灌浆结实期干湿交替灌溉对水稻地上部植株生长及产量的影响已有大量的研究报道,但迄今为止,关于水稻根际生态系统对土壤干湿交替变化的响应机制依旧不明。干湿交替灌溉,顾名思义,首先得控制水分,而作为土壤的重要组成部分,也被视为最活跃的一个肥力因素,不同的土壤水分含量,不仅可以调节土壤通气和温热状况,也会对土壤养分含量、酶活性等产生重大影响。本文以大穗型常规水稻“金恢809”为研究对象,探讨了水稻灌浆结实期干湿交替灌溉下根际生态因子的变化特征以及对根际微生物群落结构的影响。主要研究结果如下:本研究首先采用田间种植和盆栽结合的方式,探讨了 3种不同灌溉方式下水稻的生长及产量的变化,即传统灌溉(始终保持水层,CK)、轻度干湿交替灌溉(土壤水势落干至-25kPa左右时复水,WMD)和重度干湿交替灌溉(土壤水势落干至-50kPa左右时复水,WSD)。结果表明,轻度干湿交替的灌溉方式(WMD)可以显著提高水稻根系活力和叶片光合能力,从而有利于水稻弱势籽粒的灌浆,增加最终产量。在此基础上,动态监测了田间WMD处理下水稻根际土壤生态因子的变化过程,结果发现,在WMD处理条件下,当土壤水势下降时,pH会明显降低、氧化还原电位(Eh)显著增加,而电导率(EC)会呈先增后降的趋势,复水后均有回落。同时,对不同处理下的土壤速效养分指标进行了测定,从总体上看,与CK相比,WMD处理会明显降低土壤铵态氮的含量,却能够显著增加硝态氮、有效磷和速效钾的含量。对土壤酶活而言,WMD可以显著提高整个处理期间根际土壤转化酶、脲酶和酸性磷酸单酯酶的活性,而土壤多酚氧化酶、硝酸盐还原酶和过氧化氢酶的活性受土壤干湿程度的影响会更为敏感,变化有所差异。进一步运用典型相关分析法对土壤生态因子与酶活性的关系进行了分析,结果表明,土壤Eh的大小与土壤磷酸单酯酶活性呈正相关关系,EC值与硝酸盐还原酶活性呈负相关关系。最后运用T-RFLP分析技术,研究了 WMD处理对水稻根际土壤细菌群落结构的影响。结果分析表明,在水稻土壤从淹水状态转为干燥的过程中,能够显著提高土壤细菌群落多样性指数,但使得细菌群落均匀度有所降低。通过比对数据库后发现,经WMD处理后根际土壤中放线菌门的比例呈逐渐增加趋势,而变形菌门和厚壁菌门的细菌种类比例波动较大,其中以β-变形菌纲、芽孢杆菌纲、3-变形菌纲和梭菌纲为代表的优势种群变化最显著。具体来看,在土壤落干过程中,固氮菌(巴西固氮螺菌、拜叶林克氏菌属、弗兰克氏菌属、草螺菌属)、硝化细菌(亚硝化螺旋菌属)、解磷/钾菌(土壤芽孢杆菌、土壤杆菌属)等与土壤营养循环相关的好氧性细菌的比例有明显增加,而在复水过程中,反硝化细菌(反硝化奈瑟氏球菌)、硫酸盐还原细菌(脱硫叶菌属、脱硫弧菌属)和纤维素降解菌(解多糖梭菌)等厌氧性或兼性厌氧性细菌的含量更加丰富。综上所述,轻度干湿交替灌溉通过适度调控土壤水分,一方面导致pH、Eh和EC值发生周期性变化,影响了根际土壤中与营养循环相关的好氧/厌氧细菌的比例,从而提高了相关酶的活性,增强了土壤养分的有效性;另一方面通过改善土壤通气性,提高了根系吸收能力,确保了灌浆后期水稻对营养物质的需求,从而有助于地上部维持较高的生理活性,促进籽粒灌浆。本研究初步揭示了水稻根际响应水分调控的生理生态机制,丰富了作物栽培学理论,为下一步建立科学的灌溉制度奠定了基础。