全 文 ：核 农 学 报 2011，25(3):0553 ～ 0558
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2010-09-15 接受日期:2010-01-05
基金项目:浙江省科技计划项目(2008C23010，2008C35018)，教育部人文社会科学研究一般项目(06JAZH001)
作者简介:徐林娟(1972-)，女，浙江丽水人，博士，主要从事农业生物环境工程研究。E-mail:xulj@ yuhang． gov． cn
通讯作者:徐正浩(1964-)，男，浙江诸暨人，博士，副教授，从事水稻栽培生理研究。Tel:0571-85960627;E-mail:640909@ zju． edu． cn
文章编号:1000-8551(2011)03-0553-06
不同土壤水分供给下水稻叶水势的变化规律
徐林娟1 徐正浩1，2 李 舸2 何 勇1 谢法权3 孙映宏3 袁侠凡4
(1. 浙江大学生物系统工程与食品科学学院，浙江 杭州 310029;
2. 浙江大学环境与资源学院污染环境修复与生态健康教育部重点实验室，浙江 杭州 310029;
3. 杭州市水文水资源监测总站，浙江 杭州 310014;4．浙江天凌农业科技有限公司，浙江 诸暨 311800)
摘 要:用中 9B 和金早 47 在温室及网室条件下，设置 4 个水分处理，对不同生育期的叶水势进行测定。
结果表明，不同水分处理下，主要生育期的叶水势日变化表现为早晨和傍晚较大，而在中午前后较小，呈
现反抛物线的曲线走向，中午前后是叶水势曲线拐点。水稻叶水势随着土壤水分含量的下降而降低，土
壤保持湿润处理和淹水处理的水稻叶水势差异不明显，而水分胁迫和湿润处理之间叶水势差异明显，这
种差异随水分胁迫加重而加大。水稻材料在分蘖期的叶水势与土壤含水量之间具有良好的线性相关
性。水稻叶水势随生育进程而降低，反映了水稻叶片随生育进程老化的规律，不同生育期水稻出现水分
胁迫的中午叶水势临界值分别是分蘖期 ＜ － 1. 60 MPa，孕穗期 ＜ － 1. 70 MPa，抽穗期 ＜ － 1. 80 MPa，这
些指示值在供试的 2 个水稻材料中差异不大。
关键词:水稻;叶水势;日变化;土壤水分;节水灌溉
RESPONSE OF LEAF WATER POTENTIAL IN RICE TO DIFFERENT
SOIL WATER SUPPLY LEVELS
XU Lin-juan1 XU Zheng-hao1，2 LI Ge2 HE Yong1 XIE Fa-quan3 SUN Ying-hong3 YUAN Xia-fan4
(1. College of Biosystem Engineering and Food Science，Zhejiang University，Hangzhou，Zhejiang 310029;
2. Key Laboratory of Environment Remediation and Ecological Health，Ministry of Education，College of Natural
Resources and Environmental Science，Zhejiang University，Hangzhou，Zhejiang 310029;
3. General Station of Hydrology and Water Resources Monitoring，Hangzhou，Zhejiang 310014;
4. Zhejiang Tianling Agriculture Technology Co．，Ltd．，Zhuji，Zhejiang 311800)
Abstract:The response of indica rice to water supply levels was studied by pot experiment． Zhong 9B and Jinzao 47
were used as studied materials． The experiments were carried out by using four kinds of soils under climatological
chamber and greenhouse conditions at rice vegetative growth stage． Results showed that the diurnal changes of leaf water
potential (LWP)in rice at vegetative stages under different soil moisture treatments tended to be higher at early morning
