劉科 葉昌 劉少文 陸鍵 高夢(mèng)濤 盧碧林 田小海 張運(yùn)波,3,*

(1長江大學(xué) 主要糧食作物產(chǎn)業(yè)化湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 荊州 434025；2長江大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025；3濕地生態(tài)與農(nóng)業(yè)利用教育部工程研究中心，湖北 荊州 434025; *通訊聯(lián)系人，E-mail: yunbo1022@126.com)

不同氮肥處理下機(jī)插雜交稻的根系動(dòng)態(tài)生長特征研究

劉科1,2葉昌1,2劉少文2陸鍵2高夢(mèng)濤2盧碧林1,2田小海1,2張運(yùn)波1,2,3,*

(1長江大學(xué) 主要糧食作物產(chǎn)業(yè)化湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 荊州 434025；2長江大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025；3濕地生態(tài)與農(nóng)業(yè)利用教育部工程研究中心，湖北 荊州 434025;*通訊聯(lián)系人，E-mail: yunbo1022@126.com)

【目的】研究不同氮肥用量下機(jī)插雜交稻的根系生長特征的變化規(guī)律及其與產(chǎn)量關(guān)系?！痉椒ā恳詢蓚€(gè)雜交水稻組合全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681為供試材料，設(shè)置N0(0 kg/hm2)、N1(150 kg/hm2)和N2(250 kg/hm2)氮肥處理。利用Minirhizotron分析兩個(gè)品種移栽后20 d至開花期在0~30 cm土層中的根系分布和動(dòng)態(tài)變化特征?！窘Y(jié)果】研究結(jié)果表明，氮肥處理對(duì)兩個(gè)雜交稻根數(shù)、根長、根體積和根表面積影響顯著。N2處理下兩個(gè)品種的總根數(shù)顯著多于N1，且全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681的總根數(shù)相比對(duì)照N1分別增加了12.3%和17.6%，兩個(gè)品種的總根量在移栽后65 d達(dá)到最大值。隨著施氮量的增加，兩個(gè)雜交稻品種的根數(shù)、根長、根體積和根表面積在0~10 cm和10~20 cm兩個(gè)土層深度均有所增加，其中以10~20 cm土層深度的根量增幅最為顯著。10~20 cm土層深度的總根長與產(chǎn)量、根數(shù)與產(chǎn)量顯著相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)分別高達(dá)0.80和0.87，且全兩優(yōu)681在10~20 cm土層深度為的總根量要顯著高于全兩優(yōu)1號(hào)?！窘Y(jié)論】高氮下總根量增加，但10－20 cm土層中的根系分布對(duì)產(chǎn)量影響最大，因此，生產(chǎn)中通過培育和增加深層根系的比例有利于水稻實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。

機(jī)插秧；根系特征；產(chǎn)量；氮素；

隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本的提高，特別是勞動(dòng)成本不斷上漲，傳統(tǒng)的精耕細(xì)作已不能滿足國家對(duì)糧食、農(nóng)民對(duì)收益的要求，輕簡(jiǎn)化和機(jī)械化栽培是中國水稻生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)[1]。江漢平原是我國重要的水稻生產(chǎn)區(qū)域，隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和農(nóng)村勞動(dòng)力大量轉(zhuǎn)移，適齡勞動(dòng)力季節(jié)性短缺矛盾日益突出，水稻生產(chǎn)迫切需要發(fā)展以機(jī)械化為主的種植方式[2]。水稻機(jī)械化種植可減少 40%勞動(dòng)量，大幅度提高工效，機(jī)械化插秧是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)持續(xù)生產(chǎn)的重要途徑之一[3]。根系作為水稻生長發(fā)育過程中重要的器官，參與水稻體內(nèi)各種生理生化過程，包括地下營養(yǎng)物質(zhì)和水分的攝取、根系激素的合成等[4-6]。同時(shí)，根系的發(fā)育與水稻地上部分的生長息息相關(guān)，地上部分能夠提供充足的碳水化合物以供根系的生長需要，而根系也能夠?qū)z取的營養(yǎng)物質(zhì)、水分以及自身合成的各種激素向上運(yùn)輸來維持地上部分的正常生長[7,8]。研究機(jī)械化種植對(duì)雜交稻根系性狀的影響及其與產(chǎn)量的關(guān)系，有助于生產(chǎn)上通過栽培措施調(diào)控其根系生長發(fā)育，獲得高產(chǎn)。

