摘要：水稻根系在其生長(zhǎng)發(fā)育中起著重要的作用，其為植物本身提供養(yǎng)分與水分，對(duì)于水稻根系的研究具有重要意義。

關(guān)鍵詞：水稻；根系；研究法；發(fā)展

中圖分類號(hào)： S233.71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 1674-0432（2014）-10-26-1

水稻根系是水稻吸收養(yǎng)分和水分的重要器官，也是很多物質(zhì)同化、轉(zhuǎn)化或合成的場(chǎng)所，還是與地上部進(jìn)行物質(zhì)交流的代謝器官。其生長(zhǎng)情況與活力會(huì)直接影響整個(gè)水稻的生長(zhǎng)發(fā)育、營(yíng)養(yǎng)狀況和產(chǎn)量水平。國(guó)內(nèi)外對(duì)于水稻根系的研究多集中于根系形態(tài)、根系發(fā)育、分布和生理活性，并取得了較大的進(jìn)展。

1 水稻根系的研究

1.1 水稻根系的形態(tài)

水稻的根系是由冠根和側(cè)根組成的。冠根和分枝的側(cè)根的數(shù)量、生長(zhǎng)方向、長(zhǎng)短粗細(xì)等的不同，就形成了水稻復(fù)雜的根系。川田于上世紀(jì)80年代對(duì)水稻的冠根及分枝的側(cè)根的形成、分化、組織結(jié)構(gòu)和生理形態(tài)等進(jìn)行了基礎(chǔ)性的研究，為后人對(duì)水稻根系的深入研究奠定了基礎(chǔ)。

1.2 水稻根系的功能

眾所周知，水稻通過根系從土壤中吸收水、無(wú)機(jī)鹽等養(yǎng)分。1984年，上川和橫山等人發(fā)現(xiàn)水稻根系不僅能吸收水、氮、磷、鉀等無(wú)機(jī)養(yǎng)分，還能夠吸收二氧化碳或碳酸，打破了人們的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。水稻經(jīng)過根系吸收釋放的碳酸占水稻總體釋放碳酸的22%～34%，這表明水稻根系吸收的二氧化碳或碳酸對(duì)地上部分的碳素代謝起到了不容忽視的作用。1996年，李木英認(rèn)為，水稻根系吸收無(wú)機(jī)鹽的強(qiáng)度隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)而逐漸加大。

此外，水稻根系還能夠合成氨基酸和一些植物激素。1998年，黃發(fā)松發(fā)現(xiàn)水稻根系能夠合成促進(jìn)核酸和蛋白質(zhì)生成的玉米素，這對(duì)后期葉片維持光合作用，提高灌漿有著重要的作用。

1.3 水稻根系與產(chǎn)量的關(guān)系

為了研究水稻根系與產(chǎn)量的關(guān)系，人們對(duì)水稻的根系進(jìn)行了人為的劃分。穗分化開始后根上部3個(gè)發(fā)根節(jié)位發(fā)生的根為上層根，下部其他所有根位為下層根。根據(jù)川田的測(cè)定，上層根形成的產(chǎn)量占總產(chǎn)量的60%～80%，這表明上層根對(duì)產(chǎn)量的形成有著重要的作用，但是與此同時(shí)，為了讓產(chǎn)量突破9t·hm-2，則需要重視下層根的發(fā)育。近年來(lái)有研究表明，水稻的下層根在前期與中期起著主要的作用，可以提高其克服不利環(huán)境的能力，培養(yǎng)下層根是進(jìn)一步提高高產(chǎn)水稻產(chǎn)量的可行措施。

