何 艷，嚴(yán)田蓉，郭長春，李 娜，彭志蕓，唐 源，馬 鵬，余華清，孫永健，楊志遠(yuǎn)，馬 均

（1. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所，溫江 611130； 2. 作物生理生態(tài)及栽培四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，溫江 611130）

0 引 言

根系在水稻生長發(fā)育過程中起著重要作用，一方面它直接從土壤中攝取養(yǎng)分供水稻生長，另一方面它也是影響水稻生長發(fā)育的某些氨基酸和激素等生理活性物質(zhì)合成的重要場所[1]，水稻根系生長發(fā)育狀況對產(chǎn)量形成有重要影響，在一定范圍內(nèi)單莖根質(zhì)量大、粗壯、長度長、扎根深、活性高、衰老慢有利于高產(chǎn)[2]，但過于龐大的根系會大量消耗地上部同化產(chǎn)物，反而不利于高產(chǎn)形成。水稻根系生長發(fā)育除品種間基因型差異外，還與生產(chǎn)管理措施密切相關(guān)。人工移栽稻根系入土較深、粗壯、活性強(qiáng)，單莖優(yōu)勢較大，機(jī)插稻單莖根系入土較淺、根較細(xì)，活性較弱，但群體優(yōu)勢明顯[2]。前人研究表明秸稈還田主要對土壤養(yǎng)分[3-4]、pH值、水分含量、土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和容重[5]等發(fā)揮作用，進(jìn)而影響水稻根系生長發(fā)育和產(chǎn)量形成。秸稈還田前期，若土壤氮素匱乏，則微生物分解秸稈耗氮會與植株?duì)幍?，釋放的有機(jī)酸等對根系亦有毒害，導(dǎo)致水稻苗期根系及地上部生長均受到抑制，甚至發(fā)生僵苗現(xiàn)象[6-7]。秸稈還田后期養(yǎng)分大量釋放，與根系共生的細(xì)菌大量繁殖提高了養(yǎng)分的有效性，促進(jìn)土壤團(tuán)聚體形成，提高其有效性，有效改善土壤通氣條件，降低白天地表溫度，為根系生長創(chuàng)造適宜的環(huán)境[5]，最終促進(jìn)水稻中后期根系以及地上部生長發(fā)育[8-10]。秸稈還田對水稻抑制或促進(jìn)作用的發(fā)生時間及程度與生產(chǎn)管理措施、氣象條件息息相關(guān)，前人對單一秸稈還田方式與水稻栽插方式結(jié)合的研究導(dǎo)致稻田秸稈還田綜合效應(yīng)的公開報道存在較大差異[11-13]。杜康等[14]通過盆栽試驗(yàn)研究不同栽插方式間的對比顯示：秸稈翻埋還田抑制了移栽后20 d人工移栽和機(jī)插稻栽秧苗生長，且機(jī)插稻僵苗現(xiàn)象較人工移栽嚴(yán)重。而秸稈覆蓋與翻埋還田在土壤中的分布、與土壤接觸程度等不同，導(dǎo)致其腐解速率及對水稻根系生長及產(chǎn)量形成的影響亦可能存在較大差異。本試驗(yàn)研究2種栽插方式水稻在3種秸稈還田方式下的根系生長發(fā)育和產(chǎn)量形成特點(diǎn)，以期篩選出能實(shí)現(xiàn)四川稻區(qū)水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的最優(yōu)秸稈還田和栽插方式組合，為該地區(qū)農(nóng)田秸稈廢棄物利用、稻田土壤培肥及水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

本試驗(yàn)以F優(yōu)498為試驗(yàn)材料，于2016、2017年在成都溫江四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所試驗(yàn)田進(jìn)行（N30°44′，E103°52′），2016年前茬為馬鈴薯，2017年前茬為小麥。供試土壤為砂壤土，2 a 0～20 cm土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)見表1。水稻生長期間旬平均溫度和降雨量見圖1。

