錢銀飛,陳 金,邵彩虹,關賢交,邱才飛,陳先茂,梁喜歡,謝 江,鄧國強,彭春瑞

(江西省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料與資源環(huán)境研究所/農(nóng)業(yè)部長江中下游作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室/國家紅壤改良工程技術研究中心 南昌 330200)

水稻(Oryza sativa)是主要糧食作物之一,全球約有一半以上的人口以稻米為主食。保障水稻的單產(chǎn)對于保障世界糧食安全具有重要意義[1]。水稻雖為沼生植物,但是氧氣仍然是其正常生長發(fā)育的必要條件[2]。據(jù)Li 等[3]的研究,水稻根系維持正常生理活動的土壤含氧量為3%～5%,當根表氧濃度低于0.001 mol·m?3時,根停止伸長。水稻生產(chǎn)過程中需要灌水,在灌水過程中常導致水稻根際氧氣被土壤水排出,而水稻根區(qū)缺氧,限制了水稻單產(chǎn)的提高。為了協(xié)調(diào)水和氧的矛盾,學者們提出了加氧灌溉的方法,即在灌溉水中加入氧氣,從而避免灌溉使得根區(qū)缺氧導致生長發(fā)育不良等問題以及改善作物生長[4]。實踐證明,加氧灌溉是一種新型的高效灌溉,低施肥、低污染、環(huán)保節(jié)能、生態(tài)可持續(xù),經(jīng)濟效益和環(huán)境效益明顯[5]。人們也在不斷探索各種加氧措施,如增氧灌溉[6]、起壟栽培[7]、干濕交替[8]等,均取得了不錯的進展,也證明了加氧灌溉的優(yōu)越性。但這些技術仍存在不足之處就是氧氣氣泡大,很容易從根際土壤中逸出。而隨著氧氣溶入技術的不斷發(fā)展,特別是近年來隨著微納米氣泡技術的發(fā)展,可以使氧氣在水中處于微納米氣泡狀態(tài),使得根際氧氣不易逸出,溶氧效果較之前的加氧技術措施也更為穩(wěn)定。其在改善土壤環(huán)境,促進植物生長發(fā)育,提高產(chǎn)量品質(zhì)[9-11]上的作用效果顯著。但目前為止,微納米氣泡在水稻上的應用報道相對較少。有限的報道中也主要側重于微納米氣泡對某一類型水稻產(chǎn)量的影響,如才碩等[12-13]發(fā)現(xiàn)采用微納米氣泡灌溉可比常規(guī)水灌溉減少排水量、灌水量和耗水量,提高降水利用效率和水分利用效率,減少地表徑流中總氮和總磷的損失,節(jié)肥增產(chǎn)等。而微納米氣泡對不同類型水稻生長發(fā)育、產(chǎn)量的影響鮮有報道。而據(jù)李奕林[14]的研究發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)和低產(chǎn)水稻品種利用氧氣的能力存在差異。特別是我國超級稻育種在世界上處于領先地位,目前已育成一批在生產(chǎn)上推廣應用的超級稻品種或雜交組合,超級稻增產(chǎn)效果十分明顯。同時超級稻與常規(guī)稻對環(huán)境的適應能力存在很大的不同。超級稻與常規(guī)稻對微納米氣泡的響應是否存在差異以及這些差異可能的意義缺乏深入的研究。因此,本試驗選用江西雙季稻區(qū)近年來主推的超級稻和常規(guī)稻為材料,以普通水灌溉為對照,系統(tǒng)研究了微納米氣泡灌溉對其生長發(fā)育和產(chǎn)量形成等方面的影響,以期明確微納米氣泡對這兩個水稻品種生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的影響差異,揭示微納米氣泡灌溉對不同類型水稻產(chǎn)量形成的作用機理,進而為微納米氣泡在水稻高產(chǎn)高效栽培上的應用提供研究基礎和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及品種

