根系分析仪对二种水稻根系生长的研究对比

围绕水稻产量形成与地上部器官的生长已有大量的研究报道,而因研究方法和工作量 等问题的困扰,对水稻根系的研究相对较少.况且,我国有限的水稻根系研究多数采用水培的方法,而水培环境下的根系生长显然不同于土培条件.这可能也是国外 关于水稻根系的研究大多采用土培方式的主要原因.

由于根系与地上部的密切关系及对产量的重要性,人们在水稻超高产品种的选育中十分重视根系性状.虽然已经注意到深层根系与产量形成密切相关,但对深层根系 形成的主要时间和影响因子还不够清楚.本文通过研究水稻不同生育期根系生长特点及对土壤容重的反应,探明根系生长的形态生理及调控途径.

2 材料与方法

2.1 供试材料 供试品种1998年为杂交稻汕优63,1999年为杂交稻汕优63和65002.二种水稻生长期间用根系分析仪对水稻根系发育情况进行测定分析。

2.2 研究方法

2.2.1 种植方法

试验1:试验于1998年和1999年在中国水稻研究所网室进行.采用直径为500px,高为 1250px PVC筒,每筒种植1丛,每丛种植1株或2株,每一处理重复3次.PVC筒从底向上装土1125px,筒中土壤模拟大田土壤容重,分2层装过筛壤土与细砂混合土,其中细砂约30%.下层50~625px土壤容重为113g#cm-3,上层25~125px装土灌水后,让土壤自然沉实.水稻于5月25日播种,6月24 日移栽.每筒选株高、分蘖生长一致的秧苗移栽.施N量180kg#hm-2,其中基肥、分蘖肥和穗肥按6B215B115施用.施过磷酸钙 450kg#hm-2,作基肥施用;施KCl 150kg#hm-2,其中50%作基肥,另50%作分蘖肥.

试验2:试验地点和供试品种与试验1相同.采用直径为750px,高为1250px PVC筒,设3个不同土壤容重处理,50~625px土层容重分别为112g#cm-3(S1)、114g#cm-3(S2)和116g#cm- 3(S3).上层25~125px装土灌水后,让土壤自然沉实.每筒种植1株,重复2次.肥水管理与试验1相同.开花期测定根系干重.

2.2.2 采样方法和根系重量测定

试验1在分蘖期、穗分化期、开花期和成熟期取样观测根系生长.取样时,先将PVC筒中土柱取出,用钢丝锯将土柱从上到下在250px处及以下间隔125px处锯断.从PVC中取得的土柱,放在375px筛孔的筛子上,在水中漂洗,根系在70e烘箱中烘至恒重,称得根系干重.

2.2.3 根系纵向分布

土壤不同深度土柱的根系纵向分布以土柱的中点为纵坐柱,以土柱根系重量的1/2为横坐标作图,获得根系纵向分布图.

3 结果与分析

3.1 水稻根系重量增长

水稻不同时期根系生长经历增长和衰老过程.

根系重量以开花期为最大,从分蘖期到开花期根系重量为增长阶段,开花后为下降阶段.1998年根系 生长动态与1999年趋势相同,现以1999年资料为例说明.开花期总根量除汕优63单本种植外其它处理均显著高于其它时期,分蘖期根量显著低于其它时期 (表1).65002从分蘖期到穗分化期和穗分化期到开花期根系重量平均增长519和411g,开花期到成熟期根量平均下降218g.汕优63从分蘖期到 穗分化期和穗分化期到开花期根系重量平均增长517和214g,开花期到成熟期根量平均下降114g(表1).由此可见,水稻根系重量的主要增长期在分蘖 期到穗分化期.花后根系重量下降主要发生在0~500px耕层中,65002和汕优63分别下降2162g和0194g,而土层20~1125px的深层根系重量下降相对较小(表1).每筒种植2株比1株各生育期根量均增加.

随生育进展,深层根(20~1125px)的比例提高.

在分蘖期、穗分化期、开花期和成熟期65002深层根的比例分别为6%、1815%、1911%和24%,汕优63分别为513%、1912%、2712%和2619%.深层根系增量最大的时期为分蘖期到穗分化期.

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图1.分蘖期根系主要分布在0~250px表层土壤中,在土层 250px以下的根系很少.在穗分化期、开花期和成熟期,0~250px处的根系量较高,且差异较大,并以开花期根量最大.土层250px以下根量随土层下降逐 渐下降,且差异较小.土层40~1125px根量大于35~1000px,是由于筒的深度限制了根系继续向下生长,引起根系在这一层堆积造成.

从图1可见,从分蘖期到穗分化期是根系向下生长的重要时期,因此在超高产品种选育和栽培中应重视这段时期根系的生长.与汕优63比较,开花期65002较大的根系生长量(表1)主要表现在表层根(0~250px)(图1).

3.3 土壤容重对根系生长的影响

以土壤容重标示的土壤紧密度影响根系的生长,随土壤容重提高,开花期水稻根系生长量下降.以 112g#cm-3土壤容重的根系生长量为100%,在114g#cm-3和116g#cm-3土壤容重下65002根系生长量分别为94%和81%,下 降6%和19%,汕优63分别为91%和75%,下降9%和25%(表2).

土壤容重对深层根(20~1125px)生长的影响大于表层根(0~500px).以土壤容重 112g#cm-3为100%,当土壤容重为114g#cm-3时,65002和汕优63表层根分别为93%和103%,深层根分别为102%和57%. 当土壤容重为116g#cm-3时,65002和汕优63表层根分别为87%和88%,而深层根分为57%和37%.因此,当土壤容重提高时,深层根系重 量下降更大,深层根系重量占根系总量比例下降.

4 讨  论

4.1 根系生长动态

水稻根系生长量以开花期为最大,开花以后有的根系开始死亡脱落.从根系生物量来看,花后死亡的根系主要出现在表层土壤,这可能是表层根系中细根和根毛比例高,这部分根系在后期易死亡脱落.

虽然花后地上部叶片也逐渐衰老,尤其是下部叶片,但地上部总的生物量还继续增长,说明根系衰老比地上部器官的衰老更早,这与小麦上发现的现象一致.

4.2 深层根系形成的主要时期

根系生物量增长最快的时期是分蘖到穗分化期,这一时期也是深层根系形成的主要时期.由于深层根系与产量密切相关,因此在超高产栽培中应重视分蘖期到穗分化期运用调控措施促进根系发生和向下生长.在超高产品种选育中,穗分化期深层根系的数量可作为深根系选择的重要指标。

4.3 土壤容重对根系生长的影响

本研究表明随土壤容重提高,根系生长量下降.这与前人的研究结果基本一致.在较高的土壤容重下,深 层根系生长所受到的抑制比表层根系大,因此深层根系比例下降.但组合间存在差异,65002在土壤容重为114g#cm-3时土壤20~1125px中根系重 量没有下降.深层根系扩大根系在土壤中的吸收面,增强对表层土壤的不良环境的缓冲力,延缓后期叶片早衰.根系生长对土壤容重的反应品种间存在差异,选择根 系生长对土壤容重不敏感的品种,可提高品种对土壤环境的适应性。