水稻高產(chǎn)節(jié)水灌溉

目錄
前言
第1章 概論 1
1.1 水稻節(jié)水灌溉技術(shù) 1
1.1.1 控制灌溉 2
1.1.2 間隙灌溉 2
1.1.3 通氣稻栽培 2
1.1.4 水稻強(qiáng)化栽培 3
1.1.5 覆蓋旱種 3
1.1.6 飽和土壤灌溉 3
1.1.7 干濕交替灌溉 4
1.1.8 節(jié)水灌溉的指標(biāo) 4
1.2 水稻高產(chǎn)節(jié)水灌溉技術(shù)及其生理基礎(chǔ) 5
1.2.1 高產(chǎn)節(jié)水灌溉技術(shù) 5
1.2.2 高產(chǎn)節(jié)水灌溉技術(shù)的生理基礎(chǔ) 7
1.3 節(jié)水灌溉對(duì)稻米品質(zhì)和稻田溫室氣體排放的影響 11
1.3.1 稻米品質(zhì) 11
1.3.2 稻田溫室氣體 12
參考文獻(xiàn) 13
第2章 水稻旱育壯秧水分管理 21
2.1 旱育壯秧指標(biāo)與需要補(bǔ)水的土壤水分指標(biāo) 22
2.1.1 旱育壯秧指標(biāo) 22
2.1.2 旱育壯秧需要補(bǔ)水的土壤水分指標(biāo) 23
2.2 旱育壯秧的形態(tài)生理特征 25
2.3 旱育壯秧移栽后發(fā)根力、對(duì)土壤水分響應(yīng)及產(chǎn)量表現(xiàn) 27
2.3.1 發(fā)根力 27
2.3.2 對(duì)土壤水分的響應(yīng) 27
2.3.3 大田期無水層灌溉對(duì)旱育壯秧生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響 29
2.3.4 灌溉水量和灌溉水生產(chǎn)力 32
參考文獻(xiàn) 33
第3章 移栽水稻輕干濕交替灌溉 35
3.1 移栽水稻輕干濕交替灌溉的指標(biāo) 35
3.1.1 各生育期土壤水分與產(chǎn)量的關(guān)系 35
3.1.2 輕干濕交替灌溉的指標(biāo) 40
3.1.3 輕干濕交替灌溉對(duì)產(chǎn)量和灌溉水生產(chǎn)力的影響 43
3.2 輕干濕交替灌溉對(duì)水稻農(nóng)藝生理性狀的影響 44
3.2.1 群體特征、物質(zhì)生產(chǎn)和籽粒灌漿 44
3.2.2 根系形態(tài)生理 49
3.2.3 內(nèi)源激素 53
3.3 輕干濕交替灌溉對(duì)稻米品質(zhì)的影響 62
3.3.1 加工、外觀和蒸煮食味品質(zhì) 62
3.3.2 營(yíng)養(yǎng)和衛(wèi)生品質(zhì) 63
3.4 輕干濕交替灌溉對(duì)稻田甲烷和氧化亞氮排放的影響 66
3.4.1 甲烷排放 66
3.4.2 氧化亞氮排放 67
3.4.3 全球增溫潛勢(shì)和溫室氣體強(qiáng)度 68
參考文獻(xiàn) 69
4.1 旱直播水稻輕干濕交替灌溉的指標(biāo) 72
4.1.1 各生育期土壤水分與產(chǎn)量的關(guān)系 72
4.1.2 輕干濕交替灌溉的指標(biāo) 72
4.1.3 輕干濕交替灌溉對(duì)產(chǎn)量和灌溉水生產(chǎn)力的影響 72
4.2 輕干濕交替灌溉對(duì)旱直播水稻農(nóng)藝生理性狀的影響 78
4.2.1 分蘗數(shù)、葉面積指數(shù)（LAI)和地上部干重 78
4.2.2 葉片光合速率、含氮量和光合氮素利用效率 80
4.2.3 同化物轉(zhuǎn)運(yùn)與收獲指數(shù) 81
4.2.4 根干重、根系氧化力和根尖細(xì)胞器數(shù)目 83
4.3 輕干濕交替灌溉對(duì)旱直播水稻稻米品質(zhì)的影響 86
