水稻根系的空间分布及其与产量的关系
水稻根系结构和功能研究
水稻根系结构和功能研究水稻是我国重要的粮食作物之一，具有丰富营养、高产生产等优点。
水稻的种植面积广，产量大，但随着气候变化和环境污染等因素的影响，水稻的产量和质量受到了很大的挑战。
因此，对于水稻的研究和培育工作显得尤为重要。
水稻的根系是水稻植株的重要组成部分，对水稻产量和质量具有重要的影响。
因此，本文将从水稻根系结构和功能两个方面进行论述。
一、水稻根系结构水稻的根系分为初生根和次生根两类，初生根为发芽后最早发育的根，次生根在初生根逐渐发育成熟后逐渐发展。
水稻的根系在不同的生长阶段呈现出不同的结构特点，初生根系统较为简单，主要为浅根，呈放射状分布，一直伸展到土壤表层。
当初生根系统发育成熟后，次生根在茎基部形成次生根群，同时形成侧根，构成较为完整的根系，延伸到土层深处。
在根系结构的形成过程中，次生根的分化是决定根系结构的关键环节，而多次分化的侧根也是次级根系的重要组成部分。
同时，根系的表皮、细胞间质、孔隙等微观结构也对其生长发育和吸收养分等方面产生了重要影响。
因此，水稻根系结构的研究需要深入了解其分化、组织构成、微观结构等方面的信息。
二、水稻根系功能水稻的根系在水稻生长发育和稳定产量上起着重要作用。
首先，水稻的根系能够吸收水和养分，保证植物的生长和发育，而水稻的充分生长也需要环境中充足的养分。
其次，水稻的根系还能发挥抵御灾害和逆境的作用，如水稻的根系可以调节土壤中的水分含量，增加土壤的稳定性，从而增强水稻的抗旱能力；此外，根系中的根毛对土壤中的钾、磷等元素的吸收起到非常重要的作用，增加了水稻的抗逆能力；最后，水稻的根系还能调节植株的气体代谢，维持气体交换和生物质分配，具有维持生物平衡的重要功能。
总之，水稻的根系是水稻生长发育和产量稳定的重要组成部分，其结构和功能的研究对水稻的种植和培育具有重要的现实意义。
水稻的根系结构需要在分子水平以及三维空间分布层次上进行深入研究，而根系功能方面则需从土壤环境的研究入手，加强逆境抵御能力的研究和对养分吸收途径的探索，全面提高水稻栽培的管理水平，为保障我国粮食安全作出应有的贡献。
水稻根系生长及发育的分子机制研究
水稻根系生长及发育的分子机制研究水稻是世界上最重要的粮食作物之一，也是发展中国家最主要的粮食作物之一。
在过去几十年的时间里，人们对水稻的生长与发育过程有了更深入的研究。
水稻根系的生长与发育在作物产量和品质方面起着重要的作用。
本文将探讨水稻根系生长及发育的分子机制。
水稻根系生长及发育的基本过程水稻的根系生长及发育分为五个不同的阶段：种子萌发期、根的初始生长期、侧根分枝期、深层侵入期和成熟期。
水稻根系的生长发育不仅受到内部因素的调控，也受到外部环境因素的影响。
种子萌发期种子萌发期是根系生长及发育过程的第一阶段。
种子萌发瞬间，细胞壁的软化和水分渗透进细胞，为细胞分裂从而形成根部提供条件。
在种子萌发期，种子通过吸水膨胀，在温度和水分的适宜情况下从中心发芽。
根的初始生长期在根的初始生长期，种子开始在土壤中生根，根长有一个显著的增长阶段，且根比较细长。
这个过程涉及到蛋白质、氨基酸、细胞胶原等生物大分子的合成和分解。
侧根分枝期随着根的增长，水稻开始新生侧根并不断壮大，这个过程称为侧根分枝期。
水稻的根系生长中，侧根的分支数量和长度比较关键，氮素吸收和生长调节剂的合成都和侧根的分枝有关。
深层侵入期在水稻生长中，深层侵入期是根系的四个主要阶段之一。
这个时期的根系统有着更强的生物学和生理基础，可以更好地利用土壤中的水分和养分。
在这个过程中，水稻的根部可以接触到更多的土层，提高了其吸收能力，也为其抗旱和抗寒提供了更多的物质基础。
成熟期在根的成熟期，水稻形成了一块厚实的、稳定的根系，这个过程也为收割提供了好的条件。
监测水稻根系发育的小分子水稻的根系生长发育不仅受到基因的影响，还受到一些小分子的调节。
这些小分子是一类生物活性化合物，包括激素、泛素、脂质类等。
比如，水稻根尖中的赤霉素和生长素等生长素可以影响根的伸长。
而且，由于泛素是细胞周期和细胞分裂的重要调节器，也可以调节水稻的根系生长发育。
在水稻根系的侧枝发育上，一些脂类物质也起到了关键性作用。
水稻根的形态解剖结构分析
水稻根的形态解剖结构分析水稻作为我国的重要粮食作物之一，其生长发育过程中，根系的结构和功能对于水稻的生产和品质至关重要。
因此，对于水稻根系的形态解剖结构有透彻的了解，对于培育高产、高品质、抗病虫害的水稻有着重要的意义。
水稻根的外部形态水稻根系为须根系，主要由根系主体、侧根以及根毛组成。
根系主体称作主根，其通根深度可达1米以上，根肉厚达1至2毫米，主根表面有皮层、中柱层和韧皮层等，其中韧皮层内侧为螺旋细胞和纤维细胞，而韧皮层外侧则为抗湿性的石蜡层。
主根的根冠区，即向上生长初期，有许多侧根的发生和生长点，因而能形成须根系统。
侧根从主根的外部和内部两个方向分生，向周围散布，侧根数目多，形态多样，可以根据其生长的方向和长度分为次须根、纵向侧根和横向侧根。
次须根与主根轴线呈顶角状生长，横向侧根呈现差不多角度的生长，而纵向侧根则呈垂直生长。
在次须根或横向侧根的基部，还可以发生一些较小的侧根，称为细侧根或毛根，其直径只有几十微米，是营养吸收特别强的根系部位。
在水稻须根系统中，除了主根和侧根外，还有一种非常重要的组成部分，就是根毛。
水稻根毛是根部吸收营养的主要器官，主要分布在主根和侧根的顶端位置。
根毛的形态结构与功能较为特殊，下文将对其进行简单介绍。
根毛位于根尖之前的一段范围内，在此范围内，常常是发生生长效应最强的地方。
根毛的外部形态为细长、柔软，表面密布着根毛毛细胞。
根毛长度一般为0.5至2毫米不等，直径仅有7至10微米，表面光滑而柔软。
根毛毛细胞形状呈长长筒状，长度与根毛差不多，并具有较高的伸长能力。
由于根毛毛细胞与周围标准的细胞相比，其数量要远远多于普通细胞，因此具有较强的营养吸收能力。
根毛的内部结构特征根毛毛细胞的内部结构也有所特殊，主要由细胞质、细胞核、质膜、细胞壁、细胞质原位以及一个类似液泡的空腔组成。
根毛的内部空腔结构，是水稻根毛的特征之一。
这是因为根毛细胞形状之长而窄，形成一种细长、具有空腔的管状结构，因此得名管状细胞。
水稻根的形态解剖结构分析
水稻根的形态解剖结构分析水稻是人类重要的粮食作物之一，在全球范围内都得到广泛的种植。
随着人口的增加和需求的增加，对水稻的生产和品质控制要求也越来越高。
水稻根是水稻植株的重要器官之一，它不仅为植株提供了养分和水分，还能支持植株的生长和发育。
因此，对水稻根的形态解剖结构进行分析研究，有助于进一步理解水稻植株的生长发育和产量。
本文将对水稻根的形态、解剖和结构进行分析研究。
一、水稻根的形态1.整体形态水稻根是一种纤细的细根，通常为白色或淡黄色，呈圆形或椭圆形。
整棵水稻植株有许多根系生长，形成一个繁茂的根系网络，这些根系分别生长在不同的深度和方向上，构成复杂的根系结构。
2.分支形态水稻根分为主根、侧根和须根三种形态。
主根是由胚芽发育而来的，生长速度很快，是水稻根系的干线。
侧根和须根是从主根和其他侧根分化而来，向四周分布，支撑水稻植株的生长。
其中，须根是一种特殊的根系，它生长在水中或水浸状态下，可以为水稻提供足够的氧气和养分。
1.根毛水稻根表面覆盖了许多根毛，它们是根系的主要吸收器官。
根毛长度约为0.5~2毫米，直径约为0.02毫米。
根毛形态呈线状或突起状，表面呈微凹状，贴合土壤微观颗粒，起到增加根系表面积和吸收水分、养分的作用。
2.根冠区根冠区也叫植物冠区，是从根毛长出之处的1~2毫米范围内的区域。
除根毛之外，根冠区的细胞壁也能起到吸收物质的作用。
根冠区是根系吸收水分、养分的主要区域，是根系的重要器官之一。
3.根皮层根皮层是覆盖在根部表面的一层细胞，它是保护中央导管和生长点的重要层。
根皮层的细胞表面也覆有细胞壁，并有植物根毛生长所必需的各种酶和物质，对根毛的生长、形成和细胞分裂有重要作用。
4.根髓层根髓层也称暗色部，是根系的内部层。
