播量对直播稻郑旱10号产量及根系生理性状的影响

付 景，王生轩，尹海庆，吴 蔚，王越涛*，王付华，陈献功，王 亚，杨文博，白 涛

(1.河南省农业科学院 粮食作物研究所，河南 郑州 450002; 2.考文垂大学 商业与法律学院，英国 考文垂 CVI 5FB)

播量对直播稻郑旱10号产量及根系生理性状的影响

付 景1，王生轩1，尹海庆1，吴 蔚2，王越涛1*，王付华1，陈献功1，王 亚1，杨文博1，白 涛1

(1.河南省农业科学院 粮食作物研究所，河南 郑州 450002; 2.考文垂大学 商业与法律学院，英国 考文垂 CVI 5FB)

以直播稻品种郑旱10号为供试材料，探讨不同播量(90、120、150、180、210 kg/hm2)对直播稻郑旱10号产量及根系生理性状的影响，以期为直播稻适宜播量的选择提供理论依据与指导。结果表明，直播稻郑旱10号的产量随播量增加先显著增加后显著降低，当播量为150 kg/hm2时，产量最高，为10.64 t/hm2。直播稻郑旱10号的叶片净光合速率在齐穗后逐渐下降，随播量的增加先增加后降低，播量为150 kg/hm2时达到最大。地上部干质量随生育进程的推进而增加，根干质量、根系总吸收表面积和活跃吸收面积均随生育进程的推进先增加后降低，齐穗期达到最大；地上部、根干质量和根系总吸收表面积、活跃吸收面积在分蘖中期、穗分化始期和齐穗期均随播量增加而增加，而在成熟期随播量增加先增加后降低，播量为150 kg/hm2时达到最大。根系氧化力和根系生长素、玉米素+玉米素核苷含量均随生育进程的推进先增加后降低，穗分化始期达到最大；均随播量增加而降低，其中齐穗期和成熟期在播量大于150 kg/hm2时，降低更加明显。综上，当播量为150 kg/hm2时，直播稻郑旱10号的叶片净光合速率最大，成熟期地上部、根干质量和根系总吸收表面积、活跃吸收面积最大，根系氧化力、根系生长素、玉米素+玉米素核苷含量较大，产量最高。

播量； 直播稻； 产量； 根系吸收面积； 根系氧化力； 根系激素

随着农村劳动力向城镇转移，从事农业活动的劳动力相对缺乏，劳动力价格不断上涨，水稻生产成本迅速提高，亟需水稻轻简化栽培技术来满足水稻生产发展的需求。水稻有2种栽培方式：育秧移栽和直播。直播稻作是在品种不断创新、整地水平提高、播种技术改进、高效除草剂成功推广和灌溉条件改善的基础上，形成的一项新型稻作技术。与传统的育秧移栽稻作相比，直播稻作减少了育插秧环节，简化了种植生产程序，减少了人力、地力投入，减轻了劳动强度，节约了灌溉用水。近年来，直播稻种植面积发展迅速[1-2]。但由于直播稻的高产稳产技术还不成熟，栽培管理粗放，直接导致了直播稻产量不稳，效益不高[3-4]。俗语“秧好一半谷”，直播稻的生产也不例外，而播量是影响直播稻苗期秧苗素质、生长中后期群体质量的关键因素之一[5]。播量过小，虽能改善个体的生长发育状况，充分发挥个体生产潜能，但群体穗数较少，不利于水稻产量形成；播量过大，会增加种子成本，而且还会严重影响秧苗素质和产量[6-7]。直播稻受生态条件光照、温度和通风的影响较大，播量不同时，稻株个体所占的营养面积和光照不同，进而影响群体质量，最终影响产量[8]。关于不同播量对直播稻产量及秧苗素质的影响已有报道[5-8]，但目前有关播量对直播稻根系生理性状的影响研究尚未见报道。为此，探讨了播量对直播稻郑旱10号产量及根系生理性状的影响，以期为直播稻适宜播量的选择提供理论依据与指导。

1 材料和方法

1.1 供试材料及试验地概况

供试品种为直播稻郑旱10号，属常规粳型直播品种，在黄淮海地区直播种植生育期平均为118 d，千粒质量为28.3 g。

试验于2016年在河南省农业科学院原阳基地进行。试验地土壤类型为砂壤土， 0～20 cm耕层土壤(风干样品)含有机质14.8 g/kg、碱解氮62.3 mg/kg、速效磷18.9 mg/kg、速效钾119.2 mg/kg。