4.4 輕干濕交替灌溉對(duì)直播水稻田甲烷和氧化亞氮排放的影響 87
參考文獻(xiàn) 89
第5章 輕干濕交替灌溉促進(jìn)水稻弱勢(shì)粒灌漿的機(jī)制 91
5.1 花后灌溉方式對(duì)強(qiáng)、弱勢(shì)粒灌漿的影響 92
5.2 輕干濕交替灌溉對(duì)水稻籽粒和葉片蛋白質(zhì)表達(dá)的影響 93
5.2.1 籽粒蛋白質(zhì)表達(dá) 93
5.2.2 葉片蛋白質(zhì)表達(dá) 98
5.3 輕干濕交替灌溉對(duì)籽粒蔗糖-淀粉代謝途徑關(guān)鍵酶活性及其基因表達(dá)的影響 102
5.3.1 蔗糖-淀粉代謝途徑關(guān)鍵酶活性 102
5.3.2 蔗糖-淀粉代謝途徑關(guān)鍵酶基因表達(dá) 103
參考文獻(xiàn) 107
第6章 控制式畦溝灌溉 111
6.1 控制式畦溝灌溉的指標(biāo)和灌溉水量 111
6.2 控制式畦溝灌溉對(duì)產(chǎn)量和灌溉水生產(chǎn)力的影響 113
6.3 控制式畦溝灌溉對(duì)水稻農(nóng)藝生理性狀的影響 116
6.3.1 分蘗數(shù)、葉面積指數(shù)和粒葉比 116
6.3.2 葉片著生角度、群體透光率和葉片光合速率 118
6.3.3 地上部干重、群體生長(zhǎng)速率和莖中同化物轉(zhuǎn)運(yùn) 118
6.3.4 根干重和根系氧化力 120
6.4 控制式畦溝灌溉對(duì)稻米品質(zhì)的影響 121
6.5 控制式畦溝灌溉對(duì)稻田甲烷和氧化亞氮排放的影響 122
6.5.1 甲烷和氧化亞氮排放 122
6.5.2 全球增溫潛勢(shì)和溫室氣體強(qiáng)度 124
參考文獻(xiàn) 125
第7章 覆草旱種 128
7.1 移栽水稻覆草旱種 129
7.1.1 栽培概況 129
7.1.2 產(chǎn)量和灌溉水生產(chǎn)力 129
7.1.3 稻米品質(zhì) 131
7.1.4 水稻產(chǎn)量和米質(zhì)在旱種方式間存在差異的原因 132
7.1.5 覆草旱種對(duì)移栽水稻田甲烷和氧化亞氮排放的影響 137
7.2 移栽水稻覆草旱種對(duì)籽粒灌漿及內(nèi)源ABA和乙烯水平的影響 138
7.2.1 籽粒灌漿速率 138
7.2.2 籽粒ABA含量和乙烯釋放速率 139
7.2.3 化學(xué)調(diào)控物質(zhì)的驗(yàn)證 142
7.3 直播水稻覆草旱種 145
7.3.1 栽培概況 145
7.3.2 產(chǎn)量和灌溉水生產(chǎn)力 146
7.3.3 稻米品質(zhì) 147
7.3.4 覆草旱種取得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和水分高效利用的原因分析 148
7.3.5 覆草旱種對(duì)直播水稻田甲烷和氧化亞氮排放的影響 152
參考文獻(xiàn) 153
第8章 花后適度土壤干旱 155
8.1 花后適度土壤干旱促進(jìn)同化物向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)和籽粒灌漿 156
8.2 植物激素對(duì)同化物轉(zhuǎn)運(yùn)和籽粒灌漿的調(diào)控作用 159
8.2.1 ABA促進(jìn)同化物向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn) 159
8.2.2 ABA和乙烯相互作用調(diào)控籽粒灌漿 159
