施氮對不同株型水稻品種根系還原力及產(chǎn)量的影響

隋亞云　全革　王文東　宋曉波　呂小紅

摘? 要：以穗型直立的緊湊型水稻品種沈農(nóng)07425和穗型彎曲的松散型水稻品種秋光為材料，在不同氮素水平下研究兩種株型水稻品種的根系還原力和產(chǎn)量。結(jié)果表明，緊湊型沈農(nóng)07425與松散型秋光的根系還原力均遵從N3>N2>N1的關(guān)系，即隨著供氮水平的增加兩個(gè)品種水稻根系還原力也隨之增加，施用氮肥能提高根系還原力。灌漿前根系還原力受品種株型與施氮水平互作影響較大，齊穗后受品種株型影響較大。兩個(gè)品種的產(chǎn)量均隨著施氮量的增加而顯著增加，且三個(gè)施氮處理的產(chǎn)量顯著高于PK處理，極顯著高于CK處理。產(chǎn)量受施氮水平影響達(dá)到極顯著水平，受品種株型與施氮水平的交互作用影響顯著。進(jìn)一步相關(guān)分析表明，拔節(jié)孕穗期的根系還原力與產(chǎn)量極顯著正相關(guān)，可以作為篩選高產(chǎn)水稻品種的指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：氮;株型;根系還原力;產(chǎn)量

Effect of Nitrogen Application on Root Reductivity and Yield of Rice Varieties with Different Plant Types

SUI Ya-yun ， QUAN Ge ， WANG Wen-dong ， SONG Xiao-bo ， LV Xiao-hong*

（Liaoning Saline or Alkaline Land Utilization and Research Institute， Panjin Liaoning 124010， China）

Abstract： Using the compact rice variety Shennong-07425 with upright panicles and the loose rice variety Qiuguang with curved panicles as materials， the root reductivity and yield of two rice plant types were studied under different nitrogen levels. The results obtained were described as follows. The root reductivity of both varieties followed a relationship of N3>N2>N1 indicating that the root reductivity of both varieties increased with the raise of nitrogen application. Apply nitrogen fertilizer can promote the root reductivity. The root reductivity before grout was greatly affected by the interaction between the variety plant type and nitrogen application， while after full heading it was greatly affected by the variety plant type. The yield of both varieties significantly increased with the increase of nitrogen application， and the yield of the three nitrogen application treatments was significantly higher than that of the PK treatment， and extremely significantly higher than that of the CK treatment. The yield was significantly affected by the nitrogen application， and was significantly influenced by the interaction between plant type and nitrogen application. Further correlation analysis showed that the root reductivity during the jointing and booting stage was highly significantly positively correlated with yield， and can be used as an indicator for screening high-yielding rice varieties.

Key words： Nitrogen; Plant type; Root reductivity; Yield

施用氮肥是水稻生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、養(yǎng)分高效利用的最直接最有效的栽培措施。此前研究結(jié)果表明，在合理施氮范圍內(nèi)，水稻產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加，施氮過多會(huì)導(dǎo)致米質(zhì)下降，甚至減產(chǎn)[1-2]。施氮肥不僅可調(diào)節(jié)作物產(chǎn)量品質(zhì)，還影響氮肥利用效率[3-4]，這種影響最快速最直接表現(xiàn)在根系上。作物根系是吸收養(yǎng)分及水分的主要器官，是產(chǎn)量形成的重要貢獻(xiàn)者和土壤養(yǎng)分的充分利用者[5-6]。氮素對植物根系形態(tài)影響的同時(shí)，也影響著根系生理生化的變化，因研究材料、試驗(yàn)地點(diǎn)的不同而存在差異[7-10]。近年來，我國北方水稻地區(qū)培育出許多穗狀直立型品種，推廣應(yīng)用于水稻生產(chǎn)。本研究以穗型不同的2個(gè)水稻品種為材料，分析不同施氮條件下不同株型水稻的根系還原力特性及其與產(chǎn)量之間的關(guān)系，為水稻高產(chǎn)高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所進(jìn)行，以沈農(nóng)07425和秋光為材料，其中沈農(nóng)07425穗型直立、株型緊湊，秋光穗型彎曲、株型松散。

1.2? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用盆栽模擬的方式進(jìn)行試驗(yàn)，盆缽規(guī)格為直徑30 cm，高26 cm，每盆裝13.25 kg土壤。土壤的基本理化性質(zhì)如下：全氮含量為1.1 g/kg，全磷含量為2.8 g/kg，全鉀含量為34 g/kg，堿解氮含量84.5 mg/kg，有效磷含量38.3 mg/kg，有效鉀含量138.7 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量29.8 g/kg，pH 值為5.65。