試驗于2019?2020年在江西省南昌市江西省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料與資源環(huán)境研究所實驗溫網(wǎng)室(28°33′46.44″N,115°56′11.67″E)進行,該地屬于亞熱帶濕潤季風氣候區(qū),多年平均氣溫17.8 ℃,年均降雨量 1662.5 mm,無霜期 89 d,全年日照時間約1603.4 h。水稻品種分別為超級雜交稻(super rice,簡稱SR)‘五豐優(yōu)T025’和常規(guī)稻(inbred rice,簡稱IR)‘贛晚秈37’,均為試驗區(qū)主栽秈稻品種,均作晚稻種植。

1.2 試驗設計與方法

2年試驗均采用旱育育秧;均于6月20日播種,7月25日移栽至盆缽,2019年11月10日收獲,2020年11月15日收獲。移栽秧苗生長基本一致。每盆3 穴,每穴2 苗。塑料盆缽規(guī)格:直徑25 cm,高30 cm。試驗土取自南昌縣八一鄉(xiāng)涂家村稻稻輪作稻田,為第四紀紅黃泥土,2019年土壤pH 5.41,堿解氮132 mg·kg?1,全氮2.01 g·kg?1,速效磷34.5 mg·kg?1,速效鉀84.1 mg·kg?1。土壤過0.5 mm 篩后裝盆,每盆18 kg,試驗采用一次性施肥,于移栽前每盆施尿素2.5 g,氯化鉀1.1 g,鈣鎂磷肥4.75 g。試驗設2 種處理:1)微納米氣泡處理(micro-nano bubbles,MNB),由普通水通過離式螺旋微氣泡泵調(diào)節(jié)進氣速率600 mL·min?1,在曝氣罐充分曝氣20 min 后形成。離式螺旋微氣泡泵型號XPK-0.75(北京化工大學生產(chǎn),工作電壓為380 V,工作壓力0.38～0.42 MPa,水泵功率0.75 kW,氣泡粒徑700 nm～12 μm,氣泡上升速度10～15 mm·s?1,含氣率82%～90%,溶氣水量0.7～1.0 m3·h?1),曝氣控制溫度20 ℃,氣壓101.325 kPa,每次產(chǎn)生的微納米氣泡溶解氧濃度變化如圖1所示。2)對照普通水處理(不加氣,記作CK,24 h 水中平均溶解氧濃度5.2 mg·L?1)。水分管理均為移栽到黃熟期間5 d 加一次水,每次加水到離盆面2～3 cm 水層,全程采用帶刻度的水杯精確每次加水量,確保每盆加水量一致,黃熟后盆內(nèi)斷水收獲。試驗期間保持遮雨狀態(tài)。試驗每處理15 盆。其他管理措施按常規(guī)栽培要求實施。

1.3 測定內(nèi)容及數(shù)據(jù)分析

1.3.1 溶解氧濃度(DO)

采用便攜式溶氧儀(YSI550A,美國維塞YSI 公司)測定盆中土壤溶液DO 濃度,在每次灌完水后以及灌水48 h 后測定,每個處理測定3 盆。

1.3.2 凈光合速率(Pn)

采用光合作用測定儀(Li-6400XT,美國LI-COR公司)測定凈光合速率(Pn,μmol·m?2·s?1),測量時均選取最上部完全展開葉進行測定,每個處理測定3 張葉片,分別于拔節(jié)期、孕穗期、齊穗期、乳熟期和黃熟期的上午9:00?11:00 測定。

1.3.3 葉綠素相對含量(SPAD 值)

采用葉綠素測定計(SPAD-502,日本美能達公司)測定劍葉SPAD 值,每次測量最上部完全展開葉中部(除葉脈)的SPAD 值,每個處理測3 遍,分別于拔節(jié)期、孕穗期、齊穗期、乳熟期和黃熟期的上午9:00?11:00 測定。

