张丽丽+张战+赵一洲+李鑫+毛艇+刘妍+吕小红

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

Morphological Characteristics of Rice Root with Different Plant Type

under Different Nitrogen Levels

ZHANG Li-li,ZHANG Zhan,ZHAO Yi-zhou,LI Xin,MAO Ting,LIU Yan,L?譈 Xiao-hong

(Liaoning Saline or Alkaline Land Utilization and Research Institute, Panjin 124010, Liaoning,China)

Abstract: The compact rice Shennong 07425 with erect panicle and the loose rice Akihikari with curved panicle were used to study morphological characteristics of root under different nitrogen levels. The results showed total length of root in Shennong 07425 decreased with the increase of nitrogen level, but the total length of root of Akihikari reached the maximum at high N level. The total length of root was mainly affected by plant type. There was the same trend of dry weight of root, root volume between the two varieties. The indicators were mostly influenced by N level and became stronger with the increase of N level.

Key words: rice; nitrogen; plant type; root morphological characteristic

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。

2.2.2施氮条件下两水稻品种单株根干重的比较不同施氮水平下沈农07425与秋光的单株根干重均遵循N3>N2>N1的关系,表明两品种水稻单株根干重随着施氮量增加而增大,而PK处理高于CK处理则表明一定范围内施用磷钾肥可使单株根干重增加,可能与磷钾肥促进白根产生并减少黑根比例,根多、根粗,根系分布深广有关[17]。营养生长阶段两品种水稻生长迅速,单株根干重急剧增长,开始生殖生长阶段单株根干重增幅减小,灌浆阶段更多的干物质转运至穗部,两品种单株根干重下降。

从最大值至灌浆45 d时,沈农07425 N1、N2、N3、PK及CK处理单株根干重的下降幅度分别为35.77%、26.83%、33.08%、43.07%、37.34%,秋光N1、N2、N3、PK及CK处理单株根干重的下降幅度分别为18.13%、13.18%、13.40%、22.90%、19.33%,可见各施氮处理的单株根干重降幅小于对照PK及CK处理,且N2、N3处理的降幅明显小于N1处理,表明高氮肥处理后期单株根干重降幅较小,也证明了后期适当增加氮素供应有利于根系保持活力。

2.2.3品种株型与施氮水平对单株根干重的交互作用分析品种株型与施氮水平对水稻单株根干重影响的交互作用分析(表1)表明,拔节孕穗期、齐穗期、灌浆45 d单株根干重受品种株型影响达到了显著或极显著水平;拔节孕穗期单株根干重受品种株型与施氮水平交互作用影响达到极显著水平;而施氮水平对单株根干重的影响在各生育时期达到显著或极显著水平。说明品种株型与施氮水平的交互作用对水稻单株根干重影响较小,相对品种株型而言,单株根干重受施氮水平影响更大。

2.3施氮条件下不同株型水稻品种的单株根体积

2.3.1施氮条件下不同株型水稻品种单株根体积随生育期的动态变化从图3可见,施氮处理单株根体积前期增长速度较缓慢,拔节孕穗期增长速度加快,单株根体积增长的主要原因是这一时期形成大量粗大的一次根[6]。拔节孕穗期以后增势又有所减缓,至灌浆15 d达到顶峰。两株型品种表现趋势一致,秋光的单株根体积较同时期的沈农07425小。灌浆15 d后根系体积呈下降趋势但二者下降过程不同,在T4~T6时间段内秋光单株根体积大幅下降直至最低值,而沈农07425单株根体积减小则表现为一个渐进的过程。这表明生育后期与秋光相比,沈农07425根系的老化速度较慢,这就为灌浆后期根系营养物质吸收积累提供了条件。

2.3.2施氮条件下两水稻品种单株根体积的比较各施氮水平比较发现,两品种的单株根体积均为N3>N2>N1,与PK、CK两对照达到显著或极显著差异,说明在高施氮量下单株根体积较大,而低施氮量下单株根体积较小。这表明较高的氮素供应水平可以促进水稻根系生长,保持根系庞大。

