增氧灌溉條件下不同施磷量對水稻分蘗期根系的影響研究

張文萍，肖衛華，姚邦松，吳根義，曾 鵬，夏文錦(.湖南農業大學工學院，長沙 08; .湖南農業大學資源環境學院，長沙 08; 3.湖南農業大學作物種質創新與資源利用重點實驗室，長沙 08; .湖南農業大學東方科技學院，長沙 08)

0 引 言

水稻光合作用、物質生產與分配、產量結構與水稻分蘗關系密切[1]，水稻分蘗期可影響水稻分穗數進而影響單產，合理調控水稻分蘗[2]、提高分蘗數對水稻增產潛能至關重要。目前國內學者大多通過控制水肥與化學途徑達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，對作物不同生育階段葉片光合速率、葉綠素、可溶性蛋白質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、根干重等隨根際氧濃度變化而不同[12-14],如最大根長均隨根際氧濃度升高而增長，尤其對水稻分蘗期作用顯著，水稻分蘗數、株高、根系發達程度都明顯優于常規灌溉對照處理，最終可增強水稻生育后期根系功能,提高葉片超氧化物歧化酶活性,促進籽粒灌漿結實[3]。綜上，必須保障根系生長功能，延緩根系衰老，才能提高水肥利用效率、產量和品質。而磷脅迫可影響水稻根系的成長進而影響水稻營養物質吸收，目前對增氧灌溉條件下不同施磷量對雜交水稻分蘗期生長影響研究較少。本文通過白天不同時間段、相同增氧灌溉時間，施加不同磷肥量來探索其對水稻分蘗期根系性狀的影響，為進一步挖掘雜交水稻增產潛能，科學制定雜交水稻高產栽培技術提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

盆栽試驗于2015年在湖南農業大學土壤與肥料實驗站進行，實驗土壤為第四紀發育的紅黃泥，土壤肥力中等，主要農藝性狀為: 有機質、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。基地所處地理位置屬亞熱帶季風性氣候,年平均氣溫為17.6 ℃，年平均無霜期為280.5 d，年平均降雨量為1 403.53 mm，年總降雨天數158.9 d，月平均降雨量為116.96 mm，月總降雨天數13.24 d，平均氣壓101.217 kPa，相對濕度 80%。

1.2 試驗設計方案

供試水稻為雜交水稻C兩優608，實施時間為 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。實驗單盆直徑23 cm，高30 cm。每盆裝土7.5 kg。本實驗通過土壤中預埋螺旋型增氧灌溉管路通氣達到增氧灌溉目的，并根據不同施磷量(0、45、90、135 kg/hm2)分4個處理，分別為OP1、OP2、OP3、OP4，另設對照處理CK(不增氧)，每個處理設12個重復，種植過程中預埋增氧灌溉管路系統、網兜( 便于取根樣)。施肥: 氮肥運籌為基肥∶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，磷肥采用過磷酸鈣(P2O5)一次性施用，并進行病蟲草控制。采用排氣量=50 L/min的空氣泵通過土壤中埋設的自制增氧灌溉系統向根際輸入氧氣，土壤通氣時間為每日早8點、下午18點準時通氣3 min。

1.3 測定項目與方法

(1)根系生長特征指標 本實驗分別于分蘗期 8 月 12日進行取根樣實驗，采用 WINRHIZO 根系分析系統掃描并分析根系生長特征指標(根總長、根總體積、平均根系直徑)。

(2)試驗數據處理 試驗數據采用 Microsoft Excel 和 SPSS21.0 進行分析與作圖。

2 結果與分析

2.1 增氧灌溉條件下不同施磷量對水稻分蘗數的影響

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

圖1 水稻分蘗動態趨勢圖Fig.1 Rice tillering dynamic trend chart

2.2 增氧灌溉條件下不同施磷量對分蘗期株高的影響

圖2表明，雜交水稻株高無論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定，第6周分蘗高峰期對株高的影響較大，由此可見，高磷肥處理(135 kg/hm2)有利于植株株高的增長，而增氧灌溉對株高影響不顯著。

圖2 水稻分蘗期株高變化趨勢圖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分蘗期根系的影響

圖3表明，水稻分蘗期OP處理根系總長、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、根系平均直徑呈現OP2>OP3>OP4>OP1，OP2>OP4>OP3>OP1，OP4>OP3>OP2>OP1趨勢，而CKP處理后根系總長、根系總長、根系平均直徑均呈現CKP3>CKP4>CKP1>CKP2規律。OP2處理根系總長、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根系生長，提高根系活力，影響營養物質的吸收。

圖3 根系生長特征指標圖Fig.3 The indicator diagram root growth

3 討論與結論

(1)經分析比較，認為無論CKP處理還是OP處理，磷素對水稻分蘗期根系生長都產生影響，表現為CKP3、OP3平均分蘗數最大，單對株高影響不大，而增氧灌溉條件下施磷量主要對水稻的平均根系直徑、根總體積、根系總長產生顯著影響，水稻平均根系直徑、根總體積、根系總長可作為根系影響研究的主要參數。

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

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