土壤水分监测水稻需水量的可行性
土壤供水状况直接影响植物蒸腾从而影响植物生理生化过程导致产量的增减。本试验在于探讨土壤水分与水稻需水之间的关系,为土壤水分管理提供依据。
1 材料和方法
供试土壤为白垩系灌口组紫色岩发育的紫色土,土壤的基本理化性质〔1〕为:
颗粒组成粒径1~0.05mm17.3%, 0.05~0.01mm21.2%, 0.01~0.001mm29.7%, <0.001mm31.8%, <0.01mm61.5%.
pH值8.31,CaCO3含量4.65%,有机质15.95g/kg,全氮1.23g/kg,速效磷(P)7.5mg/kg,速效钾(K) 79.8mg/kg,碱解氮90.9mg/kg.
试验采用盆栽方法,设淹水、田间持水量、60%田间持水量3个水分处理, 3次重复。淹水条件用无孔盆缸,保证水稻生长期土面经常有水层4~5cm,田间持水量用浸水毛管上升法以保证土壤水分为田间持水量; 60%田间持水量用灌水控制。1993年在雅安进行。1994年和1995年在名山县进行。1995年未用浸水毛管上升法控制土壤水分达田间持水量,仅用灌水控制土壤水分为田间持水量的60%~80%,并用水平衡法〔2〕测定苗期、分蘖期、孕穗期、灌浆期的蒸散量。
2 结果与讨论
2.1 水稻产量与土壤供水的关系水稻为淹水条件下种植的作物,耗水量大,因此以供水条件好的淹水处理产量最高,田间持水量条件下水稻产量仅为淹水条件的52%~74%, 60%田间持水量条件下3年均无收。
各水分处理的水稻产量间差异达极显著或显著水平, 1993年F值19.69**, 1994年F值28.75**, 1995年F值10.00*, (F0.05=6.94, F0.01=18.00)。
2.2 水稻蒸散量与土壤供水的关系1995年水稻水分试验用水平衡法测得水稻的蒸散量在淹水条件下为605mm, 60%~80%田间持水量条件下为347mm.(均未将秧龄期55天的蒸散量计算在内。)水稻不同生育期的耗水量是有差异的,苗期分蘖期耗水较少,两处理蒸散量均为2.23mm/d,孕穗期耗水量增大,淹水处理蒸散量为10.08mm/d.60%~80%田间持水量为2.75mm/d,灌浆期蒸散量分别为7.40mm/d和4.07mm/d.水稻苗期分蘖期,植株幼小,蒸散量小,此时气温较低,辐射量小,蒸发耗水量也不大,因此各处理日蒸散量相同,均为2.23mm/d,明此期60%~80%田间持水量条件下水稻生长未受到水分的制约或制约作用较小。这一结果似乎可以说明当前推广的旱育秧措施,要求保证土壤相对含水量达60%~100%,才可保证秧苗正常生长。
水稻蒸散量与土壤供水状况间关系密切,土壤含水量高,供水充足,则水稻蒸散量大;若土壤供水不足,水稻蒸腾受限,则蒸散量降低,以孕穗期和灌浆期现较为突出,此时期水稻的日蒸散量, 60%~80%田间持水量条件下仅分别为淹水条件下的26%和55%.结果还明土壤含水量(x%)与水稻日蒸散量(y,mm/d)间存在极显著正相关,y=0.1503x-0.4458,r=0. 5143**, (n=26)孕穗期特别是减数分裂期是水稻需水临界期〔3〕。此时缺水,必然影响水稻的穗形成和灌浆成熟,导致60%田间持水量条件颗粒无收和田间持水量条件下产量仅为淹水条件的52%~74%.
由1可见,土壤含水量对株高有一定影响,但更重要的是影响穗长,穗粒数和千粒重这3个产量构成因素,这3个因素在田间持水量条件下分别为淹水条件下的89%, 77%和89%.
2.3 土壤水分对水稻吸收养分的影响不同土壤水分含量对水稻吸收氮磷钾的影响见2.从2可见,淹水条件吸收的氮磷钾是田间持水量条件下吸收氮磷钾的1.9倍左右。水分还促使根系吸收的氮磷钾转运并转化为植物各组成成分,促进植物生长发育。因而不同水分条件下水稻生长发育情况的外观现也有明显差异。60%田间持水量条件下,水稻移栽后始终呈濒临死亡的现象,老叶枯黄,仅心叶保持嫩绿色。田间持水量条件下虽能正常生长,但分蘖减弱,平均每株分蘖0.3个,而淹水条件下每株分蘖0.7个。土壤水分状况不同引起土壤中无机氮形态的差异。在稻田淹水状况下,土壤中的无机氮以NH4-N为主,淹水层消失后,土壤中进入新鲜空气,此时土壤中无机氮则以NO3-N为主。笔者测定,土壤水分在田间持水量时, NO3-N占无机氮总量的60.6%, 80%田间持水量时NO3-N占无机氮总量的78.2%.水稻体内缺乏硝酸还原酶〔4〕,据测定,水稻分蘖期叶片硝酸还原酶活性1.9Lg/g. hr,甚至检测不出,同期测定以玉米叶片为对比,达12.2Lg/g.
hr,因此可以推测在田间持水量水分含量段内水稻利用NO3-N合成体内蛋白质受到障碍。这可能就是60%田间持水量条件下水稻生长不良甚至濒临死亡的一个重要原因,也与田间持水量条件下水稻分蘖差、产量低有关。
2.4 供试紫色土的供水状况土壤供水状况直接影响其上生长的植物。供试土壤为白垩系灌口组紫色岩石发育的紫色土,土质相当粘重,粒径小于0.001mm的土粒占31.8%,结构性差,分散系数达41.8%,因而水分的有效性低。据测定该土的凋萎系数为14.0% (按吸湿系数的1.5倍计),临界含水量〔5〕*为18.2%,含水量26.6%时的水吸力已达1600百帕〔5〕**,可见该土60%田间持水量(19.9%)已接近临界含水量,而80%田间持水量(26.6%)时按水吸力而言已使作物吸水受阻碍了。这是60%~80%田间持水量条件下水稻生长不良的重要原因。
植物受水分胁迫以后,气孔关闭, O2含量减少,造成脯氨酸的累积。经测定〔7〕,淹水条件下叶片脯氨酸含量平均为6.26Lg/g,田间持水量条件下平均为13.48Lg/g, 60%田间持水量条件下为22.66Lg/g,与马宗仁的报道基本一致〔6〕。可见用脯氨酸含量作为鉴定水稻是否受水分胁迫,是一个重要指标,但指标的确定有待进一步研究。
3 小结
水稻生产与土壤供水状况关系密切, 3年试验结果明田间持水量条种下水稻产量仅为淹水条件的52%~74%, 60%田间持水量条件则基本无收。
土壤含水量与水稻蒸散量间存在直线相关关系,相关系数达极显著水平。淹水条件下水稻蒸散量(移栽后至收获)为605mm,孕穗期蒸散量最大,达10.08mm/d.
土壤供水状况影响水稻根系对养分的吸收和土壤中无机氮存在的形态,从而影响有效穗、穗粒数、千粒重3个主要产量构成因素。
白垩系灌口组紫色岩发育的紫色土质地粘重,结构性差,因而水分有效性低。脯氨酸含量可作为水稻受水分胁迫的鉴定指标。
推荐仪器: 真空吸种置床仪