按照毛達(dá)如[11]在《植物營養(yǎng)研究法》中方法，設(shè)定5個(gè)不同的氮肥水平：分別為低氮（N1，土壤中氮0.1 g/kg）、中氮（N2，土壤中氮0.15 g/kg）、高氮（N3，土壤中氮0.2 g/kg）、完全不施肥（CK）、不施氮肥（PK，正常使用磷鉀肥）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。采取完全隨機(jī)的排列方法，每個(gè)水平進(jìn)行3次重復(fù)。每公頃耕地施用300 kg磷酸二銨和225 kg氯化鉀。氮肥的施用分為基肥、分蘗肥和穗粒肥，按5：3：2的比例施入。其中，基肥是尿素，分蘗肥和穗粒肥是硫酸銨。磷肥和鉀肥作為基肥施入耕地。育苗期為4月12日，插秧期為5月20日，每盆插栽3穴，每穴種植1株水稻。當(dāng)有降雨天氣時(shí)使用遮雨棚避雨。其它栽培管理措施與生產(chǎn)田相同。

1.3? 測定指標(biāo)及方法

分別于分蘗期（T1）、拔節(jié)孕穗期（T2）、齊穗期（T3）、灌漿15 d（T4）、灌漿30 d（T5）、灌漿45 d（T6）取樣。每個(gè)時(shí)期各處理隨機(jī)選取1盆，用水小心沖洗根系后采用TTC法[12]測定根系還原力。

收獲時(shí)，各處理取有代表性的植株盆栽3盆，單盆收獲，自然風(fēng)干后測產(chǎn)。

1.4? 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Microsoft Excel和DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 施氮條件下不同株型水稻品種的根系還原力的比較

通過測量根系還原力，可以評估作物的生命活力。從表1可以看出，在分蘗期，兩個(gè)品種的處理方法使根系還原力增加緩慢;而在拔節(jié)孕穗期，根系還原力迅速上升，并在齊穗期達(dá)到最高峰;進(jìn)入灌漿期后，根系還原力開始下降，其中在灌漿中期下降較慢，而在灌漿后期下降幅度較大。水稻在生長初期，其新根和嫩根數(shù)量眾多，并且具有很強(qiáng)的還原能力。但是從齊穗期開始，水稻的新根逐漸老化，根的還原能力也逐漸減弱。隨著生育的推進(jìn)，兩個(gè)水稻品種的根系還原力均不斷降低。

比較水稻品種之間的根系還原力發(fā)現(xiàn)，除了在灌漿45 d的時(shí)候，沈農(nóng)07425處理中的根系還原力都大于秋光處理中的根系還原力。這表明在水稻生長的氧化還原環(huán)境下，前者的根的呼吸更為活躍，吸收養(yǎng)分更多，老化的黑根相對較少，從而使得根系的代謝更加旺盛。

通過比較各種處理，發(fā)現(xiàn)沈農(nóng)07425和秋光品種的根系還原力都遵循N3>N2>N1的趨勢。隨著供氮水平的增加，兩個(gè)品種水稻的根系還原力也增加。因此，施用氮肥可以促進(jìn)和提高根系的還原力。而且，在生長季節(jié)的早期到拔節(jié)期，以及整個(gè)生長季節(jié)中，施氮處理N1、N2和N3的根系還原力與對照PK、CK處理之間存在極顯著或顯著的差異。這表明較高水平的氮素可以迅速促進(jìn)水稻根系的還原力，在灌漿期保持根系活力旺盛、減緩根系衰老的基礎(chǔ)上起到了重要作用。

2.2? 品種株型與施氮水平對根系還原力的交互作用分析

品種株型與施氮水平對根系還原力的影響做交互作用分析（表2）表明，自齊穗期開始水稻根系還原力受品種株型因素影響顯著、極顯著;在拔節(jié)孕穗期、灌漿45 d 根系還原力與施氮水平顯著正相關(guān);從分蘗期至灌漿15 d期間，根系還原力與品種株型和施氮水平二者的交互作用呈現(xiàn)顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系。說明品種株型和施氮水平二者的交互作用對根系還原力產(chǎn)生一定的正交互作用，且這種交互作用在灌漿前對根系還原力影響更強(qiáng)，而灌漿后品種株型對根系還原力作用更大。

