播量對(duì)直播稻鄭旱10號(hào)產(chǎn)量及根系生理性狀的影響

付 景，王生軒，尹海慶，吳 蔚，王越濤*，王付華，陳獻(xiàn)功，王 亞，楊文博，白 濤

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 糧食作物研究所，河南 鄭州 450002; 2.考文垂大學(xué) 商業(yè)與法律學(xué)院，英國 考文垂 CVI 5FB)

播量對(duì)直播稻鄭旱10號(hào)產(chǎn)量及根系生理性狀的影響

付 景1，王生軒1，尹海慶1，吳 蔚2，王越濤1*，王付華1，陳獻(xiàn)功1，王 亞1，楊文博1，白 濤1

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 糧食作物研究所，河南 鄭州 450002; 2.考文垂大學(xué) 商業(yè)與法律學(xué)院，英國 考文垂 CVI 5FB)

以直播稻品種鄭旱10號(hào)為供試材料，探討不同播量(90、120、150、180、210 kg/hm2)對(duì)直播稻鄭旱10號(hào)產(chǎn)量及根系生理性狀的影響，以期為直播稻適宜播量的選擇提供理論依據(jù)與指導(dǎo)。結(jié)果表明，直播稻鄭旱10號(hào)的產(chǎn)量隨播量增加先顯著增加后顯著降低，當(dāng)播量為150 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量最高，為10.64 t/hm2。直播稻鄭旱10號(hào)的葉片凈光合速率在齊穗后逐漸下降，隨播量的增加先增加后降低，播量為150 kg/hm2時(shí)達(dá)到最大。地上部干質(zhì)量隨生育進(jìn)程的推進(jìn)而增加，根干質(zhì)量、根系總吸收表面積和活躍吸收面積均隨生育進(jìn)程的推進(jìn)先增加后降低，齊穗期達(dá)到最大；地上部、根干質(zhì)量和根系總吸收表面積、活躍吸收面積在分蘗中期、穗分化始期和齊穗期均隨播量增加而增加，而在成熟期隨播量增加先增加后降低，播量為150 kg/hm2時(shí)達(dá)到最大。根系氧化力和根系生長素、玉米素+玉米素核苷含量均隨生育進(jìn)程的推進(jìn)先增加后降低，穗分化始期達(dá)到最大；均隨播量增加而降低，其中齊穗期和成熟期在播量大于150 kg/hm2時(shí)，降低更加明顯。綜上，當(dāng)播量為150 kg/hm2時(shí)，直播稻鄭旱10號(hào)的葉片凈光合速率最大，成熟期地上部、根干質(zhì)量和根系總吸收表面積、活躍吸收面積最大，根系氧化力、根系生長素、玉米素+玉米素核苷含量較大，產(chǎn)量最高。

播量； 直播稻； 產(chǎn)量； 根系吸收面積； 根系氧化力； 根系激素

隨著農(nóng)村勞動(dòng)力向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，從事農(nóng)業(yè)活動(dòng)的勞動(dòng)力相對(duì)缺乏，勞動(dòng)力價(jià)格不斷上漲，水稻生產(chǎn)成本迅速提高，亟需水稻輕簡化栽培技術(shù)來滿足水稻生產(chǎn)發(fā)展的需求。水稻有2種栽培方式：育秧移栽和直播。直播稻作是在品種不斷創(chuàng)新、整地水平提高、播種技術(shù)改進(jìn)、高效除草劑成功推廣和灌溉條件改善的基礎(chǔ)上，形成的一項(xiàng)新型稻作技術(shù)。與傳統(tǒng)的育秧移栽稻作相比，直播稻作減少了育插秧環(huán)節(jié)，簡化了種植生產(chǎn)程序，減少了人力、地力投入，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了灌溉用水。近年來，直播稻種植面積發(fā)展迅速[1-2]。但由于直播稻的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)還不成熟，栽培管理粗放，直接導(dǎo)致了直播稻產(chǎn)量不穩(wěn)，效益不高[3-4]。俗語“秧好一半谷”，直播稻的生產(chǎn)也不例外，而播量是影響直播稻苗期秧苗素質(zhì)、生長中后期群體質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一[5]。播量過小，雖能改善個(gè)體的生長發(fā)育狀況，充分發(fā)揮個(gè)體生產(chǎn)潛能，但群體穗數(shù)較少，不利于水稻產(chǎn)量形成；播量過大，會(huì)增加種子成本，而且還會(huì)嚴(yán)重影響秧苗素質(zhì)和產(chǎn)量[6-7]。直播稻受生態(tài)條件光照、溫度和通風(fēng)的影響較大，播量不同時(shí)，稻株個(gè)體所占的營養(yǎng)面積和光照不同，進(jìn)而影響群體質(zhì)量，最終影響產(chǎn)量[8]。關(guān)于不同播量對(duì)直播稻產(chǎn)量及秧苗素質(zhì)的影響已有報(bào)道[5-8]，但目前有關(guān)播量對(duì)直播稻根系生理性狀的影響研究尚未見報(bào)道。為此，探討了播量對(duì)直播稻鄭旱10號(hào)產(chǎn)量及根系生理性狀的影響，以期為直播稻適宜播量的選擇提供理論依據(jù)與指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 供試材料及試驗(yàn)地概況