2.3.3品种株型与施氮水平对单株根体积的交互作用分析由表1中品种株型与施氮水平对水稻单株根体积的影响分析表明,拔节孕穗期、齐穗期、灌浆45 d单株根系根体积受品种株型影响达到了显著或极显著水平;分蘖期单株根系根体积受品种株型与施氮水平交互作用影响达到显著水平;而施氮水平对单株根体积的影响除分蘖期外,其余各生育时期达到显著或极显著水平。说明品种株型与施氮水平的交互作用对水稻单株根体积影响较小,相对品种株型而言,施氮水平对单株根体积影响更大。

3结论与讨论

氮素是主要的植物营养元素,对于植物生长发育必不可少。矿质养分中以氮素的供应对根系的生长、形态以及根系在介质中的分布影响最为明显。赵成章[16]研究了苗期施氮对根系生长的影响,施起身肥的秧苗根数比不施起身肥的多2.2条,新根长2.9 cm,但氮肥过多反而使根系变短。本研究发现施氮条件下,水稻根系单株根长受品种株型影响较大,穗型直立的紧凑型品种沈农07425呈现N1>N2>N3的关系,而穗型弯曲的松散型品种秋光则为N3>N2>N1。刘哲等[18]研究表明,较高的氮素水平促进根系生长,迅速提高水稻根干重。本研究也表明不论是紧凑型品种还是松散型品种,其单株根干重均主要受施氮水平影响,随施氮水平的提高而增大。贾德涛等[19]研究超级稻沈农265根系时发现,齐穗之后其根体积减小,根系活力下降。而本试验中,两株型水稻品种的单株根体积最大值出现在灌浆15 d,即灌浆15 d后根体积开始下降,可能与所选用品种的特性有关。另外,两株型水稻品种的单株根体积遵循N3>N2>N1的趋势,受施氮水平影响较大。此外,本试验分析了品种株型与施氮水平对各测定指标的互作效应,发现单株根长、根干重、根体积均受二者一定的正交互作用影响。本试验仅对根系的形态特征进行了分析,对根系活力的影响尚待深入研究。

参考文献:

[1] 陈温福,徐正进.水稻超高产育种理论与方法[M].北京:科学出版社,2007.

[2] 石庆华,李英木,徐益群,等.水稻根系特征与地上部关系的研究初报[J].江西农业大学学报,1995,17(2):110-114.

[3] 白书农,肖翊华.近年来水稻根系生理研究的几个特点[J].植物生理学通讯,1986(4):18-22.

[4] 徐富贤,郑家奎,蒋开锋,等.杂交中稻发根力及根系活力与地上部性状的关系[J].西南农业学报,2002,15(15):34-37.

[5] 蔡昆争,骆世明,段舜山.水稻群体根系特征与地上部生长发育和产量的关系[J].华南农业大学学报,2005,26(2):1-4.

[6] 川田信一郎.水稻的根系[M].申廷秀,译.北京:农业出版社,1984.

[7] 王余龙,姚庆友,刘宝玉,等.不同生育时期氮素供应水平对杂交水稻根系生长及其生活力的影响[J].作物学报,1997,23(6):699-705.

[8] 凌启鸿.水稻根系对水分和养分的反应[J].江苏农学院学报,1990,11(1):23-27.

[9] 张玉屏,李镏金,黄义德,等.水分胁迫对水稻根系生长和部分生理特性的影响[J].安徽农业科学,2001,29(1):58-59.

[10] 王余龙,蔡建中,何杰升,等.水稻颖花根活量与籽粒灌浆结实的关系[J].作物学报,1992,18(2):81-88 .

[11] 毛达如.植物营养研究法[M].北京:中国农业大学出版社,2002.

[12] 董克.水稻田间试验方法和测定技术[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,1993.

[13] WAGNER B W , BECK E. Cytokinins in the perennial herb Urtica dioica L. as influenced by its nitrogen tatus[J]. Planta,1993,190:511-518.

[14] 林文,李义珍,郑景生,等.施氮量及施肥法对水稻根系形态发育和地上部生长的影响[J].福建稻麦科技,1999,17(3):21-24.

[15] 王永锐.水稻营养与合理施肥[M].北京:科学出版社,1989.

[16] 赵成章.水稻秧苗根系活力的初步研究[J].植物生理学通讯, 1980(3):32-36.

