不同蘗穗肥施氮量對水稻根系、抗倒性及產(chǎn)量性狀影響

高紅秀，鄭冠龍，朱方旭，郭雪冬，朱立楠，張忠臣，金正勛

（東北農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，哈爾濱 150030）

不同蘗穗肥施氮量對水稻根系、抗倒性及產(chǎn)量性狀影響

高紅秀，鄭冠龍，朱方旭，郭雪冬，朱立楠，張忠臣，金正勛*

（東北農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，哈爾濱 150030）

以寒地穗數(shù)型中晚熟高產(chǎn)品種松粳6號和穗重型晚熟超級稻品種松粳9號為試驗材料，在統(tǒng)一施氮量不同施肥方式條件下，比較分析水稻根系形態(tài)和活力、莖稈抗倒性狀等動態(tài)變化，以期為寒地水稻施肥方法提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，在生育前期，隨氮肥量增加，根系體積、長度、干重和傷流液量也隨之增加。在生育后期，隨穗肥施氮量減少，根系體積、長度、干重和傷流液量均先增后減。因此，后期施用較多肥料不利保持根系形態(tài)和活力。隨基蘗肥施氮量增加，穗肥施氮量減少，第一節(jié)間長度呈增加趨勢，第二節(jié)間長度先升后降，第一節(jié)間和第二節(jié)間莖稈直徑與抗折力均先升后降，產(chǎn)量上也表現(xiàn)相同趨勢。因此，適宜基蘗肥和穗肥比例可顯著提高水稻根系活力和莖稈抗折力，提高水稻產(chǎn)量。

氮素營養(yǎng)；水稻；根系；抗倒性

水稻是喜氮作物，對NH4+和NO3-均有較高吸收能力，氮肥也是各種元素中對水稻產(chǎn)量影響最大因素。

根系是作物重要器官，根系發(fā)育直接影響水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素。根系活力是反映水稻根系生理特征重要指標，傷流液反映根系主動吸收水分能力，是根系活力水平體現(xiàn)[1-2]。

氮素供應對根系生長、形態(tài)及根系分布影響最明顯[3-4]。氮肥不足易導致水稻根群在土壤中分布范圍擴大，植株矮小，產(chǎn)量降低。但過量施用氮肥會使分枝根數(shù)減少，根系干重下降。同時會使株高、基部節(jié)間長度增加，節(jié)間充實度下降，抗折力和彈性模量降低，莖稈倒伏指數(shù)增加，抗倒伏能力下降[5-7]。

王丹和張明聰?shù)妊芯恐赋?，基蘗氮肥用量過高會增加基部節(jié)間長度，降低莖稈充實度，使水稻倒伏風險增加[8-9]。增施氮肥是實現(xiàn)水稻高產(chǎn)主要措施之一，但過量施用氮肥無法實現(xiàn)同步增產(chǎn)，還會對環(huán)境產(chǎn)生污染。因此，合理施用氮肥不僅可保持根系良好形態(tài)和活力，提高植株抗倒伏能力，還可提高作物產(chǎn)量和肥料利用率。氮肥合理施用包括控制氮肥量及施肥時機。本試驗選用寒地穗數(shù)型中晚熟高產(chǎn)品種松粳6號和穗重型晚熟超級稻品種松粳9號，在施氮量一定，不同施肥方式下，比較分析水稻根系形態(tài)和活力、莖稈抗倒性狀等動態(tài)變化，旨在明確氮肥施用方法與性狀變化間關系，并在控制氮肥用量基礎上，尋找最佳配比，為寒地水稻高產(chǎn)高效減氮環(huán)保型栽培技術提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種為寒地穗數(shù)型中晚熟高產(chǎn)品種松粳6號和穗重型晚熟超級稻品種松粳9號。供試氮、磷、鉀肥分別為尿素、磷酸二銨和硫酸鉀。

