董立強 楊鐵鑫 李睿 商文奇 馬亮 李躍東 隋國民

株行距配置對超高產(chǎn)田水稻產(chǎn)量及根系形態(tài)生理特性的影響

董立強 楊鐵鑫 李睿 商文奇 馬亮 李躍東*隋國民

(遼寧省水稻研究所, 沈陽 110101；*通信聯(lián)系人，email: daozuosuo@126.com)

【目的】研究不同株行距配置對超高產(chǎn)田水稻產(chǎn)量的影響，明確增密栽培模式增產(chǎn)的機理?！痉椒ā坑?020－2021年以遼粳419為試材，以農(nóng)戶習慣栽培(LFM)、常規(guī)增密配置(CHMD)、窄行增密(NHDM)和兩種寬窄行配置(WNHDM1和WNHDM2)共計5種模式為處理，以水稻根系形態(tài)和生理特性及產(chǎn)量為主要研究內(nèi)容，探究株行距配置對超高產(chǎn)田水稻產(chǎn)量及根系形態(tài)生理特性的影響，闡明增密模式水稻根系分布與產(chǎn)量構(gòu)成因素的關(guān)系，揭示水稻超高產(chǎn)田增密模式水稻增產(chǎn)的機理。【結(jié)果】同LFM相比，WNHDM1和WNHDM2分別提高有效分蘗數(shù)19.24%和18.16%，單穗成粒數(shù)、結(jié)實率等保持穩(wěn)定；WNHDM1和WNHDM2行內(nèi)(窄行)區(qū)域根系指標較其他模式并未降低，而行外(寬行)區(qū)域差異較大，總根長、總根徑、總根表面積、總根體積及總根干質(zhì)量在兩個生長季平均增加21.07%和26.76%、10.71%和9.18%、21.13%和26.77%、21.15%和27.62%及23.48%和29.71%；齊穗期和灌漿期水稻根系形態(tài)指標與有效穗數(shù)和產(chǎn)量正相關(guān)?！窘Y(jié)論】優(yōu)化株行距配置增密模式，為水稻提供了根系行內(nèi)、行外不對稱生長空間，形成了根部邊際效應，提高了水稻群體根干質(zhì)量、根系表面積和根體積并保持了較強的根系氧化力，促進有效穗的形成，達到增產(chǎn)的目的。

水稻；超高產(chǎn)；根系形態(tài)生理特性；株行距配置

合理密植是實現(xiàn)水稻高產(chǎn)的重要措施之一，超高產(chǎn)田栽培的發(fā)展趨勢是在穩(wěn)定單穗重的前提下，適當提高移栽密度，合理增加群體數(shù)量，以實現(xiàn)水稻產(chǎn)量的突破[1-2]。根系是作物吸收水分和養(yǎng)分的主要器官，其生長狀況直接影響作物地上部的生長發(fā)育。水稻根系與產(chǎn)量關(guān)系密切，受耕作模式、栽培措施和土壤環(huán)境等多因素調(diào)控[3-6]。其中，高移栽密度種植模式同時調(diào)整水稻地上部和地下部的生長及發(fā)育，協(xié)調(diào)群體結(jié)構(gòu)配置與根系區(qū)域分布[7-9]。利用栽培技術(shù)建立科學合理的株行距配置，最大程度提高水稻群體質(zhì)量和根系質(zhì)量，是超高產(chǎn)田水稻產(chǎn)量突破的重要技術(shù)手段[10-12]。

水稻品種、種植方式、水分優(yōu)化管理方案、肥料優(yōu)化方案、耕作措施等方面的研究[4,8,13-16]均已證明，水稻抽穗期或者抽穗20 d后稻米產(chǎn)量隨著不定根數(shù)、不定根總長度和根體積的增加而顯著提高，且該時期水稻根系氧化力和籽粒灌漿速率的變化最為顯著，但這些研究主要集中在根系形態(tài)和生理特性，對超高產(chǎn)田株行距配置下根系的區(qū)域分布研究較少。因此，本研究擬通過分析機插株行距配置增密栽植模式下水稻產(chǎn)量構(gòu)成變化特征及其對水稻齊穗期、灌漿期的根系形態(tài)指標、氧化力的影響，以期從稻田根系區(qū)域分布角度揭示適宜超高產(chǎn)田水稻產(chǎn)量提升和根系生長發(fā)育的內(nèi)在機制。這對進一步理解水稻超高產(chǎn)田增密栽植模式、根系分布適應機理和產(chǎn)量形成等均具有重要的理論和實踐指導意義。