它含有大量的导管和维管束，可以将土壤中的水分和养分输送到植物的各个部位。
在水稻根中，根髓层通常呈棕色或黑色，由于含有大量的铁、锰、铜等重金属。
5.根轴水稻的根轴是指从茎节点到根尖的根部主干，它是维持分化出各种分根和分化出的根部分别长出这些分根的基础。
水稻结构特征
水稻结构特征
水稻是一年生禾本科植物，其结构主要包括根、茎、叶、花和果实（稻谷）等部分。
以下简要介绍水稻的一些主要结构特征：
1.根系：水稻的根系主要由主根和侧根组成，负责吸收养分和水分，为水稻提供生长
所需的物质。
主根从种子下端生长而出，向下伸展进入土壤，侧根则分布在主根周围，增强根系的吸收能力。
2.茎秆：水稻的茎秆由节间和节部组成，负责支撑植株和传输水分及养分。
节间为茎
秆中的空隙部分，节部则较为粗壮，充满髓质。
茎秆的顶端生长点负责茎秆的生长和分枝。
3.叶片：水稻的叶片是光合作用的主要器官，呈扁平形状。
叶片由叶柄和叶片组成，
叶柄连接叶片和茎秆，叶片则负责进行光合作用，制造养分。
叶片的表面有气孔，可以吸收二氧化碳并释放氧气。
4.花序：水稻的花序位于茎秆顶端，由花轴和花组成。
花轴负责连接花和茎秆，每个
小穗内包含一粒稻谷。
花通过风或昆虫进行授粉，形成稻谷。
除了上述基本结构外，水稻还有一些其他特征。
例如，水稻的籽粒（稻谷）外部有硬壳保护，内部包含胚芽和胚乳，是水稻的主要食用部分。
此外，水稻对生长环境有一定的要求，如喜高温、多湿、短日照等条件，对土壤的适应性较强，但在水稻土中生长最佳。
总的来说，水稻的结构特征使其能够适应各种生长环境，并通过光合作用制造养分，为人类提供重要的粮食作物。
水稻根系空间分布特性的数学模拟及应用
水稻根系空间分布特性的数学模拟及应用张玉;秦华东;黄敏;李忠;杨彩玲;汪妮娜;姬秋梅;张婧;伍龙梅【摘要】为了明确水稻根系在土壤中的空间分布特性,通过根箱试验,获取水稻根系坐标数据,采用方程Y=a(1-bX)(Y为根系累积长度,X为横向分布距离或纵向分布深度)建立根系纵向和根系横向分布模型,并利用模型分析田间水分管理对水稻根系生长及分布的影响.结果表明,水稻分蘖期和成熟期,约88％的根系分布在10cm深度土层内,60％～ 70％根系分布在10 cm的横向范围内,其纵向和横向累积长度的变化均可用方程Y=a(1-bX)模拟.水分管理影响水稻根系生长数量和纵向分布,但不影响根系横向分布.间隙灌溉水稻根系分别比湿润灌溉和水层灌溉水稻根系分布深0.6和3.5 cm,根系长度分别比湿润灌溉、水层灌溉水稻多19.8％与26.4％,根系数量分别比湿润灌溉、水层灌溉水稻多28.3％及21.0％.平均角度的变化具有同样的趋势.%To clarify the root spatial distribution characteristics of rice,root box experiments were conducted to collect root distribution data.The equation Y =a (1-bX),where Y is the total root length,and X is the distance of root horizontal distribution or the depth of root vertical distribution,was used to establish root distribution model.Moreover,influences of water management on root growth and distribution were analyzed using the model.The results showed that about 88％ of roots were distributed in the top 10 cm soil layer,and 60％-70％ of the roots were distributed in horizontal range of 10 cm from the plant at tillering and ripening stages.The change in total root length with the distance of root horizontal distribution or the depth of root vertical distribution could be simulated by the equation Y =a (1-bX).Water management had impact on rice rootvertical distribution and root number without affecting the root horizontal distribution.The rice roots were 0.6 and 3.5 cm deeper,19.8％ and 26.4％longer,and 28.3％ and 21.0％ greater in number under intermittently flooded irrigation compared with wet irrigation and continuously flooded irrigation,respectively.The variation of average angle of roots showed similar tendency.【期刊名称】《华南农业大学学报》【年(卷),期】2013(034)003【总页数】5页(P304-308)【关键词】水稻;根构型;分布模型;水分管理【作者】张玉;秦华东;黄敏;李忠;杨彩玲;汪妮娜;姬秋梅;张婧;伍龙梅【作者单位】广西大学农学院,作物栽培学与耕作学重点实验室,广西南宁530005;广西大学农学院,作物栽培学与耕作学重点实验室,广西南宁530005;广西大学农学院,作物栽培学与耕作学重点实验室,广西南宁530005;广西大学农学院,作物栽培学与耕作学重点实验室,广西南宁530005;广西大学农学院,作物栽培学与耕作学重点实验室,广西南宁530005;广西大学农学院,作物栽培学与耕作学重点实验室,广西南宁530005;广西大学农学院,作物栽培学与耕作学重点实验室,广西南宁530005;广西大学农学院,作物栽培学与耕作学重点实验室,广西南宁530005;广西大学农学院,作物栽培学与耕作学重点实验室,广西南宁530005【正文语种】中文【中图分类】S511;S11根构型是指根系在生长介质中的空间造型和分布［1］.作物根构型不仅决定了作物固定植株能力的大小，也与作物吸收利用养分的能力密切相关.土壤中养分有效性的高低或分布状况对植物根构型也有一定调控作用.因此，根构型研究越来越受到重视［2］.廖红等［3］和赵静等［4］对大豆和菜豆低磷胁迫下根构型变化进行了较深入系统研究.樊小林等［5］和唐劲驰等［6］研究了若干水稻根构型参数对供氮量和供氮方式的适应性，但这方面的定量研究还较少.蔡昆争等［7-8］研究了若干群体水稻根系在土壤中的分布情况，发现根系体积与质量均随土层深度增加而下降，并确定了水稻品种群体根系特征与地上部及产量的相关关系.Yoshida［9］也发现根系分布较深的品种与地上部生长具有显著的关系.为了进一步精确定量水稻根构型，本文采用空间坐标模拟模型的方法表达水稻根系空间分布，并通过模型分析水分管理对水稻根系生长和分布的影响，以期为阐明水稻根系生长特性及其调控提供理论依据.1 材料与方法1.1 材料试验品种为三系籼型杂交水稻“金优253”.1.2 根箱试验和田间试验2009年在广西大学农学院农场进行根箱试验.根箱大小为30 cm×30 cm×30 cm，用不锈钢丝网制作.根箱中每10 cm 土层插入水稻根系能自由通过的不锈钢网(50μm)，其作用是固定水稻根系和分层.根箱外围套尼龙纤维网，可自由通过水、肥，但可阻止根系的自由穿入与穿出，保证根系的完整性.