水稻根系分布同產(chǎn)量之間關(guān)系的研究進展

王昱　王瑋　范杰英

摘 要：水稻這種作物在世界很多國家的農(nóng)業(yè)發(fā)展中都占有重要地位，而水稻根系又決定著其在整個生長過程中的效果，只有水稻有良好的生長情況才能夠有良好的產(chǎn)量。所以本研究主要是以水稻根系與產(chǎn)量之間的關(guān)系為研究對象，首先，對水稻的根系分布以及根系形態(tài)2方面的研究成果進行了總結(jié)和分析，然后，根據(jù)這些分析結(jié)果對水稻根系與產(chǎn)量之間的關(guān)系進行了研究，以通過優(yōu)化水稻的根系狀況來不斷提高其產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：根系分布；根系形態(tài)；水稻產(chǎn)量

中圖分類號：S-3 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170332015

水稻不僅在我國南方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有非常重要的地位，在世界其他很多國家和地區(qū)中水稻在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也占有非常重要的作用。水稻根系研究是水稻科學(xué)中一個非常重要的組成部分，受到來自農(nóng)業(yè)各個領(lǐng)域?qū)＜液蛯W(xué)者的關(guān)注，在水稻根系形態(tài)研究、根系與產(chǎn)量關(guān)系、根系生長與環(huán)境關(guān)系、根系生長調(diào)控以及遺傳等方面都進行了大量的研究。

1 關(guān)于根系分布的研究

有關(guān)水稻根系分布的研究早在20世紀(jì)30年代就已經(jīng)出現(xiàn)了。我國學(xué)者在對土壤中的根系進行深入研究后用“根相”一詞來對土壤中根系的分布情況進行定義。

張加強（2011）在研究中發(fā)現(xiàn)，水稻的品種的不同會對根系體積以及干物質(zhì)量等產(chǎn)生一定的影響，而且與所處土壤的深度也有一定的關(guān)系，這2方面的因素都會隨著根系在土壤中深度的加深而不斷的減少。水稻的根系主要分布在耕作層和表層中，很少有水稻的根能夠達到20cm以下。在同樣的耕作層中，水稻的品種不同，其在耕作層中的質(zhì)量也會有很大的區(qū)別。

郭士偉等（2012）對水稻根系分布與葉角的分布進行研究，發(fā)現(xiàn)水稻根系分布不僅與葉角有一定的聯(lián)系，而且兩者之間存在一定的幾何關(guān)系，但是在研究過程中所進行使用的土壤并不適合所有品種水稻的生長，這也在很大程度上對研究的過程造成了一定的阻礙，也正是因為這種原因的影響，所以使得對不同水稻根系的研究到現(xiàn)在為止還不夠全面。

侯立剛（2012）在對水稻根系的研究中發(fā)現(xiàn)：水稻根系的分布具有一定的規(guī)律，最重要的規(guī)律就是隨著根深度的增加水稻的干物重就會逐漸減少，另外，在研究過程中還發(fā)現(xiàn)根系在土壤中的分布特征與整個水稻的形狀也有一定的聯(lián)系，隨著水稻根深度的不斷增加，水稻葉片與莖之間的角度越??；從根系的生長情況來看，水稻在進行齊穗期后根系還在生長，但是水稻的品種不同，根系在這個階段的生產(chǎn)情況也存在一定的不同，但是根系的形態(tài)在齊穗期就已經(jīng)基本形成，在后期的變化并不會引起在形態(tài)上較大的改變。

林鶯等（2013）在對水稻根系分布的研究中將不同分布位置、生長年齡以及功能期不同的水稻進行分開研究，在研究過程中發(fā)現(xiàn)從根系中下部生長出來的冠根以及小的分支根的萌發(fā)時間主要是生長期，生長方向為斜下方以及直下方，大部分的根系都處在土壤層的5cm以下的表層，這些根系的主要在功能期的前期以及中期的前半部分生長；而從上部3個節(jié)位長出的冠根以及分支根的功能生長期主要是在穗分化至乳熟末期，呈橫向生長，這些根系大多分布在5cm以上的土壤表層中。生長的時期主要是功能中后期。

2 根系的形態(tài)

根系在生長過程中所呈現(xiàn)出來的特征在很大程度上受水稻養(yǎng)分效率的影響。目前有很多學(xué)者都對根系形態(tài)進行了研究。整個研究主要包括2個方向：根形態(tài)，這是根系能夠表現(xiàn)出現(xiàn)的主要特征，包括長度、分枝情況以及根毛情況等；根構(gòu)型。這是指同一根系中不同類型的根在土壤中的空間造型和分布，潘鳳英（2011）通過研究得出水稻根系的長度、重量以及吸收養(yǎng)分的面積等都能夠?qū)Ω鶚?gòu)型產(chǎn)生一定的影響，根構(gòu)型能夠在很大程度上反應(yīng)出根對土壤中養(yǎng)分的吸收情況，通過對根構(gòu)型進行研究，能夠發(fā)現(xiàn)土壤或者是其他環(huán)境中存在的問題。

在對水稻根系進行研究的過程中，研究人員使用了很多有效的方法進行研究。由于每株秧苗都會有很多的分枝，而且每個根的長度、重量等都會有一定的區(qū)別，所以要想對不同的水稻根系進行有效的研究，就必須在研究過程中選擇合適的研究方法。

