蒲勝海,王則玉,丁 峰,王彩風(fēng),劉小利,馬曉鵬,王濤,彭銀雙,李韻同
(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所,烏魯木齊 830091;2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北綠洲農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,烏魯木齊 830091;3.新疆慧爾農(nóng)業(yè)集團(tuán)股份有限公司,新疆昌吉 831100;4.奇臺(tái)縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,新疆奇臺(tái) 831800;5.石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院,新疆石河子 832000;6.烏魯木齊京誠(chéng)檢測(cè)技術(shù)有限公司,烏魯木齊 830000)
【研究意義】我國(guó)水稻播種面積占全國(guó)糧食作物播種面積的26%[1],產(chǎn)量約占糧食總產(chǎn)量的40%[2],其用水量占農(nóng)業(yè)用水量的65%[3]。水稻生產(chǎn)的灌溉方式主要以淹水灌溉為主,水分利用率僅為30%~40%[4]。水資源總量不足、時(shí)空分布不均、水分利用效率低已成為水稻生產(chǎn)發(fā)展的制約因素[5-7]。水稻節(jié)水栽培應(yīng)用膜下滴灌技術(shù),采取高頻高灌制度,其節(jié)水率高達(dá)50%~60%,且能維持較高的谷物產(chǎn)量[2,8],研究水稻節(jié)水覆膜栽培對(duì)提高水分效率和水稻生產(chǎn)具有重要意義[9]?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】水稻受旱后產(chǎn)量損失最嚴(yán)重的時(shí)期為開花灌漿期,尤其是灌漿前期,遭遇嚴(yán)重的土壤干旱往往會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)量顯著降低[10-13]。灌漿乳熟期干旱脅迫顯著增加了脫落酸含量、脯氨酸含量、過氧化物酶含量、過氧化氫酶,細(xì)胞的滲透勢(shì)和活性氧顯著增加[14]?;ê笊A段是籽粒灌漿的重要階段,稻米品質(zhì)形成在生育后期因干旱脅迫程度不同有所差異[10]。生育后期干旱脅迫對(duì)籽粒灌漿速率影響不大,灌漿期輕度水分脅迫反而有利于節(jié)水增產(chǎn),提升稻米品質(zhì)[15]?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】前人對(duì)于灌漿期水分虧缺對(duì)產(chǎn)量形成方面的影響進(jìn)行了一定研究[16-17]。但關(guān)于膜下滴灌條件下控水處理對(duì)水稻生理生化及產(chǎn)量形成的影響鮮有報(bào)道。需研究水稻灌漿期進(jìn)行控水處理后,分析不同控水下限條件對(duì)滴灌水稻光合特征、生理生化特性、根系活力、產(chǎn)量和水分利用效應(yīng)率的影響?!緮M解決的關(guān)鍵問題】在水稻灌漿期設(shè)置3種不同灌水控制下限,研究滴灌水稻灌漿期控水對(duì)其生理生化特性及稻米品質(zhì)的影響,為干旱區(qū)膜下滴灌水稻節(jié)水栽培提供理論依據(jù)。
1.1 材料
試驗(yàn)于2018~2019年在新疆石河子市現(xiàn)代節(jié)水灌溉兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和節(jié)水灌溉試驗(yàn)站(85°59′47″E,44°19′29″N)進(jìn)行,該地區(qū)5~9月平均氣溫分別為21.92和22.26℃,降水量分別為114.60和127.20 mm。土壤為典型的重壤土,有機(jī)質(zhì)11.89~15.69 g/kg,有效氮57.70~67.71 mg/kg,速效 磷21.80~22.36 mg/kg,速 效 磷424.00~521.00 mg/kg。0~40 cm田間持水量為21.42%、21.58%。
選擇新稻16號(hào)品種為研究對(duì)象,各處理采用“干播濕出”(在播種后灌水出苗)。
1.2 方法
1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
