冷浸田改良對水稻根系發育及產量的影響

楊 康，張枝盛，瞿和平，劉 偉，楊 漢，秦曉銀，黃志謀

（1.咸寧市農業科學院，湖北 咸寧 437100；2.湖北省農業科學院糧食作物研究所，武漢 430064）

冷浸田是指受地下冷水浸漬而形成的一種低產水稻（Oryza sativaL.）田［1］。冷浸田具有地下土壤溫度低、低氧、土壤通氣性差的特性，使土壤有機質分解緩慢，潛在肥力無法充分利用，造成產量低下［2］。中國的冷浸田面積達346萬hm2［3］。針對冷浸田進行定向改良，可以提高冷浸田的糧食單產水平。通過改良大面積存在的冷浸田是中國糧食增產、穩產的一個重要手段。

針對冷浸田的特性，學者們采取了一系列措施對其改良來提高單產水平，例如開溝排水、興修水利等。有研究表明，在冷浸田使用化學調節劑可改善土壤氧化還原性，減少活性還原物質含量，提高根系活力［4，5］。在栽培措施方面，壟作模式可以有效改良冷浸田土壤特性，提高水稻產量［6，7］。

目前關于冷浸田改良的研究大多是從單項改良措施進行，缺乏各種措施相結合的研究。因此，本試驗以湖北省鄂東南（紅黃壤區）典型冷浸田為研究對象，在施化肥、秸稈還田的基礎上配施微肥，并輔以挖溝排水，集成各改良措施形成一整套技術模式，研究該技術模式對水稻根系生長、干物質含量及產量的影響，為冷浸田改良治理提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗地位于湖北省咸寧市咸安區汀泗橋鎮赤崗村。供試水稻品種為泰優398，試驗田為鄂東南（紅黃壤區）典型冷浸田。

試驗設置3個處理：①常規技術模式（CK），機插，秸稈還田，常規管理，底肥為化肥600 kg/hm2；②微肥技術模式（T1），機插，秸稈還田，底肥為化肥600 kg/hm2+鋅肥 30 kg/hm2+硅肥 150 kg/hm2+石灰1 500 kg/hm2；③暖田技術模式（T2），機插，秸稈還田，田間機械起廂，底肥為化肥600 kg/hm2+鋅肥30 kg/hm2+硅肥150 kg/hm2+石灰1 500 kg/hm2。每個處理面積各0.27 hm2。

1.2 指標測定方法

1.2.1 根系形態測定 成熟期時每個處理取3穴水稻。以每穴水稻根為中心，挖取長、寬、深均為20 cm的土塊，將挖取的土塊裝于70目的篩網袋中，洗根時先用流水緩慢沖洗，然后用農用壓縮噴霧器沖洗干凈。根系形態測定用根系分析系統（Win?RHIZO）進行分析。然后將根、莖和葉鮮樣放置恒溫箱內，105℃殺青 30 min，然后 75℃恒溫烘 3～4 d，稱量各部位干重，并計算根冠比。

1.2.2 產量性狀考察 在苗期每小區選定10穴水稻調查基本苗、分蘗數，成熟期將10穴取樣考種，調查有效穗數、每穗總粒數、每穗實粒數、千粒重，計算理論產量。

圖1 3種模式下水稻不同生育期根系生長情況

1.3 數據處理

數據用Excel軟件和R軟件進行統計分析，用LSD法進行樣本平均數的差異顯著性比較。

2 結果與分析

2.1 不同模式下水稻根系生長差異

不同模式對冷浸田水稻根系生長的影響不一。由圖1可知，各水稻根系的構成因子在不同模式下根系結構具有顯著差異。T1、T2在水稻不同生長時期時各根系指標都優于CK，說明T1與T2可以顯著改善土壤理化性質，提高水稻根系的生長發育能力，促進水稻植株的物質與營養運輸；與T1相比，T2分蘗盛期的平均單株根系總長顯著增長，成熟期的平均根直徑、平均單株根表面積、平均單株根體積增大。綜合分析認為，與CK相比，T2、T1可以顯著提高水稻根系生長，T2效果最顯著，T1次之。