1 材料與方法

1.1 試驗品種與地點

供試品種為遼粳419，由遼寧省水稻研究所提供，屬遼寧省中晚熟穗粒兼顧型品種，平均產(chǎn)量10 380 kg/hm2，具有13 500 kg/hm2產(chǎn)量潛力，每穗粒數(shù)128.7粒，千粒重24.5 g。

大田試驗地點為遼寧省燈塔市柳條寨鎮(zhèn)遼寧省水稻研究所試驗基地(123.18°E,41.49°N)。該地屬于北溫帶大陸性氣候，常年平均氣溫8.8℃，年平均無霜期171 d。雨量充沛，主要集中在夏季，年總降水量平均為686.0 mm左右。為遼寧中部平原稻區(qū)，地區(qū)水稻種植面積和平均產(chǎn)量均處于遼寧省內(nèi)較高水平。

試驗區(qū)土壤初始pH值為6.2，有機質(zhì)含量為2.63%，全氮含量為1.24 g/kg，全磷含量為0.41 g/kg，全鉀含量為16.8 g/kg，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為89.3 mg/kg、46.4 mg/kg、83.9 mg/kg。根據(jù)超高產(chǎn)田認定標準和全國第二次土壤普查數(shù)據(jù)及2018－2019年度預試驗產(chǎn)量結(jié)果，該試點可作為該地區(qū)超高產(chǎn)田試驗區(qū)域[17,18]。結(jié)合水稻超高產(chǎn)管理模式和供試品種特性，對施肥比例和施肥量調(diào)整為純N施用量300.0 kg/hm2(緩釋尿素+磷酸二銨，按基肥∶分蘗肥∶穗肥=6∶3∶1施用)；純P(磷酸二銨)施用量69.0 kg/hm2，全部基肥施入；純K(氯化鉀)施用量75.0 kg/hm2，鉀肥基肥和穗肥等量施入。

試驗區(qū)采用井水灌溉，采用“薄水活棵，晾田(濕潤)促蘗，灌跑馬水，干濕交替”水分管理原則。采用秧苗帶藥移栽、生物誘捕器、關(guān)鍵生育期藥劑飛防和抗逆免災生物免疫劑噴施等方式，進行超高產(chǎn)田的管理[19, 20]。

1.2 試驗設(shè)計

大田試驗于2020和2021年進行，設(shè)置以下5種栽植模式處理(表1)，LFM(農(nóng)戶習慣栽培模式)、CHMD(常規(guī)增密配置模式)、NHDM(窄行增密模式)、WNHDM1(寬窄行配置模式1)、WNHDM2(寬窄行配置模式2)。5種模式機械化實際移栽面積不低于6670 m2，即移栽不低于200行，每行不低于100 m，移栽后在各模式隨機區(qū)組單獨劃分3處200 m2作為試驗調(diào)查區(qū)。

移栽后在調(diào)查區(qū)內(nèi)選擇苗情長勢均勻一致的連續(xù)20穴(相鄰行各10穴)，避免取樣后造成邊際誤差，取樣時期分別在兩端取樣，按照每穴所占面積逐一安置相應體積大小尼龍網(wǎng)布，以相應尺寸硬板攜尼龍網(wǎng)布垂直置入(圖2)，深度40 cm，并用竹簽固定各方位尼龍網(wǎng)布后，將硬板、竹簽依次取出，以備齊穗期及齊穗期后20 d根系取樣用，每個處理3次重復。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 生長動態(tài)

莖蘗動態(tài)：水稻移栽后至齊穗期每7 d進行一次莖蘗數(shù)調(diào)查，根據(jù)分蘗動態(tài)得出最大分蘗數(shù)。

1.3.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

水稻產(chǎn)量：完熟期后使用久保田988收割機進行機械化收獲，剔除取樣缺失產(chǎn)量后，折合14.5%含水量折算計產(chǎn)。

水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素：大面積收獲前，每個小區(qū)選取長勢均勻一致的10穴植株，用于室內(nèi)考種，測定單位面積有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)，結(jié)實率，千粒重等。

水稻成穗率：有效穗數(shù)與最大分蘗數(shù)百分比。

圖1 2020和2021年試驗區(qū)水稻生長季氣象數(shù)據(jù)