根箱中土壤从免耕水稻田取得，方法是先在稻田中分层切取土壤方块，然后小心搬入根箱中.装好土壤的根箱在水稻移栽前1～2 d 原位放入大田中，每个根箱在中心小心种植2 棵生长基本一致秧苗，然后按根箱所在田间试验小区方法进行田间管理.田间试验设置3 种水分条件:1)湿润灌溉(移栽后长期进行湿润灌溉，在分蘖末期进行适当的晒田);2)水层灌溉(移栽后长期1～3 cm 浅水层灌溉，不晒田);3)间隙灌溉(每次灌水后自然落干并保持2～3 d).小区面积12.4 m2，随机区组排列，3 次重复，共9 小区.小区四周作高30 cm、宽20 cm 田埂，田埂盖塑料膜并入土30 cm 以防肥水渗透.小区在作好田埂后喷除草剂“农民乐747”，5 d 后灌水沤田，沤田5 d 后抛秧.均按氮(N)195 kg/hm2、过磷酸钙(P2O5)450 kg/hm2、氯化钾(K)225kg/hm2 施肥.磷肥全部作基肥一次施用，氮肥按基肥50%、分蘖肥30%、穗肥20% 施用，钾肥按基肥60%、分蘖肥20%、穗肥20%施用.其他管理与生产大田相同.在分蘖盛期及成熟期将根箱取回，放置在100 g/L NaCl 溶液中浸泡3 h，然后用自来水小心冲洗以获得完整根系.逐层清洗根部土壤，当露出表面部分完整单根时，逐条记录每条单根位置、伸展方向，方法是先记录根蔸的绝对位置，再以根蔸为中心原点坐标(x=0，y=0，z=0)，记录每条单根的末端点与原点的相对位置，逐根逐点记录.1.3 模型的建立与检验方法1.3.1 根系纵向分布模型首先根据根系坐标数据绘制根系空间分布图，方法是利用VC ++6.0 与OpenGL 结合，调用GLUT 图形库，编制能够自动绘制三维根系模型的应用程序.利用该程序打开原始根系三维坐标数据文件，利用OpenGl 的图形绘制功能，完整绘制出1 株水稻根系的自然形态图.然后根据原始坐标数据，进行空间数据计算，得到根系纵向分布数据.再利用VC ++6.0 编写程序绘制根系纵向累积分布散点图形.最后根据根系纵向累积分布散点图形变化趋势，通过数学方程筛选，最终确定用方程Y=a (1-bX)进行拟合，式中X 表示土层深度(cm)，Y 表示根系累积长度(cm).1)当X→∞，Y→a，参数a 表征了根系最大生长潜力;2)求一阶导数dY/dX，可得根系累积长度与深度的函数关系(即根系群体向下伸长速率):dY/dX=-alnbbX，b 值越大，dY/dX 越大，当根系总长度一定时，根系入土深度越深.因此，参数b 实际上表征了根系纵向分布深度，b越大，根系入土越深. 用建立的数学模拟方程分别计算水分管理试验各小区根系在10、20 和30 cm 处累积根长度，与10、20 和30 cm 处实测根长度进行比较，通过分析实测值与模型值相关性的显著程度检验数学模拟的可靠性.根系角度计算方法:以根轴为原点，根系末点坐标与原点坐标之间的连线与地平面之间的角度作为根系分布角度.1.3.2 根系横向分布模型方法同“1.3.1”.根系横向累积分布散点图形变化趋势与根系纵向累积分布散点图形变化趋势完全相同，因此，仍采用方程Y=a (1-bX)进行拟合，式中X 表示根系横向分布距离(cm)，Y 表示根系累积长度(cm).数据分析均使用SPSS 11.5 进行处理.2 结果与分析2.1 水稻根系的纵向分布与数学模拟结果从图1 可以看出，在水稻分蘖期和成熟期，靠近地表的根系几乎水平生长，禾蔸中心根系竖直向下生长，平面上形成“扇形”分布.不同根系的长度差异较大，一般以竖直向下或斜向下方向生长的根系较长.图1 分蘖期和成熟期水稻根系在土壤中的纵向分布Fig.1 Rice root longitudinal distribution in soil at tillering and ripening stages从根系总长度随土壤深度的变化(图2)可以看出，分蘖期水稻根系总长度与成熟期水稻根系总长度差异很大，成熟期根系总长度大约是分蘖期根系总长度的2 倍.但是，分蘖期根系入土深度比成熟期根系入土深度更大.分蘖期水稻根系入土深度接近30 cm，成熟期水稻根系入土深度不到25 cm，表明前期生长根系入土相对较深，后期生长根系入土相对较浅.在0～10 cm 土层内，分蘖期和成熟期水稻根系总长度随入土深度的增加几乎呈直线增加;在10～30 cm 土层内，水稻根系总长度随入土深度的增加而增加，但增加的速度明显下降.图2 分蘖期和成熟期水稻根系总长度随土壤深度的变化Fig.2 Total rice root length variations with soil depth at tillering and ripening stages根系总长度(Y)随土壤深度(X)变化的拟合方程:分蘖期为Y=4 737.8×(1-0.807 0X);成熟期为Y=9 883.9×(1-0.809 3X).根据拟合方程可以计算出，分蘖期88.7%根系分布在10 cm 土层内，成熟期88.2%根分布在10 cm土层内;分蘖期与成熟期的90%根系均分布在20 cm土层内.分蘖期水稻根系总长较小，但分布相对较深;成熟期根系总长较大，但分布相对较浅.为了检验数学模拟的可靠性，用建立的数学模拟方程计算根系在10、20、30 cm 处累计根长，与10、20、30 cm 处实测根长进行比较.结果表明，实测值与数学模拟值之间的相关系数均达极显著水平.以成熟期为例，10 cm 处根系总长度数学模拟值与实测值的相关性达到0.721＊＊，20 和30 cm 处分别达到0.810＊＊和0.815＊＊.表明用数学方程Y=a (1-bX)模拟根系在土壤中的纵向分布是可靠的. 2.2 水稻根系的横向分布与数学模拟结果从图3 可以看出，在水稻分蘖期和成熟期，根系在土壤中几乎均匀向四周生长，但由于根系长度不同，不同根系的横向分布范围差异很大.由图4 可以看出，在离禾蔸中心15 cm 的土层内，水稻根系总长度随距离的增加几乎呈直线增加;15～25 cm 土层内，根系总长度增加的速度明显下降;超过25 cm后，水稻根系总长度基本不再增加.图3 分蘖期和成熟期水稻根系在土壤中横向分布Fig.3 Rice root transverse distribution in soil at tillering and ripening stages图4 水稻根系总长度随离禾蔸中心距离的变化Fig.4 Total rice root length variations with distance from root stubble center水稻根系总长度(Y)随离禾蔸中心距离(X)变化的拟合方程:分蘖期为Y=5 074.1×(1-0.907 2X)，成熟期为Y=10 707.2×(1-0.919 1X).根据拟合方程可以计算出，分蘖期66.96%根系分布在离禾蔸中心10 cm 土层内，成熟期61.94%根系分布在离禾蔸中心10 cm 土层内;分蘖期90%根系分布在离禾蔸中心19 cm 土层内，成熟期90%根系分布在离禾蔸中心21 cm 土层内.分蘖期水稻根系的横向分布范围较成熟期小.2.3 水分管理对水稻根系生长和分布的影响从表1 可以看出，水分管理对分蘖期和成熟期水稻根系生长产生了一定的影响，间隙灌溉水稻的根系数量较多、总长度较大，水层灌溉水稻次之，湿润灌溉水稻的根系较少.水分管理对根系的横向分布影响不大，各处理90%根系分布在21.0～22.5 cm范围内.但是，水分管理对根系的纵向分布影响较大，水层灌溉比湿润灌溉和间隙灌溉水稻根系在分蘖期和成熟期的纵向分布浅2.5～3.0 cm.表2 表明，分蘖期间隙灌溉水稻根系纵向和横向分布方程参数a 均比其他2 个处理要高，但与水层灌溉的参数差异不显著.说明间隙灌溉在纵向与横向分布的根系未来生长潜力上要高于湿润灌溉.从表3 可以看出，在角度分布上，间隙灌溉比水层灌溉的根系分布要深，在分蘖期和成熟期间隙灌溉比水层灌溉的平均角度分别大5.63 和5.29°.在分布的比例上，间隙灌溉比水层灌溉在大于45°的角度分布高，表明间隙灌溉水稻根系生长具有优势.