楊建昌（2012）在對根系研究過程中發(fā)現(xiàn)我國早在西漢時期就提出了用“代田法”和“區(qū)田法”2種方法來對作物的根系進行保護，利用這2種方法來促進根系的生長。而在文獻資料中對作物根系研究比較詳細(xì)的是德國的學(xué)者Hales，他在1727年就使用了挖掘法在對植物根系分布進行研究，這種方法受到了很多學(xué)者的認(rèn)可，從而在農(nóng)作物根系研究中沿用了100多年的時間，一直等到1892年，美國的King使用了網(wǎng)狀的鋼絲箱將根系與土壤進行分離，然后再用水沖走其他殘余土壤，通過這種方法能夠保證根系的完整性，從而大大促進了學(xué)者對作物根系的研究。后來，美國學(xué)者Goff在1897年對King的這種方法進行了進一步的改良，使用釘板代替了網(wǎng)狀鋼絲箱。進入20世紀(jì)之后，美國植物生態(tài)學(xué)家Weaver對Hales的方法進行了進一步的改良，并將改良后的方法應(yīng)用到對水稻根系的研究中，至此學(xué)術(shù)界在水稻根系方面的研究才開始正規(guī)起來。

通過對已有水稻根系研究方法進行總結(jié)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，雖然現(xiàn)有對水稻根系的研究方法很多，這些方法都能夠在一定程度上對水稻根系形態(tài)進行研究，但是每種方法都還存在著一定的缺陷，有的是在實踐中的可行性比較低，有的是對根系的損傷比較大等，針對這些情況，世界各國的學(xué)者和植物專家還需要不斷探索更加有效的方法來加強對水稻根系的研究。

3 水稻根系分布與產(chǎn)量之間的關(guān)系

劉學(xué)等（2014）由于我國經(jīng)濟水平的不斷發(fā)展，國內(nèi)總耕地面積不斷減少，農(nóng)作物糧食安全方面的問題尤為突出，以此對提高水稻增產(chǎn)進行討論研究，水稻根系對水稻的生長起著重要的作用。水稻對水分及營養(yǎng)物質(zhì)的吸收主要靠根部來完成，在水稻生長過程中，水稻對周圍環(huán)境的適應(yīng)度、生長發(fā)育及產(chǎn)量發(fā)揮著重要作用。因此在研究如何提高水稻增產(chǎn)時，往往把水稻的根部作為主要研究對象。水稻根部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在對其進行研究時帶來了很多困擾，經(jīng)過科研人員的共同努力，對水稻根系的研究得到了可惜的成果。

金千瑜等（2014）在研究中發(fā)現(xiàn)，水稻根系對水稻生長發(fā)育產(chǎn)生的影響還取決于水稻根系本身的形態(tài)指標(biāo)，及根系在土壤中的分布都有一定的關(guān)系。水稻在生長過程中它的根部分布的越深，則它的葉角就越小，葉片挺直，產(chǎn)量也會較高；反則產(chǎn)量較低。另外他還發(fā)現(xiàn)水稻的根部分布影響葉角，當(dāng)水稻葉角面積比較大、且縱向根系分布較為密集時，有利于加強水稻的光合作用提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。

吳朝暉（2012）認(rèn)為在實際生活中高產(chǎn)水稻大多都具有不易早衰、顆粒飽滿以及水稻秸稈青綠的特點，之所以出現(xiàn)這些優(yōu)點都可以歸根于其根系在土壤中扎根比較深，他認(rèn)為不同品種的水稻在不同的土壤層中會具有很明顯的生長差異，水稻扎根越深，則其產(chǎn)量會越高，而其果實的數(shù)量也和其扎根的深度有明顯的關(guān)系，所以在在實際水稻種植過程中，要重視根系的深度，有效的培育深層根系能夠在很大程度上提升水稻的產(chǎn)量。

任思榮（2013）在對前人的研究進行總結(jié)的基礎(chǔ)上，得出水稻的產(chǎn)量與根系的根數(shù)、重量以及吸收面積等都有一定的關(guān)系，他對10個不同品種的水稻的根系分布情況與其發(fā)育以及產(chǎn)量情況的關(guān)系做了實踐性實驗，發(fā)現(xiàn)所有品種的水稻在抽穗期以及成熟期的發(fā)育和產(chǎn)量變化最為明顯，而且這2個時期的根冠比與產(chǎn)量有非常明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

謝祖彬（2013）發(fā)現(xiàn)前人多是在室內(nèi)對水稻進行了根系與產(chǎn)量的研究，雖然這些情況也能夠得出根系分布與產(chǎn)量之間的關(guān)系，但是在實際情況中水稻是生存于自然環(huán)境中，會受到各種環(huán)境因素的影響，這些環(huán)境因素也會在很大程度上影響到根系的發(fā)展，從而影響到水稻的產(chǎn)量，所以說現(xiàn)有的對水稻根系分布與產(chǎn)量之間關(guān)系的研究還具有一定的局限性和特殊性，在后續(xù)的研究中應(yīng)該充分考慮到環(huán)境中的空氣、水以及土壤等各方面的因素，從而更加全面的對水稻根系分布以及產(chǎn)量之間的關(guān)系進行研究。

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作者簡介：王昱（1980-），女，助理研究員，碩士，主要從事農(nóng)業(yè)信息綜合研究；姜曉莉（1966-），女，碩士，副研究員。