不同生育时期水分胁迫对苏打盐渍土水稻产量及生理指标的影响

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为明确水分胁迫对苏打盐渍土水稻产量及生理指标的影响。本研究采用土壤水势0kPa(处理A湿润状态)、土壤水势-15kPa(处理B)、土壤水势-30kPa(处理C)以及CK(保持水层)4个水分调控处理,研究了分蘖期(前、后)、拔节孕穗期、抽穗开花期、灌浆乳熟期以及蜡熟期水分调控对苏打盐渍土水稻的产量构成、干物质积累、生理特性、光合速率以及生长发育动态的影响,并分别进行了深入分析。主要结果如下:1、对苏打盐渍土水稻分蘖前期水分调控分析发现:叶绿素含量由高到低表现为处理A(0kPa)>CK(保持水层)>处理B(-15kPa)>处理C(-30kPa);各水分处理脯氨酸含量均表现出高于CK;水分胁迫后CK(保持水层)分蘖数最高、处理C(-30kPa)数量最少;处理B(-15kPa)和处理C(-30kPa)比CK(保持水层)最高分蘖出现期晚5-10d;随水分胁迫程度的加重,水稻叶面积指数明显降低;水分胁迫对干物质量影响差异不明显,复水15d后总干物质重差异表现为处理A(0kPa)>CK(保持水层)>处理B(-15kPa)>处理C(-30kPa);经水分胁迫后处理A(0kPa)、处理B(-15kPa)、处理C(-30kPa)的产量分别比对照减少7.48%、17.89%和27.63%。由此说明,保持水层灌溉对苏打盐碱地水稻分蘖前期的生长发育具有积极作用。2、苏打盐渍土水稻分蘖后期水分调控结果表明:株高和分蘖数均表现为CK(保持水层)>处理A(0kPa)>处理B(-15kPa)>处理C(-30kPa);水分胁迫期叶面积扩展受到明显抑制,但复水后叶面积迅速恢复生长;处理A(0kPa)与CK(保持水层)的叶绿素含量无显著性差异;各处理脯氨酸含量无显著性差异;干物质重呈处理A(0kPa)>CK(保持水层)>处理C(-30kPa)>处理B(-15kPa),差异显著,水分调控期间,水稻生长受到一定抑制,复水后,生长得到恢复;产量表现为处理A(0kPa)>CK(保持水层)>处理B(-15kPa)>处理C(-30kPa)的趋势,处理A与CK差异不显著,分析发现,处理A(0kPa)产量高的原因具有较高穗粒数及千粒重。由此可见,分蘖后期处理A(0kPa)对水稻产量影响不大,主要因为穗粒数增加,这是水稻分蘖后期水分控制后继续生长的补偿效应。3、苏打盐渍土水稻拔节孕穗期水分胁迫显著抑制水稻生长,影响程度与水分胁迫水平正相关;随水分胁迫程度加重,叶面积指数和叶绿素含量显著降低;叶片游离脯氨酸含量随土壤水分胁迫程度增大而逐渐升高;叶片相对电导率和丙二醛含量均呈CK(保持水层)<处理A(0kPa)<处理B(-15kPa)<处理C(-30kPa);随着水分胁迫的增强,叶片可溶性糖的含量呈先升高后降低的趋势,处理B(-15kPa)的含量最高;可溶性蛋白含量呈处理A(0kPa)>处理C(-30kPa)>处理B(-15kPa)>CK(保持水层)趋势;过氧化物酶含量表现为处理B(-15kPa)>处理A(0kPa)>处理C(-30kPa)>CK(保持水层);叶片净光合速率呈明显不同的日变化趋势,CK(保持水层)和处理A(0kPa)呈双峰曲线,处理B(-15kPa)和处理C(-30kPa)则呈单峰曲线,在整个日变化中,叶片净光合速率呈CK(保持水层)>处理A(0kPa)>处理B(-15kPa)>处理C(-30kPa);随着胁迫程度的加强,叶片气孔导度和叶片蒸腾速率显著下降;CK(保持水层)和处理A(0kPa)叶片胞间CO2浓度的日变化趋势基本一致;复水15d后CK干物质量分别比处理A(0kPa)、处理B(-15kPa)和处理C(-30kPa)高50.42%、17.72%、100.25%;产量呈CK(保持水层)>处理A(0kPa)>处理B(-15kPa)>处理C(-30kPa)的趋势。4、苏打盐渍土水稻抽穗开花期水分胁迫结果表明,叶绿素含量和可溶性糖含量表现为处理A(0kPa)>CK(保持水层)>处理B(-15kPa)>处理C(-30kPa),CK(保持水层)与处理A(0kPa)之间差异不显著,CK(保持水层)与处理B(-15kPa)、处理C(-30kPa)差异达显著水平;叶片中游离脯氨酸由高到低的顺序为处理C(-30kPa)>处理B(-15kPa)>处理A(0kPa)>CK(保持水层),处理A(0kPa)与CK(保持水层)差异不显著,CK(保持水层)与处理B(-15kPa)和处理C(保持水层)差异极显著(P<0.01);可溶性蛋白各处理间差异不显著;丙二醛含量随胁迫程度加重呈上升趋势,各处理差异显著;叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