8.2.3 增大ABA與赤霉素（GAs)比值可以促進(jìn)籽粒灌漿 163
8.2.4 多胺與乙烯相互作用調(diào)控水稻籽粒灌漿 165
8.3 促進(jìn)同化物轉(zhuǎn)運(yùn)和籽粒灌漿的相關(guān)酶活性 170
8.3.1 花后適度土壤干旱增強(qiáng)稻莖中a-淀粉酶活性和蔗糖磷酸合成酶活化態(tài) 170
8.3.2 花后適度土壤干旱增強(qiáng)水稻籽粒蔗糖-淀粉代謝途徑關(guān)鍵酶活性 172
8.3.3 ABA對(duì)莖和籽粒中糖代謝相關(guān)酶活性起重要調(diào)控作用 175
8.4 關(guān)于花后適度土壤干旱需要深入研究的幾個(gè)問題 176
8.4.1 根系信號(hào)對(duì)適度土壤干旱的響應(yīng)及其作用 176
8.4.2 氮素向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)的機(jī)制 176
8.4.3 減少水稻穎花/小花退化的調(diào)控途徑及其機(jī)制 176
8.4.4 適度土壤干旱對(duì)水稻籽粒品質(zhì)的影響及其機(jī)制 177
參考文獻(xiàn) 177
第9章 水氮互作效應(yīng)與互作模型 183
9.1 水氮互作效應(yīng) 184
9.1.1 灌溉方式與施氮量的交互作用 184
9.1.2 灌溉方式與氮肥管理模式的互作效應(yīng) 187
9.2 水氮互作的生物學(xué)基礎(chǔ) 189
9.2.1 減少冗余生長(zhǎng) 189
9.2.2 提高抽穗至成熟期的光合生產(chǎn) 189
9.2.3 促進(jìn)根系生長(zhǎng) 190
9.2.4 增加同化物轉(zhuǎn)運(yùn) 192
9.3 水氮互作模型 193
9.3.1 研究方法 193
9.3.2 主要結(jié)果 193
參考文獻(xiàn) 197
圖表目錄
圖1-1 水稻葉片氣孔導(dǎo)度與蒸騰速率及光合速率的關(guān)系 8
圖2-1 旱育秧地上部干重和根干重(a)、分蘗發(fā)生率(b)、地上部干重(c)及移栽后新根干重(d)與產(chǎn)量的關(guān)系 22
圖2-2 不同葉齡期土壤水勢(shì)對(duì)水稻汕優(yōu)63(a~d)和鎮(zhèn)稻88(e~h)旱育壯秧指標(biāo)值的影響 24
圖2-3 大田期不同生育階段土壤水勢(shì)對(duì)水稻旱育壯秧產(chǎn)量的影響 28
圖2-4 水稻有效分蘗期單株根系氧化力(a)及葉片光合速率(b)與有效分蘗臨界葉齡期莖蘗數(shù)的關(guān)系 31
圖2-5 水稻灌漿期單株根系氧化力(a)及葉片光合速率(b)與結(jié)實(shí)率的關(guān)系 32
圖3-1 水稻分蘗中期土壤含水量(a)、土壤埋水深度(b)和土壤水勢(shì)(c)與產(chǎn)量的關(guān)系 37
圖3-2 重干濕交替灌溉對(duì)不同類型水稻品種產(chǎn)量的影響 40
圖3-3 用于測(cè)定土壤含水量的土壤水分測(cè)定儀(a)、觀測(cè)土壤埋水深度的PVC管(b)和測(cè)定土壤水勢(shì)的土壤水分張力計(jì)(c)41
圖3-4 輕干濕交替灌溉對(duì)水稻葉片光合速率(a~d)和蒸騰速率(e~h)的影響 46
圖3-5 輕干濕交替灌溉對(duì)水稻株高(a，b)和葉片著生角度(c，d)的影響 47
圖3-6 輕干濕交替灌溉對(duì)水稻群體透光率的影響 47
圖3-7 輕干濕交替灌溉對(duì)水稻地上部干重的影響 48
