高红秀，郑冠龙，朱方旭，郭雪冬，朱立楠，张忠臣，金正勋

（东北农业大学农学院，哈尔滨 150030）

不同蘖穗肥施氮量对水稻根系、抗倒性及产量性状影响

高红秀，郑冠龙，朱方旭，郭雪冬，朱立楠，张忠臣，金正勋*

（东北农业大学农学院，哈尔滨 150030）

以寒地穗数型中晚熟高产品种松粳6号和穗重型晚熟超级稻品种松粳9号为试验材料，在统一施氮量不同施肥方式条件下，比较分析水稻根系形态和活力、茎秆抗倒性状等动态变化，以期为寒地水稻施肥方法提供理论依据。结果表明，在生育前期，随氮肥量增加，根系体积、长度、干重和伤流液量也随之增加。在生育后期，随穗肥施氮量减少，根系体积、长度、干重和伤流液量均先增后减。因此，后期施用较多肥料不利保持根系形态和活力。随基蘖肥施氮量增加，穗肥施氮量减少，第一节间长度呈增加趋势，第二节间长度先升后降，第一节间和第二节间茎秆直径与抗折力均先升后降，产量上也表现相同趋势。因此，适宜基蘖肥和穗肥比例可显著提高水稻根系活力和茎秆抗折力，提高水稻产量。

氮素营养；水稻；根系；抗倒性

水稻是喜氮作物，对NH4+和NO3-均有较高吸收能力，氮肥也是各种元素中对水稻产量影响最大因素。

根系是作物重要器官，根系发育直接影响水稻产量及产量构成因素。根系活力是反映水稻根系生理特征重要指标，伤流液反映根系主动吸收水分能力，是根系活力水平体现[1-2]。

氮素供应对根系生长、形态及根系分布影响最明显[3-4]。氮肥不足易导致水稻根群在土壤中分布范围扩大，植株矮小，产量降低。但过量施用氮肥会使分枝根数减少，根系干重下降。同时会使株高、基部节间长度增加，节间充实度下降，抗折力和弹性模量降低，茎秆倒伏指数增加，抗倒伏能力下降[5-7]。

王丹和张明聪等研究指出，基蘖氮肥用量过高会增加基部节间长度，降低茎秆充实度，使水稻倒伏风险增加[8-9]。增施氮肥是实现水稻高产主要措施之一，但过量施用氮肥无法实现同步增产，还会对环境产生污染。因此，合理施用氮肥不仅可保持根系良好形态和活力，提高植株抗倒伏能力，还可提高作物产量和肥料利用率。氮肥合理施用包括控制氮肥量及施肥时机。本试验选用寒地穗数型中晚熟高产品种松粳6号和穗重型晚熟超级稻品种松粳9号，在施氮量一定，不同施肥方式下，比较分析水稻根系形态和活力、茎秆抗倒性状等动态变化，旨在明确氮肥施用方法与性状变化间关系，并在控制氮肥用量基础上，寻找最佳配比，为寒地水稻高产高效减氮环保型栽培技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试品种为寒地穗数型中晚熟高产品种松粳6号和穗重型晚熟超级稻品种松粳9号。供试氮、磷、钾肥分别为尿素、磷酸二铵和硫酸钾。

1.2 方法

试验共设置4个氮处理，具体施肥方法见表1，于2014年在东北农业大学农学院进行盆栽试验，盆直径为30 cm，高35 cm。4月1日播种，5月15日插秧，每个品种每个处理插16盆，其中12盆用于取样，另外4盆用于考种。每盆插长势一致秧苗4穴，每穴插1棵苗，待缓苗后每盆留2穴，正常水管理。

施氮量为纯氮135 kg·hm-2，并以盆表面积换算得出每盆施肥量。N∶P2O5∶K2O比例为1∶0.5∶1。施肥方法是磷肥全部作基肥，钾肥一半作基肥，另一半作穗肥，氮肥一半作基肥，另一半分别作分蘖肥和穗肥施用，缓苗后施分蘖肥，幼穗分化始期施穗肥。取样时间分别为6月20日、6月30日、7月10日和抽穗后15、25、35 d。

