不同增氧灌溉對水稻根系生長的影響研究

摘 要：以雜交水稻深優9586為材料，采用盆栽試驗，通過自制增氧裝置增加灌溉水中的氧容量，研究增氧灌溉對雜交水稻根系生長特征及活力的影響。結果表明：與CK處理相比，增氧灌溉處理水稻的根總表面積、總體積、平均根粗和根尖數均具有明顯優勢；隨著生育期的推進，各增氧處理的根系干物質積累不斷增加，且明顯優于CK處理，但是根冠比整體呈降低趨勢；同時，所有增氧處理水稻的根系TTC還原強度均明顯強于CK處理，說明增氧灌溉處理能明顯提高根系活力。

關鍵詞：增氧灌溉；水稻；根系生長；根系活力

中圖分類號：S511，S275.9 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2016）02-0019-03

增氧灌溉是通過灌溉水中增氧，在補充水分的同時為作物提供根系生長所需的氧氣，從而促進根系生長，使農作物增產增收的一項高效節水、節能，且環境友好的灌溉新技術[1]?，F行灌溉技術在灌水的同時，排出了土壤中的氣體，使作物根際缺氧，導致根系生理代謝及根數、根長、根孔隙度等發生一系列變化，而根系生理尤其是根系活力是水稻生理特性的重要組成部分，它的強弱直接影響地上部分生長發育的快慢以及產量的高低[2]；有時土壤缺氧還會引起還原性有毒物質的積累，也不利于作物生長[3-4]。因此，有必要全面了解作物根系的發育和分布情況，以及不同生育期根系吸收水分和養分的活力規律[5]。研究以水稻品種深優9586為材料，擬通過增氧灌溉盆栽試驗探索不同增氧灌溉處理下水稻根系生長的變化規律，以期為水稻高產栽培提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

1.2 試驗設計

試驗共設7個處理，具體見表1。增氧操作：先根據土壤含水率或水層深度計算當次增氧需要灌溉水量，再通過自行研制的微泡發生裝置（發明專利號：ZL201310595164.9）進行預處理，可使灌溉水中含氧量達7.5～9.0 mg/L，然后通過預埋的增氧灌溉管路系統向根區土壤輸送。如果當次計算不需要灌溉水，那么通過增氧灌溉管路系統直接向根區土壤輸氣，據估算，排氣量20 L/min空氣泵控制12盆，通氣約4 min。

1.3 測定項目及方法

根系活力采用氯化三苯基四氮唑（TTC）還原法測定[6]；根系參數指標采用WinRHIZO根系分析系統進行分析；鮮樣置于烘箱105℃殺青30 min后、以70℃烘至恒重后稱重；根與冠的干鮮重采用電子天平測量；根長與株高采用直尺測量。

數據采用Excel 2003和SPSS17.0進行分析。

2 結果與分析

2.1 增氧灌溉對根系生長特性的影響

2.1.1 根總長、總表面積、總體積和根尖數 如圖1所示，白天增氧處理組根的總長、總表面積、總體積和根尖數，都隨增氧頻率的降低，先升高后降低，但是對平均根粗和最長單根長的影響相反。夜間增氧處理組的根總長和根尖數都是隨增氧頻率的降低而升高，但是最長單根長度的變化趨勢相反；另外，夜間處理組的根總表面積、總體積和平均根粗，都隨增氧頻率的降低先升高后降低。相比CK處理，增氧灌溉處理組的根總表面積、總體積和根尖數均具有明顯優勢。并且同一頻率增氧灌溉處理，白天增氧比夜間增氧更有利于提高根總表面積、總根體積和根尖數等指標。因此，白天增氧更能促進根系生長。在白天處理組中，根總長、總表面積、總體積和根尖數4個指標均以A2處理表現最優，分別比對照處理提高74.3%、87.6%、91.2%和161.4%，而平均根粗和最長單根長度2個指標分別以A1處理和A3處理表現較好，相比CK處理分別提高了30.5%和39.1%；對于夜間處理中B3處理的根總長度和根尖數表現最優，相比CK處理提高33.2%和95.8%，B2處理的根總表面積、總體積和平均根粗表現最優，相比CK處理分別提高36.8%、 59.4%和16.9%，B1處理的最長單根長度最長，相比CK提高41.3%。

2.1.2 根系干重及根冠比 如表2所示，隨著生育期的推進，各處理的根系干物質積累不斷增加，并且各增氧灌溉處理的根系干物質重量都比CK處理有優勢；其中，白天增氧處理，根系干重在不同時期均表現為隨增氧頻率的降低先增加后降低；但夜間增氧處理，根系的干重隨增氧頻率的變化沒有明顯規律；對根冠比，夜間增氧處理在上述3個階段的變化規律都是隨增氧頻率的增加先降低后升高，但白天增氧處理的變化趨勢不穩定。同時，從表2還可以看出，除A1處理外，其他處理隨著生育期的推進根冠比呈降低趨勢。

2.2 增氧灌溉對根系活力的影響

如表3所示，在分蘗期，白天增氧處理的根系TTC還原強度隨增氧頻率的降低而降低，但夜間增氧處理的根系TTC還原強度隨增氧頻率的降低，表現出先增強后減弱的趨勢；在齊穗期，不管是白天增氧處理還是夜間增氧處理，隨增氧頻率的降低，根系活力隨之減弱，且不同頻率處理間存在顯著差異。因此，除分蘗期夜間增氧處理外，根系活力表現出隨增氧處理頻率降低而減弱的趨勢，并且所有增氧灌溉處理組的根系TTC還原強度均明顯強于CK處理。這說明增氧灌溉處理能明顯提高根系活力。分蘗期和齊穗期分別以B2和B1處理的根系還原強度最強，相比CK處理分別提高了114.9%和135.3%。

3 結 論

試驗結果表明，與CK處理相比，增氧灌溉處理水稻的根總表面積、總體積和根尖數均具有明顯優勢，并且同一頻率，白天增氧比夜間增氧更有利于提高水稻的根總表面積、總根體積和根尖數等指標，說明白天增氧更能促進根系生長。隨著生育期的推進，各處理的根系干物質積累不斷增加，且明顯優于CK處理，但是根冠比整體上呈降低趨勢。同時，所有增氧灌溉處理水稻的根系TTC還原強度均明顯強于CK處理，說明增氧灌溉處理能明顯提高根系活力。綜上所述，增氧灌溉處理能顯著促進雜交水稻的根系生長和根系活力，有利于根系從土壤中獲取更多的養分，促進地上部分的生長，進而提高產量。

參考文獻：

[1] Bhattarai S P，Su N H，Midmore D J. Oxygation unlocks yield potential of crops in oxygen- limited soil environments[J]. Advances in Agronomy，2005，88：314-377.

[2] 李 杰，張洪程，常 勇. 高產栽培條件下種植方式對超級稻根系形態生理特征的影響[J]. 作物學報，2011，37（12）：2208-2220.

[3] 肖衛華、姚幫松、張文萍等.加氧灌溉對煙草生長影響規律的研究[J]. 中國農村水利水電， 2014，（2）：30-32.

[4] Colmer T D. Aerenchyma and an inducible barrier to radial oxygen loss facilitate root aeration in upland，paddy and deep-water rice （Oryza sativa L.）[J]. Ann Bot，2003，91：301-309.

[5] 蔡昆爭. 作物根系生理生態學[M]. 北京：化工工業出版社，2011.

[6] 王學奎. 植物生理生化實驗原理和技術[M]. 北京：高等教育出版社，2006. 118-119.

（責任編輯：成 平）