增氧灌溉条件下不同施磷量对水稻分蘖期根系的影响研究

张文萍，肖卫华，姚邦松，吴根义，曾 鹏，夏文锦(.湖南农业大学工学院，长沙 08; .湖南农业大学资源环境学院，长沙 08; 3.湖南农业大学作物种质创新与资源利用重点实验室，长沙 08; .湖南农业大学东方科技学院，长沙 08)

0 引 言

水稻光合作用、物质生产与分配、产量结构与水稻分蘖关系密切[1]，水稻分蘖期可影响水稻分穗数进而影响单产，合理调控水稻分蘖[2]、提高分蘖数对水稻增产潜能至关重要。目前国内学者大多通过控制水肥与化学途径达到控制水稻分蘖的目的。研究表明，增氧灌溉作为一种新型灌溉技术，对作物不同生育阶段叶片光合速率、叶绿素、可溶性蛋白质和可溶性糖含量均有不同程度增加[4-11]，水稻品种不一，不定根数、根干重等随根际氧浓度变化而不同[12-14],如最大根长均随根际氧浓度升高而增长，尤其对水稻分蘖期作用显著，水稻分蘖数、株高、根系发达程度都明显优于常规灌溉对照处理，最终可增强水稻生育后期根系功能,提高叶片超氧化物歧化酶活性,促进籽粒灌浆结实[3]。综上，必须保障根系生长功能，延缓根系衰老，才能提高水肥利用效率、产量和品质。而磷胁迫可影响水稻根系的成长进而影响水稻营养物质吸收，目前对增氧灌溉条件下不同施磷量对杂交水稻分蘖期生长影响研究较少。本文通过白天不同时间段、相同增氧灌溉时间，施加不同磷肥量来探索其对水稻分蘖期根系性状的影响，为进一步挖掘杂交水稻增产潜能，科学制定杂交水稻高产栽培技术提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验概况

盆栽试验于2015年在湖南农业大学土壤与肥料实验站进行，实验土壤为第四纪发育的红黄泥，土壤肥力中等，主要农艺性状为: 有机质、全氮、全磷含量17.52，1.41，0.82 g/kg，碱解氮、速效磷含量 101.94，40.51 mg/kg。基地所处地理位置属亚热带季风性气候,年平均气温为17.6 ℃，年平均无霜期为280.5 d，年平均降雨量为1 403.53 mm，年总降雨天数158.9 d，月平均降雨量为116.96 mm，月总降雨天数13.24 d，平均气压101.217 kPa，相对湿度 80%。

1.2 试验设计方案

供试水稻为杂交水稻C两优608，实施时间为 7 月 1日-10月18日。全生育期 110 d。6月 18日播种，7月1日移栽，每盆移栽3株，并于 10 月 18日收割。实验单盆直径23 cm，高30 cm。每盆装土7.5 kg。本实验通过土壤中预埋螺旋型增氧灌溉管路通气达到增氧灌溉目的，并根据不同施磷量(0、45、90、135 kg/hm2)分4个处理，分别为OP1、OP2、OP3、OP4，另设对照处理CK(不增氧)，每个处理设12个重复，种植过程中预埋增氧灌溉管路系统、网兜( 便于取根样)。施肥: 氮肥运筹为基肥∶分蘖肥∶穗肥=3∶3∶4，基肥于移栽前1 d施用，分蘖肥于移栽后7 d施用，穗肥于倒4和倒2叶分两次等量施用，磷肥采用过磷酸钙(P2O5)一次性施用，并进行病虫草控制。采用排气量=50 L/min的空气泵通过土壤中埋设的自制增氧灌溉系统向根际输入氧气，土壤通气时间为每日早8点、下午18点准时通气3 min。

1.3 测定项目与方法

(1)根系生长特征指标 本实验分别于分蘖期 8 月 12日进行取根样实验，采用 WINRHIZO 根系分析系统扫描并分析根系生长特征指标(根总长、根总体积、平均根系直径)。

(2)试验数据处理 试验数据采用 Microsoft Excel 和 SPSS21.0 进行分析与作图。

2 结果与分析

2.1 增氧灌溉条件下不同施磷量对水稻分蘖数的影响

由图1可见: OP和CKP处理基本在第 6周进入分蘖高峰期，第8～9周出现分蘖最大值，之后缓慢减少并趋于稳定，其分蘖数随施磷量的增加而增加，OP处理更能提高水稻分蘖速度。平均分蘖数规律表现为: CKP3>CKP4>CKP2>CKP1和OP3>OP4>OP2>OP1，CKP3处理单穴最大分蘖数高达 41 条，相比对照组 CKP1(21条)处理提高 48.8%。而OP3处理出现单穴最大分蘖数38 条，相比 OP1(19条)处理提高 50% 。