表1 氮肥处理方法Table 1 Treatments of nitrogen fertilizer

1.3 伤流液收集及根系测定

每次收集伤流液时间均为当日20:00至次日8:00，各处理每个品种每次取2盆，4穴。从茎秆基部距离土壤表面8 cm处截断植株，缠上已称重脱脂棉并用保鲜膜包裹。次日收集吸附伤流液的脱脂棉及保鲜膜，分别装入编号自封袋，称重，测定伤流液量。最后用水冲洗盆中泥土得到完整水稻根系，测量根系长度，排水法测量体积，烘干后测干重。

1.4 茎秆抗倒性测定

收获前单独截下新鲜水稻茎秆第1和第2节间，两端置于两块独立木板上，木板间距离5 cm，使茎秆中间悬空，在中间挂1个小铁钩，铁钩下端链接1个小塑料桶，逐渐向塑料桶内加细沙子直至茎秆刚好弯折。测量小桶、沙子和铁钩总重即为茎秆抗折力。抗折力按1 kg=1 N换算，单位以N表示。直尺测量水稻节间长度，数显游标卡尺测量水稻茎秆直径。

1.5 考种

收获时各处理按单株收获，自然干燥后室内考种，测定每穴有效穗数、每穗粒数、千粒重、单株粒重、结实率。

1.6 数据统计与方法

使用Microsoft Excel 2007作数据处理，以处理为单位应用DPS 7.05软件统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同施氮处理对根系形态影响

2.1.1 不同施氮处理对松粳6号根系形态影响

由表2可见，松粳6号各处理根系体积在7月10日前呈从N1到N4逐渐增加趋势，且差异显著，但在抽穗后15 d根系体积以N3处理最大，N4处理最小。在抽穗25 d以后，呈现N2＞N1＞N3＞N4趋势。各处理根长7月10日前呈从N1至N4逐渐增加趋势，但6月30日和7月10日各处理的根长无明显差异。抽穗后松粳6号各处理根长则呈从N1至N4逐渐降低趋势，说明在水稻生育后期施肥对根长影响较明显。

表2 不同氮处理下松粳6号根系体积、长度和干重Table 2 Root volume,length and dry weight of Songjing6 under different nitrogen treatments

由表2可见，松粳6号0～10 cm处根系干重，在6月20日至7月10日3次取样中呈从N1至N4逐渐升高趋势，且N4处理干重显著大于其他处理。但在抽穗后N4处理根系干重却最轻，抽穗后15 d以N3处理根系干重最重，而抽穗后25 d和35 d以N2处理最重，且N1与N2处理根系干重均较后两者差异明显。说明后期施用穗肥对浅层根系影响大。10～20 cm根系干重6月20日以N3处理最低。6月30日与7月10日两次取样，各处理呈从N1至N4逐渐降低趋势。抽穗后15 d以N2处理最高，而在抽穗后35 d则表现为N1至N4逐渐下降趋势。20～30 cm处根系干重各时期变化较为复杂，6月30日表现为从N1至N4逐渐下降趋势，7月10日和抽穗后15 d均表现为N1和N3处理干重较高。30～40 cm处根系干重在抽穗后15 d和25 d以N1处理最高，但在之后取样中各处理呈逐渐下降趋势，且差异减小。

2.1.2 不同施氮处理对松粳9号根系形态影响

由表3可见，松粳9号各处理根系体积各时期均达显著差异。6月20日根系体积以N4处理最大，与体积最小的N2处理相差4 cm3，相差25.00%。6月30日以N3处理最大，N1处理最小且差异显著。7月10日以N2处理最大，N1处理最小且差异极显著。抽穗后表现为N2＞N3＞N1＞N4，说明前期肥料施用过多不利根系发育，适量减少前期肥料而增加后期肥料可使水稻根系发育更好。各处理根长在6月30日前N3为各处理中最长，N1处理最短，二者相差3.3 cm，相差12.22%。7月10日至抽穗后15 d根长N2处理最高，但抽穗后15 d各处理间差异不显著。抽穗后25和35 d各处理呈从N1至N4逐渐降低趋势。