1.3.4 根系性狀

于水稻齊穗期,以整盆為單位,每處理取3 盆,用于測定根系性狀。取樣后裝入70 目的塑料網(wǎng)袋中,先用流水沖洗,然后用去離子水將根沖洗干凈后進行測定。采用排水法測量根系體積,甲烯藍蘸根法測定根系總吸收表面積和活躍吸收表面積,采用α-萘胺法[15]測定根系活力。

1.3.5 生物量

在齊穗期和成熟期,以整盆為單位,每處理取3 盆,將水稻地上部分的穗、莖鞘和葉剪下,根系完整挖出,用水將泥土沖洗干凈后,將地上部和地下部分開測量,105 ℃殺青30 min 后,調(diào)節(jié)至80 ℃放置72 h 烘干至恒重后稱重。

1.3.6 穗部性狀

水稻成熟后,每處理按其平均穗數(shù)各選取有代表性稻株3 盆,將所有稻穗沿穗頸節(jié)剪下,考察各處理的穗長、一次枝梗數(shù)、一次枝梗上的實粒數(shù)、空癟粒數(shù),每個一次枝梗上的二次枝梗數(shù),每個二次枝梗上的實粒數(shù)、空癟粒數(shù)以及主軸上的實粒數(shù)和空癟粒數(shù)。

1.3.7 產(chǎn)量

以盆為單位測產(chǎn),水稻收獲后每處理按其平均穗數(shù)各選取有代表性5 盆,于陽光下晾曬至恒重,采用百分之一電子天平稱量水稻籽粒質(zhì)量,計算產(chǎn)量。并將全部稻穗裝進塑料窗紗口袋內(nèi),風干后,脫粒、去雜質(zhì)(不去空癟粒),求出總粒數(shù),進而求得每穗粒數(shù);用水漂法去除空癟粒,求取結實率;以1000 實粒樣本(干種子)稱重,重復3 次(誤差不超過0.05 g)求取千粒重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

同理計算二次枝梗和主軸的結實率。

1.5 數(shù)據(jù)分析方法

2019年與2020年的規(guī)律相似,本研究主要采用2020年數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2013 錄入,Sigmaplot 10.0 作圖,用SPSS 22.0 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 灌微納米氣泡水后土壤中溶解氧濃度(DO)變化

圖1 為水稻移栽后MNB 和CK 處理土壤溶液的溶解氧濃度(DO)的變化。如圖所示,CK 處理的土壤DO 值比較穩(wěn)定,一直維持在5.2 mg·L?1左右。而MNB 處理的土壤DO 值則隨著移栽日數(shù)的增加表現(xiàn)出先下降再上升再下降的趨勢,灌溉微納米氣泡后,土壤溶液中DO 值迅速上升,隨著時間增長,DO 值下降,再灌微納米氣泡,則DO 值又迅速上升。整個生育期MNB 處理的土壤溶液中DO 值在5.2～6.7 mg·L?1波動,極顯著高于CK 處理土壤溶液中的DO值(P=0.0001)。

2.2 不同類型水稻籽粒產(chǎn)量對微納米氣泡的響應

微納米氣泡處理(MNB)和普通水對照處理(CK)對不同水稻品種籽粒產(chǎn)量的影響如圖2所示。整體而言,相同灌溉條件下,超級稻的產(chǎn)量高于常規(guī)稻。微納米氣泡處理提高了兩類型水稻的籽粒產(chǎn)量。與CK 相比,2019年MNB 使常規(guī)稻和超級稻分別每盆增產(chǎn)5.03 g 和9.11 g,增幅分別為8.46%和11.32%,差異均達顯著水平(P<0.05)。2020年MNB 使常規(guī)稻和超級稻分別每盆增產(chǎn)9.2 g 和13.3 g,增幅分別達17.9%和22.09%,差異分別達顯著(P<0.05)和極顯著水平(P<0.01)。

