节水灌溉课程PPT

控制排水对水稻生理生态（指标）及产量的影响规律

汇报人：李彧玮、张春晓、王嫔、李叶、李坤坤、杨泊

指导老师：徐俊增

2014年1月

节水概论理论课程汇报1.1实验对象

供试的水稻品种为武运粳23号，全生育期约为158天左右，分为苗期、返青期、分蘖期、拔节孕穗期、抽穗杨花期、乳熟期、黄熟期，共7个阶段。1.2实验测量参数1叶面积指数（LAI-2000冠层分析仪）2叶水势

（PSYPRO露点水势仪）3蒸腾速率、气孔导度和净光合速率（LI-6400便携式光合仪）4叶绿素荧光参数（OS5-FL调制叶绿素荧光仪）1.3实验内容通过蒸渗测坑对农田水位进行控制调节（以达到水稻受涝和受旱的效果），并测量在不同水位条件下水稻不同生育期的一些生理指标和不同水位条件下水稻最终的理论产量、结实率等。

一控制排水实验基本概况处理分蘖期拔节孕穗期抽穗开花期乳熟期L1120mm（2mm/d）－300mm～30mm－300mm～30mm－300mm～30mmL2120mm（4mm/d）－300mm～30mm－300mm～30mm－300mm～30mmL3－200mm～20mm250mm（2mm/d）－300mm～30mm－300mm～30mmL4－200mm～20mm250mm（4mm/d）－300mm～30mm－300mm～30mmL5－200mm～20mm－300mm～30mm250mm（2mm/d）－300mm～30mmL6－200mm～20mm－300mm～30mm250mm（4mm/d）－300mm～30mmL7－200mm～20mm－300mm～30mm－300mm～30mm250mm（2mm/d）L8－200mm～20mm－300mm～30mm－300mm～30mm250mm（4mm/d）CK－200mm～20mm－300mm～30mm－300mm～30mm－300mm～30mm一控制排水实验基本概况注：1.各生育阶段淹水时间均为10天，淹水期间按设定的渗漏量控制，水位下降不补水，控水结束后将水层降至适宜水层上限，田面有水层时渗漏量按2mm/d控制，无水层时渗漏量为0。2.无淹水处理的各生育阶段，有水层时渗漏量按2mm/d控制，无水层时渗漏量为0。3.每处理4重复。表1-1测坑受涝处理设计一控制排水实验基本概况处理分蘖期拔节孕穗期抽穗开花期乳熟期H1-300mm－300mm～30mm－300mm～30mm－300mm～30mmH2-500mm－300mm～30mm－300mm～30mm－300mm～30mmH3－200mm～20mm-400mm－300mm～30mm－300mm～30mmH4－200mm～20mm-700mm－300mm～30mm－300mm～30mmH5－200mm～20mm－300mm～30mm-400mm－300mm～30mmH6－200mm～20mm－300mm～30mm-700mm－300mm～30mmH7－200mm～20mm－300mm～30mm－300mm～30mm-400mmH8－200mm～20mm－300mm～30mm－300mm～30mm-700mmCK－200mm～20mm－300mm～30mm－300mm～30mm－300mm～30mm注：1.控水时将地表水排除，让地下水自然降落到设定地下水位，降雨时关雨棚。2.每天观测地下水位，隔天观测表层土壤含水量；3.控水结束后，灌水至适宜水深上限。4.每处理3个重复。5.对照与测坑对照相同。表1-2测坑受旱处理设计1.4实验目的

（1）通过分析不同生育阶段农田水位调控对水稻叶龄进程、冠层叶面积指数（CLAI）、茎蘖数、株高、根系活力以及籽粒产量的影响，探讨农田水位调控对水稻生长发育的影响机理。

（2）通过分析不同生育阶段农田水位调控对叶水势、气孔导度和蒸腾速率、净光合速率、叶绿素荧光特性的影响，探讨农田水位调控对水稻生理反应机理。一控制排水实验基本概况二控制排水对水稻生理生态（指标）及产量的影响规律2.1控制排水对水稻生长发育指标的影响

控制排水引发了水稻的生长发育指标的变化，主要体现在以下四个方面：1株高的变化2茎蘖的发生和发展3对叶面积指数（LAI）的影响4对根系活力及其生长的影响（1）株高的变化

分蘖期受涝和受旱可以促进株高增长，但均与对照没有显著差异；拔节孕穗期和抽穗开花期受涝、受旱水稻株高均低于对照处理，其中拔节孕穗期重旱处理株高值最低。由此可见，在拔节孕穗期进行合理的水位调控可以达到优化株型，控制植株高度过高的目的。抽穗开花期是水稻穗颈节伸长充实期，穗颈节变短会导致颖花退化，造成籽粒产量降低。（见表2.1.1-1）

