(dá)到顯著水平（P<0.05）；稻花香2號的根系比表面積W1處理和W2處理分別比CK處理低1.90%和2.53%，CK與W1和W2處理之間差異均達(dá)到顯著水平（P<0.05）；2個水稻品種的根系活躍吸收面積比則表現(xiàn)為W1處理最高，W2處理最低；W1處理白粳1號和稻花香2號幼苗的根系活躍吸收面積比分別比CK處理高0.10%和1.29%，W2處理2個水稻品種分別比CK處理低0.54%和0.62%，其中，稻花香2號的CK和W2處理之間差異達(dá)到顯著水平（P<0.05）（表1）.

表1 節(jié)水灌溉對冷涼地區(qū)水稻苗期根系活力的影響Tab.1 Effects of water-saving irrigation on root activity of rice seedling in cold region

3 討論與結(jié)論

內(nèi)蒙古東部地區(qū)水資源相對豐富，是內(nèi)蒙古水稻生產(chǎn)的主要地區(qū).目前，大水淹灌是該地區(qū)水稻的主要灌溉方式.稻田傳統(tǒng)淹灌方式所產(chǎn)生巨大耗水量不僅加劇了中國日益緊缺的農(nóng)業(yè)水資源問題，而且還加重了稻田養(yǎng)分的滲漏、徑流和揮發(fā)，造成地表水和地下水環(huán)境污染［21-23］.為保證中國糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，必須采取有效的節(jié)水灌溉措施來減少田間灌溉用水量，提高稻田水分利用率.另外，節(jié)水灌溉還可以改善根系生長環(huán)境，提高根系活力，提高自然降水利用率.研究表明，相對于常規(guī)淹灌，節(jié)水灌溉技術(shù)均能不同程度地節(jié)約灌溉用水，減少田間用水量［24］.水稻濕潤灌溉是一種節(jié)水灌溉模式，可以減輕病蟲害，減少土壤養(yǎng)分的損失，降低成本，增加效益，提高水分的利用率［25］.干濕交替灌溉比淹水灌溉水稻產(chǎn)量更高［26］.

本研究探索了節(jié)水灌溉對冷涼地區(qū)水稻苗期生理特性的影響，發(fā)現(xiàn)不同灌溉方式對水稻苗期生長影響較大.灌溉量大，可以促進(jìn)水稻苗期的生長，提高干物重.但在2種節(jié)水灌溉方式中，濕潤灌溉使水稻苗期干重、葉綠素a和葉綠素b含量下降幅度較少，干濕交替灌溉使這3項指標(biāo)下降相對較多.另外，節(jié)水灌溉降低了水稻苗期根系總吸收面積、活躍吸收面積和比表面積，但濕潤灌溉提高了2個水稻品種的根系活躍吸收面積比.濕潤灌溉降低2個水稻品種根系的活躍吸收面積和比表面積幅度小于干濕交替灌溉，2個水稻品種的根系總吸收面積降低呈現(xiàn)出相反的趨勢.因此，在內(nèi)蒙古東部灌區(qū)，采取濕潤灌溉方式，可以表現(xiàn)出較好的節(jié)水效果.