干湿交替灌溉改善稻田根际氧环境进而促进氮素转化和水稻氮素吸收

摘要：

[目的]阐明不同水氮管理模式下水稻根际内外氧环境变化特征及其对土壤碳氮转化和水稻氮吸收利用的影响,以期从稻田"根际氧环境"调控角度揭示适宜水氮耦合促进水稻生长和提高氮素利用效率的内在机制.[方法]在长期定位试验基础上,采用根箱模拟培养以及Unisense微电极系统和15N同位素示踪相结合的研究方法,以常规粳稻日本晴和常规籼稻扬稻6号为供试材料,试验设常规淹灌?(conventional?flood?irrigation,CF)、干湿交替(alternate?wet?and?dry?irrigation,AWD)?两种灌溉模式,以及无氮?(0?g/kg,?N0)、中氮(0.8?g/kg,N0.8)、高氮(1.2?g/kg,?N1.2)?3个施氮水平.对比分析了不同水氮耦合下水稻根际内外氧环境、可溶性有机碳、微生物量碳氮和碳氮转化相关酶活性,并分析了水稻生长和氮吸收利用的关系.[结果]1)与CF相比,AWD显著增加了水稻根际内外溶氧量和氧化还原电位,扬稻6号根际土壤的增加量高于日本晴;2)与N0相比,在N0.8、N1.2水平下,AWD显著增加了两个水稻品种根际微生物量碳氮和可溶性有机碳含量,增加了水稻根际碳氮代谢相关酶活性?(脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶);3)与N0相比,在N0.8、N1.2水平下,AWD显著增加了水稻根际硝化速率和提取态总氮、硝态氮和游离氨基酸含量,但降低了其铵态氮含量;同时,增加了2个水稻品种根系铵态氮吸收速率、干物质重和氮素利用指数,且上述各指标扬稻6号均显著高于日本晴;4)相关性分析结果表明,水稻生物量和氮素利用指数与根际土壤硝化速率、微生物量碳氮、可溶性碳氮有效性和根系铵态氮/硝态氮吸收速率均呈显著正相关.[结论]AWD管理可通过提高溶解氧含量和氧化还原电位,创造良好的根际环境,进而提高根际可溶性有机碳、微生物量碳氮和碳氮代谢相关酶活性,增强根际硝化速率及根系铵态氮和硝态氮吸收速率,提高水稻干物质累积和氮素利用效率.

关键词：干湿交替;根际溶氧量;可溶性有机碳;微生物量碳氮;氮吸收;水稻

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资助基金：浙江省重点研发计划;国家自然科学基金;国家重点研发计划;国家重点研发计划

在线出版日期：2022-03-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：1-14