2.3 不同類型水稻產(chǎn)量構成因素對微納米氣泡的響應

分析不同處理對不同類型水稻的產(chǎn)量構成因子(表1)的影響可見:2019年和2020年兩種類型水稻品種的千粒重受MNB 的影響較小,與對照處理間差異不顯著。2019年IR-MNB(常規(guī)稻品種采用微納米氣泡灌溉,下同)處理的穗數(shù)、穗粒數(shù)和結實率分別較IR-CK(常規(guī)稻品種采用普通水灌溉,下同)增加6.67%(P<0.05)、1.24%和1.65%(P<0.05),2020年IRMNB 處理的穗數(shù)、穗粒數(shù)和結實率分別較IR-CK增加16.67%(P<0.05)、1.61%和1.05%;2019年SRMNB(超級稻品種采用微納米氣泡灌溉,下同)的穗數(shù)、穗粒數(shù)和結實率分別較SR-CK(超級稻品種采用普通水灌溉,下同)增加2.06%、7.20%(P<0.05)和1.14%(P<0.05),2020年SR-MNB 的穗數(shù)、穗粒數(shù)和結實率分別較SR-CK 增加11.62%(P<0.05)、3.23%(P<0.05)和6.57%(P<0.05)。IR 主要是穗數(shù)受MNB 處理影響最大,與CK 相比,差異達顯著水平,而其他產(chǎn)量構成因素受MNB 處理影響較小,差異未達顯著水平。SR 主要是穗粒數(shù)和結實率受MNB 處理的影響較大,差異達顯著水平,而穗數(shù)受微納米氣泡影響較小,差異不顯著。

表1 不同類型水稻品種籽粒產(chǎn)量構成因素對微納米氣泡灌溉的響應Table 1 Effect of the micro-nano bubble water irrigation on the yield components of inbred rice and super rice

2.4 不同類型水稻穗部性狀對微納米氣泡的響應

不同處理對兩種類型水稻穗部性狀的影響如表2所示。微納米氣泡改善了兩類水稻的穗部性狀,MNB 處理下IR(常規(guī)稻)和SR(超級稻)的穗長、著粒密度、一次枝梗數(shù)及其著生粒數(shù)、二次枝梗數(shù)及其著生粒數(shù)、主軸著生粒數(shù)、以及一次枝梗、二次枝梗和主軸的籽粒結實率均較各自的CK 處理有所增加。IR 穗部性狀各指標除了主軸上的結實率顯著增加，其余指標在MNB 處理和CK 處理之間差異不顯著。而SR-MNB 處理除了一次枝梗數(shù)、一次枝梗著生粒數(shù)、一次枝梗結實率、二次枝梗數(shù)和二次枝梗著生粒數(shù)與SR-CK 處理之間差異不顯著,其余指標均達顯著差異(P<0.05)。尤其是二次枝梗和主軸上的著生粒數(shù)和結實率,SR-MNB 處理較SR-CK處理分別增加4.3 粒、9.1 個百分點(P<0.05)、0.6粒(P<0.05)和5.9 個百分點(P<0.01),高于IR-MNB處理較IR-CK 處理高出的1.0 粒(P>0.05)、1.0 個百分點(P>0.05)、0 粒(P>0.05)和2.0 個百分點(P<0.05)。

表2 2020年微納米氣泡灌溉下不同類型水稻品種穗部性狀Table 2 Effect of the micro-nano bubble water irrigation on panicle traits of inbred rice and super rice in 2020

2.5 不同類型水稻分蘗特性對微納米氣泡的響應

水稻的最終成穗數(shù)取決于最高分蘗數(shù)和分蘗成穗率。最高分蘗數(shù)在水稻分蘗期形成,而分蘗成穗率主要取決于水稻最高分蘗苗期以后分蘗消亡狀態(tài)。如圖3所示,微納米氣泡提高了兩類水稻的最高分蘗數(shù)和成穗率,但差異均未達顯著水平。相同灌溉條件下IR 的最高莖蘗數(shù)高于SR 的最高分蘗數(shù),而SR 的分蘗成穗率高于IR 的分蘗成穗率。

