可降解地膜覆盖促进节水水稻根系发育与产量提升的机理研究

本研究针对节水水稻系统需兼顾产量与耗水量减少的难题，探索了可降解地膜（Biodegradable mulch film）覆盖对土壤微环境及水稻生长的调控作用。中国东北地区的对比试验表明，地膜覆盖结合连续淹灌使水稻产量达9.4 Mg ha-1，净收益11,800 CNY ha-1；滴灌模式下水生产率提升至1.25 kg m-3，耗水量降至235 mm。研究证实地膜通过改善0-40 cm土层根系形态特征（尤其穗分化期）实现节水增产，为可持续水稻栽培提供新方案。

　　

在全球水资源日益紧张的背景下，传统水稻种植中"大水漫灌"的模式正面临严峻挑战。中国作为世界最大的水稻生产国，东北地区承担着重要的粮食安全责任，但该区域水资源时空分布不均的问题尤为突出。如何在保证产量的前提下实现节水目标，成为农业科学家亟待破解的难题。

中国农业科学院的研究团队在《Journal of Integrative Agriculture》发表的研究给出了创新解决方案。传统水稻田通过建立水层维持生长环境，但高达60%的灌溉水会通过蒸发渗漏损失。可降解地膜技术虽在旱作农业中已有应用，但其在水稻系统中的增效机制尚不明确。研究人员创造性地将这一技术引入水稻种植，系统比较了连续淹灌（Continuous flooding）、滴灌（Drip irrigation）和控灌（Controlled irrigation）三种模式下地膜覆盖的效应。

研究采用田间定位观测法，通过土壤温湿度传感器网络实时监测微环境变化，结合根系扫描仪（WinRHIZO系统）定量分析根系三维形态，同步追踪水稻关键生育期生理指标。样本来自东北水稻主产区建立的对比试验田，确保数据区域代表性。

土壤微环境调控

地膜覆盖使5 cm土层日均温度提高1.2-2.8°C，土壤体积含水量维持在32-36%范围，显著优于无覆盖处理。红外热成像显示，地膜处理下冠层温度日变化幅度减小3.5°C，证实其缓冲环境胁迫的效应。

水分利用特征

滴灌+地膜组合的耗水量仅为传统淹灌的41%，水分生产率（Water productivity）达1.25 kg m^-3，较对照提升58%。值得注意的是，控灌模式下地膜的保水效果可使灌溉间隔延长5-7天。

根系形态与产量构成

穗分化期根系参数与产量呈显著正相关：根长密度（Root length density）在30 cm土层增加47%，比根表面积（Specific root surface area）提升39%。连续淹灌+地膜处理的穗粒数增加22%，千粒重提高0.8 g，实现9.4 Mg ha^-1的产量突破。

该研究首次阐明了可降解地膜通过"土壤温度-水分-根系"协同调控促进水稻增产的生理机制。在穗分化期这一水分敏感期，地膜维持的稳定温湿度环境促使根系向深层土壤（30-40 cm）延伸，扩大水分养分吸收范围。经济分析显示，虽然地膜增加投入成本约2000 CNY ha^-1，但节水节肥效益使投资回报率达1:5.9。这项技术为东北地区应对气候变化下的水资源约束提供了可推广的解决方案，其揭示的根冠协调机制对指导节水型水稻品种选育具有重要参考价值。