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调亏灌溉对巴西陆稻IAPAR9生长、生理生态及产量的影响

姚帮松  
【摘要】: 本论文研究的目的是为了探明巴西陆稻IAPAR9全生育期的需水状况以及在不同的生长阶段和不同的土壤水分含量条件下对其生长、生理生态以及产量的影响。利用调亏灌溉的理论和方法进行研究,结果表明: 1.在种子萌发期,随着土壤含水率的降低,其发芽速率、发芽势、发芽率、发芽指数、整齐度和活力指数均出现不同程度的降低,相对含水率为80%的处理各项指标均优于其它处理。就壮苗指数而言,水分含量在50%-70%的处理较好。幼苗的苗体素质与土壤水分含量有关,根长、根冠长度比、根重、茎重、须根数与水分呈极显著相关;茎长、根冠重量比与水分呈显著相关。随着土壤含水率的下降,其发芽力、种子活力等出现不同程度的降低;苗体素质也呈现显著的差别。土壤含水量为60%-80%的条件下幼苗的根冠比较大,主根和须根数均较发达,是较理想的株型。所以在土壤含水量为80%的条件下播种,发芽期间土壤含水量保持在60%以上,这样既可以节水20%左右,又可以获得苗体素质较好的幼苗。 2.前期土壤水分含量的不同,对根后期生长影响较大,除根长外,根数、根体积、根重和根冠比等是前期水分含量较低而后期水分含量较高的处理各项指标增加较快。C_7处理的根数和根体积达到最大值,分别为84.61根和30.01cm~3,对应各阶段土壤水分含量为55%—65%、55%—65%、70%—80%;C_9处理的根重和根冠比达到最大值,分别为9.63g和37.52%,对应各阶段土壤水分含量为55%—65%、65%—75%、70%—80%。单根根长随土壤水分的增加而增加,与土壤水分含量呈极显著相关关系,第三阶段增加的速度最大,C_(19)处理达到最大值为40.37cm,对应的土壤水分含量为75%—85%、75%—85%、80%—90%。根冠比随光合速率的增加而增加。 3.土壤水分含量不同对巴西陆稻IAPAR9的生理指标影响较大,前期水分含量较低、后期水分含量较高的处理蒸腾速率、光合速率和气孔导度有明显地增加,胞间CO_2浓度明显地降低。当土壤水分含量第一阶段为55%-65%;第二阶段为65%-75%;第三阶段为70%-80%时,这一现象表现得最明显,说明巴西陆稻IAPAR9具有补偿生长效应。蒸腾速率与光合速率呈非线性关系,当蒸腾速率增加到某一数值后光合速率不再增加,超出这一临界值的蒸腾应通过合适的措施进行控制,减少水分地丢失。 4.当第二阶段、第三阶段的蒸腾速率分别为3.4021 mmolH_2Om~(-2)s~(-1)和3.0057mmolH_2Om~(-2)s~(-1)时(实测值3.63 mmolH_2Om~(-2)s~(-1)、2.46 mmolH_2Om~(-2)s~(-1)),光合速率达到最大值8.5520μmolCO_2m~(-2)s~(-1)和24.2752μmolCO_2m~(-2)s~(-1)(实测值8.58μmolCO_2m~(-2)s~(-1)、24.15μmolCO_2m~(-2)s~(-1)),说明蒸腾速率3.4021 mmolH_2Om~(-2)s~(-1)和3.0057 mmolH_2Om~(-2)s~(-1)为蒸腾速率的阀值。 5.气孔导度在第二阶段、第三阶段的阀值为0.0986 molH_2Om~(-2)s~(-1)和0.1489molH_2Om~(-2)s~(-1),小于此值不利于蒸腾和光合,大于此值既不利于蒸腾和光合,也不利于节水。 6.N、P、K元素含量受前期土壤水分含量的影响,影响大小的顺序为K>N>P,基本上呈极显著相关。第一阶段最有利于N、P、K吸收的土壤水分含量是:65%-75%。第二阶段最有利于N、P吸收的土壤水分含量是:75%-85%,K是65%-75%[对应第一阶段的土壤水分含量是:N和K为A_1(45%-55%);P为A_2(55%-65%)]。第三阶段最有利于N、P、K吸收的土壤水分含量是:70%-80%[对应的第一阶段和第二阶段的土壤水分含量是:N为A_2(55%-65%);B_4(55%-65%),P为A_2(55%-65%);B_6(75%-85%),K为A_2(55%-65%);B_5(65%-75%)]。 7.水分利用率(WUE)、产量(Y)和供水量(X)之间呈现出明显的非线性关系。水分利用率的最佳值不是在供水充足、产量最高时获得。叶片水平上的水分利用率,应将蒸腾速率控制在临界值以下,避免奢侈蒸腾,灌水量应在各生育期进行合理分配,保证敏感期的供水量,有利于水分利用率地提高。孕穗—齐穗阶段需水量、模比系数、需水量强度较大,依次是分蘖—孕穗、播种—出苗、出苗—分蘖、齐穗—成熟。 8.C_(10)处理的理论产量最高5015.5Kg.hm~(-2),对应的土壤水分含量为第一阶段55%-65%、第二阶段65%-75%、第三阶段80%-90%。C_9处理的实际产量最高4799.9Kg.hm~(-2),对应的土壤水分含量为第一阶段55%-65%、第二阶段65%-75%、第三阶段70%-80%。实际最高产量耗水量(6868.3 m~3.hm~(-2))与充分灌溉耗水量(8507.2 m~3.hm~(-2))相比,节水1638.9 m~3.hm~(-2),可节水23.86%,产量提高12.28%。 9.当灌水量为6368.96m~3.hm~(-2)时,水分利用率最高(0.7941);当灌水量为6907.92 m~3.hm~(-2)时,产量最高,(7854.53 Kg.hm~(-2))。所以灌水量控制在6368.96m~3与6907.92 m~3.hm~(-2)之间为宜,与充分灌溉(对照处理8507.20 m~3.hm~(-2))相比,可节约灌溉用水23.16%-33.57%。试验的理论最高产量和实际最高产量的耗水量正是在这一范围。巴西陆稻IAPAR9各阶段的模比系数为:播种—出苗9.56%、出苗—分蘖14.30%、分蘖—孕穗20.02%、孕穗—齐穗39.65%、齐穗—成熟16.47%。 10.从构成产量的主要因子来看:千粒重主要受光合速率的影响,实粒数、有效穗主要受耗水量的影响,在本试验条件下产量受产量构成因子的影响顺序是实粒数>有效穗>千粒重。 11.巴西陆稻IAPAR9各阶段对土壤水分的敏感程度是:孕穗—齐穗>分蘖—孕穗>播种—出苗>出苗—分蘖>齐穗—成熟,这与需水强度越大的阶段,作物对水分的敏感程度越高的分析结果一致。由此得到巴西陆稻IAPAR9水分生产函数的Jensen模型为:Y_a/Y_m=(ET_(a1)/ET_(m1))~(0.0971)×(ET_(a2)/ET_(m2))~(0.0816)×(ET_(a3)/ET_(m3))~(0.2469)×(ET_(a4)/ET_(m4))~(0.2624)×(ET_(a5)/ET_(m5))~(0.0198)


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