1.2 方法

試驗共設置4個氮處理，具體施肥方法見表1，于2014年在東北農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院進行盆栽試驗，盆直徑為30 cm，高35 cm。4月1日播種，5月15日插秧，每個品種每個處理插16盆，其中12盆用于取樣，另外4盆用于考種。每盆插長勢一致秧苗4穴，每穴插1棵苗，待緩苗后每盆留2穴，正常水管理。

施氮量為純氮135 kg·hm-2，并以盆表面積換算得出每盆施肥量。N∶P2O5∶K2O比例為1∶0.5∶1。施肥方法是磷肥全部作基肥，鉀肥一半作基肥，另一半作穗肥，氮肥一半作基肥，另一半分別作分蘗肥和穗肥施用，緩苗后施分蘗肥，幼穗分化始期施穗肥。取樣時間分別為6月20日、6月30日、7月10日和抽穗后15、25、35 d。

表1 氮肥處理方法Table 1 Treatments of nitrogen fertilizer

1.3 傷流液收集及根系測定

每次收集傷流液時間均為當日20:00至次日8:00，各處理每個品種每次取2盆，4穴。從莖稈基部距離土壤表面8 cm處截斷植株，纏上已稱重脫脂棉并用保鮮膜包裹。次日收集吸附傷流液的脫脂棉及保鮮膜，分別裝入編號自封袋，稱重，測定傷流液量。最后用水沖洗盆中泥土得到完整水稻根系，測量根系長度，排水法測量體積，烘干后測干重。

1.4 莖稈抗倒性測定

收獲前單獨截下新鮮水稻莖稈第1和第2節(jié)間，兩端置于兩塊獨立木板上，木板間距離5 cm，使莖稈中間懸空，在中間掛1個小鐵鉤，鐵鉤下端鏈接1個小塑料桶，逐漸向塑料桶內(nèi)加細沙子直至莖稈剛好彎折。測量小桶、沙子和鐵鉤總重即為莖稈抗折力?？拐哿Π? kg=1 N換算，單位以N表示。直尺測量水稻節(jié)間長度，數(shù)顯游標卡尺測量水稻莖稈直徑。

1.5 考種

收獲時各處理按單株收獲，自然干燥后室內(nèi)考種，測定每穴有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重、單株粒重、結(jié)實率。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與方法

使用Microsoft Excel 2007作數(shù)據(jù)處理，以處理為單位應用DPS 7.05軟件統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮處理對根系形態(tài)影響

2.1.1 不同施氮處理對松粳6號根系形態(tài)影響

由表2可見，松粳6號各處理根系體積在7月10日前呈從N1到N4逐漸增加趨勢，且差異顯著，但在抽穗后15 d根系體積以N3處理最大，N4處理最小。在抽穗25 d以后，呈現(xiàn)N2＞N1＞N3＞N4趨勢。各處理根長7月10日前呈從N1至N4逐漸增加趨勢，但6月30日和7月10日各處理的根長無明顯差異。抽穗后松粳6號各處理根長則呈從N1至N4逐漸降低趨勢，說明在水稻生育后期施肥對根長影響較明顯。

表2 不同氮處理下松粳6號根系體積、長度和干重Table 2 Root volume,length and dry weight of Songjing6 under different nitrogen treatments

由表2可見，松粳6號0～10 cm處根系干重，在6月20日至7月10日3次取樣中呈從N1至N4逐漸升高趨勢，且N4處理干重顯著大于其他處理。但在抽穗后N4處理根系干重卻最輕，抽穗后15 d以N3處理根系干重最重，而抽穗后25 d和35 d以N2處理最重，且N1與N2處理根系干重均較后兩者差異明顯。說明后期施用穗肥對淺層根系影響大。10～20 cm根系干重6月20日以N3處理最低。6月30日與7月10日兩次取樣，各處理呈從N1至N4逐漸降低趨勢。抽穗后15 d以N2處理最高，而在抽穗后35 d則表現(xiàn)為N1至N4逐漸下降趨勢。20～30 cm處根系干重各時期變化較為復雜，6月30日表現(xiàn)為從N1至N4逐漸下降趨勢，7月10日和抽穗后15 d均表現(xiàn)為N1和N3處理干重較高。30～40 cm處根系干重在抽穗后15 d和25 d以N1處理最高，但在之后取樣中各處理呈逐漸下降趨勢，且差異減小。