处理株高(cm)处理株高(cm)L1109.50H1108.87L2108.30H2105.34L3105.56H3104.70L4106.42H4104.09L5106.16H5106.29L6106.77H6105.78L7107.16H7107.03L8107.11H8107.11CK107.25注：从分蘖期开始，每隔5天定点观测5穴株高，控水处理在控水前后各加测一次。测量作物地面以上的长度（不包括根部）：扬花之前为田面至最高叶尖的高度，扬花后为土面至穗顶（不计芒）的高度。

（2）茎蘖的发生和发展受涝与受旱水稻分蘖数量明显低于对照处理，但各处理分蘖数达到峰值时间基本一致（8月3日前后）。从分蘖数的日增长量上看，控水期间各处理水稻均保持在稳定的高值增长状态，且对照处理日增长茎蘖量高于受涝和受旱水稻。与对照相比较，受涝与受旱处理水稻日增长量下降速度较慢，下降幅度较小。受旱水稻日增长量在复水2d后超过对照，受涝水稻在复水3~4d后超过对照。说明，受涝、受旱水稻复水后均出现一定的补偿效应，提高了水稻出蘖速度，受旱的补偿效应更明显。（见图2.1.1-1）

控水期复水后控水期复水后

实线：茎蘖量虚线：茎蘖日增长量

图2.1.1-1分蘖期水位调控水稻茎蘖量及日增长量动态变化

（节水园区）各生育期内受涝和受旱水稻叶面积指数低于对照处理，分蘖期和拔节孕穗期受涝、受旱控水期间叶面积指数增长速率逐渐下降，水位恢复后有减缓绿叶衰减的作用；抽穗开花期叶面积指数总体呈下降的趋势，受涝和受旱处理叶面积指数均低于对照处理。控水期间叶面积指数下降速度较快，复水后一段时间内有所缓解。乳熟期已处于水稻生长的后期，受涝和受旱对后期水稻的生长均产生不利影响，使得叶面积指数下降加快，导致水稻早衰。因此，可以利用水位调控对叶面积指数的影响规律，制定合理的水位调控方案。（见图2.1.1-2）

图2.1.1-2水位调控水稻叶面积指数动态变化（3）对叶面积指数（LAI）的影响

（4）对根系活力及其生长的影响从整个生育期看，水稻根系中主要以黄根为主，黑根最少，一定数量的白根呈前多后少发展。白根在分蘖期较多，可达到5%~25%，拔节孕穗期后迅速减少，乳熟期几乎没有。受涝会减少水稻的根量和根长，增加黑根的比例，不利于根系垂向的发展；分蘖期，淹水会抑制根系的生长，使根冠比变小，淹水越深会使地上干物质重增加。拔节孕穗期短历时淹水有助于水稻根冠比的增加，淹水越深同样会使地上干物质重增加。抽穗开花期和乳熟期淹水对水稻根冠比影响不明显。（见图2.1.1-3）

图2.1.1-3水位调控水稻各生育阶段控水结束根系颜色组成图2.1.1-5水位调控水稻各生育阶段控水结束根长、根重与根冠比2.2控制排水对水稻生理指标的影响控制排水对水稻生理指标的影响主要体现在：1叶水势的变化2气孔导度和蒸腾速率的变化3光合速率的变化4对叶绿素荧光参数的影响

①叶水势：水稻叶水势就是水稻主要功能叶片上的水势，利用叶水势可以反映水稻植株体的水分状况，因而可以作为合理灌溉排水的生理指标。

②气孔导度和蒸腾速率：气孔导度是反应植物气孔的开闭状态，影响作物蒸散和光合速率进而影响作物产量和品质的重要因子。蒸腾速率又称蒸腾强度或蒸腾率，其大小能直接反映作物蒸腾作用的强弱以及光合作用情况，对作物的生长发育、品质好坏、收成等都有着极大的影响。③光合速率：光合速率是表示光合作用强弱的一种表示方法，本文中所有的光合速率数据都是指净光合速率（μmol/（m2·s））。④叶绿素荧光参数：叶绿素荧光参数是一组用于描述植物光合作用机理和光合生理状况的变量或常数值，反映了植物“内在性”的特点。（1）叶水势的变化

①受旱处理下的叶水势控水受旱处理在控水期内，随着土壤含水量的不断降低和受淹时间的延长，叶水势均逐渐下降，在各生育期内控水末时降至最低（拔节孕穗期8月23，抽穗开花期9月8）处理恢复正常水位后表现出现补偿效应，叶水势略高于控前水平。具体变化见图1.1.2-1~1.1.2-2。┄┄拔节孕穗期受旱——抽穗开花期受旱——对照图1.1.2-1受旱与对照处理水稻叶水势与土壤相对含水量的变化规律（节水园区）②受涝处理下的叶水势

拔节孕穗期在控水初期，农田水位控制越低，水稻叶水势反而越高；随着控水时间的延长，受涝胁迫开始形成，高水位时的叶水势则会降低。抽穗开花期短时间的水位调控，最高水位会使水稻叶水势升高，而且具有一定的后效性。