均表现为CK(保持水层)>处理A(0kPa)>处理B(-15kPa)>处理C(-30kPa),而叶片胞间CO2浓度的4个处理变化正相反,处理A(0kPa)使叶片保持了长期和较高的净光合速率,光合生产受到影响较小;而处理B(-15kPa)和处理C(-30kPa)条件下,由于叶片质量受到影响,明显降低了叶片的净光合速率,最终导致光合物质生产减少,进而降低了经济产量;水分胁迫处理结束,干物质由高到低依次为处理B(-15kPa)>CK(保持水层)>处理A(-15kPa)>处理C(-30kPa),复水15的后,CK的总干物质重分别比处理A(0kPa)、处理B(-15kPa)和处理C(-30kPa)分别高21.89%、20.12%、26.64%;穗数、穗粒数、千粒重、结实率、产量均呈现CK(保持水层)>处理A(0kPa)>处理B(-15kPa)>处理C(-30kPa)趋势,处理间产量差异达到了显著水平(P<0.05)。表明,苏打盐渍土条件下,水稻抽穗开花期需保持水层灌溉,从而保证单位面积的颖花数和千粒重,确保水稻处于较高产量水平。5、苏打盐渍土水稻灌浆乳熟期进行土壤水势调控,籽粒产量处理A(0kPa)最高,比CK(保持水层)、处理B(-15kPa)、处理C(-30kPa)分别高出4.67%、20.68%和32.22%,主要通过千粒重和结实率的提高实现高产;根部干物质积累量处理A(0kPa)显著高于对照,复水后15d处理A(0kPa)地上部分干物质和根干重显著高于CK(保持水层)和其他两个处理;随土壤水势降低叶片LRWC和叶面积下降,但CK(保持水层)与处理A(0kPa)差异不显著,复水后处理A(0kPa)叶面积恢复到对照(保持水层)水平;各处理相对电导率和游离脯氨酸含量均高于CK(保持水层),含量随土壤水势的降低而增加;而叶绿素含量处理A(0kPa)高于CK(保持水层),而处理B(-15kPa)和处理C(-30kPa)均低于CK(保持水层),但CK(保持水层)与处理A(0kPa)之间差异不显著;叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均表现为CK(保持水层)>处理A(0kPa)>处理B(-15kPa)>处理C(-30kPa),而叶片胞间CO2浓度的4个处理变化正相反,CK(保持水层)与处理A(0kPa)间差异明显。苏打盐碱地水稻在灌浆乳熟期不必持续淹水灌溉,湿润灌溉可增加水稻结实率、千粒重,根系活力、地上部分干物质积累量以及叶片叶绿素含量,从而提高水稻产量并节约了水资源,为苏打盐渍地水稻产业的可持续发展提供理论参考。6、苏打盐渍土水稻蜡熟期进行土壤水分调控,籽粒产量呈处理A(0kPa)>CK(保持水层)>处理B(-15kPa)>处理C(-30kPa)的趋势,处理A(0kPa)比CK(保持水层)、处理B(-15kPa)和处理C(-30kPa)分别增产3.01%、12.40%、18.08%;总干物质积累量表现为处理A(0kPa)>CK(保持水层)>处理B(-15kPa)>处理C(-30kPa),处理A略高于CK,差异不显著,处理A和CK与处理B、处理C的差异达显著水平(p<0.01);CK叶绿素含量与处理A、处理C无显著性差异,与处理B差异显著(p<0.05);叶片中游离脯氨酸含量由高到低的顺序为处理B>处理C>CK>处理A,但处理间差异不显著。苏打盐碱地水稻蜡熟期田间应保湿润状态(0kPa),保持水层灌溉(CK)或者遇到干旱胁迫(-15kPa和-30kPa)均不利于籽粒的灌浆成熟。7、苏打盐渍土水稻节水灌溉规律:插秧至分蘖前期保持水层3cm-4cm;分蘖后期至拔节前期保持土壤湿润灌溉;拔节孕穗至抽穗开花期保持水层3cm-4cm;灌浆乳熟期保持土壤湿润状态;蜡熟期保持土壤湿润状态渐干。8、通过东北师范大学科技查新咨询中心教育部科技查新工作站对相关文献的分析,国内外公开发表的中英文文献中,除论文查新项目课题组公开发表的1篇文献外,未见有与以下内容相同的研究报道:苏打盐渍土种植水稻的各个生育时期控水对产量及生理指标的影响,形成苏打盐渍土水稻节水灌溉规律;苏打盐渍土水稻灌浆乳熟期0kPa土壤水势对根部,以及保持水层3cm-4cm条件对叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间CO2浓度的影响。见附件不同生育时期水分胁迫对苏打盐渍土水稻产量及生理指标的影响科技查新报告及相关中文文献检索结果清单。
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