2.1.2 不同施氮處理對松粳9號根系形態(tài)影響

由表3可見，松粳9號各處理根系體積各時期均達顯著差異。6月20日根系體積以N4處理最大，與體積最小的N2處理相差4 cm3，相差25.00%。6月30日以N3處理最大，N1處理最小且差異顯著。7月10日以N2處理最大，N1處理最小且差異極顯著。抽穗后表現(xiàn)為N2＞N3＞N1＞N4，說明前期肥料施用過多不利根系發(fā)育，適量減少前期肥料而增加后期肥料可使水稻根系發(fā)育更好。各處理根長在6月30日前N3為各處理中最長，N1處理最短，二者相差3.3 cm，相差12.22%。7月10日至抽穗后15 d根長N2處理最高，但抽穗后15 d各處理間差異不顯著。抽穗后25和35 d各處理呈從N1至N4逐漸降低趨勢。

表3 不同氮處理下松粳9號根體積、長度和干重Table 3 Root volume,length and dry weight of Songjing9 under different nitrogen treatments

由表3可見，松粳9號0～10 cm根系干重在6月20日和6月30日以N4處理最高，N2處理最低，但處理間無顯著差異，而在7月10日以N3處理最高，N1處理最低，抽穗后期根系干重均以N2處理最高。10～20 cm根系干重6次取樣中均表現(xiàn)為N2處理最高，但前3次取樣中以N1處理根系干重最低，后3次取樣中以N4處理最低，說明控制前期N肥施用量有助于水稻深層根系發(fā)育。20～30 cm根系干重各時期均以N4處理最低，7月10日后各處理中根系干重以N2處理最高，N4處理最低，且抽穗后25～35 d根系干重下降明顯。30～40 cm根系干重4次取樣中各處理均表現(xiàn)為N2處理根系干重最高，N1和N3處理根系干重相近，說明通過控制施用肥料量和時間可調(diào)控水稻根系形態(tài)，且效果較為明顯。

2.2 不同施氮處理對根系活力影響

由表4可見，7月10日前，隨基蘗肥增加松粳6號和松粳9號傷流液量變化呈從N1到N4逐漸增多趨勢。除6月30日松粳6號各處理傷流液量無顯著差異外，其余各處理均達顯著差異。因此，生育前期根系活力隨氮肥用量增加而增強。

抽穗后，隨穗肥用量減少松粳6號和松粳9號傷流液量變化呈先增后減趨勢，N3處理最多，N4處理最少，且兩者間差異顯著。但就傷流液流量比較，抽穗后期松粳6號傷流液量明顯低于松粳9號，說明穗重型品種松粳9號在后期根系活力高于松粳6號。

2.3 不同施氮處理對抗倒性影響

由表5可見，松粳6號和松粳9號第一節(jié)間長度均呈從N1至N4逐漸增長趨勢，而莖稈直徑和抗折力均先增后減，以N3處理最粗，N4處理最細。松粳6號和松粳9號第二節(jié)間長度、莖稈直徑和抗折力均先增后減，以N3處理最大，除松粳9號第二節(jié)間莖稈直徑各處理間無顯著差異外，其他各處理間均表現(xiàn)顯著差異。松粳6號和松粳9號第一節(jié)間和第二節(jié)間變化趨勢基本相同，抗折力均N3處理最大，即當穗肥和蘗肥比例為3∶2時，水稻抗折力達最大，不易倒伏。因此，在施肥量一定情況下，適當基蘗肥和穗肥配比可提高水稻抗折力，降低水稻倒伏指數(shù)。由表5可見，松粳9號抗折力明顯高于松粳6號抗折力，說明水稻穗重型品種抗折力高于穗數(shù)型品種。

