付 景，王生軒，尹海慶，吳 蔚，王越濤*，王付華，陳獻功，王 亞，楊文博，白 濤

(1.河南省農業(yè)科學院 糧食作物研究所，河南 鄭州 450002; 2.考文垂大學 商業(yè)與法律學院，英國 考文垂 CVI 5FB)

播量對直播稻鄭旱10號產量及根系生理性狀的影響

付 景1，王生軒1，尹海慶1，吳 蔚2，王越濤1*，王付華1，陳獻功1，王 亞1，楊文博1，白 濤1

(1.河南省農業(yè)科學院 糧食作物研究所，河南 鄭州 450002; 2.考文垂大學 商業(yè)與法律學院，英國 考文垂 CVI 5FB)

以直播稻品種鄭旱10號為供試材料，探討不同播量(90、120、150、180、210 kg/hm2)對直播稻鄭旱10號產量及根系生理性狀的影響，以期為直播稻適宜播量的選擇提供理論依據與指導。結果表明，直播稻鄭旱10號的產量隨播量增加先顯著增加后顯著降低，當播量為150 kg/hm2時，產量最高，為10.64 t/hm2。直播稻鄭旱10號的葉片凈光合速率在齊穗后逐漸下降，隨播量的增加先增加后降低，播量為150 kg/hm2時達到最大。地上部干質量隨生育進程的推進而增加，根干質量、根系總吸收表面積和活躍吸收面積均隨生育進程的推進先增加后降低，齊穗期達到最大；地上部、根干質量和根系總吸收表面積、活躍吸收面積在分蘗中期、穗分化始期和齊穗期均隨播量增加而增加，而在成熟期隨播量增加先增加后降低，播量為150 kg/hm2時達到最大。根系氧化力和根系生長素、玉米素+玉米素核苷含量均隨生育進程的推進先增加后降低，穗分化始期達到最大；均隨播量增加而降低，其中齊穗期和成熟期在播量大于150 kg/hm2時，降低更加明顯。綜上，當播量為150 kg/hm2時，直播稻鄭旱10號的葉片凈光合速率最大，成熟期地上部、根干質量和根系總吸收表面積、活躍吸收面積最大，根系氧化力、根系生長素、玉米素+玉米素核苷含量較大，產量最高。

播量； 直播稻； 產量； 根系吸收面積； 根系氧化力； 根系激素

隨著農村勞動力向城鎮(zhèn)轉移，從事農業(yè)活動的勞動力相對缺乏，勞動力價格不斷上漲，水稻生產成本迅速提高，亟需水稻輕簡化栽培技術來滿足水稻生產發(fā)展的需求。水稻有2種栽培方式：育秧移栽和直播。直播稻作是在品種不斷創(chuàng)新、整地水平提高、播種技術改進、高效除草劑成功推廣和灌溉條件改善的基礎上，形成的一項新型稻作技術。與傳統(tǒng)的育秧移栽稻作相比，直播稻作減少了育插秧環(huán)節(jié)，簡化了種植生產程序，減少了人力、地力投入，減輕了勞動強度，節(jié)約了灌溉用水。近年來，直播稻種植面積發(fā)展迅速[1-2]。但由于直播稻的高產穩(wěn)產技術還不成熟，栽培管理粗放，直接導致了直播稻產量不穩(wěn)，效益不高[3-4]。俗語“秧好一半谷”，直播稻的生產也不例外，而播量是影響直播稻苗期秧苗素質、生長中后期群體質量的關鍵因素之一[5]。播量過小，雖能改善個體的生長發(fā)育狀況，充分發(fā)揮個體生產潛能，但群體穗數(shù)較少，不利于水稻產量形成；播量過大，會增加種子成本，而且還會嚴重影響秧苗素質和產量[6-7]。直播稻受生態(tài)條件光照、溫度和通風的影響較大，播量不同時，稻株個體所占的營養(yǎng)面積和光照不同，進而影響群體質量，最終影響產量[8]。關于不同播量對直播稻產量及秧苗素質的影響已有報道[5-8]，但目前有關播量對直播稻根系生理性狀的影響研究尚未見報道。為此，探討了播量對直播稻鄭旱10號產量及根系生理性狀的影響，以期為直播稻適宜播量的選擇提供理論依據與指導。