水层灌溉在0～20°的角度分布均比其他2 个处理要高，表明水层灌溉处理对根系更多分布于土壤表面，对土壤深层养分的吸收水平要低于其他2 个处理.表1 水分管理对水稻分蘖期和成熟期根系生长与分布的影响1)Tab.1 Influence of water management on rice root growth and distribution at tillering and ripening stages1)相同生长期同列数字后凡是有一个相同小写字母者，表示差异不显著(P＞0.05 Duncan's 法，n=3).表2 水分管理对水稻根系模型参数的影响1)Tab.2 Influence of watermanagement on parameters of rice root model at tillering and ripening stages1)相同生长期同列数字后凡是有一个相同小写字母者，表示差异不显著(P＞0.05 Duncan's 法，n=3).表3 水分管理对水稻根系角度分布的影响1)Tab.3 Influence of water management on rice root angle distribution at tillering and ripening stages1)相同生长期同列数字后凡是有一个相同大、小写字母者，分别表示在0.01、0.05 水平差异不显著(Duncan's 法，n=3).3 讨论与结论根系生长和分布的模拟是当今根系研究的热点之一，用数学方法对根系的分布进行拟合，通过方程来反映根系在垂直或水平方向上的变化规律是常用的研究方法之一.朱德峰等［10］和苗果园等［11］研究谷类作物根轴根质量垂直分布与行间根质量垂直分布均符合以e 为底的指数模型y=Ae-bx，生育后期阶段，根长在不同土层分布用三次多项式y=ax3 +bx2 +cx+d 拟合.马新明等［12］研究烟草一二级侧根累积根长符合直线方程，顾东祥等［13］和刘永霞等［14］研究认为根系长度等与根干质量间的动态关系符合幂函数Y=aXb.本文采用指数模型模拟水稻根系在土壤中的横向和纵向分布，并分析了水分管理对数学方程参数的影响.研究结果表明，水稻分蘖期和成熟期，约88%的根系分布在10 cm 深度土层内，60%～70%根系分布在10 cm 的横向范围内.这与前人的研究结果［10，15-18］吻合.水稻纵向和横向根系累积长度的变化均可用方程Y=a(1-bX)进行数学模拟.水分管理是影响水稻根系生长和分布的重要措施.研究表明，水分管理主要影响根系的数量和纵向分布，对横向分布并不产生影响.水层灌溉比湿润灌溉和间隙灌溉水稻在分蘖期和成熟期的90%根系纵向分布浅2.5～3.0 cm，间隙灌溉根系数量分别比湿润灌溉、水层灌溉多28.3%及21.0%.间隙灌溉水稻根系纵向生长潜力(参数a)比湿润灌溉、水层灌溉分别大33.8%及37.2%.水分管理对根系生长和分布的影响在其他作物根系也具有类似报道［19］.有研究表明，深层根对水稻地上部的生长具有直接的作用，根据深层根系生长可以筛选适宜的水肥管理措施，对提高水稻产量具有积极的意义［20-21］.综上所述，本文通过根系坐标的测定和根系分布特性的分析，建立了水稻根系的纵向和横向分布模型，并应用建立的模型探讨了水分管理对水稻根系生长影响.模型的建立为定量描述水稻根系的空间分布特性和定量表达栽培措施与根系生长间的关系提供了技术途径和依据，因而具有重要的理论意义.但是，根系坐标的获取相对困难，影响了模型的实际应用.因此，如何准确快速获取作物根系的坐标需要进一步研究.参考文献:［1］严小龙，廖红，年海.根系生育学原理与应用［M］.北京:科学出版社，2008:72-73.［2］严小龙，廖红.植物根构型特性与磷吸收效率［J］.植物学通报，2000，17(6):511-519.［3］廖红，严小龙.低磷胁迫下菜豆根构型性状的QTL 定位［J］.农业生物技术学报，2000，8(1):67-70.［4］赵静，严小龙，廖红.一种更有效的根构型研究纸培系统［J］.华南农业大学学报，2012，33(2):125-129.［5］樊小林，史正军，吴平.水肥(氮)对水稻根构型参数的影响及其基因型差异［J］.西北农林科技大学学报:自然科学版，2002，30(2):1-5.［6］唐劲驰，MBOREHA I A，佘丽娜，等.大豆根构型在玉米/大豆间作系统中的营养作用［J］.中国农业科学，2005，38(6):1196-1203.［7］蔡昆争，骆世明，段舜山.水稻根系的空间分布及其与产量的关系［J］.华南农业大学学报，2003，24(3):1-4.［8］蔡昆争，骆世明，段舜山.水稻群体根系特征与地上部生长发育和产量的关系［J］.华南农业大学学报，2005，26(2):1-4.［9］YOSHIDA S.Relationship between rice plant type and root growth ［J］.Soil Sci Plant 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水稻精确定量栽培原理与技术
水稻精确定量栽培原理与技术摘要：随着我国社会经济的迅速发展与进步，农业已经成为当下推动我国的经济提升的重要支柱产业，不仅关系着群众的生活质量水平，更与我国综合国力的提高有着密切关联。
本文围绕水稻精确定量栽培原理与技术展开了探讨，并提出相应措施，具体如下：关键词：水稻；精确定量；栽培原理；技术要点一、水稻精确定量栽培技术原理分析（一）为根系提供优质的生长空间水稻在生长过程中不仅需要水肥的支持，更要有足够的生长发育空间，以此来减少水稻之间对养分的争夺，确保每株水稻都能够茁壮成长。
在以往水稻种植过程中，一般会采用增加种植数量的方式来提高产量，该方式并不利于水稻的生长发育，随着科学技术的发展与进步，我国农业技术水平也在不断提升，而水稻精确定量栽培技术的提出有效的改善以往水稻培育中的不足，降低根系缺氧、土壤酸化等问题的发生，为根系的茁壮生长奠定坚实的基础，从而达到提高水稻质量、产量的根本目的[1]。
1.从解决水稻分蘖效率问题出发根据以往种植经验来看，水稻分蘖工作一般会在移栽后展开，虽然有足够的水肥支撑，但是实际所产生的效果却与原定计划标准有所差异，而且早期生出分蘖能够抽穗结实，若该阶段的条件未跟上水稻分蘖的需求，会直接降低分蘖的有效性，而且分蘖位的高低会直接影响水稻的产量，在生长条件恰当的情况下，水稻的成穗量就会有效增加。
而水稻精确定量栽培技术的应用主要针对水稻分蘖问题制定了相应的解决措施，同时不同的水稻品种其生长发育特点有着个体差异性，该技术手段会根据水稻的实际情况以及发展需求明确相应的产量及质量目标，然后再根据该目标做好栽培数量、栽培密度等一系列规划工作，并采用相应的插秧及种植技术手段，来降低病虫害以及各种主客观因素所带来的影响，切实提升水稻分蘖的有效性[2]。
同时若分蘖数量达到一定的数量后，种植人员应当采取人工干预的方式，做好相应的分蘖数量控制工作，以免出现无效分蘖消耗植物的养分的问题发生。
通过科学技术分析表明，采取水稻精确定量栽培的方式在每亩地苗数在25万根的情况下，其产量相比传统栽培方式增加一半左右，从以往的五千公斤左右提高至一万公斤左右，在该形势下种植户的经济效益得到了本质上的提升。
不同耕作栽培方式对中产稻田水稻根系特性及产量的影响
数据采用 Ｄ０ Ｃ Ｅ Ｌ和 ＤＩ ） ｓ处理 。
物质 同化 、 转化或合 成 的场 所 ， 还是 与地上部 进行 物质交 流 的代谢器官 。其生长情 况会 直接影 响整个水稻 的生长发育 、 营养水平 和产 量水平 ， 许多学者从土壤 的角度 对不 同耕 作方 式的生产意义作 了较 多的研 究［ １ ］ 。试验 通过 不 同耕作 方 式对中产稻田水稻 根系特性 及产量 的影响 ， 以期为贵州 中产 稻 田的水稻高产栽培方 式提 供理论依据 。
・８ ・
耕 作 与 栽 培
２ ０ １ ３年
第１ 期
不 同耕作栽培方式对中产稻 田水稻根系 特性及产量 的影 响
