不同灌溉方式对水稻生长及产量的影响

傅志强，黄 璜，朱华武，陈 灿

(1湖南农业大学农学院，长沙 410128；2农业部多熟制作物栽培与耕作重点开放实验室，湖南长沙 410128)

随着水资源短缺和农业生产旱灾等问题日趋严重， 水稻生产必须推行节水灌溉。关于水稻需水量和节水灌溉对水稻生长的影响，国内外已有不少研究报道[1～10]。湖南省地处亚热带湿润季风气候区，光热资源丰富，降水量充足，是中国水稻主产区，大部分区域可以种植双季稻。但由于雨水时空分配不匀，丘陵山坡耕地较多，保水蓄水能力较弱，极易造成夏秋连旱，严重制约双季稻生产，从而影响水稻高产稳产。笔者研究了不同水分管理方式对水稻生长发育、产量及水分利用率等方面的影响，旨在为湖南省南部丘陵岗地水稻节水抗旱栽培提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试品种选用丰源优299，全生育期115 d，由湖南农丰种业公司提供。供试土壤有机质含量为27.1 g/kg，全氮1.83 g/kg，碱解氮135.7 mg/kg，速效磷11.9 mg/kg，速效钾87.6 mg/kg，pH为6.20。

1.2 试验设计

试验于2009年7～10月在湖南农业大学水稻实验基地进行，试验设置4个不同灌水梯度处理：深水灌溉(全生育期保持水深5 cm)；浅水灌溉(全生育期保持水深约1 cm)；间歇灌溉(移栽返青至分蘖期浅水灌溉，后期每灌1次水，待其自然消耗后，田面呈湿润状态，再灌下次水)；受旱灌溉(移栽返青至分蘖期浅水灌溉，分蘖期后一直不留水层，土壤保持50%～70%的饱和含水率，每次灌水记载灌水量)。每个处理各15盆，盆钵高35 cm，上底圆直径30 cm。取稻田土晒干后过筛，每钵装土20 kg。移栽前7 d放水浸泡。于6月10日播种，7月15日移栽。每盆移栽3穴，每穴2苗。将盆体置于防雨棚内，无雨天揭开防雨棚。每盆施复合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)10 g，折合纯N 150 kg/hm2，采用一次性全层施肥法。

1.3 测定指标与方法

灌水记载：每天上午9：00及下午18：00查看盆中水分状况，并用容量瓶灌水以保持处理所需水分。精确记载各处理每次灌水量。叶面积和干物重：分别在分蘖期、孕穗期、齐穗期取样，每个处理选取4穴代表性水稻植株，分别测量上3叶的叶长、叶宽(叶片最宽处)，用长宽系数法计算叶面积，然后截取叶片、茎秆(含叶鞘)、根系袋装，105℃杀青30 min，经80℃烘干至恒重，考查干物质积累动态。根系特性测定：于分蘖盛期，每处理选择一盆3穴，带回实验室用水清洗干净，用常规方法测定根长、根体积、白根数以及根生物量。叶片光合速率的测定：分别在9月8日、9月15日、9月30日(水稻处于抽穗至齐穗期)选取代表性植株进行测定，用LI-6400型便携式光合作用测定仪(美国LI-COR公司生产)，在上午10～11点测定剑叶中部的光合速率，每处理重复测定5点。考种与测产：成熟期各处理取5蔸有代表性的稻株，考查其经济性状，计算经济产量。

1.4 数据处理方法

数据计算与统计分析采用Excel 2003和DPS V 3.01软件进行。

2 结果与分析

2.1 不同灌溉方式对水稻生长的影响

2.1.1 水稻功能叶

由表1可知，移栽30 d后，水稻上3叶叶面积均以浅水灌溉最大，其次是间歇灌溉，以受旱灌溉的叶面积最小，浅水灌溉第1叶、第2叶、第3叶分别比受旱灌溉超出15.0，5.9，12.0 cm2；移栽40 d后，上3叶叶面积以浅水灌溉最大，深水灌溉和间歇灌溉差异小，受旱灌溉最小；浅水灌溉上3叶叶面积分别比受旱灌溉超出6.3，15.4，6.0 cm2；移栽55 d后，第1叶以深水灌溉最大，比最小的受旱灌溉超出11.7 cm2，浅水灌溉的第2叶面积最大，比受旱灌溉超出 11.3 cm2，第3叶以深水灌溉最大，比受旱灌溉超出10.7 cm2。因此，浅水灌溉有利于促进水稻功能叶生长；受旱灌溉对水稻叶片生长影响很大，严重制约了叶片的正常发育。

表1 不同水管理方式下的植株上3叶叶面积比较(cm2)

2.1.2 水稻株高与分蘖

由表2可知，不同灌溉处理株高表现从高到低依次为浅水灌溉、深水灌溉、间歇灌溉、受旱灌溉。深水灌溉与浅水灌溉、间歇灌溉与受旱灌溉差异不显著；但深水灌溉、浅水灌溉与间歇灌溉、受旱灌溉间差异显著；各灌溉处理穗长从高到低依次为浅水灌溉、深水灌溉、间歇灌溉、受旱灌溉，浅水灌溉与深水灌溉、间歇灌溉差异不显著，但与受旱灌溉差异显著；不同灌溉处理最高分蘖数从高到低依次为间歇灌溉、浅水灌溉、深水灌溉、受旱灌溉,差异不明显。可见，浅水灌溉有利于稻株生长，增加穗长；而受旱灌溉株高和穗长都受到水分制约，影响很大，但最高分蘖数影响不大。