2 水稻的根系研究法

2.1 根系研究的發(fā)展歷史

根系具有重要的作用，人們很久以前就開始對(duì)根系展開了研究。早在西漢時(shí)期，就相繼產(chǎn)生了保護(hù)作物根系，促進(jìn)扎根的“代田法”和“區(qū)田法”。不過根據(jù)文獻(xiàn)記載，德國(guó)學(xué)者Hales最早對(duì)根系進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，他于1727年采用了簡(jiǎn)單挖掘法探究作物根系在土壤中的分布情況，這種挖掘研究根系的方法一直沿用了一個(gè)多世紀(jì)。1892年，美國(guó)的king先將土壤用鐵絲網(wǎng)分割隔離，然后用水沖去，從而獲得了接近自然狀態(tài)的根系，推動(dòng)了作物根系的研究。1897年，美國(guó)的Goff將上述方法進(jìn)一步改進(jìn)，成為了釘板法。在這一時(shí)期，德國(guó)的Knop、Nobbe和Saussure等一些學(xué)者也開展了水培法、盆栽法的相關(guān)研究。1923年，美國(guó)的Weaver改進(jìn)了挖掘法，并首次將其運(yùn)用到水稻根系的研究。之后，隨著科技的快速進(jìn)步，以同位素示蹤技術(shù)、影像技術(shù)、計(jì)算機(jī)等為代表的新技術(shù)的采用極大地推動(dòng)了作物根系研究的發(fā)展。

2.2 常見的水稻根系研究法

水稻長(zhǎng)期生長(zhǎng)在淹水環(huán)境中，根系也很纖細(xì)，對(duì)根系進(jìn)行完整的取樣與觀察比較困難，這在一定程度上制約了對(duì)水稻根系的研究。目前的根系研究方法大多是借鑒其他植物的研究方法，并結(jié)合水稻的自身特點(diǎn)加以改造而成。從研究方法上，水稻根系的研究方法可以分為挖掘法和非發(fā)掘法兩種。挖掘法主要有原狀土片法、原狀土柱法、網(wǎng)袋法、簡(jiǎn)易根箱法、塑料管土柱法；非挖掘法主要有霧培法、同位素示蹤法、桶（盆）缽栽培法、沙培法、水培法、水上栽培法等。

3 水稻根系的研究展望

經(jīng)過近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，人們對(duì)于水稻根系對(duì)地上部分的生長(zhǎng)和產(chǎn)量的重要作用有了廣泛的認(rèn)識(shí)，根系研究的技術(shù)手段也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。但是，相對(duì)于地上部分而言，由于根系生長(zhǎng)在地下，研究的方法受到了各方面的限制，難度比較大，廣度與深度也略有不足，在以后的研究中有待加強(qiáng)。

3.1 高超產(chǎn)水稻根系形態(tài)特征對(duì)產(chǎn)量的影響

與常規(guī)水稻相比，超高產(chǎn)水稻根系形態(tài)、特征所具有的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)如何影響產(chǎn)量，對(duì)此進(jìn)行研究，可對(duì)定向培育與調(diào)控水稻根系形態(tài)提供指導(dǎo)，有助于實(shí)現(xiàn)水稻超高產(chǎn)。

3.2 水稻根系分泌物對(duì)產(chǎn)量的影響

水稻根系的分泌物中，哪些種類的分泌物影響著地上部分的產(chǎn)量，各種栽培耕種措施對(duì)根系分泌物的影響，從而揭示出各種栽培技術(shù)調(diào)控水稻根系生長(zhǎng)發(fā)育的機(jī)理，從而有助于改進(jìn)栽培技術(shù)并以此指導(dǎo)生產(chǎn)，提高水稻產(chǎn)量。

3.3 水稻根系根尖超微結(jié)構(gòu)

水稻的根尖具有感知、傳遞環(huán)境信號(hào)，吸收水分、養(yǎng)分等重要作用，生理活性非常高。但是限于目前的技術(shù)條件，對(duì)于水稻根尖的超微結(jié)構(gòu)的研究不夠細(xì)致，根尖超微結(jié)構(gòu)的養(yǎng)分吸收與產(chǎn)量的關(guān)系，栽培技術(shù)的調(diào)控對(duì)根尖的影響機(jī)理等尚未明確，對(duì)此進(jìn)行更進(jìn)一步的研究很有必要。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱德峰,林賢青, 曹衛(wèi)星,等.水稻深層根系對(duì)生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2001, 34(4): 429-432.

[2] 吳朝暉,周建群,青先國(guó),等.水稻根系研究的現(xiàn)狀及展望[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué), 2008, (6): 21-24.

[3] 張成良,尹富強(qiáng),陳大洲,等.水稻根系研究法的現(xiàn)狀[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2006, 18(2): 34-36.

作者簡(jiǎn)介：施淑斌，東豐縣植物保護(hù)植物檢疫站，高級(jí)農(nóng)藝師。