[17] 董桂春,王余龙,吴华,等.氮素对水稻不同生育阶段根系形态特征的影响[J].上海交通大学学报(农业科学版),2003, 21(4):331-335.

[18] 刘哲,马殿荣,陈温福.不同施氮水平对水稻根系生理特性的影响[J]. 垦殖与稻作,2006(3): 58-59.

[19] 贾德涛,许明,王楠,等.北方粳型超级稻沈农265根系特征的初步研究[J]. 华中农业大学学报,2007,26(4):443-447.

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。

2.2.2施氮条件下两水稻品种单株根干重的比较不同施氮水平下沈农07425与秋光的单株根干重均遵循N3>N2>N1的关系,表明两品种水稻单株根干重随着施氮量增加而增大,而PK处理高于CK处理则表明一定范围内施用磷钾肥可使单株根干重增加,可能与磷钾肥促进白根产生并减少黑根比例,根多、根粗,根系分布深广有关[17]。营养生长阶段两品种水稻生长迅速,单株根干重急剧增长,开始生殖生长阶段单株根干重增幅减小,灌浆阶段更多的干物质转运至穗部,两品种单株根干重下降。

从最大值至灌浆45 d时,沈农07425 N1、N2、N3、PK及CK处理单株根干重的下降幅度分别为35.77%、26.83%、33.08%、43.07%、37.34%,秋光N1、N2、N3、PK及CK处理单株根干重的下降幅度分别为18.13%、13.18%、13.40%、22.90%、19.33%,可见各施氮处理的单株根干重降幅小于对照PK及CK处理,且N2、N3处理的降幅明显小于N1处理,表明高氮肥处理后期单株根干重降幅较小,也证明了后期适当增加氮素供应有利于根系保持活力。

2.2.3品种株型与施氮水平对单株根干重的交互作用分析品种株型与施氮水平对水稻单株根干重影响的交互作用分析(表1)表明,拔节孕穗期、齐穗期、灌浆45 d单株根干重受品种株型影响达到了显著或极显著水平;拔节孕穗期单株根干重受品种株型与施氮水平交互作用影响达到极显著水平;而施氮水平对单株根干重的影响在各生育时期达到显著或极显著水平。说明品种株型与施氮水平的交互作用对水稻单株根干重影响较小,相对品种株型而言,单株根干重受施氮水平影响更大。

2.3施氮条件下不同株型水稻品种的单株根体积

2.3.1施氮条件下不同株型水稻品种单株根体积随生育期的动态变化从图3可见,施氮处理单株根体积前期增长速度较缓慢,拔节孕穗期增长速度加快,单株根体积增长的主要原因是这一时期形成大量粗大的一次根[6]。拔节孕穗期以后增势又有所减缓,至灌浆15 d达到顶峰。两株型品种表现趋势一致,秋光的单株根体积较同时期的沈农07425小。灌浆15 d后根系体积呈下降趋势但二者下降过程不同,在T4~T6时间段内秋光单株根体积大幅下降直至最低值,而沈农07425单株根体积减小则表现为一个渐进的过程。这表明生育后期与秋光相比,沈农07425根系的老化速度较慢,这就为灌浆后期根系营养物质吸收积累提供了条件。

2.3.2施氮条件下两水稻品种单株根体积的比较各施氮水平比较发现,两品种的单株根体积均为N3>N2>N1,与PK、CK两对照达到显著或极显著差异,说明在高施氮量下单株根体积较大,而低施氮量下单株根体积较小。这表明较高的氮素供应水平可以促进水稻根系生长,保持根系庞大。

2.3.3品种株型与施氮水平对单株根体积的交互作用分析由表1中品种株型与施氮水平对水稻单株根体积的影响分析表明,拔节孕穗期、齐穗期、灌浆45 d单株根系根体积受品种株型影响达到了显著或极显著水平;分蘖期单株根系根体积受品种株型与施氮水平交互作用影响达到显著水平;而施氮水平对单株根体积的影响除分蘖期外,其余各生育时期达到显著或极显著水平。说明品种株型与施氮水平的交互作用对水稻单株根体积影响较小,相对品种株型而言,施氮水平对单株根体积影响更大。