1 材料和方法

1.1 供試材料及試驗地概況

供試品種為直播稻鄭旱10號，屬常規(guī)粳型直播品種，在黃淮海地區(qū)直播種植生育期平均為118 d，千粒質量為28.3 g。

試驗于2016年在河南省農業(yè)科學院原陽基地進行。試驗地土壤類型為砂壤土， 0～20 cm耕層土壤(風干樣品)含有機質14.8 g/kg、堿解氮62.3 mg/kg、速效磷18.9 mg/kg、速效鉀119.2 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗共設置5個播量，即90 kg/hm2(T1)、120 kg/hm2(T2)、150 kg/hm2(T3)、180 kg/hm2(T4)和210 kg/hm2(T5)。全生育期施氮270 kg/hm2，按基肥∶分蘗肥∶穗肥=5∶3∶2施用，所用氮肥為尿素(含N 46.7%)。施過磷酸鈣(含P2O513.5%)250 kg/hm2、氯化鉀(含K2O 52%)225 kg/hm2，均作基肥一次性施入。試驗小區(qū)種植面積為3.6 m×5.6 m，隨機區(qū)組排列，每處理重復3次。6月15日條播，行距為20 cm。水分管理按常規(guī)高產栽培，全生育期嚴格控制病蟲草害。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 葉片凈光合速率 于水稻齊穗期及齊穗后10、20、30 d，選擇天氣比較晴朗的上午，每小區(qū)隨機選取稻株5株，采用美國LI-COR公司生產的LI-6400便攜式光合測定儀測定劍葉的凈光合速率。

1.3.2 根系生理性狀 于分蘗中期、穗分化始期、齊穗期和成熟期取根系樣品，為了確保所取根系具有代表性，在取根系前考察每個小區(qū)2行的莖蘗數(shù)，按照平均莖蘗數(shù)每小區(qū)取3個0.5 m長區(qū)域的稻株，剪掉地上部分(用于測定地上部干質量)后用取根器取根，裝于孔徑70 mm的篩網袋中，先用流動水沖洗，緊接著用壓縮噴霧器將根系沖洗干凈，3個根系樣品中1個用來測定根干質量， 1個采用甲烯藍蘸根法[9]測定根系總吸收表面積和活躍吸收面積，另外1個采用α-NA方法測定根系氧化力[10]，參照文獻[11]的方法測定根系生長素、玉米素+玉米素核苷含量。

1.3.3 產量及其構成因素 于成熟期，每小區(qū)定點取2行0.5 m長區(qū)域考察穗數(shù)、穗粒數(shù)、結實率和千粒質量。各小區(qū)取4 m2實收計產(除去邊行)。

1.4 數(shù)據處理

采用Excel 2007 和SPSS 16.0等統(tǒng)計軟件進行數(shù)據處理、分析，用Excel 2007作圖。

2 結果與分析

2.1 播量對直播稻鄭旱10號產量及其構成因素的影響

由表1可知，在播量90～210 kg/hm2條件下，直播稻鄭旱10號的穗數(shù)隨播量的增加而顯著增加；穗粒數(shù)、結實率和千粒質量則均隨播量的增加而減少，當播量大于150 kg/hm2時降幅更為明顯。鄭旱10號的產量隨播量增加先顯著增加后顯著降低，在播量為150 kg/hm2時最高，為10.64 t/hm2，播量180 kg/hm2和210 kg/hm2處理產量分別比150 kg/hm2處理顯著降低7.8%和17.8%。

表1 播量對直播稻鄭旱10號產量及其構成因素的影響

注:同列數(shù)據后不同小寫字母表示處理之間差異顯著(P<0.05)。

2.2 播量對直播稻鄭旱10號根系及其他生理性狀的影響

2.2.1 葉片凈光合速率 由圖1可知，直播稻鄭旱10號葉片凈光合速率在齊穗期后隨生育進程的推進而下降。在播量90～150 kg/hm2條件下，鄭旱10號葉片凈光合速率隨播量增加而增加；當播量超過150 kg/hm2后,凈光合速率則隨播量的增加而降低。

圖1 播量對直播稻鄭旱10號葉片凈光合速率的影響

2.2.2 地上部干質量和根干質量 直播稻鄭旱10號的地上部干質量隨生育進程的推進而增加(圖2)；根干質量隨生育進程的推進先增加后降低，齊穗期達到最大(圖3)。在播量90～210 kg/hm2條件下，根、地上部干質量在分蘗中期、穗分化始期和齊穗期均隨播量增加而增加；而在成熟期則隨播量的增加先增加后降低，播量為150 kg/hm2時達到最大(圖2—3)。

圖2 播量對直播稻鄭旱10號地上部干質量的影響

圖3 播量對直播稻鄭旱10號根干質量的影響

2.2.3 根系吸收面積 由圖4—5可見，直播稻鄭旱10號的根系總吸收表面積和活躍吸收面積隨生育進程的推進先增加后降低，齊穗期達到最大。在播量90～210 kg/hm2條件下,鄭旱10號的根系總吸收表面積和活躍吸收面積在分蘗中期、穗分化始期和齊穗期均隨播量增加而增加；在成熟期，隨播量增加先增加后降低，播量為150 kg/hm2時最大。在播量90～150 kg/hm2條件下,隨播量增加，鄭旱10號的根系總吸收表面積和活躍吸收面積在整個生育時期增加更明顯。

