干湿交替灌溉对水稻农艺生理性状与米质的影响

摘要

水稻是我国最大的粮食作物之一，高产和优质是其生产的两大主要目标。水稻也是农业上的用水大户。在当前水资源短缺的形势下，研究干湿交替灌溉(AWD)等节水灌溉技术对于缓解水资源短缺有重要意义。以往虽有水稻干湿交替灌溉的研究，但大多集中在产量方面，有关干湿交替灌溉对水稻生理性状和品质影响的研究较少。本研究以甬优2640和淮稻5号为材料，在土培池和大田条件下进行全生育期干湿交替灌溉（土壤水势达到-15 kPa时灌水），以水层灌溉（FI)为对照，分析了干湿交替灌溉对水稻农艺生理性状和米质的影响。主要结果如下:
　　1.产量和灌溉水利用效率
　　与FI相比，AWD显著提高了水稻产量，产量增幅为13.6％～15.9％。产量的提高主要得益于结实率和粒重的提高，单位面积穗数在两种灌溉方式下无显著差异，穗粒数在AWD下有小幅度提高，但与FI差异不显著。AWD显著提高了水稻收获指数。AWD减少了19％～23％灌溉水用量，灌溉水利用效率（产量/灌溉水用量）提高了39％～48％。
　　2.地上部农艺与生理性状
　　与FI相比，AWD促进了水稻地上部干物质的积累，降低了水稻最高茎蘖数;显著提高了茎蘖成穗率、抽穗期高效叶面积指数(LAI)和有效LAI以及成熟期LAI;提高了抽穗期至成熟期茎鞘中非结构性碳水化合物(NSC)的转运量和转运率;改善了水稻的冠层结构（叶基角减小，群体透光率提高）;提高了叶片的光合速率，降低了蒸腾速率。
　　3.根系性状
　　AWD的水稻根干重、根长、根系氧化力、根系总吸收表面积和活跃吸收表面积、根系伤流量均较FI显著提高;根冠比及根直径与FI无显著差异。
　　4.籽粒灌浆
　　与FI相比，AWD促进了水稻弱势粒灌浆（提高了弱势粒平均灌浆速率和最终粒重）;显著提高了水稻灌浆前中期弱势粒中脱落酸(ABA)和玉米素+玉米素核苷(Z+ZR)的含量以及淀粉合酶(StS)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGP)和蔗糖合酶(SuS)的活性。
　　5.水稻养分吸收
　　与FI相比，AWD显著提高了水稻穗分化始期至抽穗期和成熟期的氮、磷、钾积累量，氮、磷、钾的收获指数，提高了氮、磷、钾的产谷利用率（产量/养分吸收量）。
　　6.稻米品质
　　与FI相比，AWD显著增加了糙米率、精米率、整精米率、总蛋白质产量和总氨基酸产量，显著降低了垩白粒率、垩白度和籽粒中有毒类重金属物质砷(As)含量，不同程度地降低了蛋白质含量、醇溶蛋白质含量、微量元素含量和氨基酸含量。

目录

论文说明

摘要

1 引言

1．1 水稻节水灌溉技术的研究背景

1．2 水稻节水灌溉技术

1．2．2 间歇灌溉

1．2．3 控制灌溉

1．2．4 蓄雨型灌溉

1．2．5 无水层灌溉

1．3 干湿交替灌溉对水稻生长发育的影响

1．4 干湿交替灌溉对水稻产量及稻米品质的影响

1．5 干湿交替灌溉对稻田生态环境的影响

1．6 本研究的主要内容

1．7 本研究的技术路线

2 材料与方法

2．1 试验材料与栽培情况

2．2 试验设计

2．3 测定项目

2．3．1 叶片水势

2．3．2 茎蘖动态

2．3．8 株高与叶基角

2．3．9 群体透光率

2．3．10 籽粒灌浆速率

2．3．11 籽粒中内源激素含量及淀粉合成相关酶活性

2．3．12 茎鞘非结构性碳水化合物

2．3．13 氮、磷、钾含量

2．3．14 考种与计产

2．3．15 稻米品质

2．3．16 籽粒中元素含量

2．3．17 籽粒中氨基酸含量

2．3．18 稻米蛋白组分

2．3．20 计算方法与数据分析

3 结果与分析

3．1 干湿交替灌溉下土壤及叶片水势的变化情况

3．2 干湿交替灌溉对水稻地上部农艺及生理性状的影响

3．2．2 分蘖数和茎蘖成穗率

3．2．3 叶面积指数

3．2．4 茎鞘NSC转运

3．2．5 叶片光合速率和蒸腾速率

3．2．6 株高、叶基角和群体透光率

3．3 干湿交替灌溉对水稻根系形态生理的影响

3．3．1 根干重和根冠比

3．3．2 根长和根直径

3．3．3 根系氧化力和根系吸收面积

3．3．4 根系伤流量

3．4 干湿交替灌溉对水稻产量及灌溉水利用效率的影响

3．4．1 产量及其构成因素

3．4．2 灌溉水用量及其利用效率

3．5 干湿交替灌溉对水稻籽粒灌浆的影响

3．5．1 强、弱势粒灌浆

3．5．2 籽粒中内源激素含量

3．5．3 籽粒中酶活性

3．6．1 氮素积累与分配

3．6．2 磷素积累与分配

3．6．3 钾素积累与分配

3．6．4 氮、磷、钾的吸收与利用

3．7 干湿交替灌溉对稻米品质的影响

3．7．1 常规品质指标

3．7．2 籽粒元素含量

3．7．3 籽粒氨基酸含量

3．7．4 稻米蛋白组分

3．7．5 稻米RVA特征谱

4 讨论与结论

4．1 讨论

4．1．1 关于干湿交替灌溉对水稻产量的影响及其生理原因

4．1．2 关于干湿交替灌溉对稻米品质的影响

4．1．3 关于水稻高产与优质的协调发展

4．2 结论

4．2．1 本研究主要的结论

4．2．2 本研究的创新点

4．2．3 本研究存在的问题与建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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