水稻根系分布同产量之间关系的研究进展

王昱　王玮　范杰英

摘 要：水稻这种作物在世界很多国家的农业发展中都占有重要地位，而水稻根系又决定着其在整个生长过程中的效果，只有水稻有良好的生长情况才能够有良好的产量。所以本研究主要是以水稻根系与产量之间的关系为研究对象，首先，对水稻的根系分布以及根系形态2方面的研究成果进行了总结和分析，然后，根据这些分析结果对水稻根系与产量之间的关系进行了研究，以通过优化水稻的根系状况来不断提高其产量。

关键词：根系分布；根系形态；水稻产量

中图分类号：S-3 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170332015

水稻不仅在我国南方农业生产中占有非常重要的地位，在世界其他很多国家和地区中水稻在农业生产中也占有非常重要的作用。水稻根系研究是水稻科学中一个非常重要的组成部分，受到来自农业各个领域专家和学者的关注，在水稻根系形态研究、根系与产量关系、根系生长与环境关系、根系生长调控以及遗传等方面都进行了大量的研究。

1 关于根系分布的研究

有关水稻根系分布的研究早在20世纪30年代就已经出现了。我国学者在对土壤中的根系进行深入研究后用“根相”一词来对土壤中根系的分布情况进行定义。

张加强（2011）在研究中发现，水稻的品种的不同会对根系体积以及干物质量等产生一定的影响，而且与所处土壤的深度也有一定的关系，这2方面的因素都会随着根系在土壤中深度的加深而不断的减少。水稻的根系主要分布在耕作层和表层中，很少有水稻的根能够达到20cm以下。在同样的耕作层中，水稻的品种不同，其在耕作层中的质量也会有很大的区别。

郭士伟等（2012）对水稻根系分布与叶角的分布进行研究，发现水稻根系分布不仅与叶角有一定的联系，而且两者之间存在一定的几何关系，但是在研究过程中所进行使用的土壤并不适合所有品种水稻的生长，这也在很大程度上对研究的过程造成了一定的阻碍，也正是因为这种原因的影响，所以使得对不同水稻根系的研究到现在为止还不够全面。

侯立刚（2012）在对水稻根系的研究中发现：水稻根系的分布具有一定的规律，最重要的规律就是随着根深度的增加水稻的干物重就会逐渐减少，另外，在研究过程中还发现根系在土壤中的分布特征与整个水稻的形状也有一定的联系，随着水稻根深度的不断增加，水稻叶片与茎之间的角度越小；从根系的生长情况来看，水稻在进行齐穗期后根系还在生长，但是水稻的品种不同，根系在这个阶段的生产情况也存在一定的不同，但是根系的形态在齐穗期就已经基本形成，在后期的变化并不会引起在形态上较大的改变。

林莺等（2013）在对水稻根系分布的研究中将不同分布位置、生长年龄以及功能期不同的水稻进行分开研究，在研究过程中发现从根系中下部生长出来的冠根以及小的分支根的萌发时间主要是生长期，生长方向为斜下方以及直下方，大部分的根系都处在土壤层的5cm以下的表层，这些根系的主要在功能期的前期以及中期的前半部分生长；而从上部3个节位长出的冠根以及分支根的功能生长期主要是在穗分化至乳熟末期，呈横向生长，这些根系大多分布在5cm以上的土壤表层中。生长的时期主要是功能中后期。

2 根系的形态

根系在生长过程中所呈现出来的特征在很大程度上受水稻养分效率的影响。目前有很多学者都对根系形态进行了研究。整个研究主要包括2個方向：根形态，这是根系能够表现出现的主要特征，包括长度、分枝情况以及根毛情况等；根构型。这是指同一根系中不同类型的根在土壤中的空间造型和分布，潘凤英（2011）通过研究得出水稻根系的长度、重量以及吸收养分的面积等都能够对根构型产生一定的影响，根构型能够在很大程度上反应出根对土壤中养分的吸收情况，通过对根构型进行研究，能够发现土壤或者是其他环境中存在的问题。

在对水稻根系进行研究的过程中，研究人员使用了很多有效的方法进行研究。由于每株秧苗都会有很多的分枝，而且每个根的长度、重量等都会有一定的区别，所以要想对不同的水稻根系进行有效的研究，就必须在研究过程中选择合适的研究方法。