2.6 不同類型水稻生物量和經(jīng)濟系數(shù)(HI)對微納米氣泡的響應

水稻的籽粒產(chǎn)量為生物量和經(jīng)濟系數(shù)的乘積。較CK 處理,MNB 處理增加了IR 和SR 的總生物量和齊穗前、后的生物量,但均未達顯著水平(圖4A)。在相同灌溉條件下,SR 的生物量高于IR 的生物量,但差異均不顯著。SR-MNB 和SR-CK 齊穗后生物量分別占總生物產(chǎn)量的47.8%和46.66%,而IR-MNB和IR-CK 齊穗后生物量僅分別占總生物產(chǎn)量的42.57%和40.15%,這表明IR 和SR 的生物量50%以上在齊穗期前形成,SR 的齊穗后期生物量積累量所占總生物量的比重高于IR。

整體而言,常規(guī)稻的HI(經(jīng)濟系數(shù))高于超級稻的HI(圖4B)。與各自對照相比,SR-MNB 和IR-MNB的HI 分別增加5.00%(P<0.05)和1.82%(P<0.05),均達顯著水平。微納米氣泡對超級稻HI 提升的程度要高于對常規(guī)稻HI 的提升。

2.7 不同類型水稻根系特征對微納米氣泡的響應

不同處理齊穗期的根系特征如表3所示。與IRCK 相比,IR-MNB 的根干重、根體積、α-NA 氧化量、根系總吸收表面積、活躍吸收表面積以及根系活躍吸收表面積比分別增加16.14%(P>0.05)、30.18%(P<0.05)、13.1%(P<0.05)、6.66%(P>0.05)、26.58%(P<0.05)和18.68%(P<0.05);與SR-CK 相比,SRMNB 分別增加19.94%(P>0.05)、39.56%(P<0.05)、12.18%(P<0.05)、4.93%(P>0.05)、22.12%(P<0.05)和16.38%(P<0.05)。相同處理下,SR 在根干重、根體積和根系總吸收表面積均優(yōu)于IR,但α-NA 氧化量、根系活躍吸收表面積以及根系活躍吸收表面積比卻不及IR。這表明超級稻在根系體積大小等方面要強于常規(guī)稻,但根系活躍程度和根系活力反而不及常規(guī)稻。

表3 2020年微納米氣泡灌溉下不同類型水稻品種齊穗期水稻根系特征Table 3 Effect of the micro-nano bubble water irrigation on root traits of inbred rice and super rice in 2020

2.8 不同類型水稻葉片葉綠素含量(SPAD 值)和凈光合速率(Pn)值對微納米氣泡的響應

水稻葉片的相對葉綠素含量(SPAD 值)和凈光合速率(Pn)是水稻光合作用的重要指標之一。最上部完全展開葉作為最主要的功能葉,其SPAD 值和Pn值能大致反映水稻的光合作用狀況。如圖5所示,隨著生育期的推進,不同處理水稻最上部完全展開葉的SPAD 和Pn值均表現(xiàn)為先增加后減小的趨勢,所有處理的SPAD 值均于孕穗期(BS)達最高,而Pn值均在齊穗期(FHS)達最高。與各自的CK 相比,MNB 處理顯著增加了IR 和SR 的全生育期最上部完全展開葉的SPAD 和Pn值。這表明MNB 能增強水稻的光合作用,減緩葉片衰老。相同灌溉條件下,SR 在齊穗期以前的SPAD 和Pn值均比IR 高,齊穗以后開始急速下降,下降速度快于IR,到乳熟期(MS)和黃熟期(YS)時SR 的SPAD 和Pn值均不及IR。這表明齊穗期以前,SR 的光合作用能力強于IR,齊穗期以后,SR 和IR 都發(fā)生葉片衰老現(xiàn)象,且SR比IR 的衰老進程要快。

