种植方式对北方粳稻根系特征及产量的影响

2017-03-01董立强高光杰贾宝艳

江苏农业科学 2017年2期

关键词：物质量拔节期成熟期

董立强，叶靖，高光杰，王术，贾宝艳

(沈阳农业大学农学院/辽宁省北方粳稻育种重点实验室/农业部东北水稻生物学与遗传育种重点实验室，辽宁沈阳 110866)

种植方式对北方粳稻根系特征及产量的影响

董立强，叶靖，高光杰，王术，贾宝艳

(沈阳农业大学农学院/辽宁省北方粳稻育种重点实验室/农业部东北水稻生物学与遗传育种重点实验室，辽宁沈阳 110866)

以10个粳稻品种为材料，对水稻直播、移栽不同种植方式下的根系形态特征进行了比较研究。结果表明，拔节期、抽穗期单茎根干物质量和群体根干物质量都是移栽种植高于直播种植；拔节期，抽穗期、成熟期的单茎地上部干物质量、群体地上部干物质量都是移栽种植高于直播种植，但根冠比正好相反。无论在拔节期、抽穗期还是成熟期，0～10 cm土层内根系干质量占根系总干质量的比例直播种植高于移栽种植。产量构成因素比较结果表明，有效穗数、结实率直播种植显著高于育苗移栽，每穗颖花数正好相反，千粒质量变化不大。移栽种植的每穗颖花数、产量较直播种植平均分别提高20.1%、7.4%，但移栽种植的有效穗数、结实率较直播种植的平均分别降低9.2%、2.8%。

粳稻；种植方式；根系；产量

根系作为水稻的重要组成器官，不仅起固定植株、吸收生长发育需要的水分、无机营养和少量的有机营养，还合成一些生长调节物质，这些功能早已为人所知。随着研究方法和技术不断地改进，人们对根系的研究不断深入，发现根系与植物的整个生长发育[1-3]、营养吸收[4-5]和对植物不良环境的反应[6-7]密切相关。水稻是中国第一大粮食作物，随着经济发展、劳动力成本上升，水稻生产目标由单纯追求产量，逐渐向降低生产成本、提高经济效益方向转变发展[8]。直播栽培属轻简栽培，省去育苗移栽的环节，生产成本明显降低，节水效果明显，越来越受到人们的重视[9]。水稻直播栽培技术不仅在美国、意大利和澳大利亚等国家大规模应用，我国江苏、黑龙江、新疆、宁夏等省、自治区发展也较快[10-11]，传统的育秧移栽逐渐被直播稻取代。本研究通过实地种植水稻，比较沈阳地区水稻直播和移栽根系的特征，以期明确直播稻根系生长发育的高产栽培调控技术。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

本试验于2014年在沈阳农业大学农学院水稻试验田进行。试验田为棕壤土，地力中等；海拔42 m，位于123.4°E，41.8°N，年平均气温7～8 ℃，无霜期160 d左右。供试品种为通育335、铁粳4、吉粳91、吉农大603、辽星21、通禾833、沈稻403、沈稻422、沈稻631、沈稻632共10个。

1.2 试验方法

试验采用2因素裂区设计，种植方式为主区，分别为育秧移栽种植、直播种植；品种为裂区，3次重复。育秧移栽于4月16日播种，5月24日移栽，行距为30 cm，株距为13.3 cm。直播种植于5月2日播种，气温确保稳定通过12 ℃。采用精量穴播，行距22.5 cm，株距为10 cm。试验于播种前进行清水选种，测定发芽率，播种前用种衣剂包衣。小区长4 m、宽1.8 m，面积为 7.2 m2。

1.3 测定项目和方法

1.3.1 生长动态在拔节期、抽穗期、成熟期每小区选择长势一致的连续20穴调查基本苗数。

1.3.2 根系干物质测定在拔节期、抽穗期、成熟期，根据每穴所占面积取0～30 cm土层，每小区取2穴。去除土和杂质，将根充分洗净、吸干后将鲜根及地上部置恒温箱内，105 ℃ 杀青30 min，80 ℃烘干至恒质量，称量根系干质量、地上部干质量。根冠比=根系干质量/地上部干质量。

1.3.3 根系在土层中的分布在拔节期、抽穗期、成熟期，从上至下将圆柱体形土体切割为0～10 cm、>10～20 cm、>20～30 cm 3个层次，用流水冲洗干净，测定各层次根系的干质量。

1.3.4 考种与测产成熟期，每小区选择长势一致的连续20穴调查有效穗数，按平均穗数取样法取4穴，分别考查穗长、每穗总粒数、空秕粒、千粒质量。小区实打实收，待稻谷风干后，含水量达14.5%时测产。

