，

(湖南农业大学农学院，长沙 410128)

2012-10-16

*通信作者, Email:zqf_cis@126.com。

国家粮食丰产科技工程项目(2011BAD16B01)。

不同水分管理方式对水稻生长及产量的影响

周峥嵘，傅志强*

(湖南农业大学农学院，长沙 410128)

通过盆栽试验观测不同水分管理方式对水稻生长的影响。结果表明：深水灌溉产量分别比湿润灌溉、间歇灌溉、受旱灌溉超出22.6%、37.9%、55.8%，湿润灌溉水分利用率分别比间歇灌溉、受旱灌溉高0.29、0.33 kg/m3。湿润灌溉、间歇灌溉有利于水稻生长发育、干物质积累、产量形成，并提高了水分利用率，显著减少了灌水量。受旱灌溉虽节省了灌水量，但显著减产，灌溉水利用率较低。因此，采用湿润灌溉方式既能确保水稻稳产，又能显著减少用水量。

水稻；水分管理；生长；产量

传统的水稻栽培采用淹水灌溉，耗水量达6 000～9 000 m3/hm2，水资源浪费严重。目前中国灌溉水利用效率为30%～40%，作物水分生产效率不足1.0 kg/m3[1～3]。湘南地处中亚热带南部，是湖南省热量条件最为丰富的地区。多年平均气温在17.6℃，≥10℃活动积温为5 500～5 600℃，无霜期288 d，具有“湘南温室”之称。年平均降水量1 445.5 mm，是全省雨水最多的地区之一。但梯冲田、丘岗坡地面积大，降雨时空分布不匀，水利蓄积差，易造成夏秋二季旱灾。季节性干旱是影响水稻稳产丰产的主要因素，梯冲田、天水田早稻降雨丰沛，灌溉水利用效率低；晚稻移栽期缺水而难以栽植，生长期因干旱而减产。本研究旨在探明不同水管理方式对水稻生育特性、产量和水分利用率的影响，以期为湖南省湘南丘岗区水稻节水抗旱提供理论与实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

供试品种选用杂交晚稻组合岳优9113，全生育期115 d，由湖南农丰种业公司提供。2010年7月～10月在湖南农业大学水稻实验教学基地进行。试验土壤肥力：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(H2O)6.20。试验设置4个处理，处理A：淹水灌溉(保持水深3～5 cm)；处理B：湿润灌溉，即移栽返青后浅水灌溉(保持水深约1 cm)；处理C：间歇灌溉(每灌1次水，待其自然消耗后，田面呈湿润状态，再灌下次水)；处理D：受旱灌溉(移栽返青后即不留水层)。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。6月10日播种，7月15日移栽。每盆移栽3穴，每穴2苗。将盆钵置于防雨棚内，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。用量筒灌水并精确记载各处理每次灌水量。

1.2 观测指标与方法

分别在分蘖期、孕穗期、齐穗期取样，每个处理选取4丛代表性水稻植株，分别测量倒一叶(剑叶)至倒三叶的叶长、叶宽(叶片最宽处)，用长宽系数法计算叶面积，然后分部位袋装，105℃杀青30 min经80℃烘干至恒重，考查干物质积累动态。根体积以及根生物量用常规方法进行。

从分蘖盛期开始，每隔7 d用SPAD-501型叶绿素仪测定剑叶叶绿素含量。齐穗期用LI-6400型便携式光合作用测定仪(LI-COR公司生产)，于晴天9∶00～11∶00测定剑叶中部的光合速率、蒸腾速率，计算水分利用率。每处理各小区测定5株。

