冷浸田改良对水稻根系发育及产量的影响

杨 康，张枝盛，瞿和平，刘 伟，杨 汉，秦晓银，黄志谋

（1.咸宁市农业科学院，湖北 咸宁 437100；2.湖北省农业科学院粮食作物研究所，武汉 430064）

冷浸田是指受地下冷水浸渍而形成的一种低产水稻（Oryza sativaL.）田［1］。冷浸田具有地下土壤温度低、低氧、土壤通气性差的特性，使土壤有机质分解缓慢，潜在肥力无法充分利用，造成产量低下［2］。中国的冷浸田面积达346万hm2［3］。针对冷浸田进行定向改良，可以提高冷浸田的粮食单产水平。通过改良大面积存在的冷浸田是中国粮食增产、稳产的一个重要手段。

针对冷浸田的特性，学者们采取了一系列措施对其改良来提高单产水平，例如开沟排水、兴修水利等。有研究表明，在冷浸田使用化学调节剂可改善土壤氧化还原性，减少活性还原物质含量，提高根系活力［4，5］。在栽培措施方面，垄作模式可以有效改良冷浸田土壤特性，提高水稻产量［6，7］。

目前关于冷浸田改良的研究大多是从单项改良措施进行，缺乏各种措施相结合的研究。因此，本试验以湖北省鄂东南（红黄壤区）典型冷浸田为研究对象，在施化肥、秸秆还田的基础上配施微肥，并辅以挖沟排水，集成各改良措施形成一整套技术模式，研究该技术模式对水稻根系生长、干物质含量及产量的影响，为冷浸田改良治理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验地位于湖北省咸宁市咸安区汀泗桥镇赤岗村。供试水稻品种为泰优398，试验田为鄂东南（红黄壤区）典型冷浸田。

试验设置3个处理：①常规技术模式（CK），机插，秸秆还田，常规管理，底肥为化肥600 kg/hm2；②微肥技术模式（T1），机插，秸秆还田，底肥为化肥600 kg/hm2+锌肥 30 kg/hm2+硅肥 150 kg/hm2+石灰1 500 kg/hm2；③暖田技术模式（T2），机插，秸秆还田，田间机械起厢，底肥为化肥600 kg/hm2+锌肥30 kg/hm2+硅肥150 kg/hm2+石灰1 500 kg/hm2。每个处理面积各0.27 hm2。

1.2 指标测定方法

1.2.1 根系形态测定 成熟期时每个处理取3穴水稻。以每穴水稻根为中心，挖取长、宽、深均为20 cm的土块，将挖取的土块装于70目的筛网袋中，洗根时先用流水缓慢冲洗，然后用农用压缩喷雾器冲洗干净。根系形态测定用根系分析系统（Win⁃RHIZO）进行分析。然后将根、茎和叶鲜样放置恒温箱内，105℃杀青 30 min，然后 75℃恒温烘 3～4 d，称量各部位干重，并计算根冠比。

1.2.2 产量性状考察 在苗期每小区选定10穴水稻调查基本苗、分蘖数，成熟期将10穴取样考种，调查有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数、千粒重，计算理论产量。

图1 3种模式下水稻不同生育期根系生长情况

1.3 数据处理

数据用Excel软件和R软件进行统计分析，用LSD法进行样本平均数的差异显著性比较。

2 结果与分析

2.1 不同模式下水稻根系生长差异

不同模式对冷浸田水稻根系生长的影响不一。由图1可知，各水稻根系的构成因子在不同模式下根系结构具有显著差异。T1、T2在水稻不同生长时期时各根系指标都优于CK，说明T1与T2可以显著改善土壤理化性质，提高水稻根系的生长发育能力，促进水稻植株的物质与营养运输；与T1相比，T2分蘖盛期的平均单株根系总长显著增长，成熟期的平均根直径、平均单株根表面积、平均单株根体积增大。综合分析认为，与CK相比，T2、T1可以显著提高水稻根系生长，T2效果最显著，T1次之。

2.2 不同模式下水稻干物质含量差异

由表1可知，与CK相比，T1株高、根干重显著增加，分别增加8.79%、67.79%，其他干物质指标与CK差异不显著，说明T1促进根系发育，有利于营养物质运输，提高水稻根干重。与CK相比，T2在各指标上都显著高于CK，其叶干重、茎干重、根干重分别比 CK高 60.08%、41.88%、89.07%，其中增长最大的是根干重，说明T2为水稻植株生长提供有利的生长环境，增加植株干物质累积，提高根冠比。

在叶干重、茎干重、单穗重上，T2要显著高于T1，而T1和CK无显著差异。在根干重上，3种模式的差异均达显著水平，其中T2最高，CK最低。综合分析认为，相比CK和T1，T2可以显著提高水稻干物质累计含量。

2.3 不同模式下水稻产量及产量构成因子差异

由表2可知，与CK相比，T1每穗实粒数、实际产量显著高于CK，分别达6.47%、12.98%，其他指标T1与CK间没有显著差异，说明T1能有效提高水稻实粒数，从而达到增产的目标；T2的分蘖数、单株有效穗和每穗实粒数要显著高于CK，分别达49.72%、20.00%、11.53%，增产达 21.42%，说明 T2更有利改善水肥管理，改良冷浸田土壤特性，促进分蘖，增加有效穗和实粒数，进而增加产量。

表1 3种模式下水稻植株株高及干物质含量表现

表2 3种模式下水稻产量及产量构成因子表现

3 讨论

冷浸田由于长期受冷水浸泡，形成了与其他类型中低产田不同的特点，概括起来是冷、烂、瘦、毒［8］。该类型土壤潜在肥力高，但速效养分少，地温低且缺氧条件下还原物质积累［9］，如何利用土壤潜在肥力促进水稻生长成为学者们研究的对象。前人就肥料使用、水分管理、耕作模式、栽培措施、秸秆还田等不同方式改良冷浸田生态环境、提升作物产量潜力做了大量的研究，但都是从单方面调节生产因子来提升冷浸田的经济价值［10，11］。本试验通过集成前人关于冷浸田改良的研究成果［12-14］，研究出一整套关于冷浸田改良的栽培措施，提出了挖沟排水、施碱改酸、微肥调控、秸秆还田的技术模式，被称之为暖田技术模式。该模式在根系发育、干物质积累、产量上具有明显优势，产量较CK显著提高，在咸宁市冷浸田中应用暖田技术模式可增产21.42%。

根系是植物在生长发育过程中吸收水分和养分的重要器官，健壮的根系能够为作物生长提供充足的养分和水分，保证作物高产。冷浸田由于长期渍水，导致土壤通透性差，氧气供应不足，对水稻根系造成了严重毒害作用，甚至在前期造成烂秧死苗现象［12］。目前在冷浸田改良对水稻根系的影响方面研究较少，本试验测定了成熟期的水稻根系形态，发现与CK相比，T2能够显著增加水稻根系总长、平均根直径、平均根表面积、根体积，促进根系生长发育。

综合来看，T1和T2可以显著改善水稻田间土壤理化性质，提高根系生长能力，增强根系发育，促进水稻营养物质运输效率，增加干物质含量，提高水稻产量，与 CK相比，T2增产 21.42%，T1增产12.98%。T2在改善土壤理化性质、提高根系生长、促进干物质含量方面要优于T1。综合而言，T1和T2是因地制宜提出的一套栽培措施，分别在根系发育、干物质积累上具有明显优势，产量较CK显著提高，这2种模式中，T2效果最显著，T1次之，故从冷浸田改良治理提升水稻产量、综合生产力及经济效益考虑，暖田技术模式（T2）在冷浸田耕种上具有显著优势。