水稻是我国重要的粮食作物之一,我国65%以上的人口以稻米为主食。目前有关水稻根系形态生理和稻田土壤性状的研究已经取得了很多进展,但有关于稻田土壤性状对水稻根系生长发育影响的研究相对较少。本试验以扬稻6号、南粳9108、扬两优6号、常优5号和甬优2640为材料,在盆栽条件下设置关键生育期干湿交替灌溉、穗肥施氮量和秸秆还田处理,研究不同栽培措施对水稻产量、根系形态生理和土壤性状的影响,阐明土壤性状与水稻根系生长发育间的关系,提出通过调控水稻根系生长和土壤性状来提高水稻产量的栽培技术途径,为水稻高产节水栽培提供理论和实践依据。主要研究结果如下:1.与常规灌溉相比,除分蘖期南粳9108产量略有降低外,其他关键生育期轻度干湿交替灌溉均不同程度增加了水稻产量;重干湿交替灌溉使产量降低。在相同灌溉方式下,穗肥减半虽会降低水稻产量,但结合轻干湿交替灌溉可与常规穗肥有相似的产量水平。秸秆还田较秸秆不还田处理显著增加水稻产量,配合轻干湿交替灌溉有利于进一步提高水稻产量。2.与常规灌溉相比,除分蘖期南粳9108根系主要形态生理指标下降外,关键生育期轻度干湿交替灌溉显著改善根系主要形态指标、提高根系活力;重度干湿交替灌溉则使水稻根干重、根长、根体积等根系形态指标下降,根系活力降低。与正常水分处理相比,轻度水分胁迫下水稻根系通气组织较为发达。穗肥减半处理降低了穗分化期水稻根干重、根长、根表面积、根体积和根系活力,根冠比略有增加,根系直径无明显变化;但配合轻干湿交替灌溉后与正常穗肥下根系形态生理差异不显著。秸秆还田较不还田处理明显提高水稻根重、根长、根体积和根系活力,并与轻干湿交替灌溉结合后进一步促进根系生长。3.与常规灌溉相比,轻度干湿交替灌溉显著增加了水稻土壤硝态氮和有机质含量,提高土壤脲酶、蔗糖酶和羟胺还原酶活性,使土壤铵态氮含量、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性降低;重干湿交替灌溉下土壤铵态氮和有机质含量减少、土壤脲酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶和羟胺还原酶活性降低,土壤硝态氮含量较高。与正常穗肥处理相比,穗肥减半处理减少土壤硝态氮和铵态氮含量、降低土壤脲酶和蔗糖酶活性。与秸秆不还田相比,秸秆还田处理下水稻根系土壤硝态氮、铵态氮和有机质含量,硝酸还原酶、亚硝酸还原酶以及羟胺还原酶活性较高,脲酶活性则降低。相同水分、穗肥和秸秆处理下水稻根际土壤中的硝态氮和铵态氮含量以及脲酶活性低于非根际土壤,土壤有机质含量以及蔗糖酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶和羟胺还原酶活性高于非根际土壤。与常规灌溉相比,穗分化期轻度干湿交替灌溉提高氨氧化细菌物种多样性增加,使反硝化细菌物种多样性降低。4.相关分析表明,分蘖期根系氧化力与土壤蔗糖酶活性显著正相关;根表面积和根体积与土壤蔗糖酶活性显著负相关;根系通气组织与土壤硝态氮显著正相关,与土壤蔗糖酶活性显著负相关。穗分化和结实期根系形态主要指标(根重、根长、根表面积、根体积、根系通气组织)与根际和非根际土壤硝态氮含量、有机质含量和酶活性呈不同程度正相关,与土壤铵态氮含量呈不同程度负相关。这在一定程度上说明水稻根系形态生理性状与水稻根际和非根际土壤性状密切相关,且其相关性存在生育期间的差异。通过对土壤水分养分的调控,改善土壤环境和水稻根系形态生理,有利于提高水稻产量的同时降低灌溉水量,达到绿色高产高效栽培效果。