成熟期各小区取5蔸有代表性的稻株，考查其经济性状，计算经济产量。

1.3 数据分析

利用Excel2003与DPS3.01软件处理数据。

2 结果与分析

2.1 不同水分管理方式对水稻植株生长的影响

2.1.1 不同水分管理方式对水稻功能叶及叶面积的影响

从表1可知，在水稻孕穗期、齐穗期和成熟期，上3叶叶面积基本上呈现深水灌溉>湿润灌溉>间歇灌溉>受旱灌溉。在孕穗期，不同灌溉处理剑叶叶长为深水灌溉>湿润灌溉>受旱灌溉>间歇灌溉,倒二叶、倒三叶叶长为深水灌溉>湿润灌溉>间歇灌溉>受旱灌溉；不同处理的叶宽，剑叶、倒二叶是湿润灌溉>深水灌溉>间歇灌溉>受旱灌溉。说明不同灌溉处理对株型产生了一定的影响，受旱灌溉对叶片的影响最大，不利于功能叶的生长。齐穗期，剑叶叶长以湿润灌溉最长，受旱灌溉最短，极差为10.49 cm；叶宽以间歇灌溉最大，比受旱灌溉高出0.11 cm，其余处理间差异很小；倒二叶叶长以深水灌溉最大，分别比湿润灌溉、间歇灌溉、受旱灌溉长4.08、6.67、10.51 cm，叶宽以间歇灌溉最大，受旱灌溉最小，相差0.16 cm；倒三叶叶长以深水灌溉最大，湿润灌溉最小，极差为3.18 cm，叶宽以间歇灌溉最大，与最小的受旱灌溉相差0.18 cm。 从齐穗期到成熟期，不同灌溉处理单株上3叶叶面积降低幅度表现均为:间歇灌溉>湿润灌溉>深水灌溉>受旱灌溉。由此可见，间歇灌溉、湿润灌溉生育前中期对增加群体叶面积有益，但生育后期间歇灌溉叶片衰老速度快；深水灌溉可延缓叶片衰老；受旱灌溉抑制叶面积增长，生育后期叶片易早衰。

表1 不同水分管理方式下上3叶长宽与叶面积

2.1.2 不同水分管理方式对干物质积累的影响

从表2可知，孕穗期地上部植株生物量以深水灌溉最多，湿润灌溉、间歇灌溉次之，受旱灌溉最少，极差为24.7 g/株，深水灌溉分别比湿润灌溉、间歇灌溉、受旱灌溉高出13.2%、19.1%、44.2%。成熟期地上部植株干重湿润灌溉>深水灌溉>间歇灌溉>受旱灌溉，极差为14.4 g/株，湿润灌溉分别比深水灌溉、间歇灌溉、受旱灌溉高出10.5%、15.7%、21.9%。说明不同灌水处理对干物质积累有很大影响，湿润灌溉干物质积累多，深水灌溉、间歇灌溉比受旱灌溉光合产物积累优势强。

孕穗期根系干重以深水灌溉最多，湿润灌溉、间歇灌溉次之，受旱灌溉最少，极差为7.1 g/株，深水灌溉分别比湿润灌溉、间歇灌溉、受旱灌溉高出11.7%、29.1%、68.9%。根冠比以深水灌溉、湿润灌溉最大，分别比间歇灌溉、受旱灌溉高出12.5%、50%；根体积深水灌溉>湿润灌溉>间歇灌溉>受旱灌溉，极差为46 mL/株，深水灌溉分别比湿润灌溉、间歇灌溉、受旱灌溉高出14.3%、49.4%、59.7%。

表2 不同处理植株生物量比较

2.1.3 不同水分管理方式对株高、茎蘖动态的影响

植株株高深水灌溉>间歇灌溉>湿润灌溉>受旱灌溉，极差为15.2 cm。深水灌溉、间歇灌溉、湿润灌溉均与受旱灌溉间差异极显著(p<0.01)，深水灌溉与间歇灌溉、湿润灌溉均达到显著性水平(p<0.05)，而间歇灌溉与湿润灌溉间差异不显著。深水灌溉分别比间歇灌溉、湿润灌溉、受旱灌溉高出2.2%、4.1%、16.1%。说明干旱严重制约水稻生长。

图1 不同水分管理方式下茎蘖数动态

从图1可知，植株茎蘖数、有效分蘖数湿润灌溉>间歇灌溉>受旱灌溉>深水灌溉，极差为3.9个/株，湿润灌溉分别比间歇灌溉、受旱灌溉、深水灌溉高出16.1%、26.9%、32.7%。多重比较表明，湿润灌溉、间歇灌溉与受旱灌溉、深水灌溉差异极显著(p<0.01)，湿润灌溉与间歇灌溉差异显著(p<0.05)，而受旱灌溉与深水灌溉间差异不显著。深水灌溉在分蘖盛期的茎蘖数比间歇灌溉、受旱灌溉均要多，但在生育后期有效分蘖数显著减少。因此深水灌溉对水稻分蘖有抑制作用，不利于植株有效分蘖与有效穗的形成。

2.2 不同水分管理方式对功能叶光合特性的影响

2.2.1 剑叶叶绿素SPAD值比较

剑叶叶绿素含量变化如图2示。从图可知，剑叶叶绿素含量呈S形变化。在拔节孕穗期，剑叶叶绿素含量是间歇灌溉方式最高，受旱灌溉也保持较高的含量。抽穗期，剑叶叶绿素含量以深水灌溉与湿润灌溉较高，间歇灌溉与受旱灌溉较低。在水稻生育后期,间歇灌溉与受旱灌溉仍然保持较高的叶绿素含量。

