不同灌溉方式對水稻生長及產量的影響

傅志強，黃 璜，朱華武，陳 燦

(1湖南農業大學農學院，長沙 410128；2農業部多熟制作物栽培與耕作重點開放實驗室，湖南長沙 410128)

隨著水資源短缺和農業生產旱災等問題日趨嚴重， 水稻生產必須推行節水灌溉。關于水稻需水量和節水灌溉對水稻生長的影響，國內外已有不少研究報道[1～10]。湖南省地處亞熱帶濕潤季風氣候區，光熱資源豐富，降水量充足，是中國水稻主產區，大部分區域可以種植雙季稻。但由于雨水時空分配不勻，丘陵山坡耕地較多，保水蓄水能力較弱，極易造成夏秋連旱，嚴重制約雙季稻生產，從而影響水稻高產穩產。筆者研究了不同水分管理方式對水稻生長發育、產量及水分利用率等方面的影響，旨在為湖南省南部丘陵崗地水稻節水抗旱栽培提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試品種選用豐源優299，全生育期115 d，由湖南農豐種業公司提供。供試土壤有機質含量為27.1 g/kg，全氮1.83 g/kg，堿解氮135.7 mg/kg，速效磷11.9 mg/kg，速效鉀87.6 mg/kg，pH為6.20。

1.2 試驗設計

試驗于2009年7～10月在湖南農業大學水稻實驗基地進行，試驗設置4個不同灌水梯度處理：深水灌溉(全生育期保持水深5 cm)；淺水灌溉(全生育期保持水深約1 cm)；間歇灌溉(移栽返青至分蘗期淺水灌溉，后期每灌1次水，待其自然消耗后，田面呈濕潤狀態，再灌下次水)；受旱灌溉(移栽返青至分蘗期淺水灌溉，分蘗期后一直不留水層，土壤保持50%～70%的飽和含水率，每次灌水記載灌水量)。每個處理各15盆，盆缽高35 cm，上底圓直徑30 cm。取稻田土曬干后過篩，每缽裝土20 kg。移栽前7 d放水浸泡。于6月10日播種，7月15日移栽。每盆移栽3穴，每穴2苗。將盆體置于防雨棚內，無雨天揭開防雨棚。每盆施復合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)10 g，折合純N 150 kg/hm2，采用一次性全層施肥法。

1.3 測定指標與方法

灌水記載：每天上午9：00及下午18：00查看盆中水分狀況，并用容量瓶灌水以保持處理所需水分。精確記載各處理每次灌水量。葉面積和干物重：分別在分蘗期、孕穗期、齊穗期取樣，每個處理選取4穴代表性水稻植株，分別測量上3葉的葉長、葉寬(葉片最寬處)，用長寬系數法計算葉面積，然后截取葉片、莖稈(含葉鞘)、根系袋裝，105℃殺青30 min，經80℃烘干至恒重，考查干物質積累動態。根系特性測定：于分蘗盛期，每處理選擇一盆3穴，帶回實驗室用水清洗干凈，用常規方法測定根長、根體積、白根數以及根生物量。葉片光合速率的測定：分別在9月8日、9月15日、9月30日(水稻處于抽穗至齊穗期)選取代表性植株進行測定，用LI-6400型便攜式光合作用測定儀(美國LI-COR公司生產)，在上午10～11點測定劍葉中部的光合速率，每處理重復測定5點。考種與測產：成熟期各處理取5蔸有代表性的稻株，考查其經濟性狀，計算經濟產量。

1.4 數據處理方法

數據計算與統計分析采用Excel 2003和DPS V 3.01軟件進行。

2 結果與分析

2.1 不同灌溉方式對水稻生長的影響

2.1.1 水稻功能葉

由表1可知，移栽30 d后，水稻上3葉葉面積均以淺水灌溉最大，其次是間歇灌溉，以受旱灌溉的葉面積最小，淺水灌溉第1葉、第2葉、第3葉分別比受旱灌溉超出15.0，5.9，12.0 cm2；移栽40 d后，上3葉葉面積以淺水灌溉最大，深水灌溉和間歇灌溉差異小，受旱灌溉最小；淺水灌溉上3葉葉面積分別比受旱灌溉超出6.3，15.4，6.0 cm2；移栽55 d后，第1葉以深水灌溉最大，比最小的受旱灌溉超出11.7 cm2，淺水灌溉的第2葉面積最大，比受旱灌溉超出 11.3 cm2，第3葉以深水灌溉最大，比受旱灌溉超出10.7 cm2。因此，淺水灌溉有利于促進水稻功能葉生長；受旱灌溉對水稻葉片生長影響很大，嚴重制約了葉片的正常發育。

表1 不同水管理方式下的植株上3葉葉面積比較(cm2)

2.1.2 水稻株高與分蘗

由表2可知，不同灌溉處理株高表現從高到低依次為淺水灌溉、深水灌溉、間歇灌溉、受旱灌溉。深水灌溉與淺水灌溉、間歇灌溉與受旱灌溉差異不顯著；但深水灌溉、淺水灌溉與間歇灌溉、受旱灌溉間差異顯著；各灌溉處理穗長從高到低依次為淺水灌溉、深水灌溉、間歇灌溉、受旱灌溉，淺水灌溉與深水灌溉、間歇灌溉差異不顯著，但與受旱灌溉差異顯著；不同灌溉處理最高分蘗數從高到低依次為間歇灌溉、淺水灌溉、深水灌溉、受旱灌溉,差異不明顯。可見，淺水灌溉有利于稻株生長，增加穗長；而受旱灌溉株高和穗長都受到水分制約，影響很大，但最高分蘗數影響不大。

