增氧条件下对寒地水稻种子萌发及秧苗生长的试验研究_张铭书.pdf

120试 验 研 究农业开发与装备 2023年第3期增氧条件下对寒地水稻种子萌发及秧苗生长的试验研究张铭书，姜 薇*（黑龙江八一农垦大学土木水利学院，黑龙江大庆 163319）摘要：寒地水稻受生长期短的影响，浸种和育秧移栽是寒地水稻生产重要环节。针对浸种期氧气条件不足和育秧期土壤缺氧胁迫。以东农426为试验材料，在浸种期进行微孔曝气试验，测定不同增氧频率对寒地稻种萌发的影响。在育秧期进行物理增氧和化学增氧试验，对比水稻秧苗生长、生理指标。试验表明，微气泡增氧浸种有效提升稻种发芽率，育秧期与CK处理对比，增氧条件有效促进水稻秧苗的生长、生理指标的提高。关键词：增氧灌溉；寒地；种子萌发；秧苗生长0 引言黑龙江属于寒地黑土稻作区，受生育期短的影响，区域水稻种子是用水浸种催芽，种植方式为育秧移栽。常规水稻浸种周期为8天左右，长时间用水浸泡易造成稻种处于低氧环境，影响水稻种子萌发效果，易出现种芽腐烂、出芽不齐等现象1-2。水稻育秧需在育秧棚内完成，现有秧田管理主要集中在水分、温度的综合协调管理。土壤中的氧气也是水稻秧苗生长发育的重要因素，但氧气和水分在相互作用过程中存在着矛盾。在满足秧苗需水的同时，土壤孔隙中大部分气体被排出，秧苗根际土壤多处于缺氧胁迫状态，会导致土壤还原有毒性物质的积累，根系生理代谢以及根数、根长、根系直径等均会发生一系列变化，进而影响水稻秧苗地上部分的生长。研究表明，水稻种子萌发及秧苗素质影响水稻整个生育期3-4。近年来，为了改善水稻根际氧环境，多数研究是移栽后的大田种植阶段，针对水稻种子萌发阶段和秧苗育秧阶段增氧的研究较少。本文试验针对寒地特殊土壤环境，在水稻萌发期对浸种水进行增氧处理，秧苗期对灌溉水进行增氧处理。探索增氧条件下对寒地稻种发芽率的影响，不同增氧处理下对水稻育秧期秧苗生长指标和生理指标的影响。1 材料与方法1.1 试验概况试验于20212022年在黑龙江八一农垦大学水利综合实验室进行。实验室内设置浸种催芽试验台和自制白钢架覆盖透明塑料膜温室育秧棚。秧棚尺寸为长2.5 m，宽1.2 m，高0.8 m。供试水稻品种为东农426，微孔曝气增氧浸种每个处理各选500颗饱满、大小相当的稻种。供试土壤为第四纪发育的粉质黏土，肥力较好，取于旱田豆地耕作层1015 cm的土层，配合腐质草炭土按73比例混合。供水水源为地下水。1.2 试验设计及方案1.2.1 微孔曝气增氧水稻浸种试验。以增氧频率为变量，设置4个处理，各处理3次重复。CK、T1、T2、T3处理增氧频率分别为一日0、1、2、3次。试验过程中，用玻璃烧杯加入500 ml清水置于恒温水浴锅，放入稻种袋保持水温25不变。将微孔增氧装置中的扩散器置于烧杯内。每次增氧时长为30 min，在浸种第7天取出种袋，人工测算稻种发芽率。1.2.2 水稻秧苗进行增氧灌溉试验。以增氧频率为变量，设置9个处理，各处理3次重复。其中A1、B1、C1、D1处理增氧频率为一日一次，A2、B2、C2、D2处理增氧频率为一日两次，对照组CK处理不增氧。试验过程中，A处理采用排气量为50 L/min的通气泵向10L灌溉水中曝气，B处理采用供气浓度30%制氧机进行微纳米气泡曝气增氧，C处理采用3%的医用H2O2溶液 10 ml定容1 L水中，D处理采用过氧化钙0.5 g，溶解于 1 L水中。各处理的灌溉水通过加压装置注入预埋的增氧灌溉系统。1.3 试验方法1.3.1 溶解氧含量：灌溉水中的溶解氧用上海雷磁溶解氧分析仪（JPSJ-605）测定。1.3.2 种子发芽指标：取种子放到培养皿中采用人工计数统计测定。1.3.3 根系指标：每个处理选取20株秧苗，采用人工基金项目：黑龙江省大学生创新创业项目（202110223060）作者简介：张铭书（2001），女，黑龙江牡丹江人，本科在读，主要从事水资源开发与保护工作。通讯作者：姜薇（1986），女，黑龙江绥化人，硕士研究生，讲师，主要从事水资源开发利用及农业水土资源有效利用研究工作。121试 验 研 究农业开发与装备 2023年第3期计数统计和WinRHIZO根系分析系统相结合，测定秧苗根系的最长根长、根数、平均根系直径等。1.3.4 植株指标：采用直尺测量株高，游标卡尺测量茎粗，用天平测定干鲜重。1.3.5 生理指标：采用便携式光合仪测定光合速率、气孔导度。1.3.6 采用Microsoft Excel 2007处理试验数据并制图。2 结果与分析2.1 稻种萌发指标如图1所示，4个处理整体发芽过程基本一致，均体现随着时间推移，稻种发芽率呈现上升趋势。