結實期干濕交替灌溉對水稻根系和稻田土壤主要性狀的影響.pdf

1、水稻是我國最主要的糧食作物。隨著人口的增多，水資源的短缺，在節(jié)水的前提下提高水稻產(chǎn)量對保證我國糧食安全和水資源高效利用具有重要意義。干濕交替灌溉是一種重要的水稻節(jié)水灌溉技術，目前已在我國及東南亞許多國家廣泛應用。以往對干濕交替灌溉的研究較多集中于其對水稻產(chǎn)量和品質的影響方面，而在干濕交替灌溉條件下，稻田土壤產(chǎn)生何種變化，這種變化與水稻根系生長和產(chǎn)量形成有何關系尚不是很清楚。
　　本研究以甬優(yōu)2640和揚兩優(yōu)六號為材料，以淺水層灌溉

2、為對照，采用傳統(tǒng)培養(yǎng)法、BIOLOG、熒光定量PCR、高通量測序等技術，研究了結實期干濕交替灌溉條件下水稻根系形態(tài)生理特征及稻田土壤性狀的變化規(guī)律及其與水稻產(chǎn)量之間的關系，以期為水稻高產(chǎn)節(jié)水栽培提供理論與實踐依據(jù)。主要研究結果如下:
　　(1)與淺水層灌溉相比，結實期干濕交替灌溉明顯提高了水稻產(chǎn)量。產(chǎn)量提高主要是得益于結實率和粒重的共同提高。
　　(2)與淺水層灌溉相比，干濕交替灌溉條件下水稻根系長度、直徑、根冠比、根系氧化

3、力均顯著提高。
　　(3)與淺水層灌溉相比，干濕交替灌溉顯著提高了土壤中硝態(tài)氮、氨態(tài)氮、速效鉀和有效磷的含量，提高了土壤肥力。水稻根系與土壤養(yǎng)分的相關性分析結果表明:水稻根系長度與土壤中硝態(tài)氮含量呈極顯著正相關，根系直徑、根干重、根冠比與土壤中硝態(tài)氮含量均呈顯著正相關。
　　(4)與淺水層灌溉相比，干濕交替灌溉顯著提高了土壤中蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和過氧化氫酶的活性。水稻根系與土壤酶活相關性分析結果說明:水稻根長、根直徑、

4、根冠比與蔗糖酶活性呈極顯著正相關，水稻根干重、根系氧化力與蔗糖酶活性呈顯著正相關，水稻根長、根直徑、根干重、根冠比和根系氧化力與過氧化氫酶和酸性磷酸酶活性呈極顯著正相關。
　　(5)與淺水層灌溉相比，干濕交替灌溉下稻田土壤中可培養(yǎng)的細菌、真菌和放線菌數(shù)量顯著提高。水稻根系與稻田土壤酶活性的相關性分析結果顯示:水稻根系形態(tài)生理特征與土壤中可培養(yǎng)的細菌和真菌數(shù)目均呈正相關，與放線菌數(shù)目呈負相關，但相關性均不顯著。
　　(6)采用

5、BIOLOG技術分析干濕交替灌溉下稻田土壤微生物功能多樣性，結果表明:與淺水層灌溉相比，干濕交替灌溉下微生物群落平均吸光值顯著提高，顯著增強了稻田土壤微生物的代謝活性，提高了土壤微生物利用碳源的能力，顯著增加了微生物代謝功能的多樣性。
　　(7)利用高通量測序和熒光定量PCR技術，分析了干濕交替灌溉下稻田土壤微生物遺傳多樣性。與淺水層灌溉相比，YY2640結實期干濕交替灌溉，促使稻田土壤周期性地失水和復水，顯著地改變了土壤中微生物

6、的群落結構組成。與氮素循環(huán)(Nitrosospira、Sulfuritalea、Microvirga)、磷素循環(huán)(Bacillus、Pseudomonas)、碳素循環(huán)(Nocardia、Marmoricola、Pseudonocardia)相關的功能菌群的改變有效地促進了稻田中可吸收N、P、K的含量，為水稻根系生長提供了充足的養(yǎng)分;與Fe3+/S循環(huán)(Geothermobacter、Anaeromyxobacter、Sulfuricur

7、vum、Thiobacillus)和抗逆相關(Fusarium、Trichoderma、Streptomyces)拘功能菌群的改變，減輕了Fe2+、H2S等有毒物質對水稻根系細胞造成的損傷，削弱了病原菌的侵害，從而為水稻根系提供了良好的生長環(huán)境，增加水稻根系干重、根冠比等，進而提高產(chǎn)量。
　　綜上所述，干濕交替灌溉處理使稻田土壤呈現(xiàn)好氧/厭氧的周期性變化，改善了稻田土壤中細菌、真菌和放線菌功能多樣性及遺傳多樣性，提高了稻田土壤中蔗