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

摘要：

[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2～3 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.

关键词：水稻;干湿交替灌溉;根系;地上部生长;根冠特性

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资助基金：国家自然科学基金项目;河南省自然科学基金项目;河南省国际合作项目;河南科技大学学科提升计划A

在线出版日期：2021-09-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1388-1396