圍繞水稻產(chǎn)量形成與地上部器官的生長已有大量的研究報(bào)道,而因研究方法和工作量等問題的困擾,對水稻根系的研究相對較少.況且,我國有限的水稻根系研究多數(shù)采用水培的方法,而水培環(huán)境下的根系生長顯然不同于土培條件.這可能也是國外關(guān)于水稻根系的研究大多采用土培方式的主要原因.

    由于根系與地上部的密切關(guān)系及對產(chǎn)量的重要性,人們在水稻超高產(chǎn)品種的選育中十分重視根系性狀.雖然已經(jīng)注意到深層根系與產(chǎn)量形成密切相關(guān),但對深層根系形成的主要時(shí)間和影響因子還不夠清楚.本文通過研究水稻不同生育期根系生長特點(diǎn)及對土壤容重的反應(yīng),探明根系生長的形態(tài)生理及調(diào)控途徑.

　　2 材料與方法

　　2.1 供試材料 供試品種1998年為雜交稻汕優(yōu)63,1999年為雜交稻汕優(yōu)63和65002.二種水稻生長期間用根系分析儀對水稻根系發(fā)育情況進(jìn)行測定分析。

　　2.2 研究方法

　　2.2.1 種植方法

　　試驗(yàn)1:試驗(yàn)于1998年和1999年在中國水稻研究所網(wǎng)室進(jìn)行.采用直徑為20cm,高為50cm PVC筒,每筒種植1叢,每叢種植1株或2株,每一處理重復(fù)3次.PVC筒從底向上裝土45cm,筒中土壤模擬大田土壤容重,分2層裝過篩壤土與細(xì)砂混合土,其中細(xì)砂約30%.下層50~25cm土壤容重為113g#cm-3,上層25~5cm裝土灌水后,讓土壤自然沉實(shí).水稻于5月25日播種,6月24日移栽.每筒選株高、分蘗生長一致的秧苗移栽.施N量180kg#hm-2,其中基肥、分蘗肥和穗肥按6B215B115施用.施過磷酸鈣450kg#hm-2,作基肥施用;施KCl 150kg#hm-2,其中50%作基肥,另50%作分蘗肥.

　　試驗(yàn)2:試驗(yàn)地點(diǎn)和供試品種與試驗(yàn)1相同.采用直徑為30cm,高為50cm PVC筒,設(shè)3個(gè)不同土壤容重處理,50~25cm土層容重分別為112g#cm-3(S1)、114g#cm-3(S2)和116g#cm-3(S3).上層25~5cm裝土灌水后,讓土壤自然沉實(shí).每筒種植1株,重復(fù)2次.肥水管理與試驗(yàn)1相同.開花期測定根系干重.

　　2.2.2 采樣方法和根系重量測定

　　試驗(yàn)1在分蘗期、穗分化期、開花期和成熟期取樣觀測根系生長.取樣時(shí),先將PVC筒中土柱取出,用鋼絲鋸將土柱從上到下在10cm處及以下間隔5cm處鋸斷.從PVC中取得的土柱,放在015cm篩孔的篩子上,在水中漂洗,根系在70e烘箱中烘至恒重,稱得根系干重.

　　2.2.3 根系縱向分布

　　土壤不同深度土柱的根系縱向分布以土柱的中點(diǎn)為縱坐柱,以土柱根系重量的1/2為橫坐標(biāo)作圖,獲得根系縱向分布圖.

　　3 結(jié)果與分析

　　3.1 水稻根系重量增長

　　水稻不同時(shí)期根系生長經(jīng)歷增長和衰老過程.

　　根系重量以開花期為最大,從分蘗期到開花期根系重量為增長階段,開花后為下降階段.1998年根系生長動態(tài)與1999年趨勢相同,現(xiàn)以1999年資料為例說明.開花期總根量除汕優(yōu)63單本種植外其它處理均顯著高于其它時(shí)期,分蘗期根量顯著低于其它時(shí)期(表1).65002從分蘗期到穗分化期和穗分化期到開花期根系重量平均增長519和411g,開花期到成熟期根量平均下降218g.汕優(yōu)63從分蘗期到穗分化期和穗分化期到開花期根系重量平均增長517和214g,開花期到成熟期根量平均下降114g(表1).由此可見,水稻根系重量的主要增長期在分蘗期到穗分化期.花后根系重量下降主要發(fā)生在0~20cm耕層中,65002和汕優(yōu)63分別下降2162g和0194g,而土層20~45cm的深層根系重量下降相對較小(表1).每筒種植2株比1株各生育期根量均增加.