在雜交水稻高產(chǎn)潛力的生理機(jī)制研究中，已經(jīng)有大量學(xué)者對(duì)地上部分的干物質(zhì)積累量、干物質(zhì)分配和籽粒灌漿特性等進(jìn)行了相關(guān)研究，但對(duì)根系動(dòng)態(tài)變化特征探討較少。究其原因，可能是根系生長于地下，準(zhǔn)確取樣、測(cè)定與觀察存在一定的困難，加上研究方法上的欠缺，從而大大阻礙了根系研究的深入[9]。根系與地上部是一個(gè)相互依存、相互作用的統(tǒng)一體，通過對(duì)雜交稻根系發(fā)育特征的研究可進(jìn)一步了解其產(chǎn)量的關(guān)鍵構(gòu)成因子，以及產(chǎn)量形成的生理生態(tài)機(jī)制。近年來，江漢平原地區(qū)機(jī)插秧面積占水稻種植面積的比例逐年上升，雜交稻新品種如何在機(jī)插秧栽培模式下實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效成為生產(chǎn)上面臨的重要問題。本研究探討了不同氮肥施用量下機(jī)插雜交稻根系生長發(fā)育特性及其與產(chǎn)量關(guān)系的影響，以期為江漢平原水稻高產(chǎn)栽培根系生長調(diào)控提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為兩系雜交水稻全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681，由湖北荃銀高科種業(yè)有限公司提供。全兩優(yōu)1號(hào)由全1S × R101育成，全生育期為130 d。全兩優(yōu)681由全1S × R681育成，全生育期為133 d。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2014年和2015在湖北省荊州市華中農(nóng)高區(qū)太湖農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，供試田塊前茬為小麥，肥力水平中等，土壤質(zhì)地為灰潮土,耕作層土壤 pH值為6.8,含有機(jī)質(zhì)18.5 g/kg，全氮110.5 mg/kg，速效磷25.0 mg/kg，速效鉀105.5 mg/kg。田間試驗(yàn)采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以氮肥為主區(qū)，設(shè)N0(0 kg/hm2)、N1(150 kg/hm2)和N2(250 kg/hm2)3個(gè)氮肥處理；副區(qū)為全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681兩個(gè)品種。2014年試驗(yàn)于5月12日播種，6月2日移栽；2015年試驗(yàn)于5月15日播種，6月8日移栽，采用秧盤育秧，移栽均使用久保田 spw-68c插秧機(jī)，機(jī)插規(guī)格為 30 cm×16 cm。移栽前麥稈全量還田，氮肥肥源為尿素，m基肥∶m蘗肥∶m穗肥=424∶∶。其中，基肥在移栽前1 d施用，分蘗肥于移栽后7d、穗肥于幼穗分化四期施用。氮磷鉀肥用量(分別以N、P2O5、K2O計(jì)，質(zhì)量比) 之比為 212∶∶；磷肥使用過磷酸鈣，作基肥一次施用；鉀肥使用氯化鉀，50%作為基肥，50%作穗肥。試驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)的面積為60 m2。小區(qū)間筑20 cm高、30 cm寬的埂隔離，埂上覆膜，實(shí)行單獨(dú)排灌。田間按高產(chǎn)栽培精細(xì)管理，及時(shí)控制和防治病蟲害。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目及方法

1.3.1 根系性狀測(cè)定

2015年于移栽后2 d在每個(gè)小區(qū)中安裝2根直徑為7 cm、長1 m的透明塑料管，入土深度為60 cm，根管與地面呈30°角[10]，暴露于地面上的根管外用一層不透光的黑色膠布包被，并用棉團(tuán)塞緊管口，蓋上蓋子，防止光線、雜物、灰塵及水汽進(jìn)入管內(nèi)，以避免損壞儀器和減少外界氣溫對(duì)根管內(nèi)溫度的影響。

用CI-600(CID Bio-Science,Camas,WA,USA)根系檢測(cè)儀器系統(tǒng)配備的掃描儀分別于移栽后20 d、35 d、50 d、65 d和80 d，深入每個(gè)根管內(nèi)部進(jìn)行掃描。利用儀器匹配的測(cè)量桿移動(dòng)掃描器分別獲取0~30 cm土層的根系圖片，3個(gè)土層深度分別為0~10、10~20和20~30 cm。每次獲得的圖片面積為14.1 cm× 21.6 cm，以bmp的格式保存在便攜式電腦上，然后在實(shí)驗(yàn)室利用系統(tǒng)配備的 WinRhizotrontron?(Regent Instruments Inc.,Canada)圖像分析系統(tǒng)對(duì)圖片處理，得出根數(shù)、總根長、根體積和根表面積等根系特征數(shù)據(jù)。

