增氧灌溉條件下不同施磷量對(duì)水稻分蘗期根系的影響研究

張文萍，肖衛(wèi)華，姚邦松，吳根義，曾 鵬，夏文錦(.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長(zhǎng)沙 08; .湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，長(zhǎng)沙 08; 3.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)作物種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 08; .湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長(zhǎng)沙 08)

0 引 言

水稻光合作用、物質(zhì)生產(chǎn)與分配、產(chǎn)量結(jié)構(gòu)與水稻分蘗關(guān)系密切[1]，水稻分蘗期可影響水稻分穗數(shù)進(jìn)而影響單產(chǎn)，合理調(diào)控水稻分蘗[2]、提高分蘗數(shù)對(duì)水稻增產(chǎn)潛能至關(guān)重要。目前國(guó)內(nèi)學(xué)者大多通過(guò)控制水肥與化學(xué)途徑達(dá)到控制水稻分蘗的目的。研究表明，增氧灌溉作為一種新型灌溉技術(shù)，對(duì)作物不同生育階段葉片光合速率、葉綠素、可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量均有不同程度增加[4-11]，水稻品種不一，不定根數(shù)、根干重等隨根際氧濃度變化而不同[12-14],如最大根長(zhǎng)均隨根際氧濃度升高而增長(zhǎng)，尤其對(duì)水稻分蘗期作用顯著，水稻分蘗數(shù)、株高、根系發(fā)達(dá)程度都明顯優(yōu)于常規(guī)灌溉對(duì)照處理，最終可增強(qiáng)水稻生育后期根系功能,提高葉片超氧化物歧化酶活性,促進(jìn)籽粒灌漿結(jié)實(shí)[3]。綜上，必須保障根系生長(zhǎng)功能，延緩根系衰老，才能提高水肥利用效率、產(chǎn)量和品質(zhì)。而磷脅迫可影響水稻根系的成長(zhǎng)進(jìn)而影響水稻營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收，目前對(duì)增氧灌溉條件下不同施磷量對(duì)雜交水稻分蘗期生長(zhǎng)影響研究較少。本文通過(guò)白天不同時(shí)間段、相同增氧灌溉時(shí)間，施加不同磷肥量來(lái)探索其對(duì)水稻分蘗期根系性狀的影響，為進(jìn)一步挖掘雜交水稻增產(chǎn)潛能，科學(xué)制定雜交水稻高產(chǎn)栽培技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

盆栽試驗(yàn)于2015年在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)土壤與肥料實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)土壤為第四紀(jì)發(fā)育的紅黃泥，土壤肥力中等，主要農(nóng)藝性狀為: 有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量17.52，1.41，0.82 g/kg，堿解氮、速效磷含量 101.94，40.51 mg/kg?；厮幍乩砦恢脤賮啛釒Ъ撅L(fēng)性氣候,年平均氣溫為17.6 ℃，年平均無(wú)霜期為280.5 d，年平均降雨量為1 403.53 mm，年總降雨天數(shù)158.9 d，月平均降雨量為116.96 mm，月總降雨天數(shù)13.24 d，平均氣壓101.217 kPa，相對(duì)濕度 80%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

供試水稻為雜交水稻C兩優(yōu)608，實(shí)施時(shí)間為 7 月 1日-10月18日。全生育期 110 d。6月 18日播種，7月1日移栽，每盆移栽3株，并于 10 月 18日收割。實(shí)驗(yàn)單盆直徑23 cm，高30 cm。每盆裝土7.5 kg。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)土壤中預(yù)埋螺旋型增氧灌溉管路通氣達(dá)到增氧灌溉目的，并根據(jù)不同施磷量(0、45、90、135 kg/hm2)分4個(gè)處理，分別為OP1、OP2、OP3、OP4，另設(shè)對(duì)照處理CK(不增氧)，每個(gè)處理設(shè)12個(gè)重復(fù)，種植過(guò)程中預(yù)埋增氧灌溉管路系統(tǒng)、網(wǎng)兜( 便于取根樣)。施肥: 氮肥運(yùn)籌為基肥∶分蘗肥∶穗肥=3∶3∶4，基肥于移栽前1 d施用，分蘗肥于移栽后7 d施用，穗肥于倒4和倒2葉分兩次等量施用，磷肥采用過(guò)磷酸鈣(P2O5)一次性施用，并進(jìn)行病蟲草控制。采用排氣量=50 L/min的空氣泵通過(guò)土壤中埋設(shè)的自制增氧灌溉系統(tǒng)向根際輸入氧氣，土壤通氣時(shí)間為每日早8點(diǎn)、下午18點(diǎn)準(zhǔn)時(shí)通氣3 min。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