and late afternoon，but lower at the midday time，which displayed a nearly parabolic curve with the inflection point
appeared around the midday time． The differences in LWP between the moisture irrigation condition and the water stress
condition were more significant than that between the submerged irrigation condition and the moisture irrigation
condition． LWP in rice declined at plant developmental stages，and LWP was less than － 1. 60 MPa，－ 1. 70 MPa and
－ 1. 80 MPa at the midday time at tillering，booting and heading stages，respectively． These data could be served as a
predictor for the onset of water deficiency in both tested rice materials．
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核 农 学 报 25 卷
Key words:rice;leaf water potential;diurnal change;soil moisture content;water － saving irrigation
我国是世界上 13 个贫水国之一，水资源短缺，人
均占有水资源不足 2200m3，约为世界人均的 1 /4［1］。
我国旱灾频繁，受灾面积广，是粮食减产的主要原因之
一［2］。近年来，由于工、农业污染，城市化进程加快，
地下水过度开采等原因，我国的缺水问题日益凸
显［3］。
水稻是我国最主要的粮食作物，种植中采用的淹
水灌溉方式造成水资源的巨大浪费。因此，推广应用
水稻的节水灌溉技术对我国水稻生产的可持续发展具
有十分重要的意义［4］。日本在 20 世纪 60 年代成功进
行了水稻的覆膜旱作研究，并加以推广。我国在上世
纪七、八十年代，水稻节水灌溉技术也逐步发展［5］，例
如，在一些灌溉保证率较高的地区推广了水稻薄露灌
溉技术、水稻“薄、浅、湿、晒”技术等［6］。
在水稻的节水灌溉研究中，有学者提出控制下限
土壤水势的高产节水灌溉指标，为水稻的节水灌溉提
供了量化指标［7，8］。近年来，研究人员以更直观、又容
易测定的叶水势作为灌溉诊断的水分缺乏指标，并应
用信息领域的遥感技术来监测植株的叶水势，用以快
速和精确地指导节水灌溉［9］，但对水稻各个生育阶段
叶水势的分析比较还处于初步阶段［10 ～ 12］。据此，本研
究对水稻各个生育期的水势作了较为系统的研究和分
析，以便用于对水稻节水灌溉的指导和为相关研究人
员提供参考。
1 材料和方法
1. 1 材料
2 个供试水稻品种中 9B 和金早 47，均为水稻籼型
材料，其中金早 47 为迟熟早稻品种。
试验所用土壤为浙江大学华家池水稻土，其中土
壤有机质(以干重计)为 16. 39g / kg，全氮(以干重计)
为 0. 99g / kg，水 解 氮 为 110. 0mg /kg，有 效 磷 为
31. 0mg /kg，速 效 钾 为 36. 0mg /kg，自 然 含 水 量 为
190. 0g / kg，风干样水分 15. 0g / kg，pH 值 7. 8。
1. 2 试验设计
试验于 2004 年 5 月 － 2004 年 11 月在农业部农业
生态环境工程重点开放实验室进行。实验设置 1 个温
室处理环境和 1 个网室处理环境，采用温室环境控制
系统 (浙江大学电气设备厂研制)调控温室环境，设定
白天和夜间温度分别为 32℃和 26℃，相对湿度均设定
为 70%;网室则在顶部用透明薄膜遮雨。
1. 2. 1 水稻种植和肥料使用 盆栽试验采用的塑料
盆规格为上口直径 24cm，底部直径 18cm，高 26cm。
栽培前，在盆中加入试验土和一定量的水，连盆称重至
4kg 后进行水稻幼苗移植，每盆 3 株。在整个试验中
分别在栽培前、拔节期以及孕穗期施用复合肥(N∶ P∶ K
= 2∶ 1∶ 1. 5)，用量为每次每盆 15g。
1. 2. 2 试验水分处理 幼苗栽种后使其在室外条件