1.2 试验设计

试验共设置5个播量，即90 kg/hm2(T1)、120 kg/hm2(T2)、150 kg/hm2(T3)、180 kg/hm2(T4)和210 kg/hm2(T5)。全生育期施氮270 kg/hm2，按基肥∶分蘖肥∶穗肥=5∶3∶2施用，所用氮肥为尿素(含N 46.7%)。施过磷酸钙(含P2O513.5%)250 kg/hm2、氯化钾(含K2O 52%)225 kg/hm2，均作基肥一次性施入。试验小区种植面积为3.6 m×5.6 m，随机区组排列，每处理重复3次。6月15日条播，行距为20 cm。水分管理按常规高产栽培，全生育期严格控制病虫草害。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 叶片净光合速率 于水稻齐穗期及齐穗后10、20、30 d，选择天气比较晴朗的上午，每小区随机选取稻株5株，采用美国LI-COR公司生产的LI-6400便携式光合测定仪测定剑叶的净光合速率。

1.3.2 根系生理性状 于分蘖中期、穗分化始期、齐穗期和成熟期取根系样品，为了确保所取根系具有代表性，在取根系前考察每个小区2行的茎蘖数，按照平均茎蘖数每小区取3个0.5 m长区域的稻株，剪掉地上部分(用于测定地上部干质量)后用取根器取根，装于孔径70 mm的筛网袋中，先用流动水冲洗，紧接着用压缩喷雾器将根系冲洗干净，3个根系样品中1个用来测定根干质量， 1个采用甲烯蓝蘸根法[9]测定根系总吸收表面积和活跃吸收面积，另外1个采用α-NA方法测定根系氧化力[10]，参照文献[11]的方法测定根系生长素、玉米素+玉米素核苷含量。

1.3.3 产量及其构成因素 于成熟期，每小区定点取2行0.5 m长区域考察穗数、穗粒数、结实率和千粒质量。各小区取4 m2实收计产(除去边行)。

1.4 数据处理

采用Excel 2007 和SPSS 16.0等统计软件进行数据处理、分析，用Excel 2007作图。

2 结果与分析

2.1 播量对直播稻郑旱10号产量及其构成因素的影响

由表1可知，在播量90～210 kg/hm2条件下，直播稻郑旱10号的穗数随播量的增加而显著增加；穗粒数、结实率和千粒质量则均随播量的增加而减少，当播量大于150 kg/hm2时降幅更为明显。郑旱10号的产量随播量增加先显著增加后显著降低，在播量为150 kg/hm2时最高，为10.64 t/hm2，播量180 kg/hm2和210 kg/hm2处理产量分别比150 kg/hm2处理显著降低7.8%和17.8%。

表1 播量对直播稻郑旱10号产量及其构成因素的影响

注:同列数据后不同小写字母表示处理之间差异显著(P<0.05)。

2.2 播量对直播稻郑旱10号根系及其他生理性状的影响

2.2.1 叶片净光合速率 由图1可知，直播稻郑旱10号叶片净光合速率在齐穗期后随生育进程的推进而下降。在播量90～150 kg/hm2条件下，郑旱10号叶片净光合速率随播量增加而增加；当播量超过150 kg/hm2后,净光合速率则随播量的增加而降低。

图1 播量对直播稻郑旱10号叶片净光合速率的影响

2.2.2 地上部干质量和根干质量 直播稻郑旱10号的地上部干质量随生育进程的推进而增加(图2)；根干质量随生育进程的推进先增加后降低，齐穗期达到最大(图3)。在播量90～210 kg/hm2条件下，根、地上部干质量在分蘖中期、穗分化始期和齐穗期均随播量增加而增加；而在成熟期则随播量的增加先增加后降低，播量为150 kg/hm2时达到最大(图2—3)。

图2 播量对直播稻郑旱10号地上部干质量的影响

图3 播量对直播稻郑旱10号根干质量的影响

2.2.3 根系吸收面积 由图4—5可见，直播稻郑旱10号的根系总吸收表面积和活跃吸收面积随生育进程的推进先增加后降低，齐穗期达到最大。在播量90～210 kg/hm2条件下,郑旱10号的根系总吸收表面积和活跃吸收面积在分蘖中期、穗分化始期和齐穗期均随播量增加而增加；在成熟期，随播量增加先增加后降低，播量为150 kg/hm2时最大。在播量90～150 kg/hm2条件下,随播量增加，郑旱10号的根系总吸收表面积和活跃吸收面积在整个生育时期增加更明显。