3 討論

3.1 微納米氣泡對水稻生長發(fā)育的影響

微納米氣泡中納米氣泡尺寸在0.1～100 nm,微米氣泡直徑低于50 μm,因此微納米氣泡具有常規(guī)氣泡不一樣的特性。一是微納米氣泡擁有相當大的比表面積,氣體溶解能力極強,能有效將氣體轉移至水中,是目前最高效的曝氣方法,它可迅速提高灌溉水體的溶氧值,同時它具有的尺寸效應,使得氣泡中氧氣不易逸出,增氧效果好[16-17]。本研究也證明了這一點,與CK 相比,全生育期采用MNB 處理的土壤溶液中的DO 值顯著提高。同時據(jù)張慧娟等[18]的試驗發(fā)現(xiàn),利用空氣源微納米氣泡泵曝氣后的水體DO值衰減非常緩慢,72 h 后水體的DO 值僅比曝氣時的最高DO 值下降0.6 mg·L?1。張育斌等[19]的研究發(fā)現(xiàn),微納米氣泡發(fā)生裝置產(chǎn)生的微納米氣泡增氧效果好,在停止曝氣約3 h 之內(nèi),溶氧濃度急速下降,之后下降趨勢逐漸變緩慢。停止曝氣150 h(6 d)后水體DO 值恢復至曝氣原始值。本研究盆中的微納米氣泡在曝氣48 h 后,水體中DO 值在5.2～5.8 mg·L?1,仍高于普通水,也證明了微納米氣泡增氧持續(xù)時間長,衰減速度較慢,從而保證了增氧效果。而據(jù)王文泉等[20]的研究,氧氣是植物呼吸鏈電子傳遞的最終受體,驅動ATP 和NAD(P)+的合成,為細胞的生長發(fā)育提供能量。缺氧環(huán)境中,水稻的根系以無氧呼吸為主,其產(chǎn)生的能量僅為氧氣供應充足時的3%～5%[21],所以提高水稻根際的氧濃度可以大大促進水稻的生長。本研究中微納米氣泡比常規(guī)水處理增加了根干重、根體積、α-NA 氧化量、根系總吸收表面積和活躍吸收表面積以及根系活躍吸收表面積比,更有利于促進根系有氧呼吸,增加水稻根系從周圍土壤中吸收營養(yǎng)物質(zhì)。二是微納米氣泡增加了生物活性。據(jù)Park 等[22]的研究表明在相同溶解氧含量的前提下,放置于含有微納米氣泡的溶液中培育的蔬菜,其生長速度相比于在普通溶液中培育的蔬菜要快很多,由此可知,微納米氣泡在植物細胞的生理活動中能夠起到一些積極的影響。本研究也證明了這一點。與CK 相比,MNB 處理的超級稻和常規(guī)稻的最高分蘗數(shù)和分蘗成穗率增加,根系活力增強,葉片光合作用增強,同時減緩了葉片的衰老速度,積累了更多的生物量,并改善了穗部性狀,提高了結實性能和經(jīng)濟系數(shù)。對于微納米氣泡對水稻產(chǎn)量的影響,已有的研究[13,23-26]一致認為,微納米氣泡能增加水稻的產(chǎn)量。本研究也證明了這一點,即微納米氣泡灌溉顯著增加了超級稻‘五豐優(yōu)T025’和常規(guī)稻‘贛晚秈37’的產(chǎn)量。關于微納米氣泡對水稻產(chǎn)量結構的影響,不同研究的結果略有不同。朱練峰等[23]研究表明應用微納米氣泡可通過提高穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重提高水稻產(chǎn)量。才碩等[13]研究表明,應用微納米氣泡可提高早稻的穗數(shù)和每穗粒數(shù),但降低了結實率。而本研究結果表明,微納米氣泡處理主要是提高了水稻的有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和結實率,對千粒重影響較小。這可能與試驗的微納米氣泡濃度、試驗生態(tài)環(huán)境存在差異有關,但仍需要進一步研究論證。為了避免微納米氣泡濃度過低或過高而影響微納米氣泡灌溉的增產(chǎn)效果,本研究選用了已被前人驗證的600 mL·min?1進氣速率進行產(chǎn)氣。試驗結果表明,該條件下的微納米氣泡灌溉顯著增加水稻產(chǎn)量。如果改變進氣速率,產(chǎn)生的微納米氣泡濃度發(fā)生變化,對水稻生長發(fā)育的影響會有何變化仍待進一步研究。