以田間持水率(θs)為標(biāo)準(zhǔn),在水稻灌漿期設(shè)置70%θs(W3)、80%θs(W2)、90%θs(W1)的3種不同灌水控制下限,并設(shè)常規(guī)淹灌為對(duì)照(CK),共計(jì)4個(gè)處理。每個(gè)處理重復(fù)3次,共計(jì)12個(gè)小區(qū),小區(qū)面積均為15 m2。利用水分傳感器實(shí)時(shí)定點(diǎn)監(jiān)測(cè)3種不同灌水控制下限處理0~30 cm土層的平均含水率,當(dāng)含水率達(dá)到灌水下限時(shí)補(bǔ)充灌溉至近土壤田間持水量狀態(tài)。種植模式為1膜2管4行,每個(gè)小區(qū)共有4根滴灌帶,滴頭間距為20 cm,滴頭流量為3.2 L/h。人工穴播,每穴點(diǎn)種8粒,深度2~3 cm,干播濕出。各小區(qū)間埋設(shè)60 cm深的防滲膜。表1,圖1
圖1 膜下滴灌水稻種植模式Fig.1 Rice planting pattern with filmed drip irrigation
表1 不同灌溉處理的田間控水標(biāo)準(zhǔn)變化Table 1 Field water control standards for different irrigation treatments
全生育期施肥總量為廄肥15 t/hm2,水溶性有機(jī) 肥120 kg/hm2,純 氮300 kg/hm2、P2O5120 kg/hm2、K2O 75 kg/hm2。基肥在臨秋冬翻地時(shí)一次性施用廄肥和P2O5;苗期肥分3次隨水滴施純氮30 kg/hm2,K2O 15 kg/hm2;分蘗肥分3次隨水滴施純氮110 kg/hm2,K2O 10 kg/hm2;拔節(jié)肥分3次隨水滴施純氮110 kg/hm2,K2O 25 kg/hm2,有機(jī)肥60 kg/hm2;穗肥分4次隨水滴施純氮50 kg/hm2,K2O 25 kg/hm2,有機(jī)肥60 kg/hm2。常規(guī)淹灌處理同時(shí)期等量撒施。各處理除灌水和施肥方式不同外,其余栽培措施均相同。
1.2.2 測(cè)定指標(biāo)
1.2.2.1 土壤水分含量
使用北京東方潤(rùn)澤生態(tài)科技股份有限公司生產(chǎn)的智墑(云智能土壤水溫傳感器),對(duì)水稻全生育期土層0~100 cm深度的水分變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
1.2.2.2 氣象數(shù)據(jù)
試驗(yàn)站配備自動(dòng)氣象站(TRM-ZS2型,錦州陽光氣象科技有限公司,錦州,中國(guó)),記錄溫度、降雨量、空氣濕度、太陽輻射等。圖2
圖2 水稻生育期降水量和平均氣溫變化Fig.2 precipitation and average temperature during the growth period of rice
1.2.2.3 光合特性
選擇晴朗無風(fēng)的天氣10:00~20:00進(jìn)行,使用LI-6 400便攜式光合測(cè)定儀(美國(guó)LI-COR公司生產(chǎn))測(cè)定每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取3穴水稻進(jìn)行,每片葉子記錄3個(gè)值。每隔2 h測(cè)定1輪,測(cè)定稻株最頂端完全展開葉的凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)以及胞間CO2濃度(Ci)等光合參數(shù)。測(cè)定時(shí)光量子密度為1 200μmol/(m2·s),將儀器的進(jìn)氣口與裝有恒定CO2濃度的鋼瓶相接,鋼瓶二氧化碳濃度配制成(370±5)μmol/mol。測(cè)定水稻劍葉的凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰作用(Tr)和胞間CO2濃度(Ci)。參考徐晨等[13]方法測(cè)定。水分利用效率(WUEY)為Pn與Tr的比值(Pn/Tr)。表觀葉肉導(dǎo)度(AMC)為Pn與Ci的比值,用于估測(cè)RuBPCase的活性。氣孔限制百分率Ls=(1-Ci/Ca)×100%,式中Ls為氣孔限制百分率,Ca為環(huán)境CO2濃度(即儀器進(jìn)氣口的CO2濃度)。參考徐晨等[18]方法測(cè)定。
1.2.2.4 保護(hù)酶活性
超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)采用李合生[19]方法測(cè)定。