3结论与讨论

氮素是主要的植物营养元素,对于植物生长发育必不可少。矿质养分中以氮素的供应对根系的生长、形态以及根系在介质中的分布影响最为明显。赵成章[16]研究了苗期施氮对根系生长的影响,施起身肥的秧苗根数比不施起身肥的多2.2条,新根长2.9 cm,但氮肥过多反而使根系变短。本研究发现施氮条件下,水稻根系单株根长受品种株型影响较大,穗型直立的紧凑型品种沈农07425呈现N1>N2>N3的关系,而穗型弯曲的松散型品种秋光则为N3>N2>N1。刘哲等[18]研究表明,较高的氮素水平促进根系生长,迅速提高水稻根干重。本研究也表明不论是紧凑型品种还是松散型品种,其单株根干重均主要受施氮水平影响,随施氮水平的提高而增大。贾德涛等[19]研究超级稻沈农265根系时发现,齐穗之后其根体积减小,根系活力下降。而本试验中,两株型水稻品种的单株根体积最大值出现在灌浆15 d,即灌浆15 d后根体积开始下降,可能与所选用品种的特性有关。另外,两株型水稻品种的单株根体积遵循N3>N2>N1的趋势,受施氮水平影响较大。此外,本试验分析了品种株型与施氮水平对各测定指标的互作效应,发现单株根长、根干重、根体积均受二者一定的正交互作用影响。本试验仅对根系的形态特征进行了分析,对根系活力的影响尚待深入研究。

参考文献:

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[7] 王余龙,姚庆友,刘宝玉,等.不同生育时期氮素供应水平对杂交水稻根系生长及其生活力的影响[J].作物学报,1997,23(6):699-705.

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[9] 张玉屏,李镏金,黄义德,等.水分胁迫对水稻根系生长和部分生理特性的影响[J].安徽农业科学,2001,29(1):58-59.

[10] 王余龙,蔡建中,何杰升,等.水稻颖花根活量与籽粒灌浆结实的关系[J].作物学报,1992,18(2):81-88 .

[11] 毛达如.植物营养研究法[M].北京:中国农业大学出版社,2002.

[12] 董克.水稻田间试验方法和测定技术[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,1993.

[13] WAGNER B W , BECK E. Cytokinins in the perennial herb Urtica dioica L. as influenced by its nitrogen tatus[J]. Planta,1993,190:511-518.

[14] 林文,李义珍,郑景生,等.施氮量及施肥法对水稻根系形态发育和地上部生长的影响[J].福建稻麦科技,1999,17(3):21-24.

[15] 王永锐.水稻营养与合理施肥[M].北京:科学出版社,1989.

[16] 赵成章.水稻秧苗根系活力的初步研究[J].植物生理学通讯, 1980(3):32-36.

[17] 董桂春,王余龙,吴华,等.氮素对水稻不同生育阶段根系形态特征的影响[J].上海交通大学学报(农业科学版),2003, 21(4):331-335.

[18] 刘哲,马殿荣,陈温福.不同施氮水平对水稻根系生理特性的影响[J]. 垦殖与稻作,2006(3): 58-59.

[19] 贾德涛,许明,王楠,等.北方粳型超级稻沈农265根系特征的初步研究[J]. 华中农业大学学报,2007,26(4):443-447.

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。

2.2.2施氮条件下两水稻品种单株根干重的比较不同施氮水平下沈农07425与秋光的单株根干重均遵循N3>N2>N1的关系,表明两品种水稻单株根干重随着施氮量增加而增大,而PK处理高于CK处理则表明一定范围内施用磷钾肥可使单株根干重增加,可能与磷钾肥促进白根产生并减少黑根比例,根多、根粗,根系分布深广有关[17]。营养生长阶段两品种水稻生长迅速,单株根干重急剧增长,开始生殖生长阶段单株根干重增幅减小,灌浆阶段更多的干物质转运至穗部,两品种单株根干重下降。

从最大值至灌浆45 d时,沈农07425 N1、N2、N3、PK及CK处理单株根干重的下降幅度分别为35.77%、26.83%、33.08%、43.07%、37.34%,秋光N1、N2、N3、PK及CK处理单株根干重的下降幅度分别为18.13%、13.18%、13.40%、22.90%、19.33%,可见各施氮处理的单株根干重降幅小于对照PK及CK处理,且N2、N3处理的降幅明显小于N1处理,表明高氮肥处理后期单株根干重降幅较小,也证明了后期适当增加氮素供应有利于根系保持活力。