3.2 超級稻和常規(guī)稻對微納米氣泡響應的差異

超級稻與常規(guī)稻的生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的規(guī)律不同。在本研究中發(fā)現(xiàn),超級稻的生長潛力大、分蘗成穗能力強、易發(fā)揮個體優(yōu)勢,稻穗大、穗粒數(shù)多、庫容大,但也易發(fā)生早衰,造成結實率下降。而常規(guī)稻分蘗早發(fā)快生能力強,根系活力強,根系活躍吸收面積比重大,葉片衰老進程較超級稻慢。由于這些差異,最終導致這兩類水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量形成受微納米氣泡的影響也存在差異。本研究中,微納米氣泡灌溉增加了超級稻‘五豐優(yōu)T025’和常規(guī)稻 ‘贛晚秈37’的產(chǎn)量,增幅分別達11.32%～22.09%和8.46%～17.9%,超級稻增產(chǎn)的效果好于常規(guī)稻。這可能與超級稻的增產(chǎn)潛力大于常規(guī)稻有關:超級稻庫容大、穗粒數(shù)大,結實性能提升空間大于常規(guī)稻,因此增產(chǎn)潛力大于常規(guī)稻的增產(chǎn)空間。本研究還發(fā)現(xiàn)超級稻和常規(guī)稻的增產(chǎn)途徑不同:常規(guī)稻受微納米氣泡的影響主要是提高了穗數(shù),而超級稻主要是增加了穗粒數(shù)和結實率。常規(guī)稻主要是在生育前期通過增加分蘗數(shù),最終提高成穗數(shù)而增加總生物產(chǎn)量,提高籽粒產(chǎn)量。而超級稻主要是通過生育后期,提高水稻葉片光合性能,提高水稻中后期的生物量和籽粒數(shù)量,促進籽粒灌漿結實(尤其是二次枝梗和主軸上籽粒數(shù)量與結實),提高經(jīng)濟系數(shù),最終增產(chǎn)。這也啟示我們是否可以采用對常規(guī)稻在分蘗期適當增加微納米氣泡供給,以增加水稻穗數(shù),而對超級稻適當增加抽穗后微納米氣泡的供給,以減緩早衰,減少水稻穎花退化,提高穗粒數(shù)和結實率的微納米氣泡運籌策略,以便更好地增產(chǎn)增收。

4 結論

2年的試驗結果表明,微納米氣泡灌溉能顯著增加超級稻‘五豐優(yōu)T025’和常規(guī)稻‘贛晚秈37’的產(chǎn)量。其中,超級稻產(chǎn)量較普通水灌溉分別增加9.11 g·pot?1和13.3 g·pot?1,增幅為11.32%和22.09%,常規(guī)稻產(chǎn)量較普通水灌溉分別增加5.03 g·pot?1和9.2 g·pot?1,增幅為8.46%和17.9%。增產(chǎn)原因主要是微納米氣泡灌溉能促進水稻分蘗的發(fā)生與成穗、提高葉片光合作用和根系活力,減緩葉片的衰老,促進生物量的積累,改善水稻穗部性狀,最終提高籽粒產(chǎn)量。微納米氣泡提高超級稻和常規(guī)稻產(chǎn)量的途徑不同:超級稻主要是提高穗粒數(shù)和結實率而增產(chǎn),而常規(guī)稻主要是提高穗數(shù)而增產(chǎn)。