種植方式對(duì)北方粳稻根系特征及產(chǎn)量的影響

董立強(qiáng)， 葉 靖， 高光杰， 王 術(shù)， 賈寶艷

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/遼寧省北方粳稻育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)部東北水稻生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧沈陽(yáng) 110866)

種植方式對(duì)北方粳稻根系特征及產(chǎn)量的影響

董立強(qiáng)， 葉 靖， 高光杰， 王 術(shù)， 賈寶艷

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/遼寧省北方粳稻育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)部東北水稻生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧沈陽(yáng) 110866)

以10個(gè)粳稻品種為材料，對(duì)水稻直播、移栽不同種植方式下的根系形態(tài)特征進(jìn)行了比較研究。結(jié)果表明，拔節(jié)期、抽穗期單莖根干物質(zhì)量和群體根干物質(zhì)量都是移栽種植高于直播種植；拔節(jié)期，抽穗期、成熟期的單莖地上部干物質(zhì)量、群體地上部干物質(zhì)量都是移栽種植高于直播種植，但根冠比正好相反。無(wú)論在拔節(jié)期、抽穗期還是成熟期，0～10 cm土層內(nèi)根系干質(zhì)量占根系總干質(zhì)量的比例直播種植高于移栽種植。產(chǎn)量構(gòu)成因素比較結(jié)果表明，有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率直播種植顯著高于育苗移栽，每穗穎花數(shù)正好相反，千粒質(zhì)量變化不大。移栽種植的每穗穎花數(shù)、產(chǎn)量較直播種植平均分別提高20.1%、7.4%，但移栽種植的有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率較直播種植的平均分別降低9.2%、2.8%。

粳稻；種植方式；根系；產(chǎn)量

根系作為水稻的重要組成器官，不僅起固定植株、吸收生長(zhǎng)發(fā)育需要的水分、無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)和少量的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)，還合成一些生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，這些功能早已為人所知。隨著研究方法和技術(shù)不斷地改進(jìn)，人們對(duì)根系的研究不斷深入，發(fā)現(xiàn)根系與植物的整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育[1-3]、營(yíng)養(yǎng)吸收[4-5]和對(duì)植物不良環(huán)境的反應(yīng)[6-7]密切相關(guān)。水稻是中國(guó)第一大糧食作物，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、勞動(dòng)力成本上升，水稻生產(chǎn)目標(biāo)由單純追求產(chǎn)量，逐漸向降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益方向轉(zhuǎn)變發(fā)展[8]。直播栽培屬輕簡(jiǎn)栽培，省去育苗移栽的環(huán)節(jié)，生產(chǎn)成本明顯降低，節(jié)水效果明顯，越來(lái)越受到人們的重視[9]。水稻直播栽培技術(shù)不僅在美國(guó)、意大利和澳大利亞等國(guó)家大規(guī)模應(yīng)用，我國(guó)江蘇、黑龍江、新疆、寧夏等省、自治區(qū)發(fā)展也較快[10-11]，傳統(tǒng)的育秧移栽逐漸被直播稻取代。本研究通過(guò)實(shí)地種植水稻，比較沈陽(yáng)地區(qū)水稻直播和移栽根系的特征，以期明確直播稻根系生長(zhǎng)發(fā)育的高產(chǎn)栽培調(diào)控技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

本試驗(yàn)于2014年在沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院水稻試驗(yàn)田進(jìn)行。試驗(yàn)田為棕壤土，地力中等；海拔42 m，位于123.4°E，41.8°N，年平均氣溫7～8 ℃，無(wú)霜期160 d左右。供試品種為通育335、鐵粳4、吉粳91、吉農(nóng)大603、遼星21、通禾833、沈稻403、沈稻422、沈稻631、沈稻632共10個(gè)。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用2因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，種植方式為主區(qū)，分別為育秧移栽種植、直播種植；品種為裂區(qū)，3次重復(fù)。育秧移栽于4月16日播種，5月24日移栽，行距為30 cm，株距為13.3 cm。直播種植于5月2日播種，氣溫確保穩(wěn)定通過(guò)12 ℃。采用精量穴播，行距22.5 cm，株距為10 cm。試驗(yàn)于播種前進(jìn)行清水選種，測(cè)定發(fā)芽率，播種前用種衣劑包衣。小區(qū)長(zhǎng)4 m、寬1.8 m，面積為 7.2 m2。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.3.1 生長(zhǎng)動(dòng)態(tài) 在拔節(jié)期、抽穗期、成熟期每小區(qū)選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的連續(xù)20穴調(diào)查基本苗數(shù)。