表1 本研究中的株行距配置

1.3.3 根系指標

根系指標：分別于齊穗期與齊穗后 24 d(對應生育時期為灌漿中期)，在各調(diào)查區(qū)各取2穴(相鄰行)水稻根系樣品，每穴以移栽行向為中軸線，植株中心為中點劃分行內(nèi)(IN)、行外(OUT)對根系進行切割，以土壤表層為起點向下劃分0－10 cm根層、10－20 cm根層(圖2)，使用緩流清水沖洗干凈后，使用根系掃描儀(EPSON1680，日本)掃描根系，再使用根系分析系統(tǒng)(WinRhizo Pro2004a)進行分析，計算根長、根直徑、根體積、根表面積、根質(zhì)量等根系形態(tài)學指標。測定根系總吸收表面積與根系活躍吸收表面積。取3穴根系用于測定根系氧化力，測定方法參考Chu等[21]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

應用Excel軟件進行數(shù)據(jù)整理，利用SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)單因素方差分析，使用Origin軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 株行距配置對超高產(chǎn)田水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

對超高產(chǎn)田水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素分析表明(表2)，2020年與2021年產(chǎn)量表現(xiàn)趨勢一致，均以WNHDM2最高，WNHDM1次之，2種模式顯著高于其他模式，LFM最低；有效穗數(shù)LFM最低，較增密模式減少60.2～76.0萬/hm2，差異顯著；每穗粒數(shù)LFM最高，除2020年WNHDM2外，顯著高于其他處理；結(jié)實率LFM最高，2年分別為93.3%、91.9%，CHMD最低；千粒重各處理間差異不顯著，為24.8～25.6 g。

圖2 田間結(jié)構(gòu)及隔根示意圖

表2 株行距配置對超高產(chǎn)田水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

表中數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標準差，樣本數(shù)=3。同一年度同一列內(nèi)不同字母表示在=0.05 水平上差異顯著。

Data in the table are means ± standard deviation with three replicates. Different letters indicate significant difference at= 0.05 probability level within a column in a year. PP, Productive panicle number; PPR, Productive panicle rate; FG, Full grain number per panicle; SSR, Seed setting rate; TSW, 1000-grain weight; AY, Actual yield.

2.2 株行距配置對超高產(chǎn)田水稻莖蘗動態(tài)的影響

對超高產(chǎn)田水稻莖蘗動態(tài)分析可知(圖3)，隨著生育期的推進，各模式的莖蘗數(shù)均表現(xiàn)為先增加后降低，最終穩(wěn)定在有效穗數(shù)的趨勢。基本苗數(shù)CHMD、NHDM、WNHDM1相對較高，為80.6萬～83.8萬/hm2，LFM基本苗最低，2年分別為66.4萬、66.2萬/hm2，且莖蘗數(shù)最低一直保持到成熟期，2年有效穗數(shù)分別為359.4萬/hm2、349.0萬/hm2；拔節(jié)期、抽穗期NHDM莖蘗數(shù)最高；齊穗期CHMD莖蘗數(shù)最高。成熟期WNHDM1有效穗數(shù)最高，2020年為428.8萬/hm2，成穗率為82.2%，NHDM次之，有效穗數(shù)為426.4萬/hm2，成穗率為79.1%；2021年WNHDM1有效穗數(shù)為427.4萬/hm2，成穗率分別為81.5%；WNHDM2次之，穗數(shù)為425.1萬/hm2，成穗率為85.1%

2.3 株行距配置對超高產(chǎn)田水稻形態(tài)生理特性的影響

2.3.1 根長

對超高產(chǎn)田水稻齊穗期、灌漿期不同區(qū)域分布根系長度進行分析(圖4)，年際間變化規(guī)律一致，2021年不同模式間差異較2020年度略大，且不同模式間差異灌漿期較齊穗期大，寬窄行增密模式較LFM模式變化大，OUT區(qū)域較IN區(qū)域變化大。根系多數(shù)分布于0－10 cm耕層，LFM、CHMD、NHDM模式行內(nèi)外空間配置一致，總根長表現(xiàn)趨于相同；WNHDM1、WNHDM2由于寬窄行形成總根長差異，表現(xiàn)為寬行區(qū)總根長增加，齊穗期10－20 cm耕層和灌漿期0－10 cm耕層差異更明顯。LFM模式在灌漿期總根長最小，2020年和2021年分別為37.79×106和37.62×106m/hm2，CHMD、NHDM、WNHDM1和WNHDM2模式分別提升11.76%和16.34%、16.23%和20.68%、19.91%和27.47%及22.22%和26.05%。