供試品種為直播稻鄭旱10號(hào)，屬常規(guī)粳型直播品種，在黃淮海地區(qū)直播種植生育期平均為118 d，千粒質(zhì)量為28.3 g。

試驗(yàn)于2016年在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原陽基地進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤類型為砂壤土， 0～20 cm耕層土壤(風(fēng)干樣品)含有機(jī)質(zhì)14.8 g/kg、堿解氮62.3 mg/kg、速效磷18.9 mg/kg、速效鉀119.2 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置5個(gè)播量，即90 kg/hm2(T1)、120 kg/hm2(T2)、150 kg/hm2(T3)、180 kg/hm2(T4)和210 kg/hm2(T5)。全生育期施氮270 kg/hm2，按基肥∶分蘗肥∶穗肥=5∶3∶2施用，所用氮肥為尿素(含N 46.7%)。施過磷酸鈣(含P2O513.5%)250 kg/hm2、氯化鉀(含K2O 52%)225 kg/hm2，均作基肥一次性施入。試驗(yàn)小區(qū)種植面積為3.6 m×5.6 m，隨機(jī)區(qū)組排列，每處理重復(fù)3次。6月15日條播，行距為20 cm。水分管理按常規(guī)高產(chǎn)栽培，全生育期嚴(yán)格控制病蟲草害。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 葉片凈光合速率 于水稻齊穗期及齊穗后10、20、30 d，選擇天氣比較晴朗的上午，每小區(qū)隨機(jī)選取稻株5株，采用美國LI-COR公司生產(chǎn)的LI-6400便攜式光合測(cè)定儀測(cè)定劍葉的凈光合速率。

1.3.2 根系生理性狀 于分蘗中期、穗分化始期、齊穗期和成熟期取根系樣品，為了確保所取根系具有代表性，在取根系前考察每個(gè)小區(qū)2行的莖蘗數(shù)，按照平均莖蘗數(shù)每小區(qū)取3個(gè)0.5 m長區(qū)域的稻株，剪掉地上部分(用于測(cè)定地上部干質(zhì)量)后用取根器取根，裝于孔徑70 mm的篩網(wǎng)袋中，先用流動(dòng)水沖洗，緊接著用壓縮噴霧器將根系沖洗干凈，3個(gè)根系樣品中1個(gè)用來測(cè)定根干質(zhì)量， 1個(gè)采用甲烯藍(lán)蘸根法[9]測(cè)定根系總吸收表面積和活躍吸收面積，另外1個(gè)采用α-NA方法測(cè)定根系氧化力[10]，參照文獻(xiàn)[11]的方法測(cè)定根系生長素、玉米素+玉米素核苷含量。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 于成熟期，每小區(qū)定點(diǎn)取2行0.5 m長區(qū)域考察穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量。各小區(qū)取4 m2實(shí)收計(jì)產(chǎn)(除去邊行)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007 和SPSS 16.0等統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析，用Excel 2007作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 播量對(duì)直播稻鄭旱10號(hào)產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表1可知，在播量90～210 kg/hm2條件下，直播稻鄭旱10號(hào)的穗數(shù)隨播量的增加而顯著增加；穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量則均隨播量的增加而減少，當(dāng)播量大于150 kg/hm2時(shí)降幅更為明顯。鄭旱10號(hào)的產(chǎn)量隨播量增加先顯著增加后顯著降低，在播量為150 kg/hm2時(shí)最高，為10.64 t/hm2，播量180 kg/hm2和210 kg/hm2處理產(chǎn)量分別比150 kg/hm2處理顯著降低7.8%和17.8%。