1.2.2.5 滲透性調(diào)節(jié)物質(zhì)含量
茚三酮比色法測(cè)定脯氨酸含量;考馬斯亮藍(lán)G250染色法測(cè)定可溶性蛋白含量;葸酮比色法測(cè)定可溶性糖含量。采用李合生[19]方法測(cè)定。
1.2.2.6 根系活力
TTC法測(cè)定根系活力。采用李合生[19]方法進(jìn)行測(cè)定。
1.2.2.7 考種測(cè)產(chǎn)與WUE
每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取3穴,有效穗數(shù):每穗結(jié)實(shí)粒數(shù)在5粒以上的稻穗數(shù)(被病、蟲危害造成的白穗亦作有效穗數(shù)計(jì)算)。每粒穗數(shù):包括實(shí)粒、空癟粒(谷粒完全未灌漿的為空粒,灌漿充實(shí)程度不到2/3的為癟粒。)和已脫落的粒數(shù)。千粒重:2次隨機(jī)所取曬干揚(yáng)谷粒各1 000粒的平均重量,2次之差不大于3%。每個(gè)處理收割后測(cè)實(shí)際產(chǎn)量。
作物生長(zhǎng)過程中的ET用水量平衡法計(jì)算(錢曉晴等[20])
式中,ET表示蒸散量(mm),P表示降水量(mm),I表示降水量(mm)。Ds表示0~30 cm剖面中土壤含水量的變化(mm)。圖2WUE的計(jì)算參照錢曉晴等[20]方法。
式中,WUE為作物水分利用效率(kg/hm2·mm),Y為單位面積產(chǎn)量(kg/hm2),ET為作物水分利用率(mm)。
1.3 數(shù)據(jù)處理
使用Microsoft Excel 2016計(jì)算數(shù)據(jù),使用Origin 2018繪 制 數(shù) 據(jù)(OriginLab,Northampton,MA01060,USA),并使用IBM SPSS v22(IBM,Armonk,NY,USA)對(duì)處理之間的多個(gè)比較進(jìn)行雙向方差分析和鄧肯檢驗(yàn),顯著性閾值為P≤0.05。
2.1 控水處理對(duì)水稻葉片光合特性的影響
研究表明,拔節(jié)期時(shí)各處理的Pn、Ci沒有顯著 差 異(P>0.05),Pn處 于17.39~14.80 mmol/(min2·s),Ci在183~136 mmol/mol。隨著土壤含水量降低,Tr呈逐漸降低趨勢(shì);W3處理最小,與CK相比在2019年降低顯著。CK的Gs2018年顯著高于控水處理(P<0.05),2019年也顯著高于W1處理。灌漿期控水處理隨著土壤含水量的降低,各處理的Pn、Tr、Gs和Ci均呈下降趨勢(shì)且各處理間差異顯著(P<0.05)。與CK相比,W1、W2、W3處理Pn降幅為15.12%~72.38%;Tr降幅為25.32%~67.59%;Ci降幅為29.62%~62.61%;Gs降幅為5.93%~24.34%。成熟期W1、W2和W3處理的水稻葉片的Pn顯著低于CK(P<0.05),控水處理分別為CK的73.25%~48.87%;W1、W2和W3處理的Tr分別僅為CK的87.76~75.32%;W1、W2和W3處理的Gs分別僅為CK的78.26%、69.56%、91.30%;W1、W2和W3處理的Ci分別僅為CK的88.41%、75.50%、81.93%。
控水處理的水分利用效率(WUEY)顯著高于CK。其中,拔節(jié)期以W3的水分利用效率最高為3.16μmol/mmol,W1和W2均為3.09μmol/mmol,CK的水分利用效率(WUEY)僅為2.85μmol/mmol。灌漿期控水時(shí)W1、W2、W3處理的水分利用效率(WUEY)均顯著高于CK,與CK相比較分別提高了79.34%、46.11%、76.65%。進(jìn)入成熟期各控水處理的WUEY下降明顯,CK仍然保持在較高水平達(dá)到2.21μmol/mmol,分別是W1、W2、W3處理的1.32倍、1.37倍、1.91倍。控水條件下,與CK相比較控水各處理的Ci呈下降趨勢(shì),Ls呈上升趨勢(shì),表觀葉肉導(dǎo)度(AMC)呈下降趨勢(shì),3個(gè)控水處理均表現(xiàn)為顯著下降(P<0.05),水稻植株光合能力的下降可能不僅與氣孔限制有關(guān)也與非氣孔限制因素有關(guān)。控水條件下,與CK相比較控水各處理的Ci呈下降趨勢(shì),Ls呈上升趨勢(shì),表觀葉肉導(dǎo)度(AMC)呈下降趨勢(shì),3個(gè)控水處理均表現(xiàn)為顯著下降(P<0.05),水稻植株光合能力的下降可能不僅與氣孔限制有關(guān)也與非氣孔限制因素有關(guān)。圖3