2.4 不同施氮處理對水稻產(chǎn)量性狀影響

由表6可見，隨蘗肥氮量增加，無論是穗數(shù)型品種松粳6號還是穗重型品種松粳9號均以N3處理每株穗數(shù)最多，N1處理最少，其中松粳6號品種N3處理均顯著高于其他處理，松粳9號品種處理間差異不顯著，說明蘗肥氮太少使每株穗數(shù)減少，但蘗肥過多而穗肥過少也不利穗數(shù)增加，這種效果穗數(shù)型品種比穗重型品種更明顯。其他產(chǎn)量性狀如每穗粒數(shù)、千粒重、結(jié)實率、每株粒重等均先升后降，以N3處理最大，與最小處理間差異顯著。因此，在生育前后期維持適宜氮肥比例有利提高產(chǎn)量性狀，達到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)目標。

表4 不同氮處理下傷流液變化Table 4 Changes of the bleeding sag under different nitrogen treatments

表5 不同氮處理下第一節(jié)間及第二節(jié)間長度、莖稈直徑和抗折力Table 5 Length,steam diameter,and flexural strength of the first internode and the second internode under different nitrogen treatments

表6 不同氮處理對產(chǎn)量性狀影響Table 6 Effect of yield traits under different nitrogen treatments

3 討論與結(jié)論

氮肥施用量和施用時機對根系生長與分布有顯著影響，較高氮素供應有利于維持根系活力、延緩根系衰老[10-11]。但氮肥用量過高使水稻根系過量生長，消耗能量，降低水稻根系活力[12]。增施氮肥明顯增加水稻莖稈長度，降低水稻莖稈強度，增加水稻倒伏指數(shù)[13]。因此，氮肥與根系活力和莖稈抗折力關系密切。但氮肥使用量過少會降低水稻產(chǎn)量，氮肥對抽穗后大穗型品種灌漿影響顯著。因此，調(diào)控水稻生育前后期肥料用量尤為重要。

研究表明，為保證水稻綜合抗倒能力，水稻生育前后期須保持適宜施肥比例，才可保證較強抗倒伏能力，維持較高產(chǎn)量，減少倒伏風險[14]。本試驗是在氮肥用量一定基礎上，尋找生育前后期最佳施肥比例。研究表明，生育前期，隨氮肥量增加，根系體積、長度、干重和傷流液量均隨之增加。生育后期，隨穗肥施氮量減少，根系體積、長度、干重和傷流液量均先增后減，以N3處理最大，莖稈直徑與抗折力也表現(xiàn)相同趨勢，即當穗肥∶蘗肥為3∶2時，水稻根系活力和抗折力達最大。本研究中，N3處理各產(chǎn)量性狀表現(xiàn)最佳。因此，在不影響水稻倒伏能力條件下，控制氮肥施用比例可顯著提高作物產(chǎn)量。

蘇東行等認為基蘗肥和穗肥比例適宜可優(yōu)化節(jié)間配置，促進莖稈粗壯，提高水稻抗倒伏能力，降低水稻倒伏指數(shù)，增加穗粒數(shù)和結(jié)實率[15]。試驗證明適宜基蘗肥和穗肥比例可顯著提高水稻根系活力和莖稈抗折力，提高水稻產(chǎn)量。因此，在控制氮肥用量基礎上，生育前后期最佳配比，可保持根系良好形態(tài)和活力，提高植株抗倒伏能力和產(chǎn)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

時間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”科技支撐計劃項目(2015BAD23B05-11)；東北農(nóng)業(yè)大學學科團隊建設項目；黑龍江省糧食產(chǎn)能提升協(xié)同創(chuàng)新中心項目

高紅秀（1980-），女，實驗師，碩士，研究方向為水稻抗病育種和作物品質(zhì)分析工作。E-mail:gaohongxiu_1999@163.com

*通訊作者：金正勛，教授，博士生導師，研究方向為水稻遺傳育種及栽培技術。E-mail:jinzhengxun_326@sina.com

高紅秀,鄭冠龍,朱方旭,等.不同蘗穗肥施氮量對水稻根系、抗倒性及產(chǎn)量性狀影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學學報,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