1.3.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

在成熟期，各小區(qū)分別從中心區(qū)取5 m2作為測(cè)產(chǎn)小區(qū)，人工脫粒，曬干風(fēng)選后稱取風(fēng)干質(zhì)量。同時(shí)測(cè)定樣品的水分含量，根據(jù)水分含量計(jì)算稻谷的干質(zhì)量。另外，取正方形測(cè)產(chǎn)區(qū)的對(duì)角線 12穴進(jìn)行考種，考查單株有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重等性狀。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)采用Microsoft Excel 2007和DPS 2000軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

表1不同氮肥處理對(duì)雜交水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響Table 1. Effects of different nitrogen levels on grain yield and its components in hybrid rice combinations.

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥處理對(duì)雜交水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

從表1看出，2014年，氮肥處理對(duì)全兩優(yōu)1號(hào)的產(chǎn)量影響顯著，產(chǎn)量構(gòu)成影響不顯著，對(duì)全兩優(yōu)681的產(chǎn)量和結(jié)實(shí)率影響顯著。2015年中全兩優(yōu)1號(hào)的結(jié)實(shí)率和千粒在不同氮肥處理間差異顯著，全兩優(yōu)681的產(chǎn)量和結(jié)實(shí)率在不同氮肥處理間亦達(dá)到顯著水平。2015年試驗(yàn)，全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681在N2處理下的產(chǎn)量均為9.3 t/hm2，分別比N0高出52.5%和47.6%；兩年試驗(yàn)中隨著氮肥施用量的增加，全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681兩個(gè)品種的有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)均呈增加的趨勢(shì)，但結(jié)實(shí)率和千粒重均有所下降。

2.2 不同氮肥處理對(duì)雜交水稻根數(shù)的影響

由圖1可知，全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681的總根數(shù)在不同氮肥水平下表現(xiàn)為N2＞N1＞N0。在N2處理下，全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681的總根數(shù)增幅分別為48.3%和46.4%， 而N1條件下這兩個(gè)組合的增幅分別為32.0%和24.5%。移栽后65 d，全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu) 681的總根數(shù)達(dá)到最大值，在 N2條件下兩個(gè)品種的最大總根數(shù)分別為43.5和46.0， N1處理中的這兩個(gè)品種分別為42和44。移栽后65 d，兩個(gè)品種的總根數(shù)逐漸開始下降，在 N2處理下，全兩優(yōu)681的根數(shù)降幅為31.4%，低于全兩優(yōu)1號(hào)(其降幅為50.0%)。

2.3 不同氮肥處理對(duì)雜交水稻根長動(dòng)態(tài)變化的影響

圖2中，移栽后20 d至移栽后80 d，兩個(gè)品種的根長均隨著施氮量的增加而增加。在N2處理下，全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681的總根長顯著增加，顯著高于N1(22.8%和17.5%) 。移栽后65 d，全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu) 681的根長達(dá)到最大，在 N2條件下兩個(gè)品種的最大總根長分別為108.4 cm和119.5 cm，也高于N1條件下的101.6 cm和106.2 cm。移栽后65 d開始，兩個(gè)品種的總根長均呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。移栽后65 d至移栽后80 d，在N2處理下，全兩優(yōu)681降幅為18.4%，全兩優(yōu)1號(hào)(12.4%)。

2.4 不同氮肥處理對(duì)雜交水稻根系表面積的影響

由圖3可見，全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681的總根系表面積在不同氮肥處理下表現(xiàn)為N2＞N1＞N0。在N2處理下，全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681的總根系表面積增幅分別為43.2%和43.4%， N1條件下的31.6%和13.0%。移栽后65 d，全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681的總根表面積達(dá)到最大，在 N2條件下兩個(gè)品種的最大總根面積分別為34.3 cm2和39.0 cm2，亦高于N1處理中的32.0 cm2和33.5 cm2。移栽后65 d，兩個(gè)品種的總根表面積開始逐漸下降,在 N2處理下，全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681的下降幅度分別為12.1%和6.8%。

圖1 不同氮肥處理對(duì)雜交機(jī)插水稻根數(shù)的影響Fig. 1. Effects of different nitrogen treatments on root number of mechanically-transplanted hybrid rice combinations(Mean±SD).