(1)根系生長(zhǎng)特征指標(biāo) 本實(shí)驗(yàn)分別于分蘗期 8 月 12日進(jìn)行取根樣實(shí)驗(yàn)，采用 WINRHIZO 根系分析系統(tǒng)掃描并分析根系生長(zhǎng)特征指標(biāo)(根總長(zhǎng)、根總體積、平均根系直徑)。

(2)試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 和 SPSS21.0 進(jìn)行分析與作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 增氧灌溉條件下不同施磷量對(duì)水稻分蘗數(shù)的影響

由圖1可見: OP和CKP處理基本在第 6周進(jìn)入分蘗高峰期，第8～9周出現(xiàn)分蘗最大值，之后緩慢減少并趨于穩(wěn)定，其分蘗數(shù)隨施磷量的增加而增加，OP處理更能提高水稻分蘗速度。平均分蘗數(shù)規(guī)律表現(xiàn)為: CKP3>CKP4>CKP2>CKP1和OP3>OP4>OP2>OP1，CKP3處理單穴最大分蘗數(shù)高達(dá) 41 條，相比對(duì)照組 CKP1(21條)處理提高 48.8%。而OP3處理出現(xiàn)單穴最大分蘗數(shù)38 條，相比 OP1(19條)處理提高 50% 。

圖1 水稻分蘗動(dòng)態(tài)趨勢(shì)圖Fig.1 Rice tillering dynamic trend chart

2.2 增氧灌溉條件下不同施磷量對(duì)分蘗期株高的影響

圖2表明，雜交水稻株高無(wú)論CKP處理還是OP處理，分蘗期株高都隨施磷量的增加而增加，并于分蘗期末趨于穩(wěn)定，第6周分蘗高峰期對(duì)株高的影響較大，由此可見，高磷肥處理(135 kg/hm2)有利于植株株高的增長(zhǎng)，而增氧灌溉對(duì)株高影響不顯著。

圖2 水稻分蘗期株高變化趨勢(shì)圖Fig.2 Rice plant height change trend chart of Tillering stage

2.3 增氧灌溉條件下不同施磷量對(duì)分蘗期根系的影響

圖3表明，水稻分蘗期OP處理根系總長(zhǎng)、根總體積、根系平均直徑變化顯著，CKP處理根系總體積、根系總長(zhǎng)、根系平均直徑呈現(xiàn)OP2>OP3>OP4>OP1，OP2>OP4>OP3>OP1，OP4>OP3>OP2>OP1趨勢(shì)，而CKP處理后根系總長(zhǎng)、根系總長(zhǎng)、根系平均直徑均呈現(xiàn)CKP3>CKP4>CKP1>CKP2規(guī)律。OP2處理根系總長(zhǎng)、根總體積比CKP2提高 1.07和3.08倍，OP4處理根系平均直徑比 CKP4提高 66%，增氧灌溉條件下施加磷肥處理有利于促進(jìn)根系生長(zhǎng)，提高根系活力，影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。

圖3 根系生長(zhǎng)特征指標(biāo)圖Fig.3 The indicator diagram root growth

3 討論與結(jié)論

(1)經(jīng)分析比較，認(rèn)為無(wú)論CKP處理還是OP處理，磷素對(duì)水稻分蘗期根系生長(zhǎng)都產(chǎn)生影響，表現(xiàn)為CKP3、OP3平均分蘗數(shù)最大，單對(duì)株高影響不大，而增氧灌溉條件下施磷量主要對(duì)水稻的平均根系直徑、根總體積、根系總長(zhǎng)產(chǎn)生顯著影響，水稻平均根系直徑、根總體積、根系總長(zhǎng)可作為根系影響研究的主要參數(shù)。

(2)由于取根樣試驗(yàn)根系有損傷，可能導(dǎo)致水稻根系生長(zhǎng)特征指標(biāo)有很大的誤差，而造成根系差異顯著的主要原因可能與根表鐵膜相關(guān)，還有待于未來(lái)進(jìn)行深入研究。

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