表1 土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)（0～20 cm）Table 1 Soil basic physicochemical properties（0-20 cm）

圖1 2016－2017水稻生長季平均氣溫和降雨量Fig.1 Mean temperature and precipitation during growth seasons of rice in 2016－2017

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用 2因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)設(shè)置秸稈不還田（M0）、覆蓋還田（M1）和翻埋還田（M2）3種還田方式，副區(qū)為人工移栽（C1）和毯苗機(jī)插（C2）2種栽插方式，共6個處理，3次重復(fù)，18個小區(qū)，每小區(qū)19.38 m2。

以2013－2015年四川小麥平均產(chǎn)量為依據(jù)，本試驗(yàn)全量還田的小麥秸稈質(zhì)量為 5 000 kg/hm2（含水率13.5%），整田前將小麥秸稈切割為5～10 cm的小段。覆蓋還田：移栽后1 d將麥稈均勻覆于人工移栽和毯苗機(jī)插行間；翻埋還田：整田時將麥稈均勻覆于土表，用旋耕機(jī)旋入土中。機(jī)插秧使用塑料毯狀育秧盤育秧，每盤播種75 g，育秧方式與人工移栽相同，均為旱育秧，于4月16日播種，5月20日移栽。人工移栽和毯苗機(jī)插栽插規(guī)格采用四川地區(qū)的高產(chǎn)栽培密度和行穴距，人工移栽行穴距為33.3 cm×16.7 cm，單本栽插，栽插密度為18.1萬株/hm2；毯苗機(jī)插采用東洋 PF455S四行插秧機(jī)，行穴距為30 cm×16 cm，每穴1～3株，栽插密度為20.8萬穴/hm2。人工移栽及毯苗機(jī)插主要生育時期見表2。

表2 不同栽插方式下水稻主要生育時期Table 2 Main growth stages of rice under different cultivation methods

氮肥（純氮）用量為135 kg/hm2，按基肥：蘗肥：促花肥：?；ǚ?3:3:2:2的比例施用。其中，基肥于移栽后1 d施用，蘗肥于移栽后7 d施用，穗肥（促花肥和保花肥）分別在倒4葉期和倒2葉期施用。磷肥（過磷酸鈣）用量為P2O590 kg/hm2，作基肥一次施入；鉀肥（氯化鉀）用量為K2O 150 kg/hm2，施用比例為基肥∶穗肥=7:3，穗肥在倒 4葉期施用。各小區(qū)間田埂均用薄膜包覆，以防水肥互串，水分及病蟲害等管理按常規(guī)田間管理進(jìn)行。

1.3 項(xiàng)目測定及方法

1.3.1 根系干質(zhì)量及根冠比

于分蘗盛期、拔節(jié)期、齊穗期和成熟期按平均莖蘗數(shù)每小區(qū)取生長一致稻株3穴。分根、莖鞘、葉和穗（齊穗期和成熟期）后，105 ℃下殺青1 h，75 ℃烘干至恒質(zhì)量，分別稱質(zhì)量，計(jì)算單莖及群體地下部、地上部干質(zhì)量和根冠比。

1.3.2 根系形態(tài)指標(biāo)

于分蘗盛期、拔節(jié)期、齊穗期和成熟期，采用原狀土柱法取根，各小區(qū)按平均莖蘗數(shù)取代表性植株 3穴，分別置于尼龍網(wǎng)袋中先在流水中浸泡再沖洗，獲得完整根系，用Epson Expression 10000XL 掃描儀進(jìn)行圖像掃描，再用WinRHIZO根系分析系統(tǒng)對圖像進(jìn)行分析，測定平均根系直徑、單穴總根長、根數(shù)、根表面積、根體積，并計(jì)算出單莖根數(shù)和根長、群體根數(shù)、根長、表面積和體積。其中群體(根數(shù)、根長、表面積、體積)=單莖(根數(shù)、根長、表面積、體積)×平均莖蘗數(shù)×基本苗。