表3 不同氮处理下松粳9号根体积、长度和干重Table 3 Root volume,length and dry weight of Songjing9 under different nitrogen treatments

由表3可见，松粳9号0～10 cm根系干重在6月20日和6月30日以N4处理最高，N2处理最低，但处理间无显著差异，而在7月10日以N3处理最高，N1处理最低，抽穗后期根系干重均以N2处理最高。10～20 cm根系干重6次取样中均表现为N2处理最高，但前3次取样中以N1处理根系干重最低，后3次取样中以N4处理最低，说明控制前期N肥施用量有助于水稻深层根系发育。20～30 cm根系干重各时期均以N4处理最低，7月10日后各处理中根系干重以N2处理最高，N4处理最低，且抽穗后25～35 d根系干重下降明显。30～40 cm根系干重4次取样中各处理均表现为N2处理根系干重最高，N1和N3处理根系干重相近，说明通过控制施用肥料量和时间可调控水稻根系形态，且效果较为明显。

2.2 不同施氮处理对根系活力影响

由表4可见，7月10日前，随基蘖肥增加松粳6号和松粳9号伤流液量变化呈从N1到N4逐渐增多趋势。除6月30日松粳6号各处理伤流液量无显著差异外，其余各处理均达显著差异。因此，生育前期根系活力随氮肥用量增加而增强。

抽穗后，随穗肥用量减少松粳6号和松粳9号伤流液量变化呈先增后减趋势，N3处理最多，N4处理最少，且两者间差异显著。但就伤流液流量比较，抽穗后期松粳6号伤流液量明显低于松粳9号，说明穗重型品种松粳9号在后期根系活力高于松粳6号。

2.3 不同施氮处理对抗倒性影响

由表5可见，松粳6号和松粳9号第一节间长度均呈从N1至N4逐渐增长趋势，而茎秆直径和抗折力均先增后减，以N3处理最粗，N4处理最细。松粳6号和松粳9号第二节间长度、茎秆直径和抗折力均先增后减，以N3处理最大，除松粳9号第二节间茎秆直径各处理间无显著差异外，其他各处理间均表现显著差异。松粳6号和松粳9号第一节间和第二节间变化趋势基本相同，抗折力均N3处理最大，即当穗肥和蘖肥比例为3∶2时，水稻抗折力达最大，不易倒伏。因此，在施肥量一定情况下，适当基蘖肥和穗肥配比可提高水稻抗折力，降低水稻倒伏指数。由表5可见，松粳9号抗折力明显高于松粳6号抗折力，说明水稻穗重型品种抗折力高于穗数型品种。

2.4 不同施氮处理对水稻产量性状影响

由表6可见，随蘖肥氮量增加，无论是穗数型品种松粳6号还是穗重型品种松粳9号均以N3处理每株穗数最多，N1处理最少，其中松粳6号品种N3处理均显著高于其他处理，松粳9号品种处理间差异不显著，说明蘖肥氮太少使每株穗数减少，但蘖肥过多而穗肥过少也不利穗数增加，这种效果穗数型品种比穗重型品种更明显。其他产量性状如每穗粒数、千粒重、结实率、每株粒重等均先升后降，以N3处理最大，与最小处理间差异显著。因此，在生育前后期维持适宜氮肥比例有利提高产量性状，达到高产稳产目标。

表4 不同氮处理下伤流液变化Table 4 Changes of the bleeding sag under different nitrogen treatments

表5 不同氮处理下第一节间及第二节间长度、茎秆直径和抗折力Table 5 Length,steam diameter,and flexural strength of the first internode and the second internode under different nitrogen treatments

表6 不同氮处理对产量性状影响Table 6 Effect of yield traits under different nitrogen treatments