　　隨生育進(jìn)展,深層根(20~45cm)的比例提高.

　　在分蘗期、穗分化期、開花期和成熟期65002深層根的比例分別為6%、1815%、1911%和24%,汕優(yōu)63分別為513%、1912%、2712%和2619%.深層根系增量最大的時(shí)期為分蘗期到穗分化期.

　　3.2 水稻根系垂直分布特征

　　不同生育期水稻根系的垂直分布如圖1.分蘗期根系主要分布在0~10cm表層土壤中,在土層10cm以下的根系很少.在穗分化期、開花期和成熟期,0~10cm處的根系量較高,且差異較大,并以開花期根量最大.土層10cm以下根量隨土層下降逐漸下降,且差異較小.土層40~45cm根量大于35~40cm,是由于筒的深度限制了根系繼續(xù)向下生長,引起根系在這一層堆積造成.

　　從圖1可見,從分蘗期到穗分化期是根系向下生長的重要時(shí)期,因此在超高產(chǎn)品種選育和栽培中應(yīng)重視這段時(shí)期根系的生長.與汕優(yōu)63比較,開花期65002較大的根系生長量(表1)主要表現(xiàn)在表層根(0~10cm)(圖1).

　　3.3 土壤容重對根系生長的影響

　　以土壤容重標(biāo)示的土壤緊密度影響根系的生長,隨土壤容重提高,開花期水稻根系生長量下降.以112g#cm-3土壤容重的根系生長量為100%,在114g#cm-3和116g#cm-3土壤容重下65002根系生長量分別為94%和81%,下降6%和19%,汕優(yōu)63分別為91%和75%,下降9%和25%(表2).

　　土壤容重對深層根(20~45cm)生長的影響大于表層根(0~20cm).以土壤容重112g#cm-3為100%,當(dāng)土壤容重為114g#cm-3時(shí),65002和汕優(yōu)63表層根分別為93%和103%,深層根分別為102%和57%.當(dāng)土壤容重為116g#cm-3時(shí),65002和汕優(yōu)63表層根分別為87%和88%,而深層根分為57%和37%.因此,當(dāng)土壤容重提高時(shí),深層根系重量下降更大,深層根系重量占根系總量比例下降.

　　4 討  論

　　4.1 根系生長動態(tài)

　　水稻根系生長量以開花期為最大,開花以后有的根系開始死亡脫落.從根系生物量來看,花后死亡的根系主要出現(xiàn)在表層土壤,這可能是表層根系中細(xì)根和根毛比例高,這部分根系在后期易死亡脫落.

　　雖然花后地上部葉片也逐漸衰老,尤其是下部葉片,但地上部總的生物量還繼續(xù)增長,說明根系衰老比地上部器官的衰老更早,這與小麥上發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象一致.

　　4.2 深層根系形成的主要時(shí)期

　　根系生物量增長最快的時(shí)期是分蘗到穗分化期,這一時(shí)期也是深層根系形成的主要時(shí)期.由于深層根系與產(chǎn)量密切相關(guān),因此在超高產(chǎn)栽培中應(yīng)重視分蘗期到穗分化期運(yùn)用調(diào)控措施促進(jìn)根系發(fā)生和向下生長.在超高產(chǎn)品種選育中,穗分化期深層根系的數(shù)量可作為深根系選擇的重要指標(biāo)。

　　4.3 土壤容重對根系生長的影響

　　本研究表明隨土壤容重提高,根系生長量下降.這與前人的研究結(jié)果基本一致.在較高的土壤容重下,深層根系生長所受到的抑制比表層根系大,因此深層根系比例下降.但組合間存在差異,65002在土壤容重為114g#cm-3時(shí)土壤20~45cm中根系重量沒有下降.深層根系擴(kuò)大根系在土壤中的吸收面,增強(qiáng)對表層土壤的不良環(huán)境的緩沖力,延緩后期葉片早衰.根系生長對土壤容重的反應(yīng)品種間存在差異,選擇根系生長對土壤容重不敏感的品種,可提高品種對土壤環(huán)境的適應(yīng)性.