圍繞水稻產量形成與地上部器官的生長已有大量的研究報道,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采用水培的方法,而水培環境下的根系生長顯然不同于土培條件.這可能也是國外關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系及對產量的重要性,人們在水稻超高產品種的選育中十分重視根系性狀.雖然已經注意到深層根系與產量形成密切相關,但對深層根系形成的主要時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及對土壤容重的反應,探明根系生長的形態生理及調控途徑.

　　2 材料與方法

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

　　2.2 研究方法

　　2.2.1 種植方法

　　試驗1:試驗于1998年和1999年在中國水稻研究所網室進行.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層裝過篩壤土與細砂混合土,其中細砂約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.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2:試驗地點和供試品種與試驗1相同.采用直徑為30cm,高為50cm PVC筒,設3個不同土壤容重處理,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.每筒種植1株,重復2次.肥水管理與試驗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,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為縱坐柱,以土柱根系重量的1/2為橫坐標作圖,獲得根系縱向分布圖.

　　3 結果與分析

　　3.1 水稻根系重量增長

　　水稻不同時期根系生長經歷增長和衰老過程.

　　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年根系生長動態與1999年趨勢相同,現以1999年資料為例說明.開花期總根量除汕優63單本種植外其它處理均顯著高于其它時期,分蘗期根量顯著低于其它時期(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生在0~20cm耕層中,65002和汕優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63分別為513%、1912%、2712%和2619%.深層根系增量最大的時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期,因此在超高產品種選育和栽培中應重視這段時期根系的生長.與汕優63比較,開花期65002較大的根系生長量(表1)主要表現在表層根(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%,當土壤容重為114g#cm-3時,65002和汕優63表層根分別為93%和103%,深層根分別為102%和57%.當土壤容重為116g#cm-3時,65002和汕優63表層根分別為87%和88%,而深層根分為57%和37%.因此,當土壤容重提高時,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

　　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在表層土壤,這可能是表層根系中細根和根毛比例高,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,這與小麥上發現的現象一致.

　　4.2 深層根系形成的主要時期

　　根系生物量增長最快的時期是分蘗到穗分化期,這一時期也是深層根系形成的主要時期.由于深層根系與產量密切相關,因此在超高產栽培中應重視分蘗期到穗分化期運用調控措施促進根系發生和向下生長.在超高產品種選育中,穗分化期深層根系的數量可作為深根系選擇的重要指標。

　　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時土壤20~45cm中根系重量沒有下降.深層根系擴大根系在土壤中的吸收面,增強對表層土壤的不良環境的緩沖力,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境的適應性.