3 讨论与结论

氮肥施用量和施用时机对根系生长与分布有显著影响，较高氮素供应有利于维持根系活力、延缓根系衰老[10-11]。但氮肥用量过高使水稻根系过量生长，消耗能量，降低水稻根系活力[12]。增施氮肥明显增加水稻茎秆长度，降低水稻茎秆强度，增加水稻倒伏指数[13]。因此，氮肥与根系活力和茎秆抗折力关系密切。但氮肥使用量过少会降低水稻产量，氮肥对抽穗后大穗型品种灌浆影响显著。因此，调控水稻生育前后期肥料用量尤为重要。

研究表明，为保证水稻综合抗倒能力，水稻生育前后期须保持适宜施肥比例，才可保证较强抗倒伏能力，维持较高产量，减少倒伏风险[14]。本试验是在氮肥用量一定基础上，寻找生育前后期最佳施肥比例。研究表明，生育前期，随氮肥量增加，根系体积、长度、干重和伤流液量均随之增加。生育后期，随穗肥施氮量减少，根系体积、长度、干重和伤流液量均先增后减，以N3处理最大，茎秆直径与抗折力也表现相同趋势，即当穗肥∶蘖肥为3∶2时，水稻根系活力和抗折力达最大。本研究中，N3处理各产量性状表现最佳。因此，在不影响水稻倒伏能力条件下，控制氮肥施用比例可显著提高作物产量。

苏东行等认为基蘖肥和穗肥比例适宜可优化节间配置，促进茎秆粗壮，提高水稻抗倒伏能力，降低水稻倒伏指数，增加穗粒数和结实率[15]。试验证明适宜基蘖肥和穗肥比例可显著提高水稻根系活力和茎秆抗折力，提高水稻产量。因此，在控制氮肥用量基础上，生育前后期最佳配比，可保持根系良好形态和活力，提高植株抗倒伏能力和产量。

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GAO Hongxiu,ZHENG Guanlong,ZHU Fangxu,GUO Xuedong,ZHU Linan,ZHANG Zhongchen,JIN Zhengxun(School of Agriculture, Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China)

Two varieties grown in cold region were used in this experiment,multi-panicle type and midlate maturity and high-yield cultivar(Songjing6)and heavy panicle type and super high-yield and late maturity cultivar(Songjing9).On the basis of identical nitrogen application with different application treatments,the dynamic variation of rice root morphology,vigor and stalk lodging resistance was investigated to provide theoretical basis for fertilization of rice plant in cold area.The results showed that in the early growth stage, the volume,length,dry weight,and bleeding sag of root increased with the increase of the nitrogen application.The volume,length,dry weight,and bleeding sag of root first increased and then decreased with the decrease of the nitrogen application in the late growth stage.Therefore,nitrogen application at late stagewas not conducive to more root morphology and vigor.Moreover,with the increase of base and tiller fertilizers,decrease of panicle fertilizer,the length of the first internode increased continuously,the length of the second internode increased first and then decreased,so did the stem diameter,bending forces and yield.Taken together,appropriate base-tiller and panicle fertilizers significantly increased bending forces and improved rice yield.

nitrogen nutrition;rice;root;lodging resistance

S511

A

1005-9369（2016）12-0001-07

时间2016-12-28 10:33:12 [URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20161228.1033.020.html

2016-07-14

科技部“十三五”科技支撑计划项目(2015BAD23B05-11)；东北农业大学学科团队建设项目；黑龙江省粮食产能提升协同创新中心项目

高红秀（1980-），女，实验师，硕士，研究方向为水稻抗病育种和作物品质分析工作。E-mail:gaohongxiu_1999@163.com

*通讯作者：金正勋，教授，博士生导师，研究方向为水稻遗传育种及栽培技术。E-mail:jinzhengxun_326@sina.com

高红秀,郑冠龙,朱方旭,等.不同蘖穗肥施氮量对水稻根系、抗倒性及产量性状影响[J].东北农业大学学报,2016,47(12):1-7. Gao Hongxiu,Zheng Guanlong,Zhu Fangxu,et al.Effect of different tillering-panicle nitrogen application on root system, lodging resistance and yield traits in rice[J].Journal of Northeast Agricultural University,2016,47(12):1-7.(in Chinese with English abstract)

Effect of different tillering-panicle nitrogen application on root system, lodging resistance and yield traits in rice