表1 播量對(duì)直播稻鄭旱10號(hào)產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

注:同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理之間差異顯著(P<0.05)。

2.2 播量對(duì)直播稻鄭旱10號(hào)根系及其他生理性狀的影響

2.2.1 葉片凈光合速率 由圖1可知，直播稻鄭旱10號(hào)葉片凈光合速率在齊穗期后隨生育進(jìn)程的推進(jìn)而下降。在播量90～150 kg/hm2條件下，鄭旱10號(hào)葉片凈光合速率隨播量增加而增加；當(dāng)播量超過150 kg/hm2后,凈光合速率則隨播量的增加而降低。

圖1 播量對(duì)直播稻鄭旱10號(hào)葉片凈光合速率的影響

2.2.2 地上部干質(zhì)量和根干質(zhì)量 直播稻鄭旱10號(hào)的地上部干質(zhì)量隨生育進(jìn)程的推進(jìn)而增加(圖2)；根干質(zhì)量隨生育進(jìn)程的推進(jìn)先增加后降低，齊穗期達(dá)到最大(圖3)。在播量90～210 kg/hm2條件下，根、地上部干質(zhì)量在分蘗中期、穗分化始期和齊穗期均隨播量增加而增加；而在成熟期則隨播量的增加先增加后降低，播量為150 kg/hm2時(shí)達(dá)到最大(圖2—3)。

圖2 播量對(duì)直播稻鄭旱10號(hào)地上部干質(zhì)量的影響

圖3 播量對(duì)直播稻鄭旱10號(hào)根干質(zhì)量的影響

2.2.3 根系吸收面積 由圖4—5可見，直播稻鄭旱10號(hào)的根系總吸收表面積和活躍吸收面積隨生育進(jìn)程的推進(jìn)先增加后降低，齊穗期達(dá)到最大。在播量90～210 kg/hm2條件下,鄭旱10號(hào)的根系總吸收表面積和活躍吸收面積在分蘗中期、穗分化始期和齊穗期均隨播量增加而增加；在成熟期，隨播量增加先增加后降低，播量為150 kg/hm2時(shí)最大。在播量90～150 kg/hm2條件下,隨播量增加，鄭旱10號(hào)的根系總吸收表面積和活躍吸收面積在整個(gè)生育時(shí)期增加更明顯。

圖4 播量對(duì)直播稻鄭旱10號(hào)根系總吸收表面積的影響

圖5 播量對(duì)直播稻鄭旱10號(hào)根系活躍吸收面積的影響

2.2.4 根系氧化力 由圖6可知，直播稻鄭旱10號(hào)根系氧化力隨生育進(jìn)程的推進(jìn)先增加后降低，穗分化始期達(dá)到最大。在播量90～210 kg/hm2條件下,鄭旱10號(hào)根系氧化力隨播量增加而降低。其中，齊穗期和成熟期播量大于150 kg/hm2時(shí)，隨播量增加，鄭旱10號(hào)根系氧化力降低更加明顯。

圖6 播量對(duì)直播稻鄭旱10號(hào)根系氧化力的影響

2.2.5 根系激素 由圖7—8可知，直播稻鄭旱10號(hào)根系生長素和玉米素+玉米素核苷含量均隨生育進(jìn)程的推進(jìn)先增加后降低，穗分化始期達(dá)到最大。在播量90～210 kg/hm2條件下,鄭旱10號(hào)根系生長素含量和玉米素+玉米素核苷含量均隨播量增加而降低。其中，齊穗期和成熟期播量大于150 kg/hm2時(shí)，隨播量增加，鄭旱10號(hào)根系生長素含量和玉米素+玉米素核苷含量降低更加明顯。

