冷浸田改良對水稻根系發(fā)育及產(chǎn)量的影響

楊 康，張枝盛，瞿和平，劉 偉，楊 漢，秦曉銀，黃志謀

（1.咸寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖北 咸寧 437100；2.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，武漢 430064）

冷浸田是指受地下冷水浸漬而形成的一種低產(chǎn)水稻（Oryza sativaL.）田［1］。冷浸田具有地下土壤溫度低、低氧、土壤通氣性差的特性，使土壤有機(jī)質(zhì)分解緩慢，潛在肥力無法充分利用，造成產(chǎn)量低下［2］。中國的冷浸田面積達(dá)346萬hm2［3］。針對冷浸田進(jìn)行定向改良，可以提高冷浸田的糧食單產(chǎn)水平。通過改良大面積存在的冷浸田是中國糧食增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的一個重要手段。

針對冷浸田的特性，學(xué)者們采取了一系列措施對其改良來提高單產(chǎn)水平，例如開溝排水、興修水利等。有研究表明，在冷浸田使用化學(xué)調(diào)節(jié)劑可改善土壤氧化還原性，減少活性還原物質(zhì)含量，提高根系活力［4，5］。在栽培措施方面，壟作模式可以有效改良冷浸田土壤特性，提高水稻產(chǎn)量［6，7］。

目前關(guān)于冷浸田改良的研究大多是從單項改良措施進(jìn)行，缺乏各種措施相結(jié)合的研究。因此，本試驗以湖北省鄂東南（紅黃壤區(qū)）典型冷浸田為研究對象，在施化肥、秸稈還田的基礎(chǔ)上配施微肥，并輔以挖溝排水，集成各改良措施形成一整套技術(shù)模式，研究該技術(shù)模式對水稻根系生長、干物質(zhì)含量及產(chǎn)量的影響，為冷浸田改良治理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗地位于湖北省咸寧市咸安區(qū)汀泗橋鎮(zhèn)赤崗村。供試水稻品種為泰優(yōu)398，試驗田為鄂東南（紅黃壤區(qū)）典型冷浸田。

試驗設(shè)置3個處理：①常規(guī)技術(shù)模式（CK），機(jī)插，秸稈還田，常規(guī)管理，底肥為化肥600 kg/hm2；②微肥技術(shù)模式（T1），機(jī)插，秸稈還田，底肥為化肥600 kg/hm2+鋅肥 30 kg/hm2+硅肥 150 kg/hm2+石灰1 500 kg/hm2；③暖田技術(shù)模式（T2），機(jī)插，秸稈還田，田間機(jī)械起廂，底肥為化肥600 kg/hm2+鋅肥30 kg/hm2+硅肥150 kg/hm2+石灰1 500 kg/hm2。每個處理面積各0.27 hm2。

1.2 指標(biāo)測定方法

1.2.1 根系形態(tài)測定 成熟期時每個處理取3穴水稻。以每穴水稻根為中心，挖取長、寬、深均為20 cm的土塊，將挖取的土塊裝于70目的篩網(wǎng)袋中，洗根時先用流水緩慢沖洗，然后用農(nóng)用壓縮噴霧器沖洗干凈。根系形態(tài)測定用根系分析系統(tǒng)（Win?RHIZO）進(jìn)行分析。然后將根、莖和葉鮮樣放置恒溫箱內(nèi)，105℃殺青 30 min，然后 75℃恒溫烘 3～4 d，稱量各部位干重，并計算根冠比。

1.2.2 產(chǎn)量性狀考察 在苗期每小區(qū)選定10穴水稻調(diào)查基本苗、分蘗數(shù)，成熟期將10穴取樣考種，調(diào)查有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、千粒重，計算理論產(chǎn)量。

圖1 3種模式下水稻不同生育期根系生長情況

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用Excel軟件和R軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，用LSD法進(jìn)行樣本平均數(shù)的差異顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同模式下水稻根系生長差異

不同模式對冷浸田水稻根系生長的影響不一。由圖1可知，各水稻根系的構(gòu)成因子在不同模式下根系結(jié)構(gòu)具有顯著差異。T1、T2在水稻不同生長時期時各根系指標(biāo)都優(yōu)于CK，說明T1與T2可以顯著改善土壤理化性質(zhì)，提高水稻根系的生長發(fā)育能力，促進(jìn)水稻植株的物質(zhì)與營養(yǎng)運(yùn)輸；與T1相比，T2分蘗盛期的平均單株根系總長顯著增長，成熟期的平均根直徑、平均單株根表面積、平均單株根體積增大。綜合分析認(rèn)為，與CK相比，T2、T1可以顯著提高水稻根系生長，T2效果最顯著，T1次之。