图1 水稻分蘖动态趋势图Fig.1 Rice tillering dynamic trend chart

2.2 增氧灌溉条件下不同施磷量对分蘖期株高的影响

图2表明，杂交水稻株高无论CKP处理还是OP处理，分蘖期株高都随施磷量的增加而增加，并于分蘖期末趋于稳定，第6周分蘖高峰期对株高的影响较大，由此可见，高磷肥处理(135 kg/hm2)有利于植株株高的增长，而增氧灌溉对株高影响不显著。

图2 水稻分蘖期株高变化趋势图Fig.2 Rice plant height change trend chart of Tillering stage

2.3 增氧灌溉条件下不同施磷量对分蘖期根系的影响

图3表明，水稻分蘖期OP处理根系总长、根总体积、根系平均直径变化显著，CKP处理根系总体积、根系总长、根系平均直径呈现OP2>OP3>OP4>OP1，OP2>OP4>OP3>OP1，OP4>OP3>OP2>OP1趋势，而CKP处理后根系总长、根系总长、根系平均直径均呈现CKP3>CKP4>CKP1>CKP2规律。OP2处理根系总长、根总体积比CKP2提高 1.07和3.08倍，OP4处理根系平均直径比 CKP4提高 66%，增氧灌溉条件下施加磷肥处理有利于促进根系生长，提高根系活力，影响营养物质的吸收。

图3 根系生长特征指标图Fig.3 The indicator diagram root growth

3 讨论与结论

(1)经分析比较，认为无论CKP处理还是OP处理，磷素对水稻分蘖期根系生长都产生影响，表现为CKP3、OP3平均分蘖数最大，单对株高影响不大，而增氧灌溉条件下施磷量主要对水稻的平均根系直径、根总体积、根系总长产生显著影响，水稻平均根系直径、根总体积、根系总长可作为根系影响研究的主要参数。

(2)由于取根样试验根系有损伤，可能导致水稻根系生长特征指标有很大的误差，而造成根系差异显著的主要原因可能与根表铁膜相关，还有待于未来进行深入研究。

[1] 朱练峰:根际氧供应对水稻根系生长的影响及其与产量形成的关系[D]. 北京：中国农业科学院，2013.

[2] 谢 东.增氧灌溉对超级稻根际土壤微生物的影响[D]. 长沙：湖南农业大学，2014.

[3] 徐春梅，王丹英，章秀福，等．增氧对水稻根系生长与氮代谢的影响[J]．中国水稻科学，2012，26(3):320-324,780.

[4] 肖卫华，刘 强,姚帮松，等. 增氧灌溉对杂交水稻分蘖期的影响研究[J]. 江西农业大学学报,2015, 37(5):774-780.

[5] 胡德勇,姚帮松,Su Ninghu,等.增氧灌溉对秋黄瓜种子萌发及幼苗生长的影响[J].节水灌溉，2015,(11):55-58.

[6] 胡德勇,姚帮松,Su Ninghu.增氧灌溉对秋黄瓜根系生理生化特性的影响研究[J], 灌溉排水学报,2015,34(10):65-68.

[7] 刘 学,朱练峰，陈 琛,等.超微气泡增氧灌溉对水稻生育特性及产量的影响[J].灌溉排水，2009，28(5)：89-92.

[8] 胡德勇，姚帮松，Su Ninghu，等.增氧灌溉对大棚秋黄瓜生长特性的影响研究[J]，灌溉排水学报，，2012,(3):122-124.

[9] 肖卫华，张文萍，加氧灌溉对烟草生长影响规律的研究[J].中国农村水利水电，2010,(12):24-27.

[10] 张文萍，姚帮松，肖卫华，等.增氧滴灌对烟草根系发育状况的影响研究[J].现代农业科技，2012,(23):9-11.

[11] 张文萍，姚帮松，肖卫华. 增氧滴灌对烟草农艺性状的影响研究[J]. 灌溉排水学报，2013,(1):179-182.

[12] 徐欢欢，姚帮松，Su NingHu，等.输气灌溉对大棚秋黄瓜主要农艺性状的影响[J].华北水利水电学院学报，2011,(4):32-34.

[13] 腾晓波. 根际加氧灌溉对烟草根系及其农艺性状的影响规律的研究[D]. 长沙：湖南农业大学，2013.

[14] 刘 学，朱练峰，陈 琛，等． 超微气泡增氧灌溉对水稻生育特性及产量的影响[J].灌溉排水学报，2009，28(5):89-92．

[15] 凌启鸿． 作物群体质量[M]．上海:上海科学技术出版社，2000:96-97．