2.2 不同模式下水稻干物質含量差異

由表1可知，與CK相比，T1株高、根干重顯著增加，分別增加8.79%、67.79%，其他干物質指標與CK差異不顯著，說明T1促進根系發育，有利于營養物質運輸，提高水稻根干重。與CK相比，T2在各指標上都顯著高于CK，其葉干重、莖干重、根干重分別比 CK高 60.08%、41.88%、89.07%，其中增長最大的是根干重，說明T2為水稻植株生長提供有利的生長環境，增加植株干物質累積，提高根冠比。

在葉干重、莖干重、單穗重上，T2要顯著高于T1，而T1和CK無顯著差異。在根干重上，3種模式的差異均達顯著水平，其中T2最高，CK最低。綜合分析認為，相比CK和T1，T2可以顯著提高水稻干物質累計含量。

2.3 不同模式下水稻產量及產量構成因子差異

由表2可知，與CK相比，T1每穗實粒數、實際產量顯著高于CK，分別達6.47%、12.98%，其他指標T1與CK間沒有顯著差異，說明T1能有效提高水稻實粒數，從而達到增產的目標；T2的分蘗數、單株有效穗和每穗實粒數要顯著高于CK，分別達49.72%、20.00%、11.53%，增產達 21.42%，說明 T2更有利改善水肥管理，改良冷浸田土壤特性，促進分蘗，增加有效穗和實粒數，進而增加產量。

表1 3種模式下水稻植株株高及干物質含量表現

表2 3種模式下水稻產量及產量構成因子表現

3 討論

冷浸田由于長期受冷水浸泡，形成了與其他類型中低產田不同的特點，概括起來是冷、爛、瘦、毒［8］。該類型土壤潛在肥力高，但速效養分少，地溫低且缺氧條件下還原物質積累［9］，如何利用土壤潛在肥力促進水稻生長成為學者們研究的對象。前人就肥料使用、水分管理、耕作模式、栽培措施、秸稈還田等不同方式改良冷浸田生態環境、提升作物產量潛力做了大量的研究，但都是從單方面調節生產因子來提升冷浸田的經濟價值［10，11］。本試驗通過集成前人關于冷浸田改良的研究成果［12-14］，研究出一整套關于冷浸田改良的栽培措施，提出了挖溝排水、施堿改酸、微肥調控、秸稈還田的技術模式，被稱之為暖田技術模式。該模式在根系發育、干物質積累、產量上具有明顯優勢，產量較CK顯著提高，在咸寧市冷浸田中應用暖田技術模式可增產21.42%。

根系是植物在生長發育過程中吸收水分和養分的重要器官，健壯的根系能夠為作物生長提供充足的養分和水分，保證作物高產。冷浸田由于長期漬水，導致土壤通透性差，氧氣供應不足，對水稻根系造成了嚴重毒害作用，甚至在前期造成爛秧死苗現象［12］。目前在冷浸田改良對水稻根系的影響方面研究較少，本試驗測定了成熟期的水稻根系形態，發現與CK相比，T2能夠顯著增加水稻根系總長、平均根直徑、平均根表面積、根體積，促進根系生長發育。

綜合來看，T1和T2可以顯著改善水稻田間土壤理化性質，提高根系生長能力，增強根系發育，促進水稻營養物質運輸效率，增加干物質含量，提高水稻產量，與 CK相比，T2增產 21.42%，T1增產12.98%。T2在改善土壤理化性質、提高根系生長、促進干物質含量方面要優于T1。綜合而言，T1和T2是因地制宜提出的一套栽培措施，分別在根系發育、干物質積累上具有明顯優勢，產量較CK顯著提高，這2種模式中，T2效果最顯著，T1次之，故從冷浸田改良治理提升水稻產量、綜合生產力及經濟效益考慮，暖田技術模式（T2）在冷浸田耕種上具有顯著優勢。