2.2.3品种株型与施氮水平对单株根干重的交互作用分析品种株型与施氮水平对水稻单株根干重影响的交互作用分析(表1)表明,拔节孕穗期、齐穗期、灌浆45 d单株根干重受品种株型影响达到了显著或极显著水平;拔节孕穗期单株根干重受品种株型与施氮水平交互作用影响达到极显著水平;而施氮水平对单株根干重的影响在各生育时期达到显著或极显著水平。说明品种株型与施氮水平的交互作用对水稻单株根干重影响较小,相对品种株型而言,单株根干重受施氮水平影响更大。

2.3施氮条件下不同株型水稻品种的单株根体积

2.3.1施氮条件下不同株型水稻品种单株根体积随生育期的动态变化从图3可见,施氮处理单株根体积前期增长速度较缓慢,拔节孕穗期增长速度加快,单株根体积增长的主要原因是这一时期形成大量粗大的一次根[6]。拔节孕穗期以后增势又有所减缓,至灌浆15 d达到顶峰。两株型品种表现趋势一致,秋光的单株根体积较同时期的沈农07425小。灌浆15 d后根系体积呈下降趋势但二者下降过程不同,在T4~T6时间段内秋光单株根体积大幅下降直至最低值,而沈农07425单株根体积减小则表现为一个渐进的过程。这表明生育后期与秋光相比,沈农07425根系的老化速度较慢,这就为灌浆后期根系营养物质吸收积累提供了条件。

2.3.2施氮条件下两水稻品种单株根体积的比较各施氮水平比较发现,两品种的单株根体积均为N3>N2>N1,与PK、CK两对照达到显著或极显著差异,说明在高施氮量下单株根体积较大,而低施氮量下单株根体积较小。这表明较高的氮素供应水平可以促进水稻根系生长,保持根系庞大。

2.3.3品种株型与施氮水平对单株根体积的交互作用分析由表1中品种株型与施氮水平对水稻单株根体积的影响分析表明,拔节孕穗期、齐穗期、灌浆45 d单株根系根体积受品种株型影响达到了显著或极显著水平;分蘖期单株根系根体积受品种株型与施氮水平交互作用影响达到显著水平;而施氮水平对单株根体积的影响除分蘖期外,其余各生育时期达到显著或极显著水平。说明品种株型与施氮水平的交互作用对水稻单株根体积影响较小,相对品种株型而言,施氮水平对单株根体积影响更大。

3结论与讨论

氮素是主要的植物营养元素,对于植物生长发育必不可少。矿质养分中以氮素的供应对根系的生长、形态以及根系在介质中的分布影响最为明显。赵成章[16]研究了苗期施氮对根系生长的影响,施起身肥的秧苗根数比不施起身肥的多2.2条,新根长2.9 cm,但氮肥过多反而使根系变短。本研究发现施氮条件下,水稻根系单株根长受品种株型影响较大,穗型直立的紧凑型品种沈农07425呈现N1>N2>N3的关系,而穗型弯曲的松散型品种秋光则为N3>N2>N1。刘哲等[18]研究表明,较高的氮素水平促进根系生长,迅速提高水稻根干重。本研究也表明不论是紧凑型品种还是松散型品种,其单株根干重均主要受施氮水平影响,随施氮水平的提高而增大。贾德涛等[19]研究超级稻沈农265根系时发现,齐穗之后其根体积减小,根系活力下降。而本试验中,两株型水稻品种的单株根体积最大值出现在灌浆15 d,即灌浆15 d后根体积开始下降,可能与所选用品种的特性有关。另外,两株型水稻品种的单株根体积遵循N3>N2>N1的趋势,受施氮水平影响较大。此外,本试验分析了品种株型与施氮水平对各测定指标的互作效应,发现单株根长、根干重、根体积均受二者一定的正交互作用影响。本试验仅对根系的形态特征进行了分析,对根系活力的影响尚待深入研究。

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