圖4 播量對直播稻鄭旱10號根系總吸收表面積的影響

圖5 播量對直播稻鄭旱10號根系活躍吸收面積的影響

2.2.4 根系氧化力 由圖6可知，直播稻鄭旱10號根系氧化力隨生育進程的推進先增加后降低，穗分化始期達到最大。在播量90～210 kg/hm2條件下,鄭旱10號根系氧化力隨播量增加而降低。其中，齊穗期和成熟期播量大于150 kg/hm2時，隨播量增加，鄭旱10號根系氧化力降低更加明顯。

圖6 播量對直播稻鄭旱10號根系氧化力的影響

2.2.5 根系激素 由圖7—8可知，直播稻鄭旱10號根系生長素和玉米素+玉米素核苷含量均隨生育進程的推進先增加后降低，穗分化始期達到最大。在播量90～210 kg/hm2條件下,鄭旱10號根系生長素含量和玉米素+玉米素核苷含量均隨播量增加而降低。其中，齊穗期和成熟期播量大于150 kg/hm2時，隨播量增加，鄭旱10號根系生長素含量和玉米素+玉米素核苷含量降低更加明顯。

圖7 播量對直播稻鄭旱10號根系生長素含量的影響

3 結論與討論

水稻產量構成包括穗數(shù)、穗粒數(shù)、結實率和粒質量，各構成因素的相互協(xié)調提高是獲得高產的基礎[12]。不同的水稻群體對產量構成因素的要求不同[13]。水稻穗數(shù)受生長前期的基本苗數(shù)、有效分蘗數(shù)等綜合因素影響，其中基本苗數(shù)是最重要的影響因素[6]。隨播量增加，水稻群體增大，有利于獲得較多的成穗數(shù)。播量過少時將導致基本苗數(shù)偏少，有成穗不足的風險；播量過大時，前期生長的生態(tài)環(huán)境條件水、肥和空間等的競爭壓力較大，光合同化力減弱，穗數(shù)雖增加，但成穗率有所下降，且穗型明顯縮小，水稻生長后期整體長勢較差，結實和灌漿能力不足，導致產量下降，群體過大時倒伏的概率也較大[14-15]。本研究結果表明，隨播量增加，直播稻鄭旱10號的穗數(shù)顯著增加，穗粒數(shù)、結實率和千粒質量則減少，當播量大于150 kg/hm2時降幅更為明顯。鄭旱10號的產量隨播量的增加先顯著增加后顯著降低，當播量為150 kg/hm2時最高，為10.64 t/hm2，顯著高于其他播量處理。

水稻的生物產量特別是灌漿期的積累量大幅度提高是獲得高產的基礎[16]。陳可偉等[17]研究表明，隨播量增加，苗期地上部干質量呈減少趨勢，抽穗期和成熟期地上部干質量均呈增加趨勢。但也有研究表明，隨播量增加，群體干物質積累量在拔節(jié)期、抽穗期和成熟期均呈增加趨勢[6，18]。這可能與試驗材料、地點和播量有關。稻株數(shù)量過大，單個稻株分配的生態(tài)資源就少，個體植株長勢就較差，直接導致干物質積累量較低[18]。本研究發(fā)現(xiàn)，鄭旱10號的地上部干質量隨生育進程的推進而增加。根干質量隨生育進程的推進先增加后降低，齊穗期達到最大。播量為90～210 kg/hm2時，分蘗中期、穗分化始期和齊穗期的根、地上部干質量均隨播量增加而增加；而成熟期，根、地上部干質量則均隨播量增加先增加后降低，播量為150 kg/hm2時達到最大。當播量大于150 kg/hm2時，可能是在生長后期有效分蘗數(shù)過多，相互之間爭奪資源激烈，導致干物質積累量增加幅度相對較少。

