红壤丘岗区旱作水稻根系建成动态与根际土壤磷活化特性研究

Aim at the restriction of seasonal arid condition for traditional paddy planting and the decrease of phosphorus validity for paddy planted in dry condition, this project plans to obtain paddy genotype for different efficiency of phosphorus under the dry planting condition, through ways and so on field, potted plant, cultivation, integrating the two-dimensional root system and the three dimensional laser scan, using the root configuration image reconstruction as well as the method of soil cultivation box dimension and so on advancing analysis means for root and soil systems, we research from the difference of phosphorus efficiency for dry paddy, the root shape and the configuration in entire planting period and activation properties and so on. Through the reaction characteristic of rhizosphere reforming dynamic to phosphorus using under dry condition, establishes the digital root configuration model of dry paddy, simultaneously definite the correlation of the phosphorus using efficiency, the various targets for root built as well as the rhizosphere phosphorus activation characteristic. We want to reveal the mechanics of the high using of phosphorus under dry condition in red soil area from the root of paddy to the rhizosphere. Based on these, paper tries to apply the theoretic basis for reasonable employment technology, also provides the accurate physiological biochemistry targets and the parameters for the high using of phosphorus of phosphorus in south red soil under dry paddy.

针对南方红壤丘岗区季节性干旱制约传统淹水稻作以及水稻旱作条件下磷素有效性降低等问题，本项目拟以筛选得到的旱作条件下不同磷素效率的水稻基因型为材料，通过田间、盆栽、培育等方式，将二维根视系统与三维激光扫描有机结合，采用根构型图像重建以及土培盒维数法等先进的研究根土系统的分析手段，从不同磷效率旱作水稻磷素吸收利用的差异、全生育期根形态和构型动态特征及其根际土壤磷素活化特性等方面开展研究，掌握旱作条件下根系建成动态对磷素利用的响应特征，初步建立数字化旱作水稻根构型模型，同时明确磷素利用效率、根系建成诸指标以及根际磷素活化特性三者之间的联系。旨在从水稻旱作条件下的根系到根际，多角度有重点地揭示红壤丘岗区旱作水稻磷素高效利用的机制，为在实践上提出南方丘岗区旱作水稻磷肥的合理施用技术提供理论基础，也为水稻磷素高效利用的遗传研究提供准确的生理生化指标与参数。

磷是作物重要的营养元素，目前有关旱作水稻根系磷素吸收利用及与磷效率相关的旱作水稻根系动态建成方面的研究缺乏。本研究采用田间、盆栽、培育方法相结合的方法，以旱作条件下不同磷素利用效率的水稻品种为材料，研究了水稻根形态和构型等建成特征及根际土壤磷素活化特性等，为水稻磷素高效利用的遗传研究提供准确的生理生化指标与参数。.主要研究结果如下：.本研究选用江西红壤区10个常规水稻品种进行田间筛选试验，结果表明：适当施磷能增加各品种的籽粒、生物学产量和磷素积累量，但不同品种间存在较大差异。品种10的籽粒产量和秸秆量的综合力分别为85.78%、56.82%，磷素利用效率平均值为305.18，均显著优于其他品种；品种7的籽粒产量和秸秆量的综合力分别为-5.39%、32.33%，磷素利用效率平均值为124.00，显著低于其它品种。.为了解不同品种根系生长与根际磷素活化的关系，同时进行了上述品种的苗期根盒试验。结果表明：磷肥的施用对水稻苗期的生长影响明显，施用磷肥后，水稻通过优化养分的分配和转移来增加生物产量和降低根冠比，促进优态根型建成和根的更好生长，但是不同品种间存在显著差异。.在上述两组试验基础上，挑选出旱作条件下磷高效（品种10）与磷低效（品种7）水稻品种，进行全生育期土培试验。结果表明：（1）磷素对不同水稻生物量、根系分布的影响：苗期时，磷处理对不同品种生物量影响不显著。生长30天到60天时，高磷水平下的生物量是低磷水平下的4.85倍。60天到90天时，施磷水稻的生物量是不施磷水稻的1.51-2.83倍；不施磷时，磷高效品种生物量是低效品种的2.28倍。整个生育期中，根系在0-5cm土层的分布比例为48%-75%。（2）磷素对水稻根际土壤特征的影响：生长前30天时，水稻根际土壤的pH值最低，相应的酸性磷酸酶活性最高，但此时土壤中溶磷细菌数量处于中等水平；生长60天时，土壤pH值升高，酸性磷酸酶活性处于最低水平，但是溶磷细菌数量达到最高。（3）不同土层中，根际土壤酸性磷酸酶活性和溶磷菌数量均高于非根际土壤，根际土壤的有效磷含量较高，表明根际土壤对有效磷的活化和富集作用强于非根际土壤。表层土壤的根际pH值低于其他土层，酸性磷酸酶活性和溶磷细菌数量高于其它土层。（4）植物凝胶培养的可视化根角的立体结构表明磷高效水稻的生长角小于磷低效水稻品种；磷素的缺乏会导致水稻根角的增加。