何佳 芳 ，苟久兰 ，肖厚军ｈ
（ １ ．贵州 省土壤肥料研究所 ，贵州 贵 阳 ５ ５ ０ ０ ２ ５ ￣２ ．贵州省农业资源与环境研究所） 摘 要 ：为弄 清中产稻 田水平下 ， 不同耕 作栽培 方式对水稻 金龙村实施 ， 海拔 １ １ ５ ０ ｍ， 试验地 具有 完备的支渠 配套灌 溉 体系 。
供试 品种 ： 当地推广 品种 中优 １ ７ ７ ， 播种 于 ２ ０ ０ ９ 年４ 月 １ Ｏ日播种 ， 秧苗移栽期为 ６ 月１ Ｏ日。
供试 肥料 ： 供试肥料 为尿素 （ 赤天化产 ， Ｎ≥４ ６ ） 、 过 磷 酸钙 （ 普钙 ） （ 开 阳磷 肥 厂产 ， Ｐ ２ ０ ５ ≥１ ２ ） 、 氯 化钾 （ 进 口，
氮肥用量为 ： 尿素 Ｉ Ｉ ｋ ｇ ／ ６ ６ ７ ｍ２ ， 氮肥 施用方 式为 ： 氮肥 ５ Ｏ ％ 作基肥 ， ５ Ｏ 作 追肥。磷 、 钾肥全部作基 肥 ， 磷、 钾肥用 量为 ： 普钙 ３ ３ ． ３ ｋ ｇ ／ ６ ６ ７ ｍ２ ， 氯化钾 １ ３ ． ３ ｋ ｇ ／ ６ ６ ７ ｍ２ 。
水稻分蘖数量影响产量，这些因素可促进秧苗分蘖，农民朋友别忽略
水稻分蘖数量影响产量，这些因素可促进秧苗分蘖，农民朋友别忽略水稻想高产，除了从壮苗移植以及移栽后水、肥、病虫害的管理外，促进水稻有效分蘖也是提高水稻产量的重要基础，怎样才能促进水稻移栽后多分蘖呢？就这个问题，今天和大家一起探讨一下水稻分蘖多出苗的小妙招。
水稻想要分蘖，这些内部因素要考虑水稻能分蘖多少，主要表现在稻体内的含氮量水平和绿叶数多少。
一般苗体含氮率超过3.5%时，分蘖发生快；2.5%时，分蘖生长停滞；低于1.5%时分蘖死亡。
绿叶数的多少，在某种程度上也反映了秧苗的光合同化能力。
如果分蘖的上位叶枯死或严重损伤，由于养分供应不足，也不能产生分蘖。
水稻要想多分蘖，温度、光照、水、肥一个都少不了1、温度。
水稻分蘖的最低气温是l5一16℃，最低水温16一17℃；最适气温是30一32℃，最适水温32一34℃；最高气温是38一40℃，最高水温是40一42℃。
在田间条件下，日平均温度达20℃以上，分蘖发生才比较顺利。
2、光照。
光照弱，稻株光合量下降，光合产物少，稻株生长纤弱，分蘖发生迟缓或根本不能发生。
3、水分。
分蘖期受旱，光合能力下降，影响分蘖的能力下降，还会直接损伤幼嫩的分蘖芽和小分蘖，使其停止分蘖而死亡。
但灌水过深，由于植株基部温度低，光照弱，会抑制分蘖发生。
4、土壤营养。
田肥或施肥多，尤其施氮肥多，分蘖发生早而快，分蘖期也长。
反之，分蘖发生迟，停止早。
施足基肥，早施分蘖肥。
在水稻播栽前要施足基肥，水稻移栽返青期宜早施分蘖肥，分蘖肥一般用20-25斤尿素加15斤氯化钾或20-30斤复合肥，水稻直播田宜在3叶1心期追分蘖肥。
5、插秧深度和密度。
浅插表土温度高，通气好，分蘖发生早。
大棵密植，插'包心苗'的不仅不能产生分蘖，主茎还会死亡。
分蘖是水稻的固有特性，在插足基本苗的前提下，适当争取分蘖，是稻株个体发育健壮的标志。
生产实践证明，主穗优于分蘖穗，低位分蘖优于高位分蘖，带分蘖主穗优于不带分蘖主穗，带的分蘖越多，主茎的经济性状越好。
水稻根的形态解剖结构分析
水稻根的形态解剖结构分析1. 引言1.1 研究背景水稻是我国的重要粮食作物之一，其根系结构对于水稻生长发育和产量质量具有重要影响。
水稻根的形态解剖结构分析可以帮助我们更深入地了解水稻根系的功能和特点，为提高水稻产量和适应各种环境提供理论基础。
水稻根系主要由根须、根颈、根颜色、根尖和根毛等结构组成。
根须能够吸收水分和养分，根颈是根系与地表部分连接的部位，根颜色可以反映水稻对土壤养分的吸收能力，根尖是根系延伸生长的部位，根毛则可以增加根系表面积，提高养分吸收效率。
水稻根的细胞组织结构分析可以揭示水稻根系内部的构造和功能。
水稻根的结构包括表皮细胞、维管束、髓部细胞等不同类型的细胞组织，这些组织密切配合，完成水分和养分的吸收和运输。
水稻根的生长发育过程是一个复杂的生物学过程，受到环境因素和遗传因素的共同调控。
水稻根的形态结构对其生长发育过程具有重要影响，了解水稻根的生长规律可以为科学施肥和水管理提供参考。
水稻根的适应环境能力是水稻生长发育的关键因素之一。
水稻根系能够适应不同土壤类型和气候条件，根系的形态解剖结构与其适应能力密切相关，通过研究水稻根的形态特点和结构特点，可以为水稻的栽培管理提供科学依据。
1.2 研究目的研究目的是为了深入了解水稻根的形态解剖结构特点，探讨其在水稻生长发育和适应环境过程中的作用和意义。
通过对水稻根的解剖结构进行分析和研究，可以揭示其细胞组织结构的特点，了解水稻根在吸收养分、传导物质、保护植株等方面的功能机制。
深入研究水稻根的生长发育过程和适应环境能力，有助于为进一步提高水稻产量和质量提供科学依据，促进水稻生产的可持续发展。
本研究旨在全面分析水稻根的形态解剖结构特点，揭示其功能和意义，为未来水稻根相关研究提供参考和借鉴，推动水稻生产技术的进步和创新。
1.3 研究意义水稻是我国主要粮食作物之一，对我国的粮食安全和农业发展起着至关重要的作用。
水稻的根系是其生长发育的基础，根的形态解剖结构直接影响着水稻的吸收营养、抗逆能力和生长发育。
不同穗型水稻品种根系空间分布的研究
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关键诃 穗型 ； 水稻 ； 系； 根 空间分布
中图分 类号
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水稻产量的形成产量构成因素物质积累与分配
水稻产量的形成/产量构成因素/物质积累与分配（一）水稻的产量构成因素及其形成水稻的产量是由每亩穗数、每穗粒数（颖花数）、结实率及粒重（千粒重）四个因素组成的。
它们之间是相互联系、相互制约和相互补偿的，并不是每亩穗数愈多，或每穗粒数，或结实率，或粒重愈高，产量就愈高。
而是当每亩有效穗数超过某一定数量时，每穗粒数、结实率和粒重并不增加，反而有所下降或减轻，反之穗数不足时，虽能穗大粒多，但因穗数不足，也不能高产。
因此只有各个因素协调增长，当全田总实粒数达到最高时，粒重相对稳定或有所提高的情况下，才能获得高产，产量构成因素中穗数是由群体发展所决定的，而群体是由个体所组成，群体的发展反过来又影响了个体发育，影响到各个体的每穗粒数和粒重。
因此，它们之间的关系也是群体与个体对立统一关系的反映。
从双季稻千斤高产田的构成因素来看，可分三种类型：第一种类型，每亩穗数与粒数并重，每亩35一40万左右，每穗粒数50一60粒左右，高产田块多属于这一类型，多数是在基本苗中等时产生的。
第二种类型：每亩穗数多，但每穗粒数少。
每亩穗数40万以上，每穗实粒数在40一50粒，大多是在基本苗较多时产生的。
第三种类型：以大穗为主。
每亩穗数以35万以下，每穗实粒数60粒以上，大多是基本苗较少时产生的。
由此可见，高产水稻不同群体各产量因素的组成不是一成不变的，而是根据品种类型、生育期长短、环境和栽培条件的不同以及施肥水平的高低等而转移的，并对水稻产量的形成过程和各因素的组合都有不同程度的影响。
因此，必须因地制宜地制定栽培管理措施，在生长过程中不断协调各因素间的相互关系，从而达到合理的产量构成因素。
水稻的各产量因素是水稻一生的不同生育期形成的，它与不同生育期的器官建成过程有着密切相关联系，见图2。
以江苏省沿江地区为例：早稻（中熟品种）4月初播种，5月初移栽，5月上中旬始蘖，5月下旬进入分蘖盛期，7月上旬始穗，7月底8月初成熟。
双季晚稻（沪选19）于6月中旬播种，7月底8月初移栽，8月中旬始蘖，9月上中旬抽穗，10月底11月初成熟。
水稻根系形态及代谢调控研究
水稻根系形态及代谢调控研究水稻是全球重要的粮食作物之一，其生产对于许多国家的农业经济和食品安全至关重要。
水稻的根系形态及代谢调控对其生长发育与环境适应等方面具有至关重要的作用。
本文将就此进行讨论。