圖3 控水處理下水稻葉片光合特性變化Fig.3 Effects of water control on Photosynthetic Characteristics of rice leaves
水稻葉片的Pn與Gs、Tr呈正相關(guān)(P<0.05),與Ci顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),Gs與Tr顯著正相關(guān)(P<0.01)。表2
表2 滴灌水稻光合參數(shù)間的相關(guān)矩陣Table 2 Correlation matrix between the photosynthetic parameters of drip irrigation rice
2.2 控水處理對(duì)抗氧化系統(tǒng)的影響
研究表明,隨著生育期推進(jìn),SOD、CAT、POD均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì);與POD相比,SOD、CAT變化幅度相對(duì)較大;控水灌溉有利于增強(qiáng)酶活性。SOD活性在拔節(jié)期變化范圍在167.21~193.00 U/g,2018年各處理間差異不顯著,2019年控水處理顯著高于CK;灌漿期各控水處理的SOD活性分別比CK高77.78%(W1)、83.59%(W2)、79.13%(W3),差異顯著;在成熟期的SOD活性逐漸降低,但活性仍大于拔節(jié)期。CAT活性在拔節(jié)期各處理的差異不顯著,灌漿期和成熟期差異明顯;灌漿期W3與其他處理相比較分別高出24.64%(CK)、7.72%(W1)、2.36%(W2);成熟期CAT活性低于拔節(jié)期。POD活性在拔節(jié)期各處理的差異不顯著;在灌漿期控水處理顯著高于CK(P<0.05),與CK相比較分別高出14.24%(W1)、13.14%(W2)、16.53%(W3);在成熟期的POD活性大小與拔節(jié)期相當(dāng),2018年僅W2與CK表現(xiàn)顯著,2019年各處理間活性差異較小。圖4
圖4 控水處理下抗氧化系統(tǒng)變化Fig.4 Effect of water control treatment on anti oxidation system
2.3 控水處理對(duì)滲透性調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響
研究表明,隨著生育期推進(jìn),可溶性糖含量、脯氨酸呈先增加后降低趨勢(shì),可溶性蛋白含量均呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢(shì)。在灌漿期,隨著土壤水分含量的降低可溶性糖含量逐漸升高,差異最顯著(P<0.05);W3處理可溶性糖含量最高,分別是CK、W1和W2處理的可溶性糖含量的2.32、1.35和1.38倍。各控水處理的水稻葉片可溶性蛋白含量均比CK含量低,灌漿期各處理間差異顯著(P<0.05),CK可溶性蛋白含量最高,較控水處理分別高出25.24%、9.95%、6.72%;在成熟期時(shí),葉片老化,可溶性蛋白含量大幅下降,CK仍可保持較高的可溶性蛋白含量為28.07μmol/g,較W1、W2、W3處理分別高出56.03%、59.85%、44.47%。2年的脯氨酸含量在灌漿期時(shí)W1、W2和W3處理均明顯高于CK(P<0.05),各處理在拔節(jié)期脯氨酸含量沒有顯著差異(P>0.05),2018年在成熟期控水處理顯著高于CK。圖5
圖5 控水處理下滲透性調(diào)節(jié)物質(zhì)變化Fig.5 Effect of water control treatment on Osmotic Adjustment Substances
2.4 控水處理對(duì)根系活力的影響
研究表明,各處理的根系活力隨著生育期的推進(jìn)均呈下降趨勢(shì),控水處理根系活力下降的百分率高于CK。從拔節(jié)期到成熟期下降比率分別為68.85%(CK)、76.06%(W1)、74.70%(W2)、71.58%(W3)。拔節(jié)期時(shí)各處理的根系活力沒有顯著差異(P>0.05),其中CK根系活力最高為167.23μg/(g·h),控水處理在98.45~114.09μg/(g·h)。灌漿期各處理的水稻根系活力均有所下降,CK仍然保持較高水平,CK的水稻根系活力較W1、W2和W3處理相比較分別高出52.50%、44.46%和110.34%。圖6
