王昱　王瑋　范杰英

摘 要：水稻這種作物在世界很多國家的農(nóng)業(yè)發(fā)展中都占有重要地位，而水稻根系又決定著其在整個(gè)生長過程中的效果，只有水稻有良好的生長情況才能夠有良好的產(chǎn)量。所以本研究主要是以水稻根系與產(chǎn)量之間的關(guān)系為研究對象，首先，對水稻的根系分布以及根系形態(tài)2方面的研究成果進(jìn)行了總結(jié)和分析，然后，根據(jù)這些分析結(jié)果對水稻根系與產(chǎn)量之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，以通過優(yōu)化水稻的根系狀況來不斷提高其產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：根系分布；根系形態(tài)；水稻產(chǎn)量

中圖分類號：S-3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170332015

水稻不僅在我國南方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有非常重要的地位，在世界其他很多國家和地區(qū)中水稻在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也占有非常重要的作用。水稻根系研究是水稻科學(xué)中一個(gè)非常重要的組成部分，受到來自農(nóng)業(yè)各個(gè)領(lǐng)域?qū)＜液蛯W(xué)者的關(guān)注，在水稻根系形態(tài)研究、根系與產(chǎn)量關(guān)系、根系生長與環(huán)境關(guān)系、根系生長調(diào)控以及遺傳等方面都進(jìn)行了大量的研究。

1 關(guān)于根系分布的研究

有關(guān)水稻根系分布的研究早在20世紀(jì)30年代就已經(jīng)出現(xiàn)了。我國學(xué)者在對土壤中的根系進(jìn)行深入研究后用“根相”一詞來對土壤中根系的分布情況進(jìn)行定義。

張加強(qiáng)（2011）在研究中發(fā)現(xiàn)，水稻的品種的不同會(huì)對根系體積以及干物質(zhì)量等產(chǎn)生一定的影響，而且與所處土壤的深度也有一定的關(guān)系，這2方面的因素都會(huì)隨著根系在土壤中深度的加深而不斷的減少。水稻的根系主要分布在耕作層和表層中，很少有水稻的根能夠達(dá)到20cm以下。在同樣的耕作層中，水稻的品種不同，其在耕作層中的質(zhì)量也會(huì)有很大的區(qū)別。

郭士偉等（2012）對水稻根系分布與葉角的分布進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)水稻根系分布不僅與葉角有一定的聯(lián)系，而且兩者之間存在一定的幾何關(guān)系，但是在研究過程中所進(jìn)行使用的土壤并不適合所有品種水稻的生長，這也在很大程度上對研究的過程造成了一定的阻礙，也正是因?yàn)檫@種原因的影響，所以使得對不同水稻根系的研究到現(xiàn)在為止還不夠全面。

侯立剛（2012）在對水稻根系的研究中發(fā)現(xiàn)：水稻根系的分布具有一定的規(guī)律，最重要的規(guī)律就是隨著根深度的增加水稻的干物重就會(huì)逐漸減少，另外，在研究過程中還發(fā)現(xiàn)根系在土壤中的分布特征與整個(gè)水稻的形狀也有一定的聯(lián)系，隨著水稻根深度的不斷增加，水稻葉片與莖之間的角度越小；從根系的生長情況來看，水稻在進(jìn)行齊穗期后根系還在生長，但是水稻的品種不同，根系在這個(gè)階段的生產(chǎn)情況也存在一定的不同，但是根系的形態(tài)在齊穗期就已經(jīng)基本形成，在后期的變化并不會(huì)引起在形態(tài)上較大的改變。

林鶯等（2013）在對水稻根系分布的研究中將不同分布位置、生長年齡以及功能期不同的水稻進(jìn)行分開研究，在研究過程中發(fā)現(xiàn)從根系中下部生長出來的冠根以及小的分支根的萌發(fā)時(shí)間主要是生長期，生長方向?yàn)樾毕路揭约爸毕路?，大部分的根系都處在土壤層?cm以下的表層，這些根系的主要在功能期的前期以及中期的前半部分生長；而從上部3個(gè)節(jié)位長出的冠根以及分支根的功能生長期主要是在穗分化至乳熟末期，呈橫向生長，這些根系大多分布在5cm以上的土壤表層中。生長的時(shí)期主要是功能中后期。

2 根系的形態(tài)

根系在生長過程中所呈現(xiàn)出來的特征在很大程度上受水稻養(yǎng)分效率的影響。目前有很多學(xué)者都對根系形態(tài)進(jìn)行了研究。整個(gè)研究主要包括2個(gè)方向：根形態(tài)，這是根系能夠表現(xiàn)出現(xiàn)的主要特征，包括長度、分枝情況以及根毛情況等；根構(gòu)型。這是指同一根系中不同類型的根在土壤中的空間造型和分布，潘鳳英（2011）通過研究得出水稻根系的長度、重量以及吸收養(yǎng)分的面積等都能夠?qū)Ω鶚?gòu)型產(chǎn)生一定的影響，根構(gòu)型能夠在很大程度上反應(yīng)出根對土壤中養(yǎng)分的吸收情況，通過對根構(gòu)型進(jìn)行研究，能夠發(fā)現(xiàn)土壤或者是其他環(huán)境中存在的問題。

在對水稻根系進(jìn)行研究的過程中，研究人員使用了很多有效的方法進(jìn)行研究。由于每株秧苗都會(huì)有很多的分枝，而且每個(gè)根的長度、重量等都會(huì)有一定的區(qū)別，所以要想對不同的水稻根系進(jìn)行有效的研究，就必須在研究過程中選擇合適的研究方法。

