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1、水稻高效节水技术及抗旱生理机制探究摘要：从水稻农艺栽培措施和干旱胁迫下水稻生理响应机制两方面综述了水稻丰产增效节水栽培的研究现状，分析了水稻节水栽培研究与应用中存在的技术问题，并对水稻丰产高效节水栽培下一步研究热点和方向作了总结关键词：水稻；节水；抗旱；生理机制中图分类号:S511文献标识码：A文章编号:0439-8114(2016)24-6347-06全球有75%的水稻是生长在灌溉低地上，灌溉水稻因淡水资源的日益稀缺正受到威胁，在亚洲近50%的淡水用于水稻生产［1,2］o估计到2025年，亚洲国家将有39
2、00万hm2水稻面临缺水［3］。据世界粮农组织的调查显示，中国因农业用水紧张，尤其是水稻生产用水的短缺而导致的粮食减产，使得世界粮食安全问题面临严峻考验。从国内的报道来看，中国每年农作物受旱面积2667万hm2,成灾1200万hm2,因干旱导致的粮食减产达到700亿〜800亿kg,造成的损失约为350亿美元［4］Brown等［5］的研究也指出农业水资源短缺已成为制约中国和部分农业大国发展农业的瓶颈问题，如何控制农业用水将是今后农业科学家们的重要工作。中国农业年用水3920多亿m3,占总用水量的70%,是全国
3、用水第一大户，而农业用水的70%是用于水稻生产［6］,目前干旱缺水与水稻用水的供需矛盾日益严重，每年因干旱缺水近400亿m3,其中水稻灌溉缺水200亿m3,占总缺水量的50%。到'‘十三五”末中国的粮食需求量将达到6亿t,相应的农业用水需要增加1200亿t,而目前中国农业用水的现状是只能维持零增长或负增长［7］几千年来中国水稻生产灌溉方式都是淹水灌溉，稻田长期处于淹水状态，而稻田土壤在淹水状态下会较干旱状态下排放更多的温室气体。张稳等［8］报道全球稻田甲烷排放量占总排放量的9%〜30%。20世纪初中国稻田甲
4、烷排放量达到6.02t［9］,因水稻高产超高产栽培的需要，大量的农药、化肥施入农田，造成了灌溉稻区土壤盐化，地力下降，农业面源污染严重，目前农业面源污染已成为最主要且分布最广泛的面源污染［10］o水稻长期处于淹水状态会促使重金属神在水稻子粒中富集，《Science))刊登了“万申与水稻：忽视了的癌症危险”的报道，报道指出，实现水稻旱作，可显著降低土壤中碑向水稻子粒中的转移［llJo因此，从粮食质量安全的角度来说，发展水稻旱作和水稻节水栽培研究亦十分重要。前人在栽培节水、生态节水技术和机理机制方面做了深入的研
5、究工作［12-15］,一方面是利用作物的生理需水特性来制定配套的栽培技术，另一方面是开展水稻抗旱品种的选育工作。本文就水稻节水栽培技术及抗旱生理机制等方面的研究进展进行综述，并提出当前节水栽培技术存在的主要问题及抗旱机理研究的发展方向1水稻节水栽培技术水稻节水栽培不是简单的减少水稻灌溉用水，而是在水稻生长过程中根据其生长发育特性和需水特性综合运用相应的节水灌溉措施，最大程度地减少灌溉用水，提高水分利用效率，从而达到"节水、高产、优质、高效、低耗”的目标。水稻节水栽培技术主要包括以下措施1.1非水分亏缺灌溉技
6、术传统的水稻灌溉是采用水分充足灌溉方式，而不考虑水稻生育过程中实际需水量，充足灌溉方式会造成田间渗漏严重和大量的植株蒸发而浪费水资源，同时使得土壤板结，水肥气热协调性差，根系不能深度发展，致使抗倒伏、抗逆境能力减弱，遇低温，水稻生育进程缓慢，贪青迟熟，成为水稻高产的障碍，水分利用效率低下。采用非水分亏缺灌溉技术，即根据水稻生育进程实行实时灌溉，因为水稻不同生育阶段对水分要求不同，敏感程度也不同，在水稻对水分敏感的孕穗期、齐穗期和灌浆期进行适量灌溉，其他时期则以不影响水稻正常生长发育保持湿润状态。非水分亏缺灌
7、溉技术可以大幅度地减少灌溉用水。目前生产上应用较普遍的非水分亏缺灌溉技术有“浅湿干”、湿润灌溉技术、“薄、浅、湿、晒”技术、叶龄模式灌溉技术。通过上述非水分亏缺灌溉技术的应用使得水稻全生育期灌溉水量从13500m3/hni2减少到9000m3/hm2,节约用水30%左右[16-18]非水分亏缺灌溉节水的机理主要是控制水稻本身的耗水而实现根本性节水。通过非水分亏缺灌溉，改变了长期淹水条件下的根层土壤，干湿交替的土壤管理方式改善土壤厌氧条件，增加了土壤的通透性，改善了土壤好气微生物的活动环境，增强水稻抽穗期、灌
8、浆期根系活力和植株的抗倒性,净光合率和水肥利用程度明显改善，后期叶片早衰得到缓解，穗粒结构优化，产量稳定，品质得到改善[19]1.2覆盖节水栽培技术覆盖节水栽培技术是20世纪60年代由日本研发进而推广应用到中国[20],主要应用在中国西北干旱地区和长江流域季节性干旱地区，目前主要有两种方式，即地膜覆盖和稻草覆盖。覆盖节水技术机理主要是覆盖地膜或稻草后具有明显的保水增温作用，增强水肥耦合，提高肥效和肥料利用率,促进