2.3? 施氮條件下不同株型水稻品種產(chǎn)量的比較

氮肥對水稻產(chǎn)量的影響，是對各個(gè)產(chǎn)量構(gòu)成因素共同作用的結(jié)果[13-14]。由圖1可知，兩個(gè)品種的產(chǎn)量均隨著施氮量的提高而增加，且3個(gè)施氮處理的產(chǎn)量顯著高于PK處理，極顯著高于CK處理。各處理間產(chǎn)量比較發(fā)現(xiàn)，沈農(nóng)07425N1、N2、N3處理間產(chǎn)量差異不顯著，但均極顯著高于CK處理，N3處理產(chǎn)量極顯著高于PK處理。秋光N2、N3處理間產(chǎn)量差異不顯著，但極顯著高于N1、PK、CK處理，N1處理產(chǎn)量極顯著高于CK處理。兩個(gè)品種3個(gè)施氮處理的產(chǎn)量較PK處理平均增加11.91%、25.63%、36.48%，較CK處理平均增加69.77%、86.30%、103.73%。

兩個(gè)品種間產(chǎn)量比較發(fā)現(xiàn)，秋光N3處理的產(chǎn)量最高，達(dá)到16.44 t/hm2，較沈農(nóng)07425最高產(chǎn)量14.46 t/hm2（N3處理）高13.69%。

品種株型與施氮水平對產(chǎn)量的影響做交互作用分析（表2）表明，產(chǎn)量受施氮水平影響達(dá)到極顯著水平，受品種株型與施氮水平的交互作用影響顯著。

2.4? 施氮水平與不同株型水稻品種根系還原力及產(chǎn)量的相關(guān)分析

由表3可知，拔節(jié)孕穗期的根系還原力（T2）與施氮水平、產(chǎn)量極顯著正相關(guān)，灌漿15 d的根系還原力（T4）與施氮水平顯著正相關(guān)，產(chǎn)量與施氮水平極顯著正相關(guān)。可見，拔節(jié)孕穗期的根系還原力可以反映出水稻產(chǎn)量的高低，可以作為篩選高產(chǎn)水稻品種的指標(biāo)。

3? 結(jié)論與討論

根系對植物至關(guān)重要，而根系活力的強(qiáng)弱在一定程度上代表根系的發(fā)育狀況。一些研究指出，水稻生育的中后期根系生長和活力受土壤水分和施氮量的影響較大[15]。增加施氮肥料可以增加根系的干重，同時(shí)也提高根系的活力和硝酸還原酶活性[16]。此外，孫靜文等研究證明，氮素處理對水稻的根系生長和活力也具有明顯的影響[17]。拔節(jié)期，高氮素水平可以快速提高根系活力，促進(jìn)根系迅速生長;相反，低氮素水平對根系深扎有利，但根量不足且活力不高。抽穗期是水稻根系各指標(biāo)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，之后根系的生長逐漸減緩，根系活力開始下降。在生育后期，較高的氮素供應(yīng)有助于維持根系活力，延緩根系的衰老。然而，沈波等人[18]認(rèn)為，在乳熟期后，根系活力迅速下降，而在開花至乳熟階段會(huì)維持根系活力。這些差異可能與所用品種不同及試驗(yàn)地差異造成的。本研究表明，緊湊型沈農(nóng)07425與松散型秋光的根系還原力符合N3>N2>N1的關(guān)系，隨著供氮水平的增加兩個(gè)品種水稻根系還原力增加，施用氮肥能促進(jìn)提高根系還原力。交互作用分析表明，灌漿前根系還原力受品種株型與施氮水平互作影響較大，灌漿后受品種株型影響較大。

產(chǎn)量是水稻生產(chǎn)的根本目標(biāo)，而增施氮肥已成為提高產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一。研究表明，合理的氮肥用量和施用時(shí)期對水稻分蘗數(shù)和產(chǎn)量有顯著影響，主要是通過增加有效分蘗數(shù)來增加有效穗數(shù)和穗粒數(shù)達(dá)到產(chǎn)量的提高[19-20]。張秀芝等[21]研究表明，水稻產(chǎn)量在一定范圍內(nèi)隨施氮水平提高而增加。本研究也取得類似的結(jié)果，兩個(gè)品種的產(chǎn)量均隨著施氮量的增加而顯著增加，且三個(gè)施氮處理的產(chǎn)量顯著高于PK處理，極顯著高于CK處理。產(chǎn)量與施氮水平間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與品種株型與施氮水平二者的交互作用存在顯著正相關(guān)關(guān)系。進(jìn)一步分析各時(shí)期的根系還原力與產(chǎn)量的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，拔節(jié)孕穗期的根系還原力可以反映出水稻產(chǎn)量的高低，可以作為篩選高產(chǎn)水稻品種的指標(biāo)。

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基金項(xiàng)目：遼寧省博士科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目（20141169），遼寧省科技廳重大攻關(guān)項(xiàng)目（2008201002）。

收稿日期：2023-06-26

作者簡介：隋亞云（1972-），女，副研究員，主要從事成果轉(zhuǎn)化與技術(shù)推廣工作。

*通訊作者：呂小紅（1983-），女，研究員，主要從事水稻高產(chǎn)栽培研究。