不同施氮条件下不同株型水稻根系形态特性

　　摘要:以穗型直立的紧凑型水稻品种沈农07425和穗型弯曲松散型水稻品种秋光为材料,在不同氮素水平下研究两种株型品种的根系形态特性。结果表明,施氮条件下单株根长在不同株型品种间存在差异,沈农07425单株根长随施氮量增加而减少,而秋光则在高氮条件下单株根长最长,单株根长主要受品种株型影响。单株根干重、根体积表现一致,主要受施氮水平影响,且随施氮水平的提高而增大。 

　　关键词:水稻;氮;株型;根系形态 

　　中图分类号:S511.062文献标识码:A文章编号:0439-8114(2014)11-2497-04 

　　基金项目:辽宁省科技厅重大攻关项目(2008201002) 

　　水稻的根系是吸收水分和养分的主要器官,起着合成、转运的作用并固定和支撑植株[1],其生长情况与活力大小将直接影响到地上部的发育[2-5]。关于水稻根系的研究,前人作了许多工作,明确了水稻根系生长过程及其分布[6]、不同栽培条件对水稻根系的影响[7-9]、根系活力与颖花数、结实率的关系[10]等,但对不同株型水稻品种的根系研究较少。而近年来,我国北方稻区育成了许多穗型直立的紧凑型品种,并在生产上推广应用。本试验以穗型直立的紧凑型水稻品种沈农07425和穗型弯曲松散型水稻品种秋光为试材,分析了不同施肥水平下两个株型水稻品种根系的生长变化,以期丰富水稻根系研究理论,为不同株型水稻品种的合理施肥提供理论依据。 

　　1材料与方法 

　　1.1试验材料 

　　试验以沈农07425和秋光为试验材料。其中沈农07425穗型直立、株型紧凑、耐肥抗倒,为典型的直立穗紧凑型品种。秋光穗型弯曲、株型较松散、耐肥抗倒性较差,为典型的弯曲穗松散型品种。 

　　1.2试验设计 

　　采用盆栽方式,盆钵直径30 cm,高26 cm,每盆装土13.25 kg。土壤基本理化性质如下:全氮含量为1.1 g/kg,全磷含量为2.8 g/kg,全钾含量为34 g/kg,碱解氮84.5 mg/kg,有效磷38.3 mg/kg,有效钾138.7 mg/kg,有机质29.8 g/kg,pH 5.65。 

　　分别设5个氮肥水平:低氮(N1,0.10 g N/kg土)、中氮(N2,0.15 g N/kg土)、高氮(N3,0.20 g N/kg土)、完全不施肥(CK)、不施氮肥(PK,磷钾肥正常施用),其中氮肥梯度参考毛达如[11]的《植物营养研究法》而设定。共10个处理组合,3次重复,完全随机区组排列,氮肥为尿素和硫酸铵。施用磷酸二铵300 kg/hm2(其中所含的氮已包括在总氮里),氯化钾225 kg/hm2。氮肥分基肥、蘖肥、穗粒肥(按5∶3∶2比例)施入,其中以尿素作为基肥,硫酸铵作为蘖肥、穗粒肥追施,磷肥和钾肥作为基肥一次性施入。插秧前选取整齐一致的秧苗盆栽,每盆3穴,每穴1株。阴雨天气采用遮雨棚防止雨水冲刷,其他栽培管理措施同生产大田。 

　　1.3测定指标及方法 

　　分别于分蘖期(T1)、拔节孕穗期(T2)、齐穗期(T3)、灌浆15 d(T4)、灌浆30 d(T5)、灌浆45 d(T6)取样。每个时期各处理随机选取3盆,用水小心冲洗根系后进行测定。单株根长、根体积、根干重测定参见文献[12]的方法。应用Microsoft Excel和DPS数据处理系统分析数据。 

　　2结果与分析 

　　2.1施氮条件下不同株型水稻品种单株根长 

　　2.1.1施氮条件下不同株型水稻品种单株根长随生育期的动态变化根长是根系生长状况的集中体现,反映根系发达程度。从图1可以看出,整个生育期间两个水稻品种单株根长变化趋势一致,均表现为前期迅速增长,至T3或T4(齐穗后15 d)达到最大值,之后随着生育时期的推进,单株根长逐渐变短,表明两个品种都不断发生根系的新老代谢,灌浆中后期两品种单株根长差异明显,紧凑型水稻沈农07425表现出一定的优势。从T1(分蘖期)至T4沈农07425 N1、N2、N3、PK及CK处理单株根长的增加幅度分别为83.02%、78.00%、62.50%、10.34%、11.48%,秋光N1、N2、N3、PK及CK处理单株根长的增加幅度分别为47.37%、69.57%、68.89%、33.90%和47.17%,其中沈农07425各处理中N1处理的单株根长增幅最大,而秋光的N2、N3处理单株根长增幅较大。 

　　2.1.2施氮条件下两水稻品种单株根长的比较直立穗紧凑型水稻沈农07425单株根长为N1>N2>N3,与PK、CK两处理均达到显著或极显著差异,说明其在高氮素水平下根系较短,而低氮素水平下单株根长较长。这表明较低的氮素供应水平会抑制植物地上部生长而促进根系生长[13-15],有利于水稻根系深扎,使根系分布更加合理,这与王余龙等[7]的研究结论一致。 

　　秋光单株根长则基本遵循N3>N2>N1的规律,而PK、CK处理的单株根长大于施氮处理的单株根长,各处理与N1相比均达到了显著差异。说明在一定范围内,秋光的单株根长随着施氮量的增加而略有增长,但其单株最大根长出现在不施氮肥的条件下。这与前人研究结果不完全一致[16],可能是由于试验条件不同造成的。 

　　2.1.3品种株型与施氮水平对单株根长的交互作用分析品种株型与施氮水平对水稻单株根长的影响做交互作用分析(表1)表明,分蘖期单株根长受品种株型影响达到了显著水平,受施氮水平影响达到极显著水平,拔节孕穗期和齐穗期品种株型影响分别达到了极显著和显著水平。此外,品种株型和施氮水平对单株根长的影响存在一定的正交互作用,在灌浆15 d、灌浆30 d、灌浆45 d达到极显著或显著水平。说明品种株型与施氮水平的交互作用对单株根长影响较大,相对施氮水平而言,水稻单株根长受品种株型因素影响更大。 

　　2.2施氮条件下不同株型水稻品种的单株根干重 

　　2.2.1施氮条件下不同株型水稻品种单株根干重随生育期的动态变化根重是作物根系是否发达的重要指标之一。从图2可以看出,不同施氮处理对单单株根干重有显著影响。生育前期不同氮素处理两品种单株根干重相差不大,进入拔节孕穗期后,无论是高氮肥处理还是低氮肥处理单株根干重均迅速增加,此时秋光单株根干重大于沈农07425,之后沈农07425单株根干重继续快速增长,而秋光增幅不大,因此,到了齐穗期沈农07425表现明显优于秋光。齐穗期沈农07425的N1、N2、N3、PK处理的单株根干重均达最大值,而秋光只有N3处理达到最大值,N2处理则在拔节孕穗期达到最大值,其他处理则在灌浆15 d时达到最大值,之后随着部分老根死亡,腐烂脱落,两品种单株单株根干重都逐渐变小。