水稻根系通气组织与根系泌氧及根际硝化作用的关系

通过根箱土培试验研究了不同产量籼稻品种中旱22(ZH,高产品种)及禾盛10号(HS,低产品种)苗期根系生长、通气组织发育、根系径向泌氧量(radial oxygen loss,ROL)以及根表和根际土壤硝化强度差异。结果表明,除水稻播种40 d时二者根数量和根干重无显著差异外,ZH根直径、根数量和根干重均显著高于HS,二者差异尤其表现在根系生物量差异。两个水稻品种在距根尖20 mm处均可见辐射状通气组织,ZH皮层薄壁细胞已经完全崩溃形成连接中柱和外皮层的纵向气腔,而HS皮层薄壁细胞未发生完全离解,但仍能观察到明显的连接中柱和外皮层的纵向气腔的形成。同时ZH外皮层厚壁细胞体积较小,排列紧密,细胞壁增厚程度大;而HS外皮层厚壁细胞体积相对较大,排列疏松,细胞壁增厚程度相对较小。表明高产品种通气组织发育比低产品种更加完善,表现为ZH根孔隙度(porosity of root,POR)显著高于HS,且高产品种对水稻根系ROL的屏蔽作用较低产品种更强,为根系提供更充足的氧气供应,促进根系生长。除了水稻播种后40 d时ZH和HS单根ROL无显著差异外(P<0.05),ZH单株、单位重量以及单根ROL均显著高于HS(P<0.01)。两个水稻品种硝化强度均表现为根际土壤显著高于根表土壤(P<0.01),前者大约是后者的3—6倍。两个品种根表土壤硝化强度无显著差异,而ZH根际土壤硝化强度均显著高于HS。相关性分析结果表明水稻根际土壤硝化强度和整株水稻ROL呈极显著正相关关系(r=0.803,P<0.01),和水稻POR也呈现极显著正相关关系(r=0.808,P<0.01),同时和根系直径、数量和干重均呈极显著正相关关系(P<0.01)。而根表土壤硝化强度和以上指标均无相关关系。由于硝化作用是好氧过程,因此高产品种由于根系发达,通气组织发育好,相应ROL也较大,造成根际土壤氧气含量高,从而可能导致根际土壤硝化强度显著高于低产品种。