圖6 控水處理下根系活力變化Fig.6 Effect of water control treatment on root activity
2.5 控水處理對(duì)稻米產(chǎn)量和水分利用效率影響
研究表明,灌漿期控水處理會(huì)降低水稻產(chǎn)量,且減產(chǎn)幅度隨著土壤含水量的降低而增大。各處理產(chǎn)量差異顯著(P<0.05),CK處理的產(chǎn)量最高為8 222.12 kg/hm2,W1處理產(chǎn)量為7 065.77 kg/hm2,W2處理產(chǎn)量為6 124.54 kg/hm2,W3處理僅為5 140.21 kg/hm2。CK處理耗水量最大為3 244.71 mm,W1、W2和W3處理的耗水量與CK處理相比較分別下降56.06%、58.04%、61.66%。CK處理的水分利用效率最低僅為2.54 kg/(mm·hm2),控水處理的水分利用效率較CK處理分別提 高 了48.79%(W1)、43.43%(W2)和38.65%(W3)。灌漿期控水處理導(dǎo)致產(chǎn)量下降的主要原因是有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重顯著下降。CK處理的有效穗數(shù)最高為597.02穗/m2,較W1、W2和W3處理分別高出22.41%、13.48%、21.52%。各處理結(jié)實(shí)率分別為79.75%(CK)、74.27%(W1)、68.39%(W2)、64.36%(W3)。各處理的千粒重與結(jié)實(shí)率正相關(guān)表現(xiàn)為CK>W(wǎng)1>W(wǎng)2>W(wǎng)3,CK較W1、W2和W3處理分別提高16.00%、30.39%、36.67%。水稻產(chǎn)量與有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、耗水量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),耗水量與有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重和產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)(P<0.01)。表3,表4
表3 控水處理下稻米產(chǎn)量變化Table 3 Effect of water control treatment on rice yield
表4 產(chǎn)量構(gòu)成參數(shù)相關(guān)矩陣Table 4 Correlation matrix of yield component parameters
調(diào)節(jié)干旱脅迫下水稻的光合生產(chǎn)能力,對(duì)干旱環(huán)境下水稻穩(wěn)產(chǎn)具有重要作用[11]。當(dāng)出現(xiàn)干旱脅迫時(shí),作物體內(nèi)水分含量降低,氣孔阻力加大,蒸騰減小,光合速率降低[21]。研究結(jié)果表明,在水分脅迫條件下水稻灌漿期的光合作用會(huì)減弱,與對(duì)照(CK)相比,葉片凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)分別下降15.12%~72.38%、25.32%~67.59%、5.93%~24.34%和29.62%~62.61%,與徐強(qiáng)等[22]的研究結(jié)果基本一致。Jones等[23]認(rèn)為Ci值和Pn值可作為決定光合作用是受氣孔關(guān)閉或代謝損害限制的指標(biāo)。研究結(jié)果表明,控水條件下,與CK相比較控水各處理的Ci呈下降趨勢(shì),Ls呈上升趨勢(shì),氣孔限制因素在增加,光合下降的原因可能來自于氣孔限制[24]。表觀葉肉導(dǎo)度(AMC)呈下降趨勢(shì),3個(gè)控水處理均表現(xiàn)為顯著下降(P<0.05),水稻植株光合能力的下降可能也與RuBPCace活性等非氣孔限制因素有關(guān)[18]。