图2 不同处理剑叶叶绿素含量季节变化

2.2.2 不同水分管理方式对光合速率、蒸腾速率以及水分利用率的影响

从表3可知，光合速率以间歇灌溉最强，受旱灌溉最弱，极差为2.6 μmol/(m2·s)，间歇灌溉分别比湿润灌溉、深水灌溉、受旱灌溉高出5.8%、12.2%、18.3%，间歇灌溉、湿润灌溉高于深水灌溉与受旱灌溉。蒸腾速率间歇灌溉>湿润灌溉>深水灌溉>受旱灌溉，极差为3.69 mmol/(m2·s)，间歇灌溉分别比湿润灌溉、深水灌溉、受旱灌溉高出6.2%、7.7%、32.9%。水分利用率以受旱灌溉最大，深水灌溉最小，极差为0.34‰，受旱灌溉分别比间歇灌溉、湿润灌溉、深水灌溉高出17.5%、17.5%、22.1%。

表3 齐穗期不同水分管理方式下光合速率、蒸腾速率与水分利用率

2.3 不同水分管理方式对灌水量及灌溉水利用率的影响

从表4可知，灌水量以深水灌溉最多，分别比湿润灌溉、间歇灌溉、受旱灌溉多出了477.83、392.64、1105.2 m3/hm2，湿润灌溉、间歇灌溉、受旱灌溉灌水量分别是深水灌溉的73.5%、62.1%、44.3%；灌溉水利用率以深水灌溉最大，受旱灌溉最低，深水灌溉分别比湿润灌溉、间歇灌溉、受旱灌溉高出12.9%、28.5%、30.6%。受旱灌溉虽然节省了灌水量，但显著减少了产量，导致灌溉水利用率较低。湿润灌溉节省了灌水量，灌水利用率较高。在水资源不足的背景下，湿润灌溉是可行的灌水方式。

表4 不同水分管理方式下灌水量及灌溉水利用效率

2.4 不同水分管理方式对水稻产量的影响

各处理的产量为深水灌溉>湿润灌溉>间歇灌溉>受旱灌溉，深水灌溉产量分别比湿润灌溉、间歇灌溉、受旱灌溉超出22.6%、37.9%、55.8%，差异显著(表5)。产量构成因素比较，有效穗数以湿润灌溉最多，湿润灌溉分别比深水灌溉、间歇灌溉、受旱灌溉高出1.7%、14.2%、10.2%；每穗总粒数以深水灌溉最多，湿润灌溉最小，深水灌溉分别比间歇灌溉、受旱灌溉、湿润灌溉高出10.9%、12.7%、23.6%；结实率以深水灌溉最高，受旱灌溉最低，极差为26.5%，深水灌溉分别比湿润灌溉、间歇灌溉、受旱灌溉高出5.1%、21.5%、41.9%；千粒重以间歇灌溉最大，受旱灌溉最小，间歇灌溉分别比湿润灌溉、深水灌溉、受旱灌溉高出1.7%、2.1%、6.8%。较之其他灌溉方式，受旱灌溉有效穗数、总粒数、结实率以及千粒重均减少，显著减少了产量。

表5 不同处理的产量及产量构成因素

注：表中同列不同英文字母表示差异显著。

3 结论与讨论

试验结果表明，湿润灌溉、间歇灌溉对水稻产量略有影响，但显著减少了灌水量，而且这种灌溉方式下水稻植株生理活动旺盛，更有利于水稻生长发育、干物质积累、产量形成和水分利用率的提高。受旱灌溉方式严重影响了产量的形成，在丘岗区无水源灌溉的条件下采用这种方式可以增加水稻产量。如果能筛选出抗旱能力更强的水稻品种有可能获得更高的产量。

前人研究认为，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[3～6]。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。湿润灌溉、间歇灌溉促进根系生长，延缓根、叶衰老，根系生长良好，分布合理，有利于矿质营养的吸收，促进叶生长，地上干物质积累多。受旱灌溉虽然有利于根系生长，但长期处于缺水状态，不利于植株的生长和养分吸收转运，从而导致分蘖能力下降、生物量减少。因此，间歇灌溉和湿润灌溉可以提高土壤表面透气性，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。同时，湿润灌溉水分利用率明显高于间歇灌溉和受旱灌溉。受旱灌溉虽然节省了灌水量，但显著减产，灌溉水利用率较低。因此，采用湿润灌溉方式可以在保证产量的前提下，显著节省灌溉用水量。

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S511.07

A

1001-5280(2012)07-0005-04

10.3969/j.issn.1001-5280.2012.07.02