表2 不同水管理方式下水稻植株性状比较

2.1.3 水稻干物质积累

由表3可知，齐穗期地上部干物重以浅水灌溉最大，深水灌溉次之，以受旱灌溉最小。不同灌溉方式地上部干物质积累有明显差异，浅水灌溉处理下干物质积累最多，深水灌溉比间歇灌溉、受旱灌溉光合产物积累优势强。随生育进程，根干重增加，齐穗期达到最大，深水灌溉与受旱灌溉对根系生物量累积有利，而间歇灌溉对根系生长影响较大。

从根冠比来看，各生育期以受旱灌溉较大，深水灌溉次之，间歇灌溉较小，从总体变化趋势来看，随着生育期进程，根冠比下降。特别是在分蘖盛期，受旱灌溉根条数最少，但白根数多，且占总根数的比例达到67.4%，分别高出深水灌溉、浅水灌溉、间歇灌溉。同时，受旱灌溉的根最长，较之最短的浅水灌溉要长2.9 cm(表4)。

表3 不同水管理方式的植株干物质积累

表4 不同水管理方式下水稻分蘖盛期根系特性

2.2 不同水管理方式对水稻生理特性的影响

由表5可见，从水稻齐穗期后观测到的叶片光合速率、气孔导度和蒸腾速率，处理之间均表现出显著性差异，因此不同水分管理方式对上述因素影响很大。光合速率以浅水灌溉最大，以受旱灌溉最小，特别是在9月15日的观测数据表明，浅水灌溉的光合速率比受旱灌溉高8.71 µmol/(m2·s)。气孔导度也以浅水灌溉最大，间歇灌溉和深水灌溉次之，受旱灌溉最小，而且差异极显著。特别是9月15日的数据表明，受旱灌溉严重影响了叶片的气孔导度，仅0.07 µmol/(m2·s)；从蒸腾速率来看，9月30日以间歇灌溉最大，深水灌溉最小，差异极显著。水分利用率以受旱灌溉最大，而间歇灌溉最小，9月 15日测定的数据表明处理间存在显著差异，但其他两个时间测定的数据差异不大。根据灌水量和水稻产量计算灌溉水利用效率，结果表明，浅水灌溉的效率最高，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较

表6 不同水管理方式下灌水量和灌溉水利用效率

2.3 不同水管理对产量及构成因素的影响

表7可知，不同灌水处理间产量存在显著差异，以浅水灌溉产量最高，其次是深水灌溉和间歇灌溉，受旱灌溉的产量最低。浅水灌溉产量是受旱灌溉的2.1倍。从产量构成因素分析，有效穗数以深水灌溉最多，但每穗粒数、结实率及千粒重均以浅水灌溉最大，特别是受旱灌溉的每穗粒数与其他 3个处理差异很大；受旱灌溉结实率最低仅为56.6%；千粒重以间歇灌溉最低，因此，浅水灌溉有利于促进每穗粒数，提高结实率和千粒重，从而提高了水稻产量；而受旱灌溉严重影响了每穗粒数，空秕粒多，结实率大大降低，从而显著减少了水稻产量。

表7 不同水管理方式下水稻产量及产量构成因素

3 结论与讨论

前人研究[11,12]认为田间水分过多或过少都会造成根系和冠层功能降低，不利于干物质积累。本研究结果表明，深水灌溉水稻分蘖多，生物量大，但生育后期叶和根系易早衰。浅水灌溉株高和穗长显著增加，根系生长良好，有利于矿质营养的吸收，促进叶生长，地上干物质积累多。受旱灌溉株高、穗长受到影响，植株生物量降低。因此，湿润灌溉有利于根系生长，延长根系生命周期，从而促进干物质的积累。

本研究结果表明，浅水灌溉光合速率高，深水灌溉与间歇灌溉次之，而受旱灌溉最低；蒸腾速率以间歇灌溉、浅水灌溉较高，深水灌溉、受旱灌溉最小，这与前人研究[13]结果不一致。气孔导度通过作物蒸散和光合速率，从而影响作物产量和品质。气孔导度以浅水灌溉最高，而受旱灌溉最低，因此受旱灌溉光合速率与蒸腾速率均为最低值。浅水灌溉、间歇灌溉水分利用率较之深水灌溉、受旱灌溉要低，受旱灌溉水分利用率最高。而从灌溉水的利用效率来看，浅水灌溉是最高的，间歇灌溉次之，而深水灌溉最低。这与前人研究结果[14]较一致。

与深水灌溉相比，浅水灌溉水分利用效率和产量较高，原因可能是孕穗期浅水灌溉有利于“源”的积累和“库”的形成；生育中后期浅水灌溉有利于同化物的输出，促进籽粒灌浆结实，有效穗、穗粒数、结实率和千粒重均提高。受旱灌溉可能由于水稻长期处于水分亏缺状态，使“源”不足，阻碍籽粒灌浆结实，导致穗粒数、结实率和千粒重低，是造成产量低的主要原因。

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