在水分脅迫發(fā)生后,作物體內(nèi)會(huì)積累一些小分子的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),如可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等[25]。不同生育期干旱脅迫后葉片水勢(shì)均顯著下降,根系和葉片的有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量均大幅度上升[26]。研究結(jié)果表明,在灌漿期,控水下限越低,可溶性糖含量、脯氨酸含量越高,可溶性蛋白越低;W3的可溶性糖含量是其他處理的1.35~2.32倍,CK可溶性蛋白含量高出控水處理6.72%~25.24%,與Koca等[27]、Tripathi等[28]和何海兵等[29]的研究結(jié)果基本一致。
酶促系統(tǒng)主要包括SOD、POD和CAT等抗氧化酶,其活性大小通常可以作為植物抗脅迫能力的強(qiáng)弱[30]。SOD能清除活性氧的傷害,CAT能夠催化過氧化氫,POD具有清除氧自由基的作用,都是植物細(xì)胞內(nèi)重要的保護(hù)酶[30-31]。Raza等[32]和王抄抄等[30]的研究結(jié)果表明,適度控水會(huì)增強(qiáng)保護(hù)酶活性。試驗(yàn)結(jié)果表明,水稻灌漿期的SOD、POD和CAT在水分協(xié)迫條件下活性增強(qiáng),達(dá)到顯著水平。王賀正等[33-34]認(rèn)為隨著土壤水分脅迫加劇,能夠提高SOD、POD和CAT的活性,但隨著脅迫時(shí)間的增加,3種酶活性均下降,與研究中在成熟期水稻劍葉的SOD、POD和CAT的活性在控水處理和淹灌條件下都呈逐漸降低的趨勢(shì),但控水處理下的下降幅度大于CK的結(jié)果一致。
在水稻生殖生長(zhǎng)階段,干旱脅迫對(duì)水稻的生長(zhǎng)發(fā)育具有顯著的抑制作用,且在不同的生育時(shí)期對(duì)水稻生理影響的機(jī)理存在明顯的差異,特別是灌漿期[11]。研究結(jié)果表明,灌漿期控水會(huì)使水稻葉片光合作用減弱,抗氧化系統(tǒng)和滲透性調(diào)節(jié)物資產(chǎn)生干旱脅迫效應(yīng),根系活力降低,植株正常生長(zhǎng)受阻,導(dǎo)致有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重顯著下降,從而造成減產(chǎn),與部分研究結(jié)果不盡一致。蔡一霞[10]和楊曉龍[11]認(rèn)為水稻灌漿期適度水分虧缺不僅不會(huì)造成產(chǎn)量顯著降低,還有利于稻米品質(zhì)的改善。耿艷秋[35]研究表明,蘇打鹽堿地水稻在灌漿乳熟期不必持續(xù)淹水灌溉,濕潤(rùn)灌溉可增加水稻結(jié)實(shí)率、千粒重、根系活力、地上部分干物質(zhì)積累量以及葉片葉綠素含量,提高水稻產(chǎn)量并??赡苁悄は碌喂嗨镜脑耘喾绞绞峭ㄟ^少量、高頻率的滴灌策略使土壤含水量保持在田間持水量的90%左右,既不同于常規(guī)水稻的栽培模式,且與旱稻種植相比也有很大的差異[36]。膜下滴灌水稻灌漿期受到干旱脅迫會(huì)影響其生理生化特性,會(huì)使葉片過早衰老枯黃[37],導(dǎo)致水稻籽粒干物質(zhì)的積累不足[38],而引起減產(chǎn)。
合理的水分和養(yǎng)分管理是水稻高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的重要基礎(chǔ)。膜下滴灌技術(shù)可實(shí)現(xiàn)水肥一體化管理[39],而水肥耦合尤其水氮交互作用對(duì)旱作水稻產(chǎn)量的影響顯著[40],但試驗(yàn)中將施肥設(shè)為同一水平,并未考慮施肥與灌溉控制下限的交互作用,還需進(jìn)一步研究。
4.1 灌漿期隨著控水下限降低,各處理的Pn、Tr、Gs和Ci均呈下降趨勢(shì)且差異顯著,水稻葉片的Pn與Gs、Tr呈正相關(guān),與Ci顯著負(fù)相關(guān),Gs與Tr顯著正相關(guān)。
4.2 灌漿期控水可增強(qiáng)水稻抗氧化系統(tǒng)酶活性,W3的SOD、CAT和POD均最高,比CK依次高出77.78%、24.64%和14.24%。
4.3 灌漿期控水下限越低,可溶性糖含量、脯氨酸含量越高,可溶性蛋白越低;W3的可溶性糖含量是其他處理的1.35~2.32倍,CK可溶性蛋白含量高出控水處理6.72%~25.24%。
4.4 膜下滴灌水稻灌漿期為水分敏感期,不同程度的控水會(huì)使葉片光合作用減弱,抗氧化系統(tǒng)和滲透性調(diào)節(jié)物資產(chǎn)生干旱脅迫效應(yīng),根系活力降低,植株正常生長(zhǎng)受阻,導(dǎo)致有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重顯著下降,造成減產(chǎn)。