不同形态氮素营养和水分胁迫影响水稻幼苗生长及渗透调节机制的研究

【摘要】：水稻是我国主要的粮食作物,在农业生产中耗水量较大,传统栽培条件下,约80%的稻田灌溉水通过蒸发和淋失途径而损失。发展水稻节水栽培是一种必然的选择,我国已陆续开展了水稻旱作的研究与大田推广试验。水稻节水栽培体系中,两个主要的环境因素发生了改变：(1)旱作时,土壤通气性较好,NH4+多氧化为NO3-,水稻根系环境中的氮素形态以NO3-为主或NH4+、NO3混合;(2)水分条件变为控制灌溉或相对轻度水分胁迫条件。前期研究发现：不同形态氮素营养能显著影响水稻在水分胁迫条件下的生长状况,与硝态氮营养相比,铵态氮营养能增强水稻对水分胁迫的适应能力。 本研究立足于水稻的节水生产及由此而导致的土壤氮素形态发生变化的前提下,进一步探讨水分状况与氮素形态对4种不同的基因型水稻(杂交籼稻、常规籼稻、杂交粳稻、常规粳稻)生长的影响以及水稻自身的适应机制。试验主要采用室内营养液培养,通过供应不同形态氮素及100g·L-1PEG (6000)模拟水分胁迫的方法,对不同基因型水稻的生长状况及渗透调节能力进行分析。主要结果如下： (1)与供铵营养相比,水分胁迫明显抑制了硝营养籼稻和粳稻的地上部生长,水分胁迫后供硝营养的汕优63(杂交籼稻)、扬稻6号(常规籼稻)、86优8(杂交粳稻)和武育粳7号(常规粳稻)地上部干重分别降低了9%、14%、29%和19%；水分胁迫显著降低了硝营养下籼稻的净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)和蒸腾速率(Tr),却对铵营养下籼稻无显著影响。 (2)水分胁迫条件下,供铵营养籼稻和粳稻体内的游离氨基酸和K+可以更有效地积累,导致伤流液和韧皮部汁液的溶质浓度增加。水分胁迫对水稻各组织内K+含量并没有显著影响,但显著增加了叶片内游离氨基酸含量,同时降低了叶片和茎秆的渗透势,叶片渗透势的降低促使了蒸腾速率的减小。 (3)不同形态氮素营养及水分胁迫对粳稻叶片的NR和GS活性影响较小,水分胁迫后,籼稻叶片的NR活性显著下降,GS活性无明显变化,而且水分胁迫后铵、硝处理之间NR活性无显著差异,铵营养籼稻GS活性却显著高于硝营养处理；水分胁迫对铵营养的各基因型水稻叶片N含量和可溶性蛋白含量的影响不明显,硝营养处理叶片可溶性蛋白含量显著下降；水分胁迫条件下,铵、硝营养水稻新完全展开叶中可溶糖含量无显著增加,而其他叶中可溶糖含量显著增加,但铵营养处理仍显著高于硝处理。 供铵营养水稻幼苗在通过渗透调节降低叶片渗透势的同时,能够提高或维持叶片含水量。减小叶片质膜的相对透性,减少干旱造成细胞脱水引起膜机械损伤和代谢紊乱程度,更关键的是铵态氮营养叶片含水量的维持保证叶片的光合作用的顺利进行,从而保证了生物量的形成,达到提高水稻抗旱性的作用。