1.3.3 根系傷流量的測定

于水稻拔節(jié)后15 d（孕穗期）、齊穗期、齊穗后15 d和成熟期19:00，每小區(qū)按平均莖蘗數(shù)選擇生長一致的水稻植株2穴，從距離地面7～10 cm橫割莖稈，用已稱質(zhì)量的脫脂棉覆蓋切口并壓實(shí)，用橡皮筋和保鮮袋包裹，于第2天上午07:00取回并稱質(zhì)量，單莖傷流強(qiáng)度（mg/h）=單株總傷流量（mg）/（平均莖蘗數(shù)×12 h）。

1.3.4 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

成熟期每小區(qū)隨機(jī)調(diào)查30穴稻株的有效穗數(shù)，再按平均有效穗數(shù)取 5穴，考查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量等性狀。收獲時各小區(qū)去邊行，按實(shí)收穴數(shù)計(jì)產(chǎn)，并計(jì)算產(chǎn)量變化率，產(chǎn)量變化率=（還田后產(chǎn)量-秸稈不還田產(chǎn)量）/秸稈不還田產(chǎn)量。

1.4 統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 2016統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，DPS 7.05數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，用最小顯著差數(shù)法（LSD）分析不同處理間平均數(shù)在P＜0.05的差異顯著性。結(jié)果與分析中，對于主區(qū)（秸稈還田處理）之間的分析均是平均值之間的比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈還田與栽插方式對根系干質(zhì)量及根冠比的影響

由表 3可知，單莖和群體根系干質(zhì)量先增后減，齊穗期達(dá)到最大，根冠比則從分蘗盛期至成熟期逐漸下降。與秸稈不還田（M0）相比，秸稈覆蓋還田（M1）顯著提高了齊穗期群體根系干質(zhì)量、成熟期單莖和群體根系干質(zhì)量以及根冠比，翻埋還田（M2）則顯著提高了分蘗盛期至齊穗期單莖根系干質(zhì)量、拔節(jié)期至齊穗期群體根系干質(zhì)量以及拔節(jié)期至成熟期根冠比（成熟期根冠比 2017年差異不顯著），表明翻埋還田在促進(jìn)分蘗盛期至齊穗期根干質(zhì)量增加方面占優(yōu)勢，覆蓋還田則能更有效地減緩水稻生育后期根系衰老。

不同栽插方式間，分蘗盛期各秸稈還田方式下、拔節(jié)期覆蓋還田處理下以及成熟期秸稈不還田和秸稈覆蓋還田處理下單莖根系干質(zhì)量均為人工移栽（C1）＞毯苗機(jī)插（C2）（P＜0.05）。從群體根系干質(zhì)量來看，除翻埋還田外，分蘗盛期人工移栽＞毯苗機(jī)插（P＜0.05）；2016年齊穗期則為人工移栽＜毯苗機(jī)插，成熟期2016年覆蓋還田和2017年翻埋還田處理下相當(dāng)，其余均為人工移栽＞毯苗機(jī)插（P＜0.05）。從根冠比來看，分蘗盛期各秸稈還田處理下、拔節(jié)期翻埋還田處理下及齊穗期秸稈還田處理下均為人工移栽＜毯苗機(jī)插（P＜0.05），成熟期人工移栽和毯苗機(jī)插相當(dāng)（P＞0.05）。綜上可知，與毯苗機(jī)插相比，人工移栽水稻前期單莖根干質(zhì)量更大，同時在成熟期亦可保持較大的單莖和群體根系干質(zhì)量，毯苗機(jī)插在分蘗盛期至齊穗期根冠比較大，這種差異在翻埋還田處理下更明顯。

表3 不同秸稈還田和栽插方式下水稻根系干質(zhì)量和根冠比的差異Table 3 Effects of cultivation methods on root dry weight and root-shoot ratio of rice under different straw returning methods