图4 播量对直播稻郑旱10号根系总吸收表面积的影响

图5 播量对直播稻郑旱10号根系活跃吸收面积的影响

2.2.4 根系氧化力 由图6可知，直播稻郑旱10号根系氧化力随生育进程的推进先增加后降低，穗分化始期达到最大。在播量90～210 kg/hm2条件下,郑旱10号根系氧化力随播量增加而降低。其中，齐穗期和成熟期播量大于150 kg/hm2时，随播量增加，郑旱10号根系氧化力降低更加明显。

图6 播量对直播稻郑旱10号根系氧化力的影响

2.2.5 根系激素 由图7—8可知，直播稻郑旱10号根系生长素和玉米素+玉米素核苷含量均随生育进程的推进先增加后降低，穗分化始期达到最大。在播量90～210 kg/hm2条件下,郑旱10号根系生长素含量和玉米素+玉米素核苷含量均随播量增加而降低。其中，齐穗期和成熟期播量大于150 kg/hm2时，随播量增加，郑旱10号根系生长素含量和玉米素+玉米素核苷含量降低更加明显。

图7 播量对直播稻郑旱10号根系生长素含量的影响

3 结论与讨论

水稻产量构成包括穗数、穗粒数、结实率和粒质量，各构成因素的相互协调提高是获得高产的基础[12]。不同的水稻群体对产量构成因素的要求不同[13]。水稻穗数受生长前期的基本苗数、有效分蘖数等综合因素影响，其中基本苗数是最重要的影响因素[6]。随播量增加，水稻群体增大，有利于获得较多的成穗数。播量过少时将导致基本苗数偏少，有成穗不足的风险；播量过大时，前期生长的生态环境条件水、肥和空间等的竞争压力较大，光合同化力减弱，穗数虽增加，但成穗率有所下降，且穗型明显缩小，水稻生长后期整体长势较差，结实和灌浆能力不足，导致产量下降，群体过大时倒伏的概率也较大[14-15]。本研究结果表明，随播量增加，直播稻郑旱10号的穗数显著增加，穗粒数、结实率和千粒质量则减少，当播量大于150 kg/hm2时降幅更为明显。郑旱10号的产量随播量的增加先显著增加后显著降低，当播量为150 kg/hm2时最高，为10.64 t/hm2，显著高于其他播量处理。

水稻的生物产量特别是灌浆期的积累量大幅度提高是获得高产的基础[16]。陈可伟等[17]研究表明，随播量增加，苗期地上部干质量呈减少趋势，抽穗期和成熟期地上部干质量均呈增加趋势。但也有研究表明，随播量增加，群体干物质积累量在拔节期、抽穗期和成熟期均呈增加趋势[6，18]。这可能与试验材料、地点和播量有关。稻株数量过大，单个稻株分配的生态资源就少，个体植株长势就较差，直接导致干物质积累量较低[18]。本研究发现，郑旱10号的地上部干质量随生育进程的推进而增加。根干质量随生育进程的推进先增加后降低，齐穗期达到最大。播量为90～210 kg/hm2时，分蘖中期、穗分化始期和齐穗期的根、地上部干质量均随播量增加而增加；而成熟期，根、地上部干质量则均随播量增加先增加后降低，播量为150 kg/hm2时达到最大。当播量大于150 kg/hm2时，可能是在生长后期有效分蘖数过多，相互之间争夺资源激烈，导致干物质积累量增加幅度相对较少。