圖3 株行距配置對超高產(chǎn)田水稻莖蘗動態(tài)的影響

圖4 株行距配置對超高產(chǎn)田水稻根長的影響

2.3.2 根直徑

對超高產(chǎn)田水稻齊穗期、灌漿期不同區(qū)域分布根系直徑進行分析(圖3)，齊穗期LFM的根系直徑在2個耕層行內(nèi)外均為最大值；除2021年0－10 cm區(qū)域最大外，灌漿期WNHDM2的根直徑最大；齊穗期、灌漿期在2個耕層行內(nèi)外均為CHMD根直徑最小，NHDM次之。同一模式下，0－10 cm與10－20 cm不同耕層、IN與OUT不同區(qū)域、齊穗期與灌漿期不同生育時期根直徑差異不大。CHMD模式在灌漿期根直徑最小，2020年和2021年分別為2.35和2.38 mm，LFM、NHDM、WNHDM1和WNHDM2模式分別提升8.84%和8.81%、3.73%和3.70%、8.79%和8.90%及12.62%和9.45%。

2.3.3 根表面積

對超高產(chǎn)田水稻齊穗期、灌漿期不同區(qū)域分布根系表面積進行分析(圖6)，在0－10 cm與10－20 cm不同耕層、IN與OUT不同區(qū)域、齊穗期與灌漿期不同生育時期根表面積均為LFM模式最低，4種增密模式均可提高根系表面積。除2021年度WNHDM1、WNHDM2的OUT區(qū)域較IN區(qū)域增加外，其他模式齊穗期IN與OUT區(qū)域根系表面積趨于一致。灌漿期WNHDM1、WNHDM2模式的根系表面積較大，且10－20 cm耕層較其他模式增加顯著。LFM模式在灌漿期根表面積最小，2020年和2021年分別為2372.46和2354.37 m2/hm2，CHMD、NHDM、WNHDM1和WNHDM2模式分別提升11.71%和16.16%、15.28%和19.70%、20.13%和26.55%及22.14%和26.99%。

圖5 株行距配置對超高產(chǎn)田水稻根系直徑的影響

2.3.4 根體積

對超高產(chǎn)田水稻齊穗期、灌漿期不同區(qū)域分布根系體積進行分析(圖7)，0－10 cm耕層根體積大于10－20 cm耕層，同一模式、同一生育時期內(nèi)IN區(qū)域和OUT區(qū)域變化趨勢一致，不同模式各時期、區(qū)域均為LFM模式根體積最低。齊穗期4個增密模式差異不大，灌漿期模式間差異顯著，WNHDM1、WNHDM2處于較高水平，CHMD、NHDM的IN與OUT區(qū)域變化一致，2021年WNHDM2的OUT區(qū)域均處于同一范圍最高值。LFM模式在灌漿期根體積最小，2020年和2021年分別為28.04和27.91 m3/hm2，CHMD、NHDM、WNHDM1和WNHDM2模式分別提升11.71%和16.26%、15.83%和20.27%、20.05%和26.98%及22.24%和28.27%。

2.3.5 根干質(zhì)量

對超高產(chǎn)田水稻齊穗期、灌漿期不同區(qū)域分布根系干質(zhì)量分析(圖8)，年際間變化規(guī)律一致，0－10 cm耕層根系干質(zhì)量大于10－20 cm耕層。LFM模式為各時期、區(qū)域耕層均為最低值；各處理均表現(xiàn)為灌漿期較齊穗期的根系干質(zhì)量降低的趨勢，其中CHMD、NHDM降低較為顯著，其中以0～10 cm耕層降低量較大，10－20 cm降幅較小。WNHDM1、WNHDM2的2個耕層的OUT區(qū)域較IN區(qū)域降幅較小，在寬行區(qū)域為植株保持了相對多的根量。LFM模式在灌漿期根體積最小，2020年和2021年分別為5.13和5.11 t/hm2，CHMD、NHDM、WNHDM1和WNHDM2模式分別提升12.07%和18.72%、15.62%和21.97%、22.48%和28.22%及24.48%和31.19%。