表2 不同水管理方式下水稻植株性狀比較

2.1.3 水稻干物質積累

由表3可知，齊穗期地上部干物重以淺水灌溉最大，深水灌溉次之，以受旱灌溉最小。不同灌溉方式地上部干物質積累有明顯差異，淺水灌溉處理下干物質積累最多，深水灌溉比間歇灌溉、受旱灌溉光合產物積累優勢強。隨生育進程，根干重增加，齊穗期達到最大，深水灌溉與受旱灌溉對根系生物量累積有利，而間歇灌溉對根系生長影響較大。

從根冠比來看，各生育期以受旱灌溉較大，深水灌溉次之，間歇灌溉較小，從總體變化趨勢來看，隨著生育期進程，根冠比下降。特別是在分蘗盛期，受旱灌溉根條數最少，但白根數多，且占總根數的比例達到67.4%，分別高出深水灌溉、淺水灌溉、間歇灌溉。同時，受旱灌溉的根最長，較之最短的淺水灌溉要長2.9 cm(表4)。

表3 不同水管理方式的植株干物質積累

表4 不同水管理方式下水稻分蘗盛期根系特性

2.2 不同水管理方式對水稻生理特性的影響

由表5可見，從水稻齊穗期后觀測到的葉片光合速率、氣孔導度和蒸騰速率，處理之間均表現出顯著性差異，因此不同水分管理方式對上述因素影響很大。光合速率以淺水灌溉最大，以受旱灌溉最小，特別是在9月15日的觀測數據表明，淺水灌溉的光合速率比受旱灌溉高8.71 μmol/(m2·s)。氣孔導度也以淺水灌溉最大，間歇灌溉和深水灌溉次之，受旱灌溉最小，而且差異極顯著。特別是9月15日的數據表明，受旱灌溉嚴重影響了葉片的氣孔導度，僅0.07 μmol/(m2·s)；從蒸騰速率來看，9月30日以間歇灌溉最大，深水灌溉最小，差異極顯著。水分利用率以受旱灌溉最大，而間歇灌溉最小，9月 15日測定的數據表明處理間存在顯著差異，但其他兩個時間測定的數據差異不大。根據灌水量和水稻產量計算灌溉水利用效率，結果表明，淺水灌溉的效率最高，深水灌溉的效率最低(表6)。

表5 不同水管理方式下的植株光合特性比較

表6 不同水管理方式下灌水量和灌溉水利用效率

2.3 不同水管理對產量及構成因素的影響

表7可知，不同灌水處理間產量存在顯著差異，以淺水灌溉產量最高，其次是深水灌溉和間歇灌溉，受旱灌溉的產量最低。淺水灌溉產量是受旱灌溉的2.1倍。從產量構成因素分析，有效穗數以深水灌溉最多，但每穗粒數、結實率及千粒重均以淺水灌溉最大，特別是受旱灌溉的每穗粒數與其他 3個處理差異很大；受旱灌溉結實率最低僅為56.6%；千粒重以間歇灌溉最低，因此，淺水灌溉有利于促進每穗粒數，提高結實率和千粒重，從而提高了水稻產量；而受旱灌溉嚴重影響了每穗粒數，空秕粒多，結實率大大降低，從而顯著減少了水稻產量。

表7 不同水管理方式下水稻產量及產量構成因素

3 結論與討論

前人研究[11,12]認為田間水分過多或過少都會造成根系和冠層功能降低，不利于干物質積累。本研究結果表明，深水灌溉水稻分蘗多，生物量大，但生育后期葉和根系易早衰。淺水灌溉株高和穗長顯著增加，根系生長良好，有利于礦質營養的吸收，促進葉生長，地上干物質積累多。受旱灌溉株高、穗長受到影響，植株生物量降低。因此，濕潤灌溉有利于根系生長，延長根系生命周期，從而促進干物質的積累。

本研究結果表明，淺水灌溉光合速率高，深水灌溉與間歇灌溉次之，而受旱灌溉最低；蒸騰速率以間歇灌溉、淺水灌溉較高，深水灌溉、受旱灌溉最小，這與前人研究[13]結果不一致。氣孔導度通過作物蒸散和光合速率，從而影響作物產量和品質。氣孔導度以淺水灌溉最高，而受旱灌溉最低，因此受旱灌溉光合速率與蒸騰速率均為最低值。淺水灌溉、間歇灌溉水分利用率較之深水灌溉、受旱灌溉要低，受旱灌溉水分利用率最高。而從灌溉水的利用效率來看，淺水灌溉是最高的，間歇灌溉次之，而深水灌溉最低。這與前人研究結果[14]較一致。

與深水灌溉相比，淺水灌溉水分利用效率和產量較高，原因可能是孕穗期淺水灌溉有利于“源”的積累和“庫”的形成；生育中后期淺水灌溉有利于同化物的輸出，促進籽粒灌漿結實，有效穗、穗粒數、結實率和千粒重均提高。受旱灌溉可能由于水稻長期處于水分虧缺狀態，使“源”不足，阻礙籽粒灌漿結實，導致穗粒數、結實率和千粒重低，是造成產量低的主要原因。

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