楊建昌（2012）在對根系研究過程中發(fā)現(xiàn)我國早在西漢時(shí)期就提出了用“代田法”和“區(qū)田法”2種方法來對作物的根系進(jìn)行保護(hù)，利用這2種方法來促進(jìn)根系的生長。而在文獻(xiàn)資料中對作物根系研究比較詳細(xì)的是德國的學(xué)者Hales，他在1727年就使用了挖掘法在對植物根系分布進(jìn)行研究，這種方法受到了很多學(xué)者的認(rèn)可，從而在農(nóng)作物根系研究中沿用了100多年的時(shí)間，一直等到1892年，美國的King使用了網(wǎng)狀的鋼絲箱將根系與土壤進(jìn)行分離，然后再用水沖走其他殘余土壤，通過這種方法能夠保證根系的完整性，從而大大促進(jìn)了學(xué)者對作物根系的研究。后來，美國學(xué)者Goff在1897年對King的這種方法進(jìn)行了進(jìn)一步的改良，使用釘板代替了網(wǎng)狀鋼絲箱。進(jìn)入20世紀(jì)之后，美國植物生態(tài)學(xué)家Weaver對Hales的方法進(jìn)行了進(jìn)一步的改良，并將改良后的方法應(yīng)用到對水稻根系的研究中，至此學(xué)術(shù)界在水稻根系方面的研究才開始正規(guī)起來。

通過對已有水稻根系研究方法進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，雖然現(xiàn)有對水稻根系的研究方法很多，這些方法都能夠在一定程度上對水稻根系形態(tài)進(jìn)行研究，但是每種方法都還存在著一定的缺陷，有的是在實(shí)踐中的可行性比較低，有的是對根系的損傷比較大等，針對這些情況，世界各國的學(xué)者和植物專家還需要不斷探索更加有效的方法來加強(qiáng)對水稻根系的研究。

3 水稻根系分布與產(chǎn)量之間的關(guān)系

劉學(xué)等（2014）由于我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，國內(nèi)總耕地面積不斷減少，農(nóng)作物糧食安全方面的問題尤為突出，以此對提高水稻增產(chǎn)進(jìn)行討論研究，水稻根系對水稻的生長起著重要的作用。水稻對水分及營養(yǎng)物質(zhì)的吸收主要靠根部來完成，在水稻生長過程中，水稻對周圍環(huán)境的適應(yīng)度、生長發(fā)育及產(chǎn)量發(fā)揮著重要作用。因此在研究如何提高水稻增產(chǎn)時(shí)，往往把水稻的根部作為主要研究對象。水稻根部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在對其進(jìn)行研究時(shí)帶來了很多困擾，經(jīng)過科研人員的共同努力，對水稻根系的研究得到了可惜的成果。

金千瑜等（2014）在研究中發(fā)現(xiàn)，水稻根系對水稻生長發(fā)育產(chǎn)生的影響還取決于水稻根系本身的形態(tài)指標(biāo)，及根系在土壤中的分布都有一定的關(guān)系。水稻在生長過程中它的根部分布的越深，則它的葉角就越小，葉片挺直，產(chǎn)量也會(huì)較高；反則產(chǎn)量較低。另外他還發(fā)現(xiàn)水稻的根部分布影響葉角，當(dāng)水稻葉角面積比較大、且縱向根系分布較為密集時(shí)，有利于加強(qiáng)水稻的光合作用提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。

吳朝暉（2012）認(rèn)為在實(shí)際生活中高產(chǎn)水稻大多都具有不易早衰、顆粒飽滿以及水稻秸稈青綠的特點(diǎn)，之所以出現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)都可以歸根于其根系在土壤中扎根比較深，他認(rèn)為不同品種的水稻在不同的土壤層中會(huì)具有很明顯的生長差異，水稻扎根越深，則其產(chǎn)量會(huì)越高，而其果實(shí)的數(shù)量也和其扎根的深度有明顯的關(guān)系，所以在在實(shí)際水稻種植過程中，要重視根系的深度，有效的培育深層根系能夠在很大程度上提升水稻的產(chǎn)量。

任思榮（2013）在對前人的研究進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上，得出水稻的產(chǎn)量與根系的根數(shù)、重量以及吸收面積等都有一定的關(guān)系，他對10個(gè)不同品種的水稻的根系分布情況與其發(fā)育以及產(chǎn)量情況的關(guān)系做了實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)所有品種的水稻在抽穗期以及成熟期的發(fā)育和產(chǎn)量變化最為明顯，而且這2個(gè)時(shí)期的根冠比與產(chǎn)量有非常明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

謝祖彬（2013）發(fā)現(xiàn)前人多是在室內(nèi)對水稻進(jìn)行了根系與產(chǎn)量的研究，雖然這些情況也能夠得出根系分布與產(chǎn)量之間的關(guān)系，但是在實(shí)際情況中水稻是生存于自然環(huán)境中，會(huì)受到各種環(huán)境因素的影響，這些環(huán)境因素也會(huì)在很大程度上影響到根系的發(fā)展，從而影響到水稻的產(chǎn)量，所以說現(xiàn)有的對水稻根系分布與產(chǎn)量之間關(guān)系的研究還具有一定的局限性和特殊性，在后續(xù)的研究中應(yīng)該充分考慮到環(huán)境中的空氣、水以及土壤等各方面的因素，從而更加全面的對水稻根系分布以及產(chǎn)量之間的關(guān)系進(jìn)行研究。

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作者簡介：王昱（1980-），女，助理研究員，碩士，主要從事農(nóng)業(yè)信息綜合研究；姜曉莉（1966-），女，碩士，副研究員。