┄┄拔节孕穗期受涝——抽穗开花期受涝——对照图1.1.2-2受涝与对照处理水稻叶水势与水位的变化规律（节水园区）┄┄拔节孕穗期受涝——抽穗开花期受涝——对照图1.1.2-2受涝与对照处理水稻叶水势与水位的变化规律（节水园区）

由上图知，受涝情况下的两个生育期内，农田水位控制越高，叶水势越低，农田水位控制越低，叶水势越高。（2）气孔导度和蒸腾速率的变化

1.分蘖期受涝和受旱胁迫可使水稻的气孔导度和蒸腾速率下降，但胁迫解除后旱涝胁迫处理的气孔导度和蒸腾速率能够得到快速补偿。2.拔节孕穗期水位调控对水稻气孔导度影响不大，与对照相比没有出现显著差异；随着控水时间的延长，受涝胁迫开始形成，高水位时的气孔导度和蒸腾速率都会降低，由于控水时间较长，其影响的后效性也较长。3.抽穗开花期淹水会使水稻气孔导度和蒸腾速率降低；旱涝胁迫解除后，气孔导度和蒸腾速率具有明显的补偿效应。表1.1.2-1水位调控水稻气孔导度与净光合速率、蒸腾速率关系回归分析

关系处理拟合公式R2Fp净光合速率与气孔导度的关系受涝Y=-20.275x2+33.881x+7.55880.533182.195<0.001受旱Y=-67.455x2+61.907x+4.68330.7886348.831蒸腾速率与气孔导度的关系受涝Y=12.317x+0.78610.511663.373受旱Y=13.513x+0.50210.7884219.814图1.1.2-4水位调控水稻气孔导度与净光合速率及蒸腾速率的关系

从水位调控水稻气孔导度与光合速率、蒸腾速率的关系可见，净光合速率与气孔导度呈二次曲线关系，蒸腾速率与气孔导度呈较好的线性关系。受涝与受旱水稻气孔导度分别为0.75和0.45mol·m-2·s-1左右时，净光合速率达到最大值。气孔导度对净光合速率、蒸腾速率的响应不完全同步，蒸腾速率对气孔有更强的依赖性，同时也说明控制光合和蒸腾的因子不完全相同。图1.1.2-5分蘖期水位调控水稻净光合速率动态变化

图1.1.2-6拔节孕穗期水位调控水稻净光合速率动态变化（3）光合速率的变化

图2.1.2-7抽穗开花期水位调控水稻净光合速率动态变化

图2.1.2-8乳熟期水位调控水稻净光合速率动态变化综上可得，自分蘖期到乳熟期的四个生育期的过程中，对水稻进行涝旱处理都会引发水稻光合速率在处理过程中持续下降。但在处理结束并进行一段时间的复水后，光合速率一般会恢复至对照水平，甚至大于对照水平。（4）对叶绿素荧光参数的影响

分蘖期高水位使水稻光化学效率Fv/Fm下降、基础荧光数Fo值增大，恢复正常水位后，能得到及时恢复。拔节孕穗期随着控水时间的延长，高水位使水稻光化学效率Fv/Fm下降、基础荧光数Fo数值上升。抽穗开花期，控水初期，高水位处理下的水稻光化学效率Fv/Fm、基础荧光数Fo数值变化不大，如果控水时间继续延长，达到3d以上，高水位处理的水稻光化学效率Fv/Fm表现出上升、而基础荧光数Fo数值则表现出下降的趋势。2.3控制排水对水稻产量及其构成要素的影响水稻理论产量由单位面积有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重等4个要素构成。通过对实验的过程及结果进行分析我们发现，在水稻的不同生育期对水稻进行不同程度的水位控制，会对水稻的理论产量造成相应的影响，其具体表现如下：1分蘖期：过高和过低的水位会降低有效穗数。2拔节孕穗期：作为水稻大穗形成的关键时期，持续的低水位和高水位都会使穗型变小。3抽穗开花期：作为水稻的需水临界期，水位控制过高会影响群体质量，降低结实率。4乳熟期：水位过低可以提高根系活力，但会降低净光合速率，不利于籽粒充实，过高的水位，既会降低根系活力，还会降低净光合速率，更不利于籽粒充实。处理有效穗数穗粒数结实率千粒重理论产量减产率(万穗/hm2)（粒/穗）(%)(g)(kg/hm2)(%)L130612991.1326.089372.473.79L230813091.0626.059508.822.39L331812390.5525.779129.186.28L432012490.0025.759170.725.86L532611689.5024.998474.6913.00L632511889.6725.088592.1111.80L733412288.7025.359167.545.89L833012488.9425.469235.755.19H131412891.0326.049528.152.20H230913090.9526.059566.882.28H332212390.5525.789257.014.97H431812290.3225.819061.48