轻度干湿交替灌溉协调水稻根冠生长、提高产量及氮肥利用效率

作者：徐国伟; 赵喜辉; 江孟孟; 陆大克; 陈明灿

来源：植物营养与肥料学报, 2021, 27(08): 1388-1396.

• 水稻
• 干湿交替灌溉
• 根系
• 地上部生长
• 根冠特性

【目的】干湿交替灌溉是水分高效利用的有效措施,但是适宜的干湿程度受多种因素的影响。因此,研究不同干湿交替灌溉下水稻根系及地上生长发育的差异,以探讨干湿交替灌溉对水稻产量及氮肥利用效率的影响及其机理。【方法】以‘徐稻3号’为材料进行盆栽试验,设置传统灌溉(保持23 cm浅水层,CI)、轻度干湿交替灌溉(-20 kPa,AWMD)和重度干湿交替灌溉(-40 kPa,AWSD) 3种灌溉方式,研究干湿交替灌溉对水稻(Oryza sativa L.)根长、根重、根冠比、根系伤流量、根系细胞分裂素含量、地上部重量、叶片光合速率、非结构性碳水化合物(NSC)运转及籽粒中ATP酶活性的影响。【结果】轻度干湿交替灌溉显著增加了根长、根重、根冠比、根系伤流量、根中细胞分裂素含量,如抽穗期比传统灌溉分别提高13.3%、6.7%、10.8%、8.1%、7.4%;茎鞘中NSC向籽粒运转率提高23.3%,同时提高籽粒中ATP酶活性16.3%18.4%、提升主要生育期叶片硝酸还原酶活性10.9%44.0%,增加成熟期植株的吸氮量。最终水稻产量及氮肥利用效率显著增加,重度干湿交替灌溉则显著减少根长、根重,抑制根系活性及合成细胞分裂素的能力,如抽穗期分别比传统灌溉降低30.1%、20.8%、40.5%、34.4%,降低地上部的生长,显著降低主要生育期叶片的光合速率,抽穗期降低26.4%,虽促进NSC的运转,但是较低的花后干物质积累与籽粒库活性,导致水稻产量降低32.8%(2018年)与31.6%(2019年);同时重度干湿交替灌溉下,植株吸氮量显著减少,叶片硝酸还原酶的活性降低19.2%,氮肥吸收利用率、农学利用率及偏生产力分别降低18.0%、34.7%及31.8%。【结论】轻度干湿交替灌溉能够改善根系形态,提高根系代谢功能,协调地上部生长,提高水稻产量及氮肥利用效率。重度干湿交替灌溉不利于水稻根系生长,抑制代谢,不宜采用。

• 出版日期2021
• 单位河南科技大学