与CK处理对比，微孔曝气增氧浸种对稻种萌发有显著促进作用，且呈现出稻种发芽过程不同时间发芽率均存在T3T2T1CK的趋势，且T1、T2、T3处理分别高出CK处理8.12%、13.4%和16.82%。一方面，说明增氧浸种有利于稻种的萌发，另一方面，说明随着增氧频率增加，稻种发芽率也显著增加。图1 不同增氧处理对稻种萌发过程的影响2.2 水稻秧苗生长指标2.2.1 水稻秧苗根系指标.水稻秧苗根系指标以最大根长、根数、根鲜重、根干重为试验响应指标6。由表1可知，在增氧条件下，水稻秧苗的根系指标明显高于CK处理，说明增氧条件有利于水稻秧苗根系生长。A、B处理的秧苗根系指标均呈现随着增氧频率增加而减小。A、B处理对比，同一频率增氧条件下，B处理对最长根长、根数的影响显著。C、D处理的秧苗根系指标随着增氧频率增加影响不显著，说明化学增氧与增氧频率无关。C、D处理对比，同一频率增氧条件，D处理对根系指标影响显著。2.2.2 水稻秧苗地上部分指标。水稻秧苗地上部分指标以株高、茎粗为试验响应指标。如图2、3所示，在增氧条件下，水稻秧苗的株高、茎粗均高于CK处理。说明增氧条件有利于稻苗地上部分的生长。A、B处理的秧苗株高随着增氧频率变化趋势不显著，但A、B处理的秧苗茎粗随着增氧频率增加而降低。A、B处理对比，同一频率增氧条件下，B处理对水稻秧苗株高、茎粗的影响显著。C、D处理的秧苗株高、茎粗随着增氧频率变化趋势不显著。C、D处理对比，同一频率增氧条件，D处理对水稻秧苗株高、茎粗指标影响显著。其中株高、茎粗D2处理优于其他增氧处理，较对照CK处理分别高4.2%和29.2%。表1 寒地水稻秧苗根系指标实验处理最长根长/cm根数/条根鲜重/g（百株）根干重/g（百株）A16.429.24.161.02A25.788.53.890.92B1B2C1C2D1D26.655.895.695.726.025.9810.39.58.68.99.39.24.524.214.124.234.224.321.151.060.980.891.211.12CK4.857.53.150.52图2 不同增氧处理对水稻秧苗株高的影响图3 不同增氧处理对水稻秧苗茎粗的影响2.3 水稻秧苗生理指标水稻秧苗生理指标以净光合速率、气孔导度为试验响应指标。水稻秧苗生理指标在移栽前测定。由图4可知，物理增氧和化学增氧条件下，水稻秧苗叶片的净光合速率均优于CK处理。物理增氧处理中B1A1B2A2CK，说明秧苗叶片净光合速率随着增氧频率122试 验 研 究农业开发与装备 2023年第3期增加而降低。化学增氧处理中净光合速率与增氧频率无显著性，但同一增氧频率D处理的净光合速率优于C处理。由图5可知，不同增氧处理水稻秧苗气孔导度均高于CK处理，其中D2处理对秧苗叶片气孔导度影响最大，能够保持较低的叶片气孔阻力，有利于秧苗生长。图4 不同增氧处理对秧苗叶片净光合速率的影响图5 不同增氧处理对秧苗叶片气孔导度的影响3 结论1）对寒地水稻品种进行微孔曝气增氧浸种试验，与对照相比较，增氧浸种有利于促进水稻种子的萌发和提高稻种发芽率，试验表明，供试稻种的发芽率随着增氧曝气频率的增加而提升。2）对寒地水稻秧苗进行增氧灌溉试验，与对照比较，物理增氧和化学增氧都有效促进水稻秧苗的根系指标、地上部分指标、生理指标的提升。物理增氧处理，秧苗根系指标均呈现随着增氧频率增加而减小，而秧苗茎粗和叶片净光合速率随着增氧频率增加而降低。同一频率增氧条件下，微纳米气泡装置处理对最长根长、根数、株高、茎粗影响显著。试验表明，微纳米气泡装置曝气对灌溉水中溶解氧效果较好。化学增氧处理，水稻秧苗生长、生理指标随着增氧频率变化规律无关。化学增氧处理中，过氧化钙增氧效果优于过氧化氢，因为过氧化氢属于一种强氧化性酸，对水稻根系存在的有益微生物有一定影响。通过秧苗增氧灌溉试验结果表明，增氧有利于改善育秧土壤的通气性，促进寒地水稻秧苗生长。参考文献1 刘少东，汪春，衣淑娟，等.增氧浸种条件下寒地稻种萌发耗氧规律试验研究J.东北农业科学，2020，45（4）：27-32.2 王永生，李存军，陈静，等.黑龙江省水稻智能浸种催芽技术的应用与评价J.中国农机化学报，2016，37（10）：195-199.3 胡德勇，姚帮松，Su Ninghu，等.增氧灌溉对秋黄瓜种子萌发及幼苗生长的影响J.节水灌溉，2015（11）：55-58.4 熊元基.不同加氧处理对超级稻种子萌发及幼苗农艺性状的影响D.湖南农业大学，2014.5 黄露，余明龙，冯乃杰，等.种子引发剂氯化胆碱和吲哚酸钾对盐胁迫下水稻幼苗生长和生理特点的影响J.核农学报，2023，37（1）：196-206.6 廖健程，胡德勇，裴毅，等.控制灌溉条件下增氧对超级稻根系生长及水分利用效率的影响J.排灌机械工程学报，2018，36（9）：920-924.