1.3.2 根系干物質(zhì)測(cè)定 在拔節(jié)期、抽穗期、成熟期，根據(jù)每穴所占面積取0～30 cm土層，每小區(qū)取2穴。去除土和雜質(zhì)，將根充分洗凈、吸干后將鮮根及地上部置恒溫箱內(nèi)，105 ℃ 殺青30 min，80 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱(chēng)量根系干質(zhì)量、地上部干質(zhì)量。根冠比=根系干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量。

1.3.3 根系在土層中的分布 在拔節(jié)期、抽穗期、成熟期，從上至下將圓柱體形土體切割為0～10 cm、>10～20 cm、>20～30 cm 3個(gè)層次，用流水沖洗干凈，測(cè)定各層次根系的干質(zhì)量。

1.3.4 考種與測(cè)產(chǎn) 成熟期，每小區(qū)選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的連續(xù)20穴調(diào)查有效穗數(shù)，按平均穗數(shù)取樣法取4穴，分別考查穗長(zhǎng)、每穗總粒數(shù)、空秕粒、千粒質(zhì)量。小區(qū)實(shí)打?qū)嵤?，待稻谷風(fēng)干后，含水量達(dá)14.5%時(shí)測(cè)產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)處理和圖表繪制使用Excel 2007進(jìn)行，利用SAS(9.1.3)軟件進(jìn)行多重比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植方式根系和地上部干質(zhì)量及根冠比

從表1可以看出，拔節(jié)期、抽穗期的單莖根干物質(zhì)量和群體根干物質(zhì)量都是移栽種植高于直播種植，部分差異達(dá)顯著水平，移栽種植較直播種植平均分別提高10.6%、11.9%、4.2%、2.6%。成熟期單莖根干物質(zhì)量和群體根干物質(zhì)量，2種種植方式間并無(wú)明顯規(guī)律。水稻根系單莖群體干物質(zhì)量都是先增后降，抽穗期達(dá)到最大值，成熟期最小。

表1 不同種植方式及不同生育時(shí)期根系干質(zhì)量比較

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P﹤0.05)，表2、表3、表4同。

從表2可以看出，拔節(jié)期，抽穗期、成熟期的單莖地上部干物質(zhì)量和群體地上部干物質(zhì)量都是移栽種植高于直播種植，部分差異達(dá)到顯著水平，移栽種植較直播種植平均分別提高13.7%、18.0%、14.9%、4.9%、7.5%、5.1%。根冠比在拔節(jié)期除了通育335品種外其他品種育秧移栽種植低于直播種植，抽穗期不同品種育秧移栽種植都低于直播種植，成熟期除了通育335、吉農(nóng)大603外其他品種育秧移栽種植低于直播種植。

2.2 不同種植方式根系在土層中的分布

在拔節(jié)期、抽穗期、成熟期，0～10 cm的土層內(nèi)根系干質(zhì)量均高于其他土層內(nèi)的根系，占根系總干質(zhì)量61.2%～88.0%，且直播種植高于移栽種植；>10～20 cm的土層內(nèi)根系干質(zhì)量占根系總干質(zhì)量8.8%～36.8%；>20～30 cm的土層內(nèi)根系干質(zhì)量極少，僅占根系總干質(zhì)量0.5%～5.4%(表3)。

2.3 不同種植方式產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

產(chǎn)量比較結(jié)果表明，10個(gè)水稻品種育苗移栽產(chǎn)量均顯著高于直播種植，僅有沈稻631在2種種植方式間差異不顯著(表4)。產(chǎn)量構(gòu)成因素比較結(jié)果表明，有效穗數(shù)與結(jié)實(shí)率直播種植顯著高于育苗移栽，但每穗穎花數(shù)正好相反，千粒質(zhì)量變化不大。移栽種植的每穗穎花數(shù)、產(chǎn)量較直播的平均分別高20.1%、7.4%，但移栽種植的有效穗數(shù)與結(jié)實(shí)率較直播種植平均分別低9.2%、2.8%。由此可以看出，直播稻產(chǎn)量主要依靠穗數(shù)和結(jié)實(shí)率的提高，而每穗穎花數(shù)的減少，導(dǎo)致最終產(chǎn)量降低。