2.2 秸稈還田與栽插方式對根系形態(tài)指標(biāo)的影響

由表4和表5可知，與秸稈不還田相比，秸稈還田間各時期根系直徑差異均不顯著，秸稈還田抑制了分蘗盛期（除根系直徑）根系的生長，其單莖根數(shù)、群體根數(shù)、群體根長和表面積均顯著減少；拔節(jié)期 2種還田方式對單莖根數(shù)的促進(jìn)作用均達(dá)顯著水平，單莖根長和群體根系體積僅在翻埋還田處理下顯著增加（P＜0.05）；齊穗期翻埋還田單莖和群體根系指標(biāo)均顯著高于覆蓋還田（除 2017年群體根系表面積）和秸稈不還田，此外覆蓋還田群體根系表面積和體積顯著大于秸稈不還田，此時根系總量達(dá)到最大，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，根系開始衰老，翻埋處理下根系衰老更快，成熟期單莖根數(shù)和群體根數(shù)表現(xiàn)為覆蓋還田＞翻埋還田（P＜0.05）。

從不同栽插方式來看，分蘗盛期人工移栽稻根系較毯苗機(jī)插粗，在覆蓋還田處理下人工移栽單莖根數(shù)、單莖根長及群體根數(shù)與毯苗機(jī)插相當(dāng)，其余單莖和群體根系形態(tài)指標(biāo)均顯著優(yōu)于毯苗機(jī)插。拔節(jié)期人工移栽直徑在秸稈覆蓋和翻埋還田處理下均顯著大于毯苗機(jī)插，齊穗期直徑（除 2017年覆蓋還田處理）表現(xiàn)為人工移栽＞毯苗機(jī)插（P＜0.05），群體根數(shù)、群體根系表面積和群體根系體積在秸稈翻埋還田處理下均為毯苗機(jī)插＞人工移栽（P＜0.05）。成熟期在翻埋還田處理下各根系指標(biāo)（群體根數(shù)除外）、覆蓋還田處理下單莖根長和群體根系表面積及秸稈不還田處理下單莖根數(shù)、單莖根長、群體根系表面積（2016年除外）和群體根系體積均為人工移栽＞毯苗機(jī)插（P＜0.05）。表明毯苗機(jī)插分蘗數(shù)多，齊穗期時其單莖和群體根系優(yōu)勢顯著，但其根細(xì)且衰老快。以上可見，對人工移栽稻而言，覆蓋還田有利于齊穗期根系的生長，且能延緩花后根系衰老，而對機(jī)插稻來說，翻埋還田更有利于其齊穗期根系生長。

表4 不同秸稈還田和栽插方式對分蘗盛期和拔節(jié)期根系形態(tài)指標(biāo)的影響Table 4 Effects of wheat straw returning methods and cultivation methods on root morphology traits at active tillering stage and jointing stage

表5 不同秸稈還田和栽插方式對齊穗期和成熟期根系形態(tài)指標(biāo)的影響Table 5 Effects of wheat straw returning methods and cultivation methods on root morphology traits at full heading stage and maturing stage

2.3 秸稈還田與栽插方式對單莖根系傷流強(qiáng)度的影響

由表 6可知，齊穗之后單莖傷流強(qiáng)度整體呈下降趨勢，與秸稈不還田相比，秸稈覆蓋還田顯著促進(jìn)了拔節(jié)后15 d，齊穗后15 d及成熟期單莖傷流強(qiáng)度，且其傷流強(qiáng)度最大，齊穗期則是翻埋還田傷流強(qiáng)度最大。

從不同栽插方式來看，拔節(jié)后15 d（除翻埋還田處理）和齊穗期，人工移栽傷流強(qiáng)度顯著大于毯苗機(jī)插；人工移栽在齊穗至齊穗后15 d傷流強(qiáng)度下降較快，齊穗后15 d至成熟期則是毯苗機(jī)插根系衰老更快，成熟時人工移栽單莖傷流強(qiáng)度（除2016秸稈不還田處理）均顯著大于毯苗機(jī)插。

