不同干湿交替灌溉与氮肥形态耦合下水稻根系生长及功能差异
[目的]适宜的灌溉方式及氮肥管理是水稻高产高效的有效途径,大多数研究集中于地上部分及产量品质的形成,而对于根系形态生理及其与产量之间的关系研究还不够深入.本文探讨了干湿交替灌溉方式与氮肥形态耦合对水稻根系形态、生理及代谢的影响,探索干湿交替灌溉与氮肥形态耦合机理,为水稻高产及根系生理提供理论依据.[方法]试验于2016和2017年在河南科技大学试验农场进行,以徐稻3号为材料,供试土壤土质为黏壤土,采用灌水方式和氮肥形态二因素随机试验,设置CK[浅水层灌溉(0 kPa)]、WMD[轻度干湿交替灌溉(-20 kPa)]和WSD[重度干湿交替灌溉(-40kPa)]3种灌溉方式.氮肥供应设置铵态氮:硝态氮三个混合比例处理:100∶0、50∶50(即1∶1)、0∶ 100,由硫酸铵、硝酸铵和硝酸钠提供氮源.在分蘖盛期、穗分化始期、抽穗期和成熟期采样,以水稻茎基部为中心,挖取20 cm(长)×20 cm(宽)×30 cm(深)的土块测定干湿交替灌溉和氮肥形态处理的水稻根长、直径、表面积、体积、根尖数等根系形态指标、根系氧化力,采集根系伤流液分析其中氨基酸、蛋白质、可溶性糖含量以及在成熟期测定产量和产量构成.[结果]灌溉方式与氮肥形态之间存在显著的互作关系.WMD与铵硝1∶1耦合后水稻产量最高,达到1015.8 g/m2,为本试验的最佳互作组合模式.WMD下,铵硝1∶1处理主要生育时期的根长显著增加了10.6％～17.0％,平均根直径增加了3.98％～25.25％,根体积增加了5.27％～26.40％,根表面积增加了6.27％～25.19％,提高了根尖数、根系伤流液中氨基酸、蛋白质、可溶性糖的含量,促进了根系的碳氮代谢和对养分、水分的吸收.WSD降低单位面积穗数及每穗粒数,显著降低水稻产量,铵硝100∶0处理平均降低38.20％、铵硝1∶1平均降低29.94％、铵硝0∶ 100平均降低35.0％,减少了根系长度,降低根体积、根表面积、根尖数,抑制根系活力及伤流液中物质的合成,不利于根系功能的维持.不同水分条件下氮肥形态对根系的影响不一,CK下,100％NH4+处理根长及根系活力提高,而在WMD下,硝铵1∶1处理改善根系形态、提高根系活性,促进根系碳氮代谢,100％NO3-处理不利于根系生长及根系功能的维持.水稻根长、根体积、根表面积、根尖数、根系活力与产量呈显著或极显著的正相关关系.施用100％NO3-处理单位面积穗数下降,产量降低明显.[结论]轻度适宜的干湿交替灌溉配合施用一定比例的铵硝混合氮肥可以充分发挥水肥的耦合效应,促进强健根系形态的建成,提高根系的碳氮代谢及养分吸收利用,从而促进水稻的高产稳产.
干湿交替灌溉、氮肥形态、根系形态、根系活力、伤流液组分
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国家自然科学基金项目U1304316,31601248;江苏省作物栽培生理重点实验室开放基金027388003K11009;天津市应用基础与前沿技术研究计划青年项目15JCQNJC14800;河南省国际人才合作项目GH2019024
2019-11-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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