根区供氧改善作物渍水胁迫的作用与机理

It is a global problem that waterlogging causes great damage to crops. And the actual cause of waterlogging stress on plant is oxygen de?ciency in the rhizosphere and secondary stress induced by hypoxia. Aiming to reveal the effect and mechanism of ameliorating waterlogging stress on crop by oxygenating rhizosphere, pot experiments and small plot experiments will be conducted, with maize as case. Growth indexes, yield and quality at different growth stages under different oxygenation depth, oxygenation amount and oxygenation time condition will be measured, and effect of oxygenating rhizosphere on ameliorating waterlogging stress on plant will be determined. Water physiological response rules of plant and change laws of soil oxygen content and plant root characteristic under different oxygenation depth, oxygenation amount and oxygenation time will be investigated, which, combined with results of plant phsiology, plant growth, yield and quality, mechanisms of ameliorating waterlogging stress on corn by oxygenating rhizosphere will be revealed. Finally, optimal oxygenation pattern in response to waterlogging at different growth stage will be put forward, including oxygenation depth, oxygenation amount and oxygenation time. The reserch results must be significance in theory to relieve the disaster forming process by waterlogging and re-recognize criteria of engineering drainage.

涝渍灾害造成农作物产量损失是全球性的问题。针对作物受渍胁迫的真正原因-根区缺氧及由此产生的次生胁迫这一根本性问题,从根区供氧改善作物涝渍胁迫的新角度，以玉米作为研究对象，采用盆栽精确调控试验和测坑控制试验，研究渍水胁迫期根区供氧改善作物渍水胁迫的作用与机理，在不同生育阶段测定不同供氧深度、供氧量、供氧时机条件下作物的生长与产量品质指标，明确根区供氧改善作物渍水胁迫的作用。分析各种供氧深度、供氧量、供氧时机条件下土壤氧含量与作物根系的变化规律与植物水分生理反应规律，结合作物生理生长与产量品质形成的结果，揭示根区供氧对改善作物渍水胁迫的机理。提出不同生育阶段作物应对渍水胁迫的最佳供氧模式（包括供氧深度、供氧量和供氧时机）。研究成果对于延缓涝渍胁迫成灾过程、重新认识工程排水标准有较好的理论意义。

涝渍灾害造成农作物产量损失是全球性的问题。根据联合国粮农组织的报告，世界上受排水不良严重影响的土壤约占10%( setter, 2003)，涝渍胁迫是人类所面临的最严重的自然灾害之一。我国由于降水分布不均匀、不适当灌排导致的短期涝渍灾害相当普遍。然而目前与干旱胁迫相比针对涝渍胁迫的研究还相对较薄弱，应对措施也相对单一。针对作物受渍胁迫的真正原因-根区缺氧及由此产生的次生胁迫这一根本性问题,从根区供氧改善作物涝渍胁迫的新角度，以玉米作为研究对象，采用盆栽精确调控试验，研究了渍水胁迫期根区供氧改善作物渍水胁迫的作用与机理，在不同生育阶段测定了不同供氧深度、供氧量、供氧时机条件下作物的叶面积指数、株高、茎粗等生长指标，明确了根区供氧改善作物渍水胁迫的作用。分析了各种供氧深度、供氧量、供氧时机条件下土壤氧含量与作物根系的变化规律与植物水分生理反应规律，揭示了根区供氧对改善作物渍水胁迫的机理。研究表明，根区供氧可以提高叶面积指数、株高、叶绿素含量，提高光合速率、蒸腾速率和水分利用效率，对玉米受渍胁迫有较好的改善作用，但无法完全恢复到不受渍的正常状态。根区供氧可改善根区的土壤微环境，尤其是氧含量，减少了次生胁迫，使根系正常呼吸，从而改善了作物根系的生长状况，并缓解了植物体内渗透物质的生成。提出了不同生育阶段作物应对渍水胁迫的最佳供氧模式（包括供氧深度、供氧量和供氧时机）： a）苗期的合适供氧深度为15cm，供氧方式可采用氧气接入微孔增氧管的方式，通氧量每日通氧 30min，。受渍2日后即需供氧，每日通氧直到受渍结束；b）拔节期的适宜供氧深度为25cm，供氧方式采用50%以下的双氧水或者氧气接入微孔增氧管，通氧量每日1h，连续通氧直到受渍结束，受渍2-3日供氧；c）抽雄期的适宜供氧深度为30cm，供氧方式采用50%以下的双氧水或者氧气接入微孔增氧管，通氧量每日1h，连续通氧直到受渍结束，受渍3日供氧；d）灌浆期的适宜供氧深度为35cm，供氧方式采用50%以下的双氧水或者氧气接入微孔增氧管，通氧量每日1h，连续通氧直到受渍结束，受渍3-4日氧供。研究成果对于延缓涝渍胁迫成灾过程、重新认识工程排水标准有较好的理论意义。