干湿交替灌溉与氮肥形态耦合对水稻光合特性及氮素利用的影响

  【目的】  探讨干湿交替灌溉与氮肥形态对水稻光合特性及氮肥利用的影响。  【方法】  以徐稻3号为材料，在防雨棚内按处理数量构建9 m × 1.5 m × 0.4 m水泥池，用于2因素3水平完全区组试验。因素1为灌溉方式:浅水层灌溉 (0 kPa，CK)、轻度干湿交替灌溉 (?20 kPa)、重度干湿交替灌溉 (?40 kPa)。因素2为氮素形态:100%NH₄+-N (NH)、50%NH₄+-N+50%NO₃–-N (1/2NH+1/2NN)、100%NO₃–-N (NN)。在水稻分蘖盛期、幼穗分化始期、抽穗期和成熟期取植株样品，测定水稻根系氮代谢酶活性、叶片光合荧光特性及植株各部位氮素含量。  【结果】  在相同氮肥形态下，轻度干湿交替灌溉根系硝酸还原酶 (NR)、谷氨酰胺合成酶 (GS)、谷氨酸合成酶 (GOGAT)、谷氨酸脱氢酶 (GDH) 活性与浅水对照相比分别增加6.4%～80.4%、8.1%～85.9%、5.1%～61.8%与13.4%～94.0%；叶片光合速率及最大光化学效率得到提升；水稻产量、光合氮素利用率及氮肥农学效率明显提高，重度干湿交替灌溉则抑制根系NR、GS、GOGAT及GDH活性，降低叶片光合速率及最大光化学效率，最终导致水稻产量、光合氮素利用率及氮肥农学效率显著降低 (P < 0.05)。在浅水对照下，NH处理可改善根系氮代谢酶活性，提高叶片光合速率及最大光化学效率，有利于水稻产量、光合氮素利用率及氮肥农学效率的提升。干湿交替灌溉下，铵硝混合处理提高了根系氮代谢酶活性，增加了叶片光合速率及最大光化学效率，提高了水稻产量、光合氮素利用率及氮肥农学效率。相关分析表明，根系GS、GOGAT及GDH活性及叶片光合速率、最大光化学效率与氮素农学效率呈显著 (P < 0.05) 或极显著 (P < 0.01) 的正相关关系，而非光化学猝灭系数则与氮肥吸收利用率呈显著的负相关关系 (P < 0.05)。  【结论】  水稻生长期一直保持浅水层时，供应100%铵态氮可以充分发挥水肥的耦合效应，促进根系氮代谢酶活性，提高叶片的光合速率及最大光化学效率，有利于水稻的高产及氮高效利用。轻度干湿交替灌溉则以施用50%铵态氮和50%硝态氮混合氮肥最佳。     

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

  【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。     

施磷量对不同磷敏感型水稻产量、品质及根系生长的影响

适宜的磷肥用量对提高水稻产量、改善稻米品质以及提高资源利用效率尤为重要。研究不同施磷量对水稻的产量、品质、根系生长的影响,探究根系与稻米品质间的关系,以期为水稻的高产优质高效栽培提供理论依据。以弱耐低磷品种连粳7号和强耐低磷品种甬优2640为供试材料,进行盆栽试验,试验设计4个磷肥施用量(按P2O5计),分别为0、60、120、180 kg·hm-2(分别以P0、P60、P120、P180表示),分别于分蘖盛期、抽穗期、成熟期3个时期测定水稻根长、根系生理活性、产量及品质指标,分析不同处理对水稻产量、品质及根系生长的影响。结果表明,随着施磷量的增加,水稻产量、加工品质、外观品质、蒸煮与营养品质、根长、根系氧化力与酸性磷酸酶活性均呈现先增加后降低的趋势,连粳7号的以上各指标在P120处理时达到最高,而甬优2640的各指标则是在P60处理时最高。与不施磷肥相比,抽穗期处理连粳7号在P120处理时根长、根系氧化力、根系酸性磷酸酶活性分别增加了51.1%、21.3%、14.6%;甬优2640在P60处理时根长、根系氧化力、根系酸性磷酸酶活性分别增加了66.6%、32.7%、17.7%。不同磷敏感型比较发现,甬优2640的产量、加工品质、蒸煮与营养品质、根长、根系氧化力、根系酸性磷酸酶活性高于连粳7号,垩白面积、垩白利率、垩白度均低于连粳7号。相关性分析可知:根长、根系氧化力、根系酸性磷酸酶活性与加工品质显著正相关,与外观品质显著负相关;根长与胶稠度呈极显著正相关。强耐低磷品种甬优2640在P60处理下具有更好的根系形态及生理活性,同时提高结实率与千粒重,促进水稻高产优质。     

拔节期和花后渍水对小麦产量、干物质及氮素积累和转运的影响

为给长江中下游小麦大面积高产稳产栽培提供理论与实践依据,以扬辐麦4号为材料,研究拔节期和花后连续渍水5d、10d和15d对小麦产量及其构成因素、干物质和氮素积累与转运的影响。结果表明,拔节期和花后渍水处理均显著降低了小麦产量、穗粒数、千粒重,并显著降低了成熟期根和地上部、花后地上部干物质和氮素积累量及根冠比。随渍水时间的延长,渍水对产量及其构成因素、干物质和氮素积累及转运量的影响总体呈增大趋势;籽粒产量、穗粒数、花后地上部干物质与氮素积累量、根冠比在渍水5d和10d间差异不显著,渍水5d和15d间差异显著。拔节期与花后短期渍水处理间产量差异不显著,但花后渍水15d产量显著低于拔节期渍水。花后渍水对千粒重、花后地上部干物质和氮素积累量、花前地上部干物质转运量的影响较大。     

遮光和渍水对小麦幼苗形态和生长的影响

为了解遮光、渍水及其互作对小麦幼苗形态及生长性状的影响,以长江中下游不同年代小麦品种扬麦1号(20世纪70年代)、扬麦158(20世纪90年代)和扬辐麦4号(21世纪正在应用)为材料,通过盆栽试验研究了遮光、渍水后小麦幼苗主茎叶龄、单株茎蘖数、单株次生根数、苗高、叶面积、干物重、比叶重和根冠比的变化。结果表明,遮光处理显著延缓幼苗叶龄,抑制分蘖的发生,而渍水处理影响不显著;遮光和渍水处理均显著降低单株次生根数、叶面积、比叶重及地上部和根干重,遮光影响程度重于渍水,遮光和渍水同时处理仅对比叶重、地上部和根干重、根冠比表现出一定的累加效应。处理结束后经20d恢复,仅不遮光+渍水处理下叶龄、苗高和比叶重基本恢复到正常生长水平;不遮光+渍水处理下单株次生根数及各处理下根干重表现出恢复趋势。不同品种间幼苗形态和生长性状表现出显著的差异。扬辐麦4号和扬麦158单株次生根数和比叶重均显著高于扬麦1号。不同处理下扬辐麦4号幼苗形态和生长性状相比正常生长幼苗的变化幅度总体上小于其他品种,表现出较好的苗期抗渍及抗弱光能力。