水稻根系不僅是水分和養(yǎng)分吸收的重要器官，也是合成植株生長所必需的多種氨基酸和一些重要激素(如細胞分裂素等)的重要場所。根系作為植株的重要組成部分，和地上部的生長發(fā)育是相互依存的，活躍生長的地上部可以促使充足的碳水化合物向根部輸送，保持和促進根系生理功能活躍；反過來，活躍生長的根系又能為地上部的生長發(fā)育提供充足的水分和養(yǎng)分，從而促進地上部的生長發(fā)育[19]。根系吸收面積和根系氧化力是根系生理活性的重要指標，反映了根系活力的大小，水稻灌漿結實期較高的根系活力是獲得高結實率的重要因素[20]。根系激素通過輸導組織運輸?shù)降厣喜糠謱χ参锏纳L發(fā)育起到調控作用[21]。本研究結果表明，直播稻鄭旱10號的葉片凈光合速率在齊穗期后逐漸下降，隨播量的增加先增加后降低，播量為150 kg/hm2時達到最大。鄭旱10號的根系總吸收表面積和活躍吸收面積隨生育進程的推進先增加后降低，齊穗期達到最大。在播量90～210 kg/hm2條件下,根系總吸收表面積和活躍吸收面積在分蘗中期、穗分化始期和齊穗期隨播量增加而增加，在成熟期隨播量增加先增加后降低，播量為150 kg/hm2時最大。在播量90～150 kg/hm2條件下,鄭旱10號的根系總吸收表面積和活躍吸收面積在整個生育時期增加更為明顯。根系氧化力和根系生長素、玉米素+玉米素核苷含量均隨生育進程的推進先增加后降低，穗分化始期達到最大；其隨播量增加而降低，其中齊穗期和成熟期播量大于150 kg/hm2時，其降低更為明顯。上述結果說明，播量大于150 kg/hm2時，水稻生長后期過大的群體水分、養(yǎng)分和空間競爭激烈，導致水稻植株衰老較快，葉片凈光合速率和根系吸收面積、根系氧化力和根系生長促進型激素含量等迅速下降。

綜上，當播量為150 kg/hm2時，直播稻鄭旱10號的葉片凈光合速率最大，成熟期地上部、根干質量和根系總吸收表面積、活躍吸收面積最大，根系氧化力、根系生長素、玉米素+玉米素核苷含量較大，產量最高。

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Effect of Seeding Rate on Yield and Root Physiological Trait of Direct-seeded Rice Zhenghan No.10

FU Jing1,WANG Shengxuan1,YIN Haiqing1,WU Wei2,WANG Yuetao1*,WANG Fuhua1,CHEN Xiangong1,WANG Ya1,YANG Wenbo1,BAI Tao1

(1.Cereal Research Institute,Henan Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou 450002,China; 2.Faculty of Business and Law,Coventry University,Coventry CVI 5FB,UK)

The effects of seeding rates(90,120,150,180,210 kg/ha)on grain yield and root physiological trait of direct-seeded rice Zhenghan No.10,so as to provide theoretical basis for selection of suitable seeding rate of direct-seeded rice.The results showed that grain yield of direct-seeded rice Zhenghan No.10 increased first and then decreased with the increase of seeding rate,the highest yield was 10.64 t/ha when seeding rate was 150 kg/ha.The net photosynthetic rate of leaves of direct-seeded rice Zhenghan No.10 decreased after full heading stage,and increased first and then decreased with the increase of seeding rate,which was the highest when seeding rate was 150 kg/ha.The dry weight of shoots increased with the growth process,and dry weight of root,root absorption area and active absorption area increased with the increase of seeding rate at mid-tillering stage,panicle initiation stage and full heading stage,and increased first and then decreased with the increase of seeding rate at maturity stage,which reached the maximun when seeding rate was 150 kg/ha.The root oxidation activity,root indole-3-acetic acid content,zeatin+zeatin riboside(Z+ZR)content increased first and then decreased with the growth process,which reached the maximun at panicle initiation stage,which decreased with the increase of seeding rate,which decreased more obviously when seeding rate were more than 150 kg/ha at full heading stage and maturity stage.In summary,when seeding rate was 150 kg/ha,the net photosynthetic rate of leaves of direct-seeded rice Zhenghan No.10 was the maximum,the dry weight of shoots and root,root absorption area and active absorption area reached the maximum at maturity stage,root oxidation activity,root indole-3-acetic acid content,Z+ZR content were higher,and grain yield was the highest.

seeding rate; direct-seeded rice; yield; root absorption area; root oxidation activity; root hormone

2017-04-20

河南省水稻產業(yè)技術創(chuàng)新團隊首席專家項目(S2010-04)；河南省重大科技專項 (141100110600);農業(yè)技術推廣補助項目(豫財農[2016]152號)

付 景(1982-),女,河南南陽人,助理研究員,博士，主要從事水稻栽培生理生態(tài)研究。 E-mail:fujing8210@sina.cn

*通訊作者：王越濤(1968-),女,河南南陽人,副研究員,本科，主要從事水稻栽培與育種研究。 E-mail:wangyuetao2012@163.com

S511

A

1004-3268(2017)08-0022-05