一、水稻根系形态水稻的根系形态可以分为初生根和次生根两种。
初生根是由幼芽发出的，在生长初期较为发达，主要分支于土表层；次生根由初生根基部分化而来，具有很强的生长能力，并向土壤中深入扎根。
水稻的根系主要分为主根和侧根两部分。
主根部分主要分布在土壤表层，生长速度较慢。
而侧根则有较强的穿透力，能够向深层土壤发展。
水稻的侧根发达，分化较细，表面积大，可以增强水稻的吸收能力和生长速度。
二、水稻根系的代谢调控水稻的根系代谢调控主要包括以下几个方面：1.根系的氮和磷代谢水稻的初生根主要通过吸收土壤中的营养元素来维持其生长，其中氮和磷是最为重要的营养元素之一。
研究表明，水稻的根系可以通过调节氮和磷的吸收量来维持其生长发育。
同时，水稻的侧根能够提供更大的吸收面积，增强吸收能力，从而对土壤中的氮和磷元素进行高效吸收。
2.根系的激素代谢水稻的根系中含有多种激素，包括赤霉素、生长素、脱落酸、玉米素等。
这些激素对水稻生长发挥着重要的调节作用。
例如，赤霉素可以促进水稻根系的生长和发育，提高其生理功能；而生长素则可以促进细胞的伸长和分裂，增强细胞结构的稳定性和弹性。
3.根系的膜系统代谢水稻的根系细胞膜中含有许多蛋白质，其中包括钾通道蛋白、钙通道蛋白、ATP酶等。
这些蛋白质对水稻根系的代谢调控作用显著。
例如，ATP酶可以催化ATP分解释放出能量，增强细胞功能；而钾通道蛋白和钙通道蛋白则可以调节细胞膜的通透性，增强细胞对外部环境的适应能力。
4.根系的信号转导代谢水稻的根系中含有大量的植物内源性物质和生物活性物质，这些物质可以调节水稻的生长发育和环境适应性。
例如，根系的赤霉素、生长素等激素可以通过细胞内的信号反应机制来调节水稻的代谢过程。
水稻根系生长发育特性及其与产量形成的关系
水稻根系生长发育特性及其与产量形成的关系水稻根系生长发育特性及其与产量形成的关系刘学欧阳由男王会民朱练峰禹盛苗金千瑜中国米2009年第4期(中国水稻研究所，浙江杭州311400 )随着社会经济的飞速发展，我国人均耕地逐年减少，粮食安全问题日益突出。
为了确保粮食安全，水稻单产的进一步提高成为了备受关注的重大课题。
水稻根系是植株吸收水分和营养物质、感受土壤环境的桥梁，对水稻的生长发育及产量形成具有至关重要的作用。
黄耀祥在论述水稻株型时提出：根群旺健、分布深广、活力强、不早衰是营养物质吸收合成运转正常、叶色青翠、谷草比值高的可靠保证，是促进和调动有机体功能保持后劲的条件，是粗生粗长的前提，更是提高肥效的依靠。
众多科研人员都将根系改良视为进一步提高水稻单产的突破口。
水稻根系的研究难度较大，大批科研工作者通过不懈的努力，对水稻根系的形态分布、营养元素的吸收、物质的合成和分泌特性及相应的遗传基础和分子机理进行了大量的研究，取得了喜人的成果。
本文对前人取得的成果进行总结，以期为在生产上培育健壮根系、育种上进行根系改良进而实现超高产提供参考。
摘要：根系是植物与土壤进行物质交换和信息交流的桥梁，对植物的生长和发育具有至关重要的作用。
水稻根系的状况直接影响着地上部分的生长发育以及产量的形成，是制约着高产水稻产量潜力进一步发挥的关键因素。
本文从根系形态建成、活力功能、分子遗传几个角度对水稻根系的形态分布、营养元素吸收、物质合成和分泌等特性及其与产量形成的关系进行了综述，试图为促进根系研究，通过调控根系的生长发育来提高水稻产量提供参考。
关键词：水稻；根系；产量形成；机理1.水稻根系形态分布特性水稻根系主要分布在20 cm耕层内，高产水稻品种根总干重和总体积均要比低产品种高，其中表层的根系优势尤为明显。
侧根发达的高产水稻，根系总长度和根长密度均很大，在土壤中密集成网。
不同穗型品种根系性状差异明显，小穗型品种在每株不定根数、不定根总长上具有优势，大穗型品种在每株根干重、不定根粗上表现优越。
农业科普探索农作物的根系结构与功能
农业科普探索农作物的根系结构与功能农业科普：探索农作物的根系结构与功能农作物的根系结构与功能在农业生产中起着至关重要的作用。
根系是农作物的重要器官之一，它扎根于土壤中，为植物提供水分、养分和机械支撑。
本文将探索农作物根系的结构特征以及其关键功能，旨在加深对农业科普的理解。
一、根系的结构特征农作物的根系结构包括主根和侧根。
主根是从幼苗下部向下延伸的第一个根，是根系的主干。
侧根则从主根上分布而出，细分出更多的细根。
这种层次性的根系结构有助于植物对土壤资源的有效利用。
除了层次性结构，根系还具有其他的结构特征。
根系的顶端生长点受到保护，使其能够持续地延伸向土壤深处。
根系表面则具有许多根毛，增加了与土壤颗粒接触的表面积，有助于水分和养分的吸收。
此外，根系通常呈现出与地上部呼应的对称性，使植物在生长过程中保持稳固。
二、根系的水分吸收功能根系是植物吸收水分的重要器官。
根系通过根毛吸收土壤中的水分，其中负责吸收水分的是根毛顶端的吸水毛层。
根系的结构特征使得植物能够有效地吸收水分。
首先，根系的层次结构使得植物能够将主根深入土壤中，达到更深层的水源。
而侧根则用于扩大根系的范围，增加吸水面积。
这种结构使得植物能够更好地适应不同的土壤条件和水分变化。
其次，根毛的存在增加了根系与土壤颗粒接触的表面积。
根毛能够吸附水分分子，使得水分更容易被根系吸收。
根毛的生长和退化过程是植物对水分供应的一个动态调节机制，能够根据土壤水分状况进行有针对性的调整。
综上所述，根系通过其结构特征和吸水毛层的功能，有效地吸收土壤中的水分，为植物的生长和发育提供了关键的水分供应。
三、根系的养分吸收功能除了水分吸收外，根系还承担着植物吸收和转运养分的重要任务。
农作物需要吸收的养分通常包括氮、磷、钾以及微量元素等。
根系通过细根的分布和根毛的存在来提高养分吸收的效率。
细根通常生长在土壤表层，这样能够更好地接触到土壤中的养分。
根毛则增加了吸收养分的表面积，并通过分泌物质，如根际酸和脱氢酶等，促进养分的释放和吸收。
【小知识】水稻根系（二）
【小知识】水稻根系（二）
水稻根系是纤维根系或称为须根系。
由于发生的先后和部位不同，可分为种子根，冠根和不定根三种。
(1)种子根(初生根，胚根)直接由种子生出。
当种子发芽时，由胚根直接发育来的一条根，是最初出现的唯一的一条种子根。
此根的作用是吸收水分、支持幼苗。
一般待冠根形成后，即萎枯，好象婴儿的乳齿一样，到一定时期即换为永久齿。
(2)冠根(后生根)发生在茎秆基部近地面3厘米左右的茎节上。
通常在茎的最下部一，二、三、四各茎节成轮状发生，数目甚多，形成稠密的根群(须根)。
随着分蘖增加，根群也逐渐发展，每一纤维根上又发生多条支根。
一般老根呈褐色，新根呈白色。
新根近根尖部分生有根毛。
土壤疏松或通气性好时，则根毛较多，如长期一直生长在水中，则根毛少甚至没有，所以，通气良好的稻田，根群发育也好。
水稻根群的分布，不同的生育过程分布不同。
如分蘖期，根群向横向扩展较快，根系呈椭圆形，茎伸长期开始以后，向下伸长的趋向大了，转变为倒卵形，在良好生长条件下，根群幅度达40厘米，深达50厘米以上，开花期，根部不再继续伸展，活动能力逐渐减退，接近成熟朝时，根系吸收养分能力完全停止，以后水稻的生育和结实所需要养分，全靠植株体内的养分转移维持。
(3)不定根：一般指冠根以外的根，由地上部分茎节上所生。
在一般生长状况下，不定根是不发生的。
只有稻株倒伏后，或稻茎压于水中或土中，每节才可发生不定根。
田间条件下水稻根系分布及其与土壤容重的关系
田间条件下水稻根系分布及其与土壤容重的关系
张玉屏;朱德峰;林贤青;焦桂爱;黄群
【期刊名称】《中国水稻科学》
【年(卷),期】2003(017)002
【摘要】采用大田和筒栽方法研究了超高产三系杂交稻协优9308和两系杂交稻两优培九在穗分化期和开花期根系生长和分布及土壤容重对根系分布的影响.结果表明,在田间条件下,土层15 cm内水稻根系占根系总量的89%～98%,深层根系丛间比丛中比例高.不早衰的协优9308根系生长量较两优培九大.土壤容重提高,根系总生长量下降,且深层根系的量和比例下降.就深耕法对水稻根系生长和分布的影响进行了讨论.