圖7 播量對(duì)直播稻鄭旱10號(hào)根系生長素含量的影響

3 結(jié)論與討論

水稻產(chǎn)量構(gòu)成包括穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和粒質(zhì)量，各構(gòu)成因素的相互協(xié)調(diào)提高是獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)[12]。不同的水稻群體對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素的要求不同[13]。水稻穗數(shù)受生長前期的基本苗數(shù)、有效分蘗數(shù)等綜合因素影響，其中基本苗數(shù)是最重要的影響因素[6]。隨播量增加，水稻群體增大，有利于獲得較多的成穗數(shù)。播量過少時(shí)將導(dǎo)致基本苗數(shù)偏少，有成穗不足的風(fēng)險(xiǎn)；播量過大時(shí)，前期生長的生態(tài)環(huán)境條件水、肥和空間等的競(jìng)爭壓力較大，光合同化力減弱，穗數(shù)雖增加，但成穗率有所下降，且穗型明顯縮小，水稻生長后期整體長勢(shì)較差，結(jié)實(shí)和灌漿能力不足，導(dǎo)致產(chǎn)量下降，群體過大時(shí)倒伏的概率也較大[14-15]。本研究結(jié)果表明，隨播量增加，直播稻鄭旱10號(hào)的穗數(shù)顯著增加，穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量則減少，當(dāng)播量大于150 kg/hm2時(shí)降幅更為明顯。鄭旱10號(hào)的產(chǎn)量隨播量的增加先顯著增加后顯著降低，當(dāng)播量為150 kg/hm2時(shí)最高，為10.64 t/hm2，顯著高于其他播量處理。

水稻的生物產(chǎn)量特別是灌漿期的積累量大幅度提高是獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)[16]。陳可偉等[17]研究表明，隨播量增加，苗期地上部干質(zhì)量呈減少趨勢(shì)，抽穗期和成熟期地上部干質(zhì)量均呈增加趨勢(shì)。但也有研究表明，隨播量增加，群體干物質(zhì)積累量在拔節(jié)期、抽穗期和成熟期均呈增加趨勢(shì)[6，18]。這可能與試驗(yàn)材料、地點(diǎn)和播量有關(guān)。稻株數(shù)量過大，單個(gè)稻株分配的生態(tài)資源就少，個(gè)體植株長勢(shì)就較差，直接導(dǎo)致干物質(zhì)積累量較低[18]。本研究發(fā)現(xiàn)，鄭旱10號(hào)的地上部干質(zhì)量隨生育進(jìn)程的推進(jìn)而增加。根干質(zhì)量隨生育進(jìn)程的推進(jìn)先增加后降低，齊穗期達(dá)到最大。播量為90～210 kg/hm2時(shí)，分蘗中期、穗分化始期和齊穗期的根、地上部干質(zhì)量均隨播量增加而增加；而成熟期，根、地上部干質(zhì)量則均隨播量增加先增加后降低，播量為150 kg/hm2時(shí)達(dá)到最大。當(dāng)播量大于150 kg/hm2時(shí)，可能是在生長后期有效分蘗數(shù)過多，相互之間爭奪資源激烈，導(dǎo)致干物質(zhì)積累量增加幅度相對(duì)較少。

水稻根系不僅是水分和養(yǎng)分吸收的重要器官，也是合成植株生長所必需的多種氨基酸和一些重要激素(如細(xì)胞分裂素等)的重要場(chǎng)所。根系作為植株的重要組成部分，和地上部的生長發(fā)育是相互依存的，活躍生長的地上部可以促使充足的碳水化合物向根部輸送，保持和促進(jìn)根系生理功能活躍；反過來，活躍生長的根系又能為地上部的生長發(fā)育提供充足的水分和養(yǎng)分，從而促進(jìn)地上部的生長發(fā)育[19]。根系吸收面積和根系氧化力是根系生理活性的重要指標(biāo)，反映了根系活力的大小，水稻灌漿結(jié)實(shí)期較高的根系活力是獲得高結(jié)實(shí)率的重要因素[20]。根系激素通過輸導(dǎo)組織運(yùn)輸?shù)降厣喜糠謱?duì)植物的生長發(fā)育起到調(diào)控作用[21]。本研究結(jié)果表明，直播稻鄭旱10號(hào)的葉片凈光合速率在齊穗期后逐漸下降，隨播量的增加先增加后降低，播量為150 kg/hm2時(shí)達(dá)到最大。鄭旱10號(hào)的根系總吸收表面積和活躍吸收面積隨生育進(jìn)程的推進(jìn)先增加后降低，齊穗期達(dá)到最大。在播量90～210 kg/hm2條件下,根系總吸收表面積和活躍吸收面積在分蘗中期、穗分化始期和齊穗期隨播量增加而增加，在成熟期隨播量增加先增加后降低，播量為150 kg/hm2時(shí)最大。在播量90～150 kg/hm2條件下,鄭旱10號(hào)的根系總吸收表面積和活躍吸收面積在整個(gè)生育時(shí)期增加更為明顯。根系氧化力和根系生長素、玉米素+玉米素核苷含量均隨生育進(jìn)程的推進(jìn)先增加后降低，穗分化始期達(dá)到最大；其隨播量增加而降低，其中齊穗期和成熟期播量大于150 kg/hm2時(shí)，其降低更為明顯。上述結(jié)果說明，播量大于150 kg/hm2時(shí)，水稻生長后期過大的群體水分、養(yǎng)分和空間競(jìng)爭激烈，導(dǎo)致水稻植株衰老較快，葉片凈光合速率和根系吸收面積、根系氧化力和根系生長促進(jìn)型激素含量等迅速下降。