圖2 不同氮肥處理對(duì)機(jī)插雜交水稻根長的影響Fig. 2. Effects of different nitrogen treatments on root length of mechanically-transplanted hybrid rice combinations.

圖3 不同氮肥處理對(duì)機(jī)插雜交水稻根表面積的影響Fig. 3. Effects of different nitrogen treatments on root surface area of mechanically-transplanted hybrid rice combinations.

圖4 不同氮肥處理對(duì)雜交水稻根體積的影響Fig. 4. Effects of different nitrogen treatments on root surface area of mechanically transplanted hybrid rice.

2.5 不同氮肥處理對(duì)雜交水稻根體積的影響

從圖4 看出，全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681的總根表面積在氮肥處理下的表現(xiàn)為N2＞N1＞N0。在N2處理下，全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681的總根體積增長幅度分別為51.1%和69.7%，高于N1條件下的32.0%和28.6%。移栽后65 d，全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681的總根體積達(dá)到最大，在 N2條件下兩個(gè)品種的最大總根面積分別為0.87 cm3和1.09 cm3，亦高于N1處理中的0.78 cm3和0.84 cm3。移栽后65 d，兩個(gè)品種的總根表面積開始逐漸下降,在 N2處理下，全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681的降幅分別為12.9%和33.1%。

2.6 氮肥處理對(duì)雜交水稻齊穗期不同土層中總根數(shù)、總根長、總根表面和總根體積分布影響

由圖5可知，隨著施氮量的增加，兩個(gè)雜交稻品種的根數(shù)在不同土層均有所增加，其中以10~20 cm土層深度變化最大，同時(shí)此土層兩個(gè)品種的根系數(shù)量有比也最大，但在20~30 cm根數(shù)增幅較小。在N2處理下全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681在土層深度為 10~20 cm的最大平均根數(shù)分別達(dá)到為 21.5和24.5；施氮量對(duì)雜交稻品種的根長在不同土層的分布亦有顯著影響，其中在深度為0~10 cm和10~20 cm的根系顯著增長，兩個(gè)品種的根長均在N2處理下達(dá)到最大，分別為59.42 cm 和67.19 cm。全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681根體積在各土層的表現(xiàn)與根長一致，提高氮肥用量可使0~10 cm和10~20 cm土層深度中的根體積增加，但20~30 cm土層的根體積增幅較小。兩個(gè)雜交稻在各土層的根系表面積隨著施氮量增加均有所變化，其中在土層 10~20 cm的根表面積增加顯著，在其他土層根表面積增加不顯著，全兩優(yōu)681在各土層的根表面積均顯著高于全兩優(yōu)1號(hào)。

2.7 不同土層的根系特征與產(chǎn)量及其構(gòu)成的相關(guān)性

由表2可知，總根長、根數(shù)、根表面積和根體積均與產(chǎn)量、每穗粒數(shù)和每平方米有效穗數(shù)呈正相關(guān)，其中以10~20 cm土層的相關(guān)系數(shù)最大，10－20 cm土層深度中的總根長、根數(shù)和根表面積與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到 0.80，0.87和 0.89?？偢L、根數(shù)、根表面積和根體積與每平方米有效穗數(shù)亦呈正相關(guān)，其中10~20 cm土層為相關(guān)性也最高，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.86,0.83，0.86和0.86?？偢L與結(jié)實(shí)率和千粒重呈負(fù)相關(guān)。

3 結(jié)論與討論

本研究分析了不同氮肥施用量對(duì)機(jī)插雜交稻根系形態(tài)及產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，氮肥處理對(duì)兩個(gè)雜交稻根系形態(tài)特征和產(chǎn)量影響顯著，根系形態(tài)指標(biāo)和產(chǎn)量均隨著施氮量的增加而增加。全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681的根數(shù)、根長、根體積和根表面積在0~10 cm和10~20 cm兩個(gè)土層深度均有所增加，其中以10~20 cm土層深度的增幅最為顯著。相關(guān)分析結(jié)果顯示，10~20 cm土層深度的總根長、根數(shù)與產(chǎn)量顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.80和0.87，全兩優(yōu)681在10~20 cm土層深度為的根量要顯著高于全兩優(yōu)1號(hào)。本研究主要分析了不同氮肥處理下水稻主要時(shí)期內(nèi)根系形態(tài)特征的動(dòng)態(tài)變化，并探討了不同土層根系分布與氮肥管理對(duì)實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)高效的關(guān)系。

圖5 不同氮肥處理對(duì)機(jī)插雜交水稻總根數(shù)、總根長、總根體積和總根表面分布影響Fig. 5. Effects of different nitrogen treatments on total root numbers(A),total root length(B),total root volume(C) and total root surface area(D) at different soil layers in mechanically transplanted hybrid rice.