2.2 不同模式下水稻干物質(zhì)含量差異

由表1可知，與CK相比，T1株高、根干重顯著增加，分別增加8.79%、67.79%，其他干物質(zhì)指標(biāo)與CK差異不顯著，說明T1促進(jìn)根系發(fā)育，有利于營養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸，提高水稻根干重。與CK相比，T2在各指標(biāo)上都顯著高于CK，其葉干重、莖干重、根干重分別比 CK高 60.08%、41.88%、89.07%，其中增長最大的是根干重，說明T2為水稻植株生長提供有利的生長環(huán)境，增加植株干物質(zhì)累積，提高根冠比。

在葉干重、莖干重、單穗重上，T2要顯著高于T1，而T1和CK無顯著差異。在根干重上，3種模式的差異均達(dá)顯著水平，其中T2最高，CK最低。綜合分析認(rèn)為，相比CK和T1，T2可以顯著提高水稻干物質(zhì)累計含量。

2.3 不同模式下水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子差異

由表2可知，與CK相比，T1每穗實(shí)粒數(shù)、實(shí)際產(chǎn)量顯著高于CK，分別達(dá)6.47%、12.98%，其他指標(biāo)T1與CK間沒有顯著差異，說明T1能有效提高水稻實(shí)粒數(shù)，從而達(dá)到增產(chǎn)的目標(biāo)；T2的分蘗數(shù)、單株有效穗和每穗實(shí)粒數(shù)要顯著高于CK，分別達(dá)49.72%、20.00%、11.53%，增產(chǎn)達(dá) 21.42%，說明 T2更有利改善水肥管理，改良冷浸田土壤特性，促進(jìn)分蘗，增加有效穗和實(shí)粒數(shù)，進(jìn)而增加產(chǎn)量。

表1 3種模式下水稻植株株高及干物質(zhì)含量表現(xiàn)

表2 3種模式下水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子表現(xiàn)

3 討論

冷浸田由于長期受冷水浸泡，形成了與其他類型中低產(chǎn)田不同的特點(diǎn)，概括起來是冷、爛、瘦、毒［8］。該類型土壤潛在肥力高，但速效養(yǎng)分少，地溫低且缺氧條件下還原物質(zhì)積累［9］，如何利用土壤潛在肥力促進(jìn)水稻生長成為學(xué)者們研究的對象。前人就肥料使用、水分管理、耕作模式、栽培措施、秸稈還田等不同方式改良冷浸田生態(tài)環(huán)境、提升作物產(chǎn)量潛力做了大量的研究，但都是從單方面調(diào)節(jié)生產(chǎn)因子來提升冷浸田的經(jīng)濟(jì)價值［10，11］。本試驗通過集成前人關(guān)于冷浸田改良的研究成果［12-14］，研究出一整套關(guān)于冷浸田改良的栽培措施，提出了挖溝排水、施堿改酸、微肥調(diào)控、秸稈還田的技術(shù)模式，被稱之為暖田技術(shù)模式。該模式在根系發(fā)育、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量上具有明顯優(yōu)勢，產(chǎn)量較CK顯著提高，在咸寧市冷浸田中應(yīng)用暖田技術(shù)模式可增產(chǎn)21.42%。

根系是植物在生長發(fā)育過程中吸收水分和養(yǎng)分的重要器官，健壯的根系能夠為作物生長提供充足的養(yǎng)分和水分，保證作物高產(chǎn)。冷浸田由于長期漬水，導(dǎo)致土壤通透性差，氧氣供應(yīng)不足，對水稻根系造成了嚴(yán)重毒害作用，甚至在前期造成爛秧死苗現(xiàn)象［12］。目前在冷浸田改良對水稻根系的影響方面研究較少，本試驗測定了成熟期的水稻根系形態(tài)，發(fā)現(xiàn)與CK相比，T2能夠顯著增加水稻根系總長、平均根直徑、平均根表面積、根體積，促進(jìn)根系生長發(fā)育。

綜合來看，T1和T2可以顯著改善水稻田間土壤理化性質(zhì)，提高根系生長能力，增強(qiáng)根系發(fā)育，促進(jìn)水稻營養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸效率，增加干物質(zhì)含量，提高水稻產(chǎn)量，與 CK相比，T2增產(chǎn) 21.42%，T1增產(chǎn)12.98%。T2在改善土壤理化性質(zhì)、提高根系生長、促進(jìn)干物質(zhì)含量方面要優(yōu)于T1。綜合而言，T1和T2是因地制宜提出的一套栽培措施，分別在根系發(fā)育、干物質(zhì)積累上具有明顯優(yōu)勢，產(chǎn)量較CK顯著提高，這2種模式中，T2效果最顯著，T1次之，故從冷浸田改良治理提升水稻產(chǎn)量、綜合生產(chǎn)力及經(jīng)濟(jì)效益考慮，暖田技術(shù)模式（T2）在冷浸田耕種上具有顯著優(yōu)勢。