綜上，當(dāng)播量為150 kg/hm2時(shí)，直播稻鄭旱10號(hào)的葉片凈光合速率最大，成熟期地上部、根干質(zhì)量和根系總吸收表面積、活躍吸收面積最大，根系氧化力、根系生長素、玉米素+玉米素核苷含量較大，產(chǎn)量最高。

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Effect of Seeding Rate on Yield and Root Physiological Trait of Direct-seeded Rice Zhenghan No.10

FU Jing1,WANG Shengxuan1,YIN Haiqing1,WU Wei2,WANG Yuetao1*,WANG Fuhua1,CHEN Xiangong1,WANG Ya1,YANG Wenbo1,BAI Tao1

(1.Cereal Research Institute,Henan Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou 450002,China; 2.Faculty of Business and Law,Coventry University,Coventry CVI 5FB,UK)

The effects of seeding rates(90,120,150,180,210 kg/ha)on grain yield and root physiological trait of direct-seeded rice Zhenghan No.10,so as to provide theoretical basis for selection of suitable seeding rate of direct-seeded rice.The results showed that grain yield of direct-seeded rice Zhenghan No.10 increased first and then decreased with the increase of seeding rate,the highest yield was 10.64 t/ha when seeding rate was 150 kg/ha.The net photosynthetic rate of leaves of direct-seeded rice Zhenghan No.10 decreased after full heading stage,and increased first and then decreased with the increase of seeding rate,which was the highest when seeding rate was 150 kg/ha.The dry weight of shoots increased with the growth process,and dry weight of root,root absorption area and active absorption area increased with the increase of seeding rate at mid-tillering stage,panicle initiation stage and full heading stage,and increased first and then decreased with the increase of seeding rate at maturity stage,which reached the maximun when seeding rate was 150 kg/ha.The root oxidation activity,root indole-3-acetic acid content,zeatin+zeatin riboside(Z+ZR)content increased first and then decreased with the growth process,which reached the maximun at panicle initiation stage,which decreased with the increase of seeding rate,which decreased more obviously when seeding rate were more than 150 kg/ha at full heading stage and maturity stage.In summary,when seeding rate was 150 kg/ha,the net photosynthetic rate of leaves of direct-seeded rice Zhenghan No.10 was the maximum,the dry weight of shoots and root,root absorption area and active absorption area reached the maximum at maturity stage,root oxidation activity,root indole-3-acetic acid content,Z+ZR content were higher,and grain yield was the highest.

seeding rate; direct-seeded rice; yield; root absorption area; root oxidation activity; root hormone

2017-04-20

河南省水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席專家項(xiàng)目(S2010-04)；河南省重大科技專項(xiàng) (141100110600);農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣補(bǔ)助項(xiàng)目(豫財(cái)農(nóng)[2016]152號(hào))

付 景(1982-),女,河南南陽人,助理研究員,博士，主要從事水稻栽培生理生態(tài)研究。 E-mail:fujing8210@sina.cn

*通訊作者：王越濤(1968-),女,河南南陽人,副研究員,本科，主要從事水稻栽培與育種研究。 E-mail:wangyuetao2012@163.com

S511

A

1004-3268(2017)08-0022-05