圖3-8 輕干濕交替灌溉對(duì)稻莖中非結(jié)構(gòu)性碳水化合物(NSC)轉(zhuǎn)運(yùn)量(a)和轉(zhuǎn)運(yùn)率(b)的影響 49
圖3-9 輕干濕交替灌溉對(duì)水稻根干重(a~d)和根冠比(e~h)的影響 50
圖3-10 輕干濕交替灌溉對(duì)水稻根長(zhǎng)度(a~d)和根直徑(e~h)的影響 51
圖3-11 輕干濕交替灌溉對(duì)水稻根系氧化力的影響 52
圖3-12 輕干濕交替灌溉對(duì)水稻根系總吸收面積(a~d)和活躍吸收面積(e~h)的影響 53
圖3-13 輕干濕交替灌溉對(duì)水稻根系傷流量的影響 54
圖3-14 灌溉方式對(duì)水稻內(nèi)源玉米素+玉米素核苷(Z+ZR)(a~c)和脫落酸(ABA)(d~f)濃度或含量的影響 55
圖3-15 灌溉方式對(duì)水稻乙烯釋放速率(a~c)和1-氨基環(huán)丙烷1-羧酸(ACC)(d~f)濃度或含量的影響 56
圖3-16 灌溉方式對(duì)水稻玉米素+玉米素核苷(Z+ZR)與脫落酸(ABA)比值(a~c)和玉米素+玉米素核苷(Z+ZR)與1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸(ACC)比值(d~f)的影響 57
圖3-17 灌溉方式對(duì)水稻脫落酸(ABA)與1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸(ACC)比值的影響 58
圖3-18 水稻分蘗期根系傷流液和葉片中玉米素+玉米素核苷(Z+ZR)(a，b)脫落酸(ABA)(c，d)及1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸(ACC)(e，f)濃度或含量與分蘗數(shù)的關(guān)系 59
圖3-19 水稻穗分化期根系傷流液和穗中玉米素+玉米素核苷(Z+ZR)(a，b)脫落酸(ABA)(c，d)及1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸(ACC)(e，f)濃度或含量與每穗穎花數(shù)的關(guān)系 60
圖3-20 水稻灌漿期根系傷流液和穗中玉米素+玉米素核苷(Z+ZR)(a，b)脫落酸(ABA)(c，d)及1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸(ACC)(e，f)濃度或含量與籽粒灌漿速率的關(guān)系 60
圖3-21 水稻灌漿期根系傷流液和穗中玉米素+玉米素核苷(Z+ZR)與1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸(ACC)比值(a，b)及脫落酸(ABA)與ACC比值(c，d)與籽粒灌漿速率的關(guān)系 61
圖3-22 輕干濕交替灌溉對(duì)水稻生長(zhǎng)季甲烷(a，b)和氧化亞氮(c，d)排放通量的影響 67
圖4-1 直播水稻分蘗期土壤含水量(a)土壤埋水深度(b)和土壤水勢(shì)(c)與產(chǎn)量的關(guān)系 73
圖4-2 輕干濕交替灌溉對(duì)旱直播水稻葉片光合速率的影響 80
圖4-3 輕干濕交替灌溉對(duì)旱直播水稻葉片含氮量(a~d)和葉片光合氮素利用效率(e~h)的影響 82
圖4-4 輕干濕交替灌溉對(duì)旱直播水稻根干重(a~d)和根系氧化力(e~h)的影響 84
圖4-5 輕干濕交替灌溉對(duì)旱直播水稻田土壤氧化還原電位的影響 85
圖4-6 輕干濕交替灌溉對(duì)旱直播水稻生長(zhǎng)季甲烷(a，b)和氧化亞氮(c，d)排放通量的影響 88
圖5-1 灌溉方