圖7 株行距配置對超高產(chǎn)田水稻根系體積的影響

圖8 株行距配置對超高產(chǎn)田水稻根系干質(zhì)量的影響

2.3.6 根系氧化活力

對超高產(chǎn)田水稻齊穗期、灌漿期不同區(qū)域分布根系氧化力進行分析(圖9)，根系氧化力隨著生育進程降低，整體表現(xiàn)為灌漿期小于齊穗期，IN與OUT區(qū)域間、0－10 cm與10－20 cm耕層間變化規(guī)律一致，且根系氧化力值接近，其中LFM模式最高，CHMD模式最低。灌漿期CHMD模式依然保持最低，2個耕層LFM模式、NHDM模式較齊穗期下降顯著；WNHDM1、WNHDM2保持較好的根系氧化力，相比其他模式降幅較小，其中OUT區(qū)域保持相對較好，這與寬窄行栽植為根系生長發(fā)育配置相對豐富的根層空間有關(guān)。2020年，LFM模式灌漿期根系活力IN和OUT分別為566.42和562.85μg/(g·h)，CHMD模式和NHDM模式降幅分別為8.33%和7.61%及5.01%和4.54%，WNHDM1和WNHDM2模式分別提高0.10%和6.74%、4.16%和11.19%；2021年，LFM模式灌漿期根系活力IN和OUT分別為592.18和591.67μg/(g·h)，CHMD模式和NHDM模式降低分別為9.26%和9.03%及5.83%和5.38%，WNHDM1模式IN降低2.58%，OUT提高6.08%，WNHDM2模式提高1.42%和7.97%。

2.4 超高產(chǎn)田水稻根系指標與產(chǎn)量及構(gòu)成因素相關(guān)性

株行距調(diào)控從空間上為水稻根系生長提供了“內(nèi)”和“外”兩種小環(huán)境，直接對其“內(nèi)”和“外”形態(tài)特征和生理特性產(chǎn)生影響。同傳統(tǒng)模式(LMF)相比，各種優(yōu)化模式(CNM、NHDM、WNHDM1、WNHDM2)提高了水稻群體的根系形態(tài)指標和生理特性，提高單位空間資源和養(yǎng)分的利用效率，為水稻高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)[22, 23]。水稻進入齊穗期之前，通過根系汲取更多養(yǎng)分是保障較高有效穗數(shù)的重要因素，而進入齊穗期后保持根系活力能提高物質(zhì)轉(zhuǎn)運效率并保障水稻籽粒的灌漿成熟度，有利于提高結(jié)實率[24, 25]。本研究中(圖10)，齊穗期的根長、根系表面積、根體積、根干質(zhì)量與有效穗數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與實際產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，與穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重呈負相關(guān)。根直徑、根系氧化力與成穗率、穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重呈顯著正相關(guān)。隨著生育進程的發(fā)展，灌漿期根長、根系表面積、根體積和根干質(zhì)量與有效穗數(shù)和實際產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)，與每穗成粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重仍呈負相關(guān)，但相關(guān)性減弱。根直徑、根系氧化力與穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重、產(chǎn)量均呈正相關(guān)，根直徑與實際產(chǎn)量部分由齊穗期負相關(guān)轉(zhuǎn)為正相關(guān)，根系氧化力與實際產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)增加，其中0－10 cm的OUT區(qū)域達到顯著相關(guān)，且表現(xiàn)為OUT區(qū)域相關(guān)性高于IN區(qū)域，這說明持續(xù)穩(wěn)定的較高根系氧化力促進產(chǎn)量形成。本研究中WNHDM1、WNHDM2模式較LFM、CHMD、NHDM模式擁有較高的根長、根系表面積、根體積、根干質(zhì)量，促進與其相關(guān)的有效穗數(shù)的形成，灌漿期持續(xù)穩(wěn)定的根系氧化力又保障了穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重處于相對中等偏上水平，為超高產(chǎn)田構(gòu)建高有效穗數(shù)和穩(wěn)定的穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重的平衡點，促進了超高產(chǎn)田實際產(chǎn)量形成。