【总页数】4页(P141-144)
【作者】张玉屏;朱德峰;林贤青;焦桂爱;黄群
【作者单位】中国水稻研究所,浙江,杭州,310006;中国水稻研究所,浙江,杭
州,310006;中国水稻研究所,浙江,杭州,310006;中国水稻研究所,浙江,杭州,310006;南京农业大学,农学院,江苏,南京,210095
【正文语种】中文
【中图分类】S511.01;S152.5
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收稿日期:2002-07-11 作者简介:蔡昆争(1970-),男,助理研究员,博士.基金项目:国家自然科学基金资助项目(39770138和30100107);教育部博士点基金资助项目(2000065402);广东省自然科学基金资助项目(980145和20000636)水稻根系的空间分布及其与产量的关系蔡昆争1,骆世明1,段舜山2(1华南农业大学农学院,广东广州510642;2暨南大学水生态研究所,广东广州510632)摘要:选择9个水稻品种,在水稻生长根系最旺盛的抽穗期进行取样,研究高产水稻群体的根系空间分布特征.结果表明:不同水稻品种的根系体积和质量的总量存在差异.各品种水稻根系的体积和质量均随土层深度增加而下降,但主要分布在土壤耕作层(0～20cm ),且表层(0～10cm )占80%以上.其垂直分布可用指数模型、乘幂模型、对数函数、多项式函数表示,相关系数都在0.9以上.上层根(0～10cm )质量与产量之间没有显著的相关关系,而下层根质量(10cm 以下)与产量之间呈显著正相关关系,相关系数达017258.研究认为,从整株根系和高产的角度来看,适当减少表层根系,培育和增加深层根系的比例有利于促进水稻产量的提高.关键词:水稻;根系;空间分布;产量中图分类号:S181;S314 文献标识码:A 文章编号:1001-411X (2003)03-0001-04 理想株型结构是作物高产的重要基础[1,2].良好的株型必须保证植株充分利用光能,有利于群体内气体的交换,以及减少个体之间的竞争[3].D on 2ald [4]提出了理想株型(Ideotype )的概念,他指出禾谷类作物理想株型的特征应该是在同类植株间相互干扰最小.松岛省三[5]从水稻高产栽培的角度提出了理想稻的形态要求,即多穗、矮秆、短穗,上部2～3叶要短、厚、直立,抽穗后叶色褪淡缓慢,绿叶较多.我国在株型育种上曾先后经历了矮化育种阶段、理想株型育种阶段、超高产育种阶段[6～9].对水稻株型分布的研究主要集中在地上部,而关于水稻根系的空间分布研究相对较少,Y oshida [10]使用1081个水稻品种,在温室中用根箱观察了不同品种的株高、分蘖和根系生长的关系,发现根系分布较深的品种植株较高,分蘖也很少[10].凌启鸿[11]采用水培实验研究了叶角与根系分布的关系认为,根系分布较深且多纵向时,叶角较小,叶片趋向于直立;根系分布较浅且少纵向时,叶角较大,叶片趋向于披垂[11].这些研究大都在个体条件(单株)或水培条件下进行,而系统研究大田高产群体条件下根系的空间分布规律较少.本研究通过选择目前生产上推广的品种进行研究,试图寻找高产水稻群体的根系分布特征,并建立描述根系空间分布的模型,从而为培育优良根型提供依据.1 材料与方法1.1 材料水稻品种选用培杂72、丰矮占1号、特三矮、二青矮、七山占、粳籼89、华粳籼74、华航1号、七华占.其中培杂72、二青矮、华粳籼74、华航1号、七华占由华南农业大学农学院植物育种系提供,丰矮占1号、特三矮、七山占、粳籼89由广东省农业科学院水稻研究所提供.1.2 方法1998～1999年在华南农业大学试验农场进行.本田每公顷施N 150kg ,P 2O 590kg ,K 2O 150kg.插植规格为20cm ×20cm ,每穴插两苗,设3个重复,随机区组排列,小区面积为24m 2,田间管理同一般大田.根系取样采用田间土柱法.在水稻根系最旺盛的抽穗期取样,以水稻植株为中心,先割取地上部分,然后借助铁铲挖取20cm 长×20cm 宽×40cm 深的土柱,沿垂直方向上每5cm 切割为1个层次,重复3～4次.取出的土样,小心用水漂洗干净,将泥土和根系分离,带回实验室测定.根系体积采用排水法、根质量用烘干法测定.成熟期进行测产和考种.2 结果与分析2.1 根系体积的空间分布从表1可看出,不同水稻品种的根系体积总量存在差别,比较大的品种有华航1号、七华占、华粳籼74、二青矮,单株根系体积都超过20cm 3,而不同水稻品种根系在土壤不同层次的分布差异较大,根系体积都随着土层深度增加而逐渐减少,主要分布在耕作层(0～20cm ),而耕作层以下则根较少.在同一层中,不同品种在上层(0～10cm )和下层(10cm 以第24卷第3期 2003年7月 华南农业大学学报(自然科学版)Journal of S outh China Agricultural University (Natural Science Edition ) V ol.24,N o.3 Jul.2003下)有明显差异.2.2 根系质量的空间分布从表1可看出,不同水稻品种的根系质量总量存在差别,比较大的品种有二青矮、七山占、华航1号、特三矮,单株根系质量都超过310g ,而各品种在土壤不同层次的分布差异较大,根系质量都随土层深度增加而减少,主要分布在耕作层(0～20cm ),而大多数品种在表层(0～10cm )就占80%以上,10cm 以下根质量所占比例为11191%～22127%,20cm 以下就更少了.表1 不同水稻品种根系体积和质量的空间分布T ab.1 Sp atial distribution of root volume and m ass with different rice varieties项目item土壤层次s oil layer 培杂72Pei za 72丰矮占1号Feng ’ai zhan 1特三矮T esan ’ai 二青矮E rqing ’ai 七山占Qishanzhan 粳籼89Jingxian 89华粳籼74Huajing 2xian 74华航1号Huahang 1七华占Qihua zhan 体积0～5cm8.6±4.19.4±3.013.4±6.214.1±0.611.8±0.79.0±1.013.7±3.416.2±5.113.0±2.6v olume 5～10cm 4.1±1.8 3.9±1.1 3.6±1.3 4.2±1.7 5.2±2.9 4.1±1.5 5.2±0.9 6.2±1.47.3±4.0/(cm 3·株-1)10～15cm 2.2±0.9 2.2±0.9 1.7±0.9 1.9±0.2 1.5±0.3 2.0±0.9 2.5±0.9 1.8±0.3 2.3±1.615～20cm0.7±0.1 1.0±0.4 1.0±0.5 1.3±0.3 1.1±0.4 1.2±0.2 1.2±0.6 1.2±0.30.7±0.120～25cm 0.3±0.10.7±0.10.5±0.10.8±0.40.5±0.10.7±0.20.7±0.50.4±0.00.5±0.425～30cm 0.3±0.10.4±0.00.2±0.00.3±0.00.2±0.10.2±0.10.1±0.130～35cm0.1±0.00.2±0.1总total16.3±1.817.8±2.520.4±5.822.6±2.120.3±3.117.2±2.523.4±3.225.8±6.023.8±7.90～10cm/%77.9174.7283.3381.0083.7076.2080.7786.8285.29>10cm/%22.0925.2816.6719.0016.3023.8019.2315.1814.71质量0～5cm 1.26±0.68 1.43±0.54 2.20±1.23 2.55±0.52 2.41±0.25 1.77±0.39 1.58±0.39 2.24±0.76 1.98±0.24mass5～10cm0.59±0.260.56±0.170.52±0.160.79±0.240.85±0.340.74±0.220.64±0.170.74±0.190.83±0.25/(g ·株-1)10～15cm0.28±0.090.23±0.130.27±0.140.32±0.110.28±0.090.30±0.210.31±0.130.24±0.030.22±0.1115～20cm0.12±0.020.13±0.010.16±0.060.17±0.020.10±0.050.09±0.020.12±0.120.12±0.040.10±0.0220～25cm 0.06±0.040.07±0.020.09±0.020.11±0.060.06±0.110.08±0.020.04±0.070.04±0.010.06±0.0425～30cm 0.05±0.020.02±0.010.03±0.000.04±0.000.03±0.010.03±0.010.02±0.010.01±0.010.02±0.0130～35cm0.02±0.00总total2.38±0.32 2.44±0.433.27±0.82 3.98±0.56 3.73±0.41 3.01±0.50 2.71±0.36 3.39±0.88 3.21±0.390～10cm/%77.7381.1583.1883.9287.4083.3981.8287.9188.09>10cm/%22.2718.8516.8216.0812.6016.6118.1812.0911.91213 根系干质量分布与产量的关系 将9个水稻品种的上下层根质量分别与对应的产量及其产量构成进行相关分析.结果(表2)表明,上、下层根质量对穗数、粒数、结实率、千粒质量、产量的相关性不同,上层根与每穗粒数和产量成负相关关系,其中与每穗粒数成显著负相关(R =-0175953);与结实率成显著正相关(R =0176853);下层根质量则相反,与每穗粒数、千粒质量和产量成正相关关系,其中与产量达到显著正相关水平(R =0172583),而与穗数和结实率成负相关.总根质量与每穗粒数成显著负相关(R =-0171373),与结实率成显著正相关(R =0174133),而与产量并没有显著相关关系.由于上层根占总根的80%以上,因此上层根与产量及产量构成因子的相关关系和总根质量相似.可见,下层根与水稻高产的关系更为密切.2.4 水稻根系的空间分布模型将水稻不同层次的根干质量或根体积(Y )与相应的土层深度(X ),分别用指数函数(Y =aX b )、乘幂函数(Y =a e bX )、对数函数[Y =a ln (X )+b ]、多项式函数(Y =aX 2-bX +c )建立根干质量和根体积的空间分布模型,以上这些函数都可以用来描述根系干质量和根体积的空间分布,相关系数都在019以上,接近于110,均达极显著相关水平.比较这4种空间分布模型,相对而言,以指数函数的模拟精度最高,相关系数较大.2 华 南 农 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版)第24卷表2 水稻空间分布与产量构成的关系T ab.2 R elationship betw een sp atial distribution of root system and yield component品种varieties 有效穗数effectivepanicle number/(条·hm-2)每穗粒数grains perpanicle结实率filled grainspercent/%千粒质量10002grainmass/g产量yield/(kg·hm-2)培杂72Peiza72 2.75×10622772.019.28020.8丰矮占1号Feng’aizhan1 2.75×10620054.520.66506.9特三矮T esan’ai 2.00×10617268.828.87930.5二青矮Erqing’ai 2.75×10613986.624.77255.5七山占Qishanzhan 3.50×10612482.218.44555.5粳籼89Jingxian89 3.00×10613376.719.35833.5华粳籼74Huajingxian74 2.50×10614672.621.55306.3华航1号Huahang1 2.50×10615188.619.85166.8七华占Qihuazhan 2.75×10612683.619.74743.8m(0～10cm根root)0.2262-0.759530.768530.1886-0.3439 m(>10cm根root)-0.14830.1831-0.04890.59480.72583 m(总根total root)0.1994-0.713730.741330.2674-0.2328 这里仅列出指数函数(Y=a e bX),培杂72、丰矮占1号、特三矮、二青矮、七山占、粳籼89、华粳籼74、华航1号、七华占根质量空间分布模型分别为Y= 2.1924e-0.1350X,R=0.9929;Y=1.7828e-0.1073X,R= 0.9850;Y=3.4524e-0.1558X,R=0.9847;Y= 4.3199e-0.1565X,R=0.9826;Y=4.7664e-0.1766X,R= 0.9913;Y=3.5401e-0.1615X,R=0.9880;Y= 3.2149e-0.1527X,R=0.9980;Y=6.2931e-0.2086X,R= 0.9967;Y=5.5921e-0.2006X,R=0.9891.培杂72、丰矮占1号、特三矮、二青矮、七山占、粳籼89、华粳籼74、华航1号、七华占根体积空间分布模型分别为;Y=16.916e-0.1478X,R=0.9876;Y= 14.199e-0.1977X,R=0.9941;Y=23.133e-0.1613X,R= 0.9920;Y=20.319e-0.1354X,R=0.9693;Y= 20.307e-0.1471X,R=0.9871;Y=15.558e-0.1304X,R= 0.9925;Y=28.179e-0.1579X,R=0.9950;Y= 37.52e-0.1784X,R=0.9921;Y=44.09e-0.1999X,R= 0.9894.可见,不同品种的根系分布与系数b关系很大,b为负值,b的绝对值越小,根系分布越深.根据根系干质量的空间分布模型中b值的大小可看出,根系分布较深的品种有丰矮占1号、培杂72、华粳籼74、特三矮、二青矮,根系分布较浅的有华航1号、七华占,粳籼89、七山占则处于中间.3 讨论不同水稻品种的根系体积和根干质量的总量存在差别,在土壤不同层次的分布差异较大,根系体积和根干质量都随土层深度增加而减少,主要分布在耕作层(0～20cm),而表层(0～10cm)就占80%以上,10cm以下根质量所占比例11191%～22127%,20 cm以下就更少了.在同一耕作层中,不同品种在上层(0～10cm)和下层(10cm以下)所占比例有明显差别.本研究表明,上层根和下层根与产量的相关关系不一样.下层根质量与每穗粒数和千粒质量成正相关关系,而且与产量达到显著正相关水平(R= 0172583);上层根和总根质量与每穗粒数成负相关,与结实率成正相关,每穗粒数和结实率相互抵消,因此使得上层根质量与产量没有显著相关关系.上层根主要是在生育中后期形成,对于提高结实率和粒质量作用明显,而下层根主要在生育前期形成,对于促进分蘖、奠定足穗大穗基础有重要作用[12].因此培育深层根系有利于产量的提高,这与前人研究[13～15]相似,即水稻产量水平在达到一定程度时,与上层根关系密切,而要更高产时,下层根作用更大.凌启鸿[11]研究认为叶角的大小在很大程度上受根系分布的调控,在群体叶面积指数较大的情况下,培育分布深而多纵向的根系,有利于改善群体通风透光,增加群体光合作用和提高产量[11].一般可通过下列措施如育种(选育深层根系的品种)、深耕、施肥(深施肥和增施有机肥)、水分管理(干湿交替、一定水分胁迫等)等促进下层根的发育.对于水分管理方面,在分蘖早发的情况下,有效分蘖期后应及早排水,分次搁田,生育中后期坚持湿润灌溉,更新土壤环境,从而使根系向深层扩展,提高根系活力[12].3第3期蔡昆争等:水稻根系的空间分布及其与产量的关系 参考文献:[1] 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