表2 不同土層的根系特征與產(chǎn)量以及產(chǎn)量構(gòu)成的相關(guān)性(n=36)Table 2. Relationship between root characteristics in different soil layers and grain yield and its components.

3.1 不同氮肥施用量對(duì)水稻根系形態(tài)特征的影響

目前根系的研究工作主要集中根系活力、根系特征等[11-14]，研究方法主要集中在大田破壞性取樣、水培或沙培環(huán)境模擬，基于大田試驗(yàn)真實(shí)環(huán)境基礎(chǔ)上的根系動(dòng)態(tài)求證很少。本研究基于土壤剖面圖像的根系生長實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)定，改變了以往根系研究中的取樣破壞性和環(huán)境的模擬性，比較真實(shí)客觀，更貼近實(shí)際大田生態(tài)環(huán)境，使結(jié)果更加準(zhǔn)確可信。本研究系統(tǒng)地分析了水稻從移栽后20 d至開花期的根系形態(tài)特征動(dòng)態(tài)變化特征，研究結(jié)果表明，兩個(gè)品種的根長、根數(shù)、根體積以及根表面積對(duì)氮肥響應(yīng)顯著，隨著氮肥用量的增加，水稻根數(shù)、根長、根體積和根表面積等指標(biāo)也有所提高。本研究還發(fā)現(xiàn)，從移栽后30 d開始，兩個(gè)品種的根數(shù)、根長、根體積和根表面積均開始大幅增加，到移栽后65 d左右達(dá)到最大值，之后開始逐漸下降。因此，生產(chǎn)上應(yīng)具體根據(jù)品種特性，在關(guān)鍵生育期適當(dāng)追施氮肥，促進(jìn)水稻根系的生長，擴(kuò)大根系攝取養(yǎng)分的范圍，進(jìn)而在生育中后期仍然保持較優(yōu)的根系形態(tài)指標(biāo)，通過氮肥管理調(diào)控水稻根系生長來實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)高效生產(chǎn)。另外，本研究中，全兩優(yōu)1號(hào)和全兩優(yōu)681根系特征在同一氮肥處理下表現(xiàn)不一致，全兩優(yōu)681中4個(gè)根系性狀指標(biāo)均要優(yōu)于全兩優(yōu)1號(hào)，這可能與品種本身對(duì)氮肥的響應(yīng)有關(guān)，不同品種的根系生長發(fā)育速度、氮肥需求量以及根系對(duì)氮素的吸收能力均存在一定差異，一旦施氮量超過品種本身需求范圍可能并不會(huì)對(duì)根系的生長起到促進(jìn)作用。