1.4 数据计算和统计分析

数据处理和图表绘制使用Excel 2007进行，利用SAS(9.1.3)软件进行多重比较分析。

2 结果与分析

2.1 不同种植方式根系和地上部干质量及根冠比

从表1可以看出，拔节期、抽穗期的单茎根干物质量和群体根干物质量都是移栽种植高于直播种植，部分差异达显著水平，移栽种植较直播种植平均分别提高10.6%、11.9%、4.2%、2.6%。成熟期单茎根干物质量和群体根干物质量，2种种植方式间并无明显规律。水稻根系单茎群体干物质量都是先增后降，抽穗期达到最大值，成熟期最小。

表1 不同种植方式及不同生育时期根系干质量比较

注：同列数据后不同小写字母表示差异显著(P﹤0.05)，表2、表3、表4同。

从表2可以看出，拔节期，抽穗期、成熟期的单茎地上部干物质量和群体地上部干物质量都是移栽种植高于直播种植，部分差异达到显著水平，移栽种植较直播种植平均分别提高13.7%、18.0%、14.9%、4.9%、7.5%、5.1%。根冠比在拔节期除了通育335品种外其他品种育秧移栽种植低于直播种植，抽穗期不同品种育秧移栽种植都低于直播种植，成熟期除了通育335、吉农大603外其他品种育秧移栽种植低于直播种植。

2.2 不同种植方式根系在土层中的分布

在拔节期、抽穗期、成熟期，0～10 cm的土层内根系干质量均高于其他土层内的根系，占根系总干质量61.2%～88.0%，且直播种植高于移栽种植；>10～20 cm的土层内根系干质量占根系总干质量8.8%～36.8%；>20～30 cm的土层内根系干质量极少，仅占根系总干质量0.5%～5.4%(表3)。

2.3 不同种植方式产量及产量构成

产量比较结果表明，10个水稻品种育苗移栽产量均显著高于直播种植，仅有沈稻631在2种种植方式间差异不显著(表4)。产量构成因素比较结果表明，有效穗数与结实率直播种植显著高于育苗移栽，但每穗颖花数正好相反，千粒质量变化不大。移栽种植的每穗颖花数、产量较直播的平均分别高20.1%、7.4%，但移栽种植的有效穗数与结实率较直播种植平均分别低9.2%、2.8%。由此可以看出，直播稻产量主要依靠穗数和结实率的提高，而每穗颖花数的减少，导致最终产量降低。

3 结论与讨论

3.1 不同种植方式产量与根系特征

水稻不同类型根系的发生位置、数量、分布特征和功能是根系对外界环境适应的重要表现[5]。李杰等研究认为，不同种植方式水稻分别配套了各自相应的高产栽培技术措施，群体结构基本处于饱和状态，在此条件下群体根系性状的差异主要是由群体茎蘖数的不同造成的，单茎根系性状比群体根系性状可能更能反映根系生长发育的实质[12]。蔡昆争等认为，根冠比大的品种存在根系方面的生长冗余，产量较低，适当降低根系大小有利于产量的提高[13]。刘桃菊等认为，中后期根系作用与水稻产量关系更密切[1]。本研究中，根系与地上部干质量在拔节期和抽穗期育秧移栽高于直播，但到成熟期各品种规律并不一致，可能是直播种植播种较晚，后期根系还保持活力。根冠比方面，直播种植高于移栽种植，以蔡昆争等结论，直播种植根系生长出现多余反而导致产量下降。直播种植在0～10 cm土层内根系干质量比例显著高于移栽种植，这可能是直播种植种子入土浅，导致扎根浅。

表2 不同种植方式各生育时期地上部干质量及根冠比

表3 不同种植方式不同土层根系干质量占根系总干质量的比例

表4 不同种植方式产量及构成因素

3.2 直播种植根系生长发育的高产栽培调控技术

朱德峰等研究表明，在生产中培育根系发达、深层根系数量比例高、根系活力强的水稻对产量形成有重要作用[14]。王丹英等研究结果，稻苗在3叶期以前，体内尚缺乏健全的通气组织，因此从播种到3叶期，生产上一般采用浅水勤灌或前期育“半旱秧”以后灌水等方法来培育秧苗[15]。孙静文等研究结果，施肥方法主要影响根的分布，基肥促进根分布较深，特别是全层施肥使根系分布整个耕层，追肥次数多，冠根数和表层根增多，二次根变多变粗[16]。本试验中，直播稻的群体指标主要依靠密度优势，根系分布浅，因而在生产中应选择根系活力强、分布广且扎根深的品种。为促进根系生长还需加强栽培调控措施，直播稻种子入土浅导致扎根不深，密度过大容易引起倒伏和早衰，适当降低播种量和深播。在5叶前除非极度干旱一般不灌水，5叶后根据直播稻的需水特点进行间歇性灌溉并在分蘖末期进行晒田，促进根系深扎。根据土壤供肥特性与直播稻生长发育的需要，确定施肥种类、数量与比例，施足基肥，尽可能分段多次施用，有条件的要深施，促进直播稻根系增粗。

不同种植方式对水稻根系特征有明显影响。直播稻与移栽稻相比，根系分布较浅，最终产量比移栽稻低。直播稻可以通过栽培调控措施，促进根系生长，特别是深层根系的生长，以期提高直播稻的产量。

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