下生长，10d 后再移至设定的温室环境及网室中，对 2
个水稻品种植株进行 500，400，300 和 200ml 4 个不同
水分供应处理，其中 100% 水分处理组为稻作中的传
统灌溉方式，即始终保持有水层，其余 3 个水分处理组
分别以其加水量的 80%(相当于水稻栽培中的湿润灌
溉)、60%、40%进行设置，3 次重复。在试验过程中，
当 80%水分处理组的表层无水时进行加水。
1. 3 测定方法
1. 3. 1 水稻叶水势 采用美国 WESCOR 公司生产的
HR33T 露点微伏计，用露点法测定水稻顶部第 3 张完
全展开叶的水势值，在每个生长发育时期内均对同一
叶位的叶片进行测定。测定时的平衡时间为 10min。
测定时间为各生长发育期(分蘖期、孕穗期和抽穗期)
的 8:00、10:00、12:00、15:00 和 17:00，连续测定 3 次。
1. 3. 2 土壤含水量 采用浙江大学研制的土壤水分
定位测试仪测定土壤容积含水量。测定时，将探头插
入土表下 5cm，待读数稳定后，直接读取测定值，每天
测定 3 次，取平均值。
1. 4 数据分析
研究分蘖期水稻叶水势和土壤含水量的相关性，
采用 DPS 数据处理系统软件进行分析［13］。
2 结果与分析
2. 1 不同水分处理下水稻叶水势的日变化
不同水分处理下的水稻在分蘖期的叶水势日变化
表现为早晨和傍晚较大，中午前后较小，呈现反抛物线
曲线走向，在中午前后出现水势曲线拐点(图 1)。水
稻中 9B 在 100%和 80%的水分处理条件下，叶水势相
对较大，而在 60%和 40%的水分处理条件下，水稻的
叶水势相对较小，即随着土壤水分含量的下降而降低。
在 100%和 80%的水分处理条件下叶水势差异不大，
但这 2 个水分处理明显高于 60%和 40%水分处理，而
60%水分处理下的叶水势又大于 40%水分处理的(图
1 － A)。从图 1 － B 可以看出，水稻金早 47 与中 9B 在
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3 期 不同土壤水分供给下水稻叶水势的变化规律
不同水分处理下的叶水势日变化趋势基本一致，所不
同的是金早 47 在 40%水分处理条件下的叶水势低于
60%水分处理的，且两者差异显著。反映了不同水稻
材料在不同水分处理下的叶水势存在一定差异，表现
为忍受水分胁迫能力的差异。
图 1 水稻中 9B(A)和金早 47(B)分蘖期叶水势日变化比较
Fig． 1 Comparison of leaf water potential diurnal changes of rice material Zhong
9B(A)and Jinzao 47(B)at tillering stage
2. 2 水稻叶水势与土壤含水量的相关性分析
2. 2. 1 不同水分处理条件下的土壤含水量 对网室
中各个不同生长时期不同水分处理的土壤水分含量进
行测定，结果见表 1(试验测定的土壤含水量为容积含
水量)。如表 1 所示，在水分供应分别为 40%、60%、
80%、100% 条件下，土壤 含 水 量 依 次 为 27. 5%、
36. 7%、48. 7%和 53. 02%。
表 1 试验水分处理条件下的土壤含水量
Table 1 Soil moisture contents under
different water treatments
水分处理
water treatment
土壤水分含量
soil moisture
content (%)
100%水分处理 water treatment 100% 53. 02
80%水分处理 water treatment 80% 48. 7
60%水分处理 water treatment 60% 36. 7
40%水分处理 water treatment 40% 27. 5
2. 2. 2 不同水分处理与水稻叶水势的相关性分析
对水稻材料中 9B 在分蘖期不同水分处理下的叶水势
数据进行分析，采用逐步回归方法［13］分析水稻叶水势
与土壤含水量的相关性(表 2)。由表 2 可见，中 9B 的
水稻叶水势随土壤容积含水量的降低而降低，在一天
中的各个测定时间内均获得了较好的线性相关性。但
这些线性方程的建立是以土壤容积含水量与叶水势在
一个相应范围内为前提的，试验土壤容积含水量在
53. 02% ～ 27. 5%，叶水势在 － 1. 0 ～ － 2. 0 范围内，通
过验证可知，这些线性方程式能较好地与实测值相吻
合。
表 2 水稻中 9B 分蘖期叶水势与土壤含水量的相关性分析
Table 2 Relationship between leaf water potential of
rice and soil moisture contents