3.2 不同土層根系分布與水稻產(chǎn)量形成的關(guān)系

根系是水稻吸收養(yǎng)分與水分的主要器官，根系發(fā)達(dá)、活力強(qiáng)大是水稻吸收能力增強(qiáng)的重要基礎(chǔ)。氮肥處理對(duì)水稻根系性狀影響已有一些報(bào)道[15-17]，但對(duì)于土壤中不同深度的根系分布方面的研究卻比較少，已有的部分結(jié)論在不同品種間也存在很大差異。前人研究發(fā)現(xiàn)，根系主要分布在土壤耕作層(0~20 cm)，其中，表層土(0~10 cm)中的根系占水稻整個(gè)根系80%以上[17]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同氮肥處理對(duì)兩個(gè)雜交稻品種的根長、根數(shù)、根體積和根表面積均有顯著影響，10~20 cm土層中的4個(gè)根系性狀指標(biāo)增幅顯著高于其他土層，其中表層土 (0~10 cm)根數(shù)僅占總根數(shù)25%~30%,而 10~20cm土層中的根數(shù)占整個(gè)水稻根系的50%左右，與之前研究結(jié)果存在明顯差異，這可能與選擇的供試品種有關(guān)。雜交稻品種具有地上部分生物量大、穗大粒多的特點(diǎn)，若耕作層太淺，根系大量集中在表土層，容易造成倒伏。在雜交稻育種改良進(jìn)程中，增加深土層的根系量，能夠拓展根系表面積，增加根系吸收營養(yǎng)的范圍，這對(duì)于提高結(jié)實(shí)率和抗倒伏能力有重要作用。研究指出上層根和下層根與產(chǎn)量的相關(guān)性不一致，深層根與產(chǎn)量密切相關(guān)[17]。本研究中，在同一氮肥處理下，兩個(gè)品種在0~10 cm土層和10~20 cm土層所占比例也存在顯著差異，全兩優(yōu)1號(hào)在0~10 cm土層中的根數(shù)比例大于全兩優(yōu)681，但在10~20 cm土層的根數(shù)比例卻低于全兩優(yōu) 681，連續(xù)兩年試驗(yàn)中，全兩優(yōu)1號(hào)的平均產(chǎn)量均低于全兩優(yōu)681。通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)10~20 cm土層深度的總根長、根數(shù)與產(chǎn)量顯著相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)分別高達(dá)0.80和0.87，這可能是全兩優(yōu)681產(chǎn)量高于全兩優(yōu)1號(hào)的原因之一，深層根能夠延緩植株的衰老，使地上部分進(jìn)行有效光合的時(shí)間更長，產(chǎn)生更多的光合產(chǎn)物，從而提高產(chǎn)量[18]。因此，雜交水稻品種改良時(shí),應(yīng)注重具有合理根系分布結(jié)構(gòu)，通過氮肥管理著力維持深層根的比例，同時(shí)注重延緩根系衰老速度，以保持生育后期后有較大的根系表面積，來實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)高效生產(chǎn)。

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Dynamic Growth Characteristics of Roots of Mechanically-transplanted Hybrid Rice Under Different Nitrogen Treatments

LIU Ke1,2，YE Chang1,2，LIU Shaowen2，LU Jian2，GAO Mengtao2，LU Bilin1,2，TIAN Xiaohai1,2,ZHANG Yunbo1,2,3,*
(1 Hubei Collaborative Innovation Center for Grain Industry Yangtze University,Jingzhou 434025,China；2 Agricultural College,Yangtze University,Jingzhou 434025,China；3 Engineering Research Center of Ecology and Agricultural Use of Wetland,Ministry of Education,Jingzhou 434025,China; *Corresponding author,E-mail: yunbo1022@126.com)

【Objective】This experiment is to study the dynamic characteristics of roots grown under different nitrogen levels and their relationship with grain yield in mechanically-transplanted hybrid rice.【Method】Two-line hybrid rice combinations,Quanliangyou 1 and Quanliangyou 681,were grown under different nitrogen treatments,N0(0 kg/hm2),N1(150 kg/hm2) and N2(250 kg/hm2),respectively. The dynamic root morphological traits and distribution(0－30 cm)from 20 days after transplanting(DAT) to flowering were analyzed with minirhizotron technique.【Result】The total number of roots,root length,root volume and root surface area were all significantly affected by nitrogen levels. The total number of roots of the two combinations under N2treatment was significantly higher than that under N1treatment.Compared with N1treatment,the total number of roots of Quanliangyou 1 and Quanliangyou 681 increased by 12.3% and 17.6%,respectively. The total number of roots of the two combinations maximized 65 days after transplanting. With the increasing amount of nitrogen,the number of roots,root length,root volume and root surface area increased in different soil layers,but the layer (10－20 cm) was much more significant compared with others. The correlation coefficients between the total root length (10－20 cm) and grain yield,the number of roots (10－20 cm) and grain yield were 0.80 and 0.87,respectively,reaching the significant level. Both the number of roots and grain yield of Quanliangyou 681 were much higher than those of Quanliangyou 1.【Conclusion】Higher nitrogen level improve the root biomass,while the root distribution in the soil layer(10－20 cm) is closely related to the grain yield. Given this situation,increasing the deep root distribution can make extraordinary contribution to the improvement of the grain yield.

mechanical-transplanting; hybrid rice; root characteristics; grain yield; nitrogen

S143.1；S511.01

A

1001-7216(2017)06-0611-08

10.16819/j.1001-7216.2017.7009

2017-01-18；修改稿收到日期：2017-04-27。

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目（2016YFD0300108）；國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃資助項(xiàng)目（20150083，2016099）。