3 結(jié)論與討論

3.1 不同種植方式產(chǎn)量與根系特征

水稻不同類(lèi)型根系的發(fā)生位置、數(shù)量、分布特征和功能是根系對(duì)外界環(huán)境適應(yīng)的重要表現(xiàn)[5]。李杰等研究認(rèn)為，不同種植方式水稻分別配套了各自相應(yīng)的高產(chǎn)栽培技術(shù)措施， 群體結(jié)構(gòu)基本處于飽和狀態(tài)，在此條件下群體根系性狀的差異主要是由群體莖蘗數(shù)的不同造成的，單莖根系性狀比群體根系性狀可能更能反映根系生長(zhǎng)發(fā)育的實(shí)質(zhì)[12]。蔡昆爭(zhēng)等認(rèn)為，根冠比大的品種存在根系方面的生長(zhǎng)冗余，產(chǎn)量較低，適當(dāng)降低根系大小有利于產(chǎn)量的提高[13]。劉桃菊等認(rèn)為，中后期根系作用與水稻產(chǎn)量關(guān)系更密切[1]。本研究中，根系與地上部干質(zhì)量在拔節(jié)期和抽穗期育秧移栽高于直播，但到成熟期各品種規(guī)律并不一致，可能是直播種植播種較晚，后期根系還保持活力。根冠比方面，直播種植高于移栽種植，以蔡昆爭(zhēng)等結(jié)論，直播種植根系生長(zhǎng)出現(xiàn)多余反而導(dǎo)致產(chǎn)量下降。直播種植在0～10 cm土層內(nèi)根系干質(zhì)量比例顯著高于移栽種植，這可能是直播種植種子入土淺，導(dǎo)致扎根淺。

表2 不同種植方式各生育時(shí)期地上部干質(zhì)量及根冠比

表3 不同種植方式不同土層根系干質(zhì)量占根系總干質(zhì)量的比例

表4 不同種植方式產(chǎn)量及構(gòu)成因素

3.2 直播種植根系生長(zhǎng)發(fā)育的高產(chǎn)栽培調(diào)控技術(shù)

朱德峰等研究表明，在生產(chǎn)中培育根系發(fā)達(dá)、深層根系數(shù)量比例高、根系活力強(qiáng)的水稻對(duì)產(chǎn)量形成有重要作用[14]。王丹英等研究結(jié)果，稻苗在3葉期以前，體內(nèi)尚缺乏健全的通氣組織，因此從播種到3葉期，生產(chǎn)上一般采用淺水勤灌或前期育“半旱秧”以后灌水等方法來(lái)培育秧苗[15]。孫靜文等研究結(jié)果，施肥方法主要影響根的分布，基肥促進(jìn)根分布較深，特別是全層施肥使根系分布整個(gè)耕層，追肥次數(shù)多，冠根數(shù)和表層根增多，二次根變多變粗[16]。本試驗(yàn)中，直播稻的群體指標(biāo)主要依靠密度優(yōu)勢(shì)，根系分布淺，因而在生產(chǎn)中應(yīng)選擇根系活力強(qiáng)、分布廣且扎根深的品種。為促進(jìn)根系生長(zhǎng)還需加強(qiáng)栽培調(diào)控措施，直播稻種子入土淺導(dǎo)致扎根不深，密度過(guò)大容易引起倒伏和早衰，適當(dāng)降低播種量和深播。在5葉前除非極度干旱一般不灌水，5葉后根據(jù)直播稻的需水特點(diǎn)進(jìn)行間歇性灌溉并在分蘗末期進(jìn)行曬田，促進(jìn)根系深扎。根據(jù)土壤供肥特性與直播稻生長(zhǎng)發(fā)育的需要，確定施肥種類(lèi)、數(shù)量與比例，施足基肥，盡可能分段多次施用，有條件的要深施，促進(jìn)直播稻根系增粗。

不同種植方式對(duì)水稻根系特征有明顯影響。直播稻與移栽稻相比，根系分布較淺，最終產(chǎn)量比移栽稻低。直播稻可以通過(guò)栽培調(diào)控措施，促進(jìn)根系生長(zhǎng)，特別是深層根系的生長(zhǎng)，以期提高直播稻的產(chǎn)量。

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10.15889/j.issn.1002-1302.2017.02.016

2015-11-14

國(guó)家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金(編號(hào)：2011GB2B000006)；遼寧省百千萬(wàn)人才工程基金(編號(hào)：2012921026)；東北老工業(yè)地區(qū)大學(xué)農(nóng)業(yè)科技服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)繼承與示范(編號(hào)：2013BAD20B08)。

董立強(qiáng)(1990—)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，碩士研究生，主要從事水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培及生理研究。E-mail：liqiang_dong@163.com。

王 術(shù)，博士，教授，主要從事稻麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培生理及品種改良研究。Tel：(024)88487135；E-mail：wangshusl@126.com。

S511.2+20.4

A

1002-1302(2017)02-0061-04

董立強(qiáng)，葉 靖，高光杰，等. 種植方式對(duì)北方粳稻根系特征及產(chǎn)量的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45(2)：61-64.