杨建昌（2012）在对根系研究过程中发现我国早在西汉时期就提出了用“代田法”和“区田法”2种方法来对作物的根系进行保护，利用这2种方法来促进根系的生长。而在文献资料中对作物根系研究比较详细的是德国的学者Hales，他在1727年就使用了挖掘法在对植物根系分布进行研究，这种方法受到了很多学者的认可，从而在农作物根系研究中沿用了100多年的时间，一直等到1892年，美国的King使用了网状的钢丝箱将根系与土壤进行分离，然后再用水冲走其他残余土壤，通过这种方法能够保证根系的完整性，从而大大促进了学者对作物根系的研究。后来，美国学者Goff在1897年对King的这种方法进行了进一步的改良，使用钉板代替了网状钢丝箱。进入20世纪之后，美国植物生态学家Weaver对Hales的方法进行了进一步的改良，并将改良后的方法应用到对水稻根系的研究中，至此学术界在水稻根系方面的研究才开始正规起来。

通过对已有水稻根系研究方法进行总结的基础上发现，虽然现有对水稻根系的研究方法很多，这些方法都能够在一定程度上对水稻根系形态进行研究，但是每种方法都还存在着一定的缺陷，有的是在实践中的可行性比较低，有的是对根系的损伤比较大等，针对这些情况，世界各国的学者和植物专家还需要不断探索更加有效的方法来加强对水稻根系的研究。

3 水稻根系分布与产量之间的关系

刘学等（2014）由于我国经济水平的不断发展，国内总耕地面积不断减少，农作物粮食安全方面的问题尤为突出，以此对提高水稻增产进行讨论研究，水稻根系对水稻的生长起着重要的作用。水稻对水分及营养物质的吸收主要靠根部来完成，在水稻生长过程中，水稻对周围环境的适应度、生长发育及产量发挥着重要作用。因此在研究如何提高水稻增产时，往往把水稻的根部作为主要研究对象。水稻根部结构较为复杂，在对其进行研究时带来了很多困扰，经过科研人员的共同努力，对水稻根系的研究得到了可惜的成果。

金千瑜等（2014）在研究中发现，水稻根系对水稻生长发育产生的影响还取决于水稻根系本身的形态指标，及根系在土壤中的分布都有一定的关系。水稻在生长过程中它的根部分布的越深，则它的叶角就越小，叶片挺直，产量也会较高；反则产量较低。另外他还发现水稻的根部分布影响叶角，当水稻叶角面积比较大、且纵向根系分布较为密集时，有利于加强水稻的光合作用提高农作物的产量。

吴朝晖（2012）认为在实际生活中高产水稻大多都具有不易早衰、颗粒饱满以及水稻秸秆青绿的特点，之所以出现这些优点都可以归根于其根系在土壤中扎根比较深，他认为不同品种的水稻在不同的土壤层中会具有很明显的生长差异，水稻扎根越深，则其产量会越高，而其果实的数量也和其扎根的深度有明显的关系，所以在在实际水稻种植过程中，要重视根系的深度，有效的培育深层根系能够在很大程度上提升水稻的产量。

任思荣（2013）在对前人的研究进行总结的基础上，得出水稻的产量与根系的根数、重量以及吸收面积等都有一定的关系，他对10个不同品种的水稻的根系分布情况与其发育以及产量情况的关系做了实践性实验，发现所有品种的水稻在抽穗期以及成熟期的发育和产量变化最为明显，而且这2个时期的根冠比与产量有非常明显的负相关关系。

谢祖彬（2013）发现前人多是在室内对水稻进行了根系与产量的研究，虽然这些情况也能够得出根系分布与产量之间的关系，但是在实际情况中水稻是生存于自然环境中，会受到各种环境因素的影响，这些环境因素也会在很大程度上影响到根系的发展，从而影响到水稻的产量，所以说现有的对水稻根系分布与产量之间关系的研究还具有一定的局限性和特殊性，在后续的研究中应该充分考虑到环境中的空气、水以及土壤等各方面的因素，从而更加全面的对水稻根系分布以及产量之间的关系进行研究。

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作者簡介：王昱（1980-），女，助理研究员，硕士，主要从事农业信息综合研究；姜晓莉（1966-），女，硕士，副研究员。