表6 秸稈還田方式與栽插方式下水稻單莖根系傷流差異Table 6 Effects of straw returning and cultivation methods on root bleeding per stem of rice mg·h-1

2.4 秸稈還田與栽插方式對產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

由表7可知，秸稈還田提高了水稻產(chǎn)量（平均3.5%），其中覆蓋還田處理增產(chǎn)（4.62%～4.73%）略高于翻埋還田（0.69%～3.98%）。不同栽插方式間，雖然機(jī)插稻有效穗數(shù)有優(yōu)勢，但人工移栽稻每穗粒數(shù)優(yōu)勢更明顯，總穎花量更大（除2016年秸稈不還田處理），產(chǎn)量更高。秸稈還田后人工移栽水稻均實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)（2.03%～9.81%），且以覆蓋還田表現(xiàn)最佳，而機(jī)插稻產(chǎn)量則是增減并存（-6.00%～1.30%）。

2.5 根系指標(biāo)與產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的相關(guān)分析

單莖根系指標(biāo)（單莖根長與根數(shù)），群體根系指標(biāo)（群體根長、根數(shù)、體積、表面積）分別與產(chǎn)量及其構(gòu)成因素相關(guān)規(guī)律一致，分別以單莖根長和群體根長代表單莖根系指標(biāo)和群體根系指標(biāo)，此外根系與結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量的相關(guān)分析整體相關(guān)性不顯著故不進(jìn)行詳細(xì)分析。由表8可知，分蘗盛期單莖根干質(zhì)量、群體根干質(zhì)量和直徑分別與每穗粒數(shù)、總穎花量、產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，根冠比與有效穗數(shù)呈顯著正相關(guān)，而與每穗粒數(shù)、總穎花量顯著負(fù)相關(guān)，單莖和群體根長與有效穗呈顯著負(fù)相關(guān)。拔節(jié)期單莖根干質(zhì)量、群體根干質(zhì)量及單莖總根長與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，與每穗粒數(shù)和總穎花量呈不同程度的正相關(guān)，直徑與有效穗呈顯著正相關(guān)。齊穗期群體根干質(zhì)量、根冠比與有效穗呈顯著正相關(guān)，此外根冠比與每穗粒數(shù)、產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)，根系直徑與每穗粒數(shù)呈顯著正相關(guān)，群體根長與總穎花量呈顯著正相關(guān)。成熟期單莖根干質(zhì)量、群體根干質(zhì)量、單莖總根長及群體總根長與每穗粒數(shù)、總穎花量和產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，其中單莖根干質(zhì)量和單莖總根長與有效穗呈顯著負(fù)相關(guān)?？梢姺痔Y盛期單莖和群體根干質(zhì)量越大、根冠比小和根系直徑大有利于水稻前期地上部生長，壯稈的形成，促進(jìn)了穎花的形成與分化。成熟期根干質(zhì)量、根系單莖和群體根系形態(tài)指標(biāo)越大，表明齊穗后根系衰老越慢，越有利于灌漿的進(jìn)行，進(jìn)而提高每穗粒數(shù)和總穎花量，保證了產(chǎn)量的提高。

表8 根系性狀與產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的相關(guān)關(guān)系Table 8 Correlations between root traits and grain yield and yield components