测定时间
measuring time
线性方程
linear equation
R
8:00 Y = － 1. 879045 + 0. 010705X 0. 9263 *
10:00 Y = － 2. 338658 + 0. 019307X 0. 9422 *
12:00 Y = － 1. 932428 + 0. 006447X 0. 9288 *
15:00 Y = － 2. 504484 + 0. 021624X 0. 9324 *
17:00 Y = － 1. 961404 + 0. 012028X 0. 9457 *
注:Y 代表水稻叶水势值(MPa)，X 代表土壤容积含水量(%)，* ，
＊＊指在 5%、1%水平分别表示达到显著性，下表同。
Note:R presents correlation coefficient，Y indicates leaf water potential
of rice (MPa)，X expresses soil moisture content on volume basis (%)，*
and ＊＊indicated significance at 5% and 1% levels，respectively．
金早 47 在分蘖期的叶水势与土壤含水量的相关
性分析显示(表 3)，金早 47 的叶水势总体上也是随土
壤含水量的降低而降低，并在一天中的 10:00，12:00
和 15:00 这 3 个测定时间表现为良好的线性关系，达
到显著或极显著性相关;但在 8:00 和 17:00 的线性相
关性未及显著性水平，说明了在不同的水稻材料之间
(中 9B 与金早 47 之间)叶水势和土壤含水量的相关
性会存在一定的差异。以金早 47 建立的叶水势与土
壤容积含水量的线性方程也是在试验土壤容积含水量
53. 02% ～ 27. 5%，叶水势在 － 1. 0 ～ － 2. 0 之间的条
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件下才成立的。
表 3 水稻金早 47 分糵期叶水势与土壤
含水量的相关性分析
Table 3 Relationship between leaf water potential
of rice and soil moisture contents
测定时间
measuring time
线性方程
linear equation
R
8:00 Y = － 1. 424245 + 0. 257341X 0. 6633
10:00 Y = － 2. 260393 + 1. 754806X 0. 9805 *
12:00 Y = － 2. 249571 + 1. 481607X 0. 9927＊＊
15:00 Y = － 1. 902255 + 1. 036055X 0. 9246 *
17:00 Y = － 2. 088979 + 1. 642910X 0. 8695
2. 3 不同水稻材料叶水势随生育进程的变化趋势
图 2 是水稻材料中 9B 在孕穗期各个水分处理下
的叶水势日变化情况，与中 9B 在分蘖期各个水分处
理下的叶水势日变化比较，可以发现孕穗期比分蘖期
的水势明显减小(图 1 和图 2)。从图 3 可以看出，中
9B 在 80% 水分处理下，孕穗期的叶水势在各个测定
时间均比分蘖期的测定值小;在 60%水分处理下除 8:
00 时和 10:00 时的测定值与分蘖期接近外，其余测定
值均小于分蘖期的测定值(图 4)，说明在相同水分处
理下，水稻的叶水势随着生育进程而减小，其主要原因
在于生育进程中水稻叶片逐渐趋于老化，叶片含水量
下降。
图 2 不同水分处理下中 9B 孕穗期叶水势日变化
Fig． 2 Diurnal changes of leaf water potential of rice
material Zhong 9B at booting stage
对 80%和 60%水分处理下金早 47 在分蘖期、孕
穗期和抽穗期的叶水势日变化进行比较，从图 5 可以
看出，金早 47 在 80% 水分处理下各个测定时间的叶
水势均随生育进程而逐渐减小，这与中 9B 的叶水势
变化趋势一致;在 60% 水分处理下，金早 47 分蘖期、
孕穗期和抽穗期的叶水势除孕穗期与抽穗期在 15:00
时测得的水势值接近外，其余时间的测定值均随生育
图 3 80%水分处理条件下中 9B 分蘖期
和孕穗期叶水势日变化比较
Fig． 3 Diurnal changes of leaf water potential of rice
material Zhong 9B at tillering stage and booting
stage under 80% water treatment