水稻根系不仅是水分和养分吸收的重要器官，也是合成植株生长所必需的多种氨基酸和一些重要激素(如细胞分裂素等)的重要场所。根系作为植株的重要组成部分，和地上部的生长发育是相互依存的，活跃生长的地上部可以促使充足的碳水化合物向根部输送，保持和促进根系生理功能活跃；反过来，活跃生长的根系又能为地上部的生长发育提供充足的水分和养分，从而促进地上部的生长发育[19]。根系吸收面积和根系氧化力是根系生理活性的重要指标，反映了根系活力的大小，水稻灌浆结实期较高的根系活力是获得高结实率的重要因素[20]。根系激素通过输导组织运输到地上部分对植物的生长发育起到调控作用[21]。本研究结果表明，直播稻郑旱10号的叶片净光合速率在齐穗期后逐渐下降，随播量的增加先增加后降低，播量为150 kg/hm2时达到最大。郑旱10号的根系总吸收表面积和活跃吸收面积随生育进程的推进先增加后降低，齐穗期达到最大。在播量90～210 kg/hm2条件下,根系总吸收表面积和活跃吸收面积在分蘖中期、穗分化始期和齐穗期随播量增加而增加，在成熟期随播量增加先增加后降低，播量为150 kg/hm2时最大。在播量90～150 kg/hm2条件下,郑旱10号的根系总吸收表面积和活跃吸收面积在整个生育时期增加更为明显。根系氧化力和根系生长素、玉米素+玉米素核苷含量均随生育进程的推进先增加后降低，穗分化始期达到最大；其随播量增加而降低，其中齐穗期和成熟期播量大于150 kg/hm2时，其降低更为明显。上述结果说明，播量大于150 kg/hm2时，水稻生长后期过大的群体水分、养分和空间竞争激烈，导致水稻植株衰老较快，叶片净光合速率和根系吸收面积、根系氧化力和根系生长促进型激素含量等迅速下降。

综上，当播量为150 kg/hm2时，直播稻郑旱10号的叶片净光合速率最大，成熟期地上部、根干质量和根系总吸收表面积、活跃吸收面积最大，根系氧化力、根系生长素、玉米素+玉米素核苷含量较大，产量最高。

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Effect of Seeding Rate on Yield and Root Physiological Trait of Direct-seeded Rice Zhenghan No.10

FU Jing1,WANG Shengxuan1,YIN Haiqing1,WU Wei2,WANG Yuetao1*,WANG Fuhua1,CHEN Xiangong1,WANG Ya1,YANG Wenbo1,BAI Tao1

(1.Cereal Research Institute,Henan Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou 450002,China; 2.Faculty of Business and Law,Coventry University,Coventry CVI 5FB,UK)

The effects of seeding rates(90,120,150,180,210 kg/ha)on grain yield and root physiological trait of direct-seeded rice Zhenghan No.10,so as to provide theoretical basis for selection of suitable seeding rate of direct-seeded rice.The results showed that grain yield of direct-seeded rice Zhenghan No.10 increased first and then decreased with the increase of seeding rate,the highest yield was 10.64 t/ha when seeding rate was 150 kg/ha.The net photosynthetic rate of leaves of direct-seeded rice Zhenghan No.10 decreased after full heading stage,and increased first and then decreased with the increase of seeding rate,which was the highest when seeding rate was 150 kg/ha.The dry weight of shoots increased with the growth process,and dry weight of root,root absorption area and active absorption area increased with the increase of seeding rate at mid-tillering stage,panicle initiation stage and full heading stage,and increased first and then decreased with the increase of seeding rate at maturity stage,which reached the maximun when seeding rate was 150 kg/ha.The root oxidation activity,root indole-3-acetic acid content,zeatin+zeatin riboside(Z+ZR)content increased first and then decreased with the growth process,which reached the maximun at panicle initiation stage,which decreased with the increase of seeding rate,which decreased more obviously when seeding rate were more than 150 kg/ha at full heading stage and maturity stage.In summary,when seeding rate was 150 kg/ha,the net photosynthetic rate of leaves of direct-seeded rice Zhenghan No.10 was the maximum,the dry weight of shoots and root,root absorption area and active absorption area reached the maximum at maturity stage,root oxidation activity,root indole-3-acetic acid content,Z+ZR content were higher,and grain yield was the highest.

seeding rate; direct-seeded rice; yield; root absorption area; root oxidation activity; root hormone

2017-04-20

河南省水稻产业技术创新团队首席专家项目(S2010-04)；河南省重大科技专项 (141100110600);农业技术推广补助项目(豫财农[2016]152号)

付 景(1982-),女,河南南阳人,助理研究员,博士，主要从事水稻栽培生理生态研究。 E-mail:fujing8210@sina.cn

*通讯作者：王越涛(1968-),女,河南南阳人,副研究员,本科，主要从事水稻栽培与育种研究。 E-mail:wangyuetao2012@163.com

S511

A

1004-3268(2017)08-0022-05