3 討 論

3.1 秸稈還田和栽插方式對水稻根系生長的影響

秸稈腐解前期微生物生長繁殖與水稻爭氮會導(dǎo)致苗期根系生長慢、活性弱，養(yǎng)分吸收少，進(jìn)而抑制苗期水稻生長導(dǎo)致僵苗；后期秸稈養(yǎng)分大量釋放，補(bǔ)充水稻養(yǎng)分需求[15]，提高稻株抽穗期根系傷流強(qiáng)度[10]，增加了成熟期表土層根系總長、根系總表面積和根尖數(shù)量，促進(jìn)抽穗期和成熟期群體干物質(zhì)積累[16]。徐國偉等[17]研究表明秸稈還田后雖然根系分泌物中檸檬酸含量降低，但蘋果酸、琥珀酸及草酸等含量的增加提高了有機(jī)酸總量及氨基酸含量，促進(jìn)根系活力增長。本研究表明，秸稈還田對根系生長的影響表現(xiàn)為前抑后促，抑制分蘗盛期根系的生長，有利于拔節(jié)期至成熟期根系的生長。在齊穗期，翻埋還田處理水稻根系生長發(fā)育更具優(yōu)勢，齊穗后15 d至成熟期則是覆蓋還田處理水稻根系活力更強(qiáng)，其單莖和群體根系形態(tài)指標(biāo)均優(yōu)于翻埋還田。這可能是由于與覆蓋還田相比，翻埋還田秸稈在0～20 cm土層中分布均勻，有效增大土壤孔隙度，減小根系擴(kuò)展阻力，拓展其生長空間；此外，翻埋秸稈腐解迅速，養(yǎng)分釋放快，為根系生長提供較充足養(yǎng)分，故翻埋還田處理水稻齊穗期根量優(yōu)勢最大；覆蓋還田秸稈僅分布在土壤表面，秸稈分解形成的有機(jī)物質(zhì)緩慢進(jìn)入土壤[18]，養(yǎng)分供應(yīng)雖緩慢但持久，故覆蓋還田在減緩后期根系衰老方面作用更突出。

李杰等[2]認(rèn)為相比于人工移栽，機(jī)插稻根系直徑小、根系分布淺，抽穗后單莖和群體根系干質(zhì)量低、下降快，單莖根系總長和傷流強(qiáng)度小。本研究表明，與毯苗機(jī)插相比，人工移栽稻各生育時期根系均較粗，分蘗盛期和成熟期單莖和群體根系形態(tài)指標(biāo)更優(yōu)，單莖和群體根系干物質(zhì)量大，根冠比小，各時期（除齊穗后 15 d）單莖活力強(qiáng)；毯苗機(jī)插具有后發(fā)優(yōu)勢，分蘗盛期至拔節(jié)期其根系生長加速，尤其是秸稈翻埋條件下，齊穗時根系形態(tài)指標(biāo)和群體干物質(zhì)量均較人工移栽稻有優(yōu)勢，但單莖根系活力較差（除齊穗后15 d）。從根系理化性質(zhì)來看，毯苗機(jī)插后發(fā)根系較細(xì)，衰老快，單莖傷流強(qiáng)度小，根系生理年齡大[19]，對產(chǎn)量形成不利，反之人工移栽后期根系衰老慢，庫大而源足，有利于提高產(chǎn)量，故對毯苗機(jī)插而言，應(yīng)調(diào)控其分蘗的發(fā)生，減少無效分蘗數(shù)量，進(jìn)而協(xié)調(diào)好單莖和群體、地上部和地下部根系的生長以促進(jìn)機(jī)插稻增產(chǎn)。

對人工移栽稻而言，覆蓋秸稈還田除了促進(jìn)其孕穗期根系的生長外，其緩慢釋放的養(yǎng)分大大延緩了根系的衰老速度，滿足了人工移栽稻發(fā)揮其穗大粒多優(yōu)勢的需求，產(chǎn)量增長顯著。對毯苗機(jī)插稻而言，秸稈翻埋還田更有利于其孕穗期根系生長，但秸稈翻埋還田前期對根系生長及分蘗發(fā)生的抑制作用較強(qiáng)，對于更多依靠穗數(shù)獲取高產(chǎn)的毯苗機(jī)插稻來說，抑制作用會表現(xiàn)得更加明顯，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。