图 4 60%水分处理下中 9B 分蘖期和
孕穗期叶水势日变化比较
Fig． 4 Diurnal changes of leaf water potential of rice
material Zhong 9B at tillering stage and booting stage
under 60% water treatment
进程而逐渐减小(图 6)。
3 讨论
本试验在温室和网室条件下研究了 2 个籼型水稻
材料在不同土壤水分处理下，不同生育期叶水势的变
化动态，结果表明水稻主要生育期的叶水势日变化表
现为早晚大，而中午前后较小，呈现反抛物线曲线，并
在中午前后出现水势曲线拐点。根据这一现象，结合
所测叶水势数据，确定在水分匮乏的中午水稻叶水势
临界值分别是分蘖期 ＜ － 1. 60MPa，孕穗期 ＜ －
1. 70MPa，抽穗期 ＜ － 1. 80MPa，这些指示值在供试的
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3 期 不同土壤水分供给下水稻叶水势的变化规律
图 5 80%水分处理金早 47 叶水势随生育进程日变化比较
Fig． 5 Diurnal changes of leaf water potential of rice
material Jinzao 47 at different growth stages
under 80% water treatment
图 6 60%水分处理金早 47 叶水势随生育
进程的日变化比较
Fig． 6 Diurnal changes of leaf water potential
of rice material Jinzao 47 at different growth
stages under 60% water treatment
2 个水稻材料中差异不大，可以作为水稻节水灌溉中
水分出现亏缺的指示指标，这比以往学者报道的在凌
晨出现的水势临界值更有实际价值［11，12］。研究也表
明，水稻叶水势随着土壤水分含量的下降而降低，这与
以往学者的报道类似［9 ～ 12］。
本研究所用的 2 个水稻材料在 100%(淹水灌溉)
和 80%(湿润灌溉)水分处理条件下的叶水势基本接
近，从水势的角度反映了水稻对水分需求的可塑性，而
水分胁迫和湿润处理之间叶水势差异明显，且这种差
异随土壤水分胁迫加重而加大。另一方面，在同一水
分处理条件下，水稻叶水势随着生育进程而减小。可
见试验所获得的叶水势较好地反映了生育进程中叶水
势的变化，可作为水稻水分丰缺的指示值用以指导水
稻的灌溉。
通过研究分蘖期叶水势与土壤含水量之间的定量
关系，发现二者具有良好的线性相关性，这一结果与已
报道的在水稻抽穗期及灌浆期的相关性结果相
似［11，12］。本研究获得的线性方程在一定范围内(土壤
容积含水量在 53. 02% ～ 27. 5%，叶水势在 － 1. 0 ～ －
2. 0)能较好地与实测值相吻合，而一般水稻叶水势状
况也在这个范围内，所以具有一定的实际应用价值，能
作为水稻节水灌溉中的技术参数。
需要说明的是，影响水稻对水分胁迫的因子有很
多，如根系大小、根的渗透力、渗透调节、激素水平和叶
片形态特征等，在这些众多的因子中除个别因子是由
单基因控制外，大多数是由数量性状控制的［14，15］。水
稻对水分胁迫的反应表现很复杂，很难用单个因子来
说明水稻的耐旱特性。但对特定的水稻材料(例如本
研究中选用的中 9B 和金早 47)来讲，应用叶水势来指
示水稻的水分供应状况是有现实意义的，特别是随着
水分胁迫的加重，叶水势值会明显下降。
此外，一些学者试图采用旱种或覆膜旱种的办法
来解决水稻节水灌溉的问题，但在实际生产过程中出
现了许多不利因素，如无效分蘖增加，结实灌浆提早结
束，千粒重减少，米质变劣，植株早衰，倒伏以及杂草防
除困难等［16 ～ 22］。因此，在水稻节水栽培研究中挖掘适
宜于节水种植的种质资源，并通过遗传改良达到各种
性状以合乎节水种植的要求，这对根本上改变我国目
前水稻灌溉体制将会起到重要作用，而用水稻的叶水
势来指示水稻植株体的水分状况可能对我国节水灌溉
研究的进一步深入产生积极的影响。
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(责任编辑 邱爱枝
櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀
)
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(责任编辑 高美须 裴 颖)
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