3.2 秸稈還田和栽插方式對產(chǎn)量的影響

小麥秸稈腐解前期微生物大量繁殖，秸稈釋放的有機(jī)酸及土壤中大量繁殖的微生物爭氮，抑制了苗期水稻的生長以及分蘗的發(fā)生，而后期秸稈腐解釋放的養(yǎng)分可促進(jìn)水稻中后期的生長，這種秸稈腐解前期的負(fù)效應(yīng)與腐解后期養(yǎng)分供給的正效應(yīng)共同決定了其對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大小[20]，但前人研究秸稈還田對水稻產(chǎn)量的影響不盡一致[4,12,21]：張磊等[11]研究表明翻壓還田增產(chǎn)效果明顯優(yōu)于覆蓋還田，而黃晶等[22]則認(rèn)為盡管小麥秸稈覆蓋還田有效穗數(shù)低于秸稈翻埋還田，但其可獲得較多每穗實(shí)粒數(shù)和較高的千粒質(zhì)量，產(chǎn)量較高。本研究結(jié)果表明，2 a試驗(yàn)中秸稈還田后產(chǎn)量均有所增加，且覆蓋還田產(chǎn)量高于翻埋還田。另外，本研究中水分管理采用常規(guī)灌溉模式，田面長期保持水層，土層處于厭氧環(huán)境，盡管翻埋還田與土壤接觸程度大，但微生物活動和酶活性降低，秸稈腐解速度變慢；而覆蓋還田下表層溫度、水分和通氣均較適宜，微生物活動和酶活性增加，秸稈腐解速度變快，縮小了覆蓋還田和翻埋還田下秸稈養(yǎng)分釋放的差距[23]。同時，覆蓋還田秸稈腐解釋放的養(yǎng)分主要集中于土壤表面，再緩慢進(jìn)入土壤以供水稻植株對養(yǎng)分的長期利用，有利于水稻的灌漿結(jié)實(shí)。不同秸稈還田方式對土壤養(yǎng)分的影響也存在差異，據(jù)劉鵬程等[24]研究表明，翻壓還田有利于增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤品質(zhì)；而覆蓋還田則有利于提高土壤肥力和土壤養(yǎng)分釋放，供給水稻吸收的養(yǎng)分增加，最終覆蓋還田后期養(yǎng)分供應(yīng)的正效應(yīng)高于翻埋還田，產(chǎn)量較高。

此外，本研究也表明在結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量差異不大的條件下，盡管毯苗機(jī)插有效穗數(shù)多，但其每穗粒數(shù)過低，產(chǎn)量較低，這與王春雨等[25]和劉波等[26]研究結(jié)果一致。人工移栽在秸稈覆蓋還田下的產(chǎn)量高于翻埋還田，而機(jī)插稻在秸稈還田條件下主要表現(xiàn)為減產(chǎn)。這可能是由于機(jī)插稻栽插時傷根重，秸稈還田后也影響了前期根系生長，根系活力低，妨礙了水稻分蘗的早生多發(fā)[27]，導(dǎo)致了機(jī)插稻分蘗發(fā)生晚，低位分蘗減少，高位分蘗增加[28]，機(jī)插稻單莖弱，穗小且粒少，即使有效穗數(shù)多也難以彌補(bǔ)庫容的不足，造成機(jī)插產(chǎn)量增減并存。反之，人工移栽根系發(fā)生良好，衰老慢，對覆蓋還田緩慢進(jìn)入土層的養(yǎng)分利用更加充分，兩者結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。

綜上可知，秸稈還田可增加人工移水稻產(chǎn)量，且覆蓋還田增產(chǎn)效果更明顯，但對機(jī)插稻產(chǎn)量的影響不盡一致。從根系角度來看，機(jī)插稻在搭配秸稈還田時（尤其是翻埋還田），栽培管理上首先應(yīng)保證較高的水稻秧苗素質(zhì)，縮短水稻返青時間；其次可增施基蘗肥或干濕交替灌溉，減少秸稈腐解時的微生物爭氮效應(yīng)和還原性有害物質(zhì)的毒害效應(yīng)；再結(jié)合適時（群體莖蘗數(shù)達(dá)到預(yù)計(jì)穗數(shù)的70%～90%）適度曬田，防止無效分蘗的大量發(fā)生[29]，促進(jìn)壯稈和大穗的形成；最后，在抽穗灌漿結(jié)實(shí)階段進(jìn)行干濕交替灌溉，保證土壤濕潤，延緩根系衰老，以延長葉片功能期，促進(jìn)灌漿結(jié)實(shí)。

3.3 根系生長與產(chǎn)量的相關(guān)性

李杰等[2]研究表明，水稻產(chǎn)量與單莖根長度、根直徑、根干質(zhì)量及抽穗后傷流強(qiáng)度和吸收面積顯著或極顯著正相關(guān)。本研究表明分蘗盛期、拔節(jié)期及成熟期根系干質(zhì)量越大越有利于庫容量的增大進(jìn)而提高產(chǎn)量，分蘗盛期根系數(shù)量多、長度大有利于有效分蘗的發(fā)生和生長，而拔節(jié)期較優(yōu)的根系形態(tài)有利于每穗穎花的增加進(jìn)而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。秸稈還田通過提高根系干質(zhì)量、優(yōu)化根系形態(tài)實(shí)現(xiàn)總穎花量的提高，進(jìn)而提高產(chǎn)量，其中覆蓋還田處理水稻生育后期單莖根系干質(zhì)量、單莖和群體根數(shù)最大，根系衰老緩慢，總穎花量和穗粒數(shù)最高，產(chǎn)量最具優(yōu)勢。對不同栽插方式而言，人工移栽稻秧苗素質(zhì)好，返青快，前期單莖根系干質(zhì)量和根系形態(tài)指標(biāo)均較優(yōu)，籽粒灌漿期仍保持較大的單莖和群體根系干質(zhì)量及單莖根長和根數(shù)，群體總穎花量大，產(chǎn)量高。毯苗機(jī)插稻雖然在有效穗數(shù)上優(yōu)勢顯著，但由于其前期和后期單莖根系干質(zhì)量和單莖根系指標(biāo)均較差，導(dǎo)致其每穗穎花數(shù)量不足，總穎花量和產(chǎn)量表現(xiàn)較差。

綜上可知，秸稈還田通過提高根系干質(zhì)量、優(yōu)化根系形態(tài)來擴(kuò)大群體庫容量，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量增長，其中覆蓋還田優(yōu)勢更顯著。人工移栽稻根系早生快發(fā)，分蘗盛期根干質(zhì)量和群體根系指標(biāo)較優(yōu)；成熟期根干質(zhì)量、單莖和群體根系指標(biāo)亦具明顯優(yōu)勢，根系衰老慢，最終實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。

4 結(jié) 論

秸稈還田條件下，毯苗機(jī)插多呈減產(chǎn)趨勢，且產(chǎn)量顯著低于人工移栽稻，后者均實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)，且以覆蓋還田效果最佳。就水稻根系而言，秸稈還田對根系生長的影響表現(xiàn)為前抑后促，抑制分蘗盛期根系生長，促進(jìn)拔節(jié)期及之后根系的生長。人工移栽稻移栽后發(fā)根早而快，前期單莖根系干質(zhì)量大，齊穗之后根系衰減慢，單莖傷流強(qiáng)度大，是其實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。在秸稈還田條件下，如何減少甚至消除前期秸稈分解對群體分蘗發(fā)生的不利影響是實(shí)現(xiàn)毯苗機(jī)插與秸稈還田有機(jī)結(jié)合的關(guān)鍵。覆蓋還田與人工移栽互作下的水稻根系前期生長好、干質(zhì)量大，后期根系衰老慢、單莖根系活力強(qiáng)，產(chǎn)量最高。與秸稈不還田相比，秸稈還田平均使水稻增產(chǎn)3.50%，與人工移栽互作的增產(chǎn)率為2.03%～9.81%，與毯苗機(jī)插互作的增產(chǎn)率為-6.00%～1.30%，其中又以秸稈覆蓋還田與人工移栽互作增產(chǎn)效果最佳。