圖9 株行距配置對超高產(chǎn)田水稻根系氧化力的影響

3 討論

3.1 超高產(chǎn)田水稻產(chǎn)量和莖穗的變化

合理的行株距配置能調(diào)節(jié)水稻群體微環(huán)境，協(xié)調(diào)群體與個體的關(guān)系，可優(yōu)化密植群體的冠層結(jié)構(gòu)而獲得高產(chǎn)[7,15-16]。本研究中4種增密模式產(chǎn)量均較當?shù)剞r(nóng)戶習慣栽培模式增加，差異主要來源于有效穗數(shù)，說明改善栽培條件提升有效穗數(shù)有利于產(chǎn)量的形成。張春雨等[26]對錯株種植的玉米株行距配置研究表明，錯株種植可顯著改善群體冠層結(jié)構(gòu)，群體內(nèi)個體植株間對光溫資源的競爭，保證玉米個體發(fā)育潛力的充分發(fā)揮，使玉米群體與個體協(xié)調(diào)發(fā)展。水稻株行距配置優(yōu)化群體的光照條件，增強其光合性能及物質(zhì)生產(chǎn)能力，提高產(chǎn)量[27,28]。本研究通過優(yōu)化株行距配置，形成寬窄行栽植方式，獲得了較高的產(chǎn)量，且年際間均保持較高產(chǎn)量水平。尹彩俠等[23]研究表明，增加移栽密度，水稻基本苗雖然成穗數(shù)較多，但由于個體生長受抑，群體質(zhì)量下降，易產(chǎn)生較多的小分蘗，穗型較小，水稻產(chǎn)量提高不明顯。研究中傳統(tǒng)增密模式、窄行增密模式雖然增加了基本苗和齊穗期莖蘗數(shù)，但成熟期穗粒數(shù)、結(jié)實率急劇下降，造成水稻植株個體劣勢，影響了產(chǎn)量形成。

本研究中，栽植模式對千粒重影響不顯著，農(nóng)戶習慣栽培模式雖具有較高的單穗質(zhì)量，但其有效穗數(shù)較增密模式相差甚遠，難以彌補最終產(chǎn)量差距。寬窄行通過增加有效分蘗數(shù)，在相對較高莖蘗數(shù)基礎(chǔ)上，獲得了高成穗率，避免過多的無效分蘗，保持相對平穩(wěn)的成粒數(shù)、結(jié)實率等單穗質(zhì)量因素，形成優(yōu)良的個體穗和高質(zhì)量的水稻群體，以形成高產(chǎn)。

圖中a、b、c、d、e、f分別為產(chǎn)量及其構(gòu)成因素與根長、根直徑、根系氧化力、根表面積、根體積、根干質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)。

3.2 超高產(chǎn)田水稻根系形態(tài)生理變化與產(chǎn)量形成關(guān)系

優(yōu)化水稻栽培技術(shù)，改變肥水管理方案，可以改善水稻根系形態(tài)與生理特征，提高地上部生理活性[30]。提高灌漿期水稻的根系氧化力，較高的根系氧化力可增強根系從土壤中吸收水分與養(yǎng)分的能力，為地上部的生長輸送更多的養(yǎng)分，改善地上部的生長發(fā)育，進而提高產(chǎn)量[31-24]。唐志偉等[35]對水稻壟作栽培研究表明，壟作栽培促進了水稻根系的生長發(fā)育，適當增加壟上水稻的行數(shù)，充分發(fā)揮邊際效應，提高單位面積有效穗數(shù)，增加水稻產(chǎn)量，這與本研究中寬窄行增密效應相似，研究中4種增密模式的根長、根系表面積、根系體積、根系干質(zhì)量均較農(nóng)戶習慣栽培模式增加，這與各模式產(chǎn)量趨勢表現(xiàn)一致，而農(nóng)戶習慣栽培模式的根直徑和根系氧化力均為全時期、全取樣區(qū)域最高，這與此模式下穗莖數(shù)較少有關(guān)，使得個體根系生長發(fā)育較強，但綜合群體根系不發(fā)達。

農(nóng)戶習慣栽培模式、傳統(tǒng)密植模式和窄行密植模式為等行栽植，行內(nèi)行外表現(xiàn)一致、根系等量等空間區(qū)域生長，而寬窄行密植模式由于株行距配置形成行內(nèi)、行外，形成了理論上行外區(qū)域生長優(yōu)勢和行內(nèi)競爭劣勢。任俊波等[37]對玉米、大豆間作生長共生期研究表明，除根平均直徑外，套作玉米根長、根表面積、根體積、根干質(zhì)量隨種間距離增加呈先增后減趨勢。本研究中寬窄行密植模式行內(nèi)區(qū)域根系指標并未較其他模式降低，而行外區(qū)域根系體積、根系表面積、根干質(zhì)量顯著增加，這說明優(yōu)化株行距配置，為水稻提供了根系偏向生長優(yōu)勢空間，為地上部提供良好的基礎(chǔ)。此外，優(yōu)化株行距配置的寬窄行密植模式，為生育前期稻田耕層表面帶來更多的光照，同時供試品種遼粳419為半直立穗，隨著分蘗的發(fā)生、葉片的伸展和穗部灌漿的彎曲使得寬窄行在生育期內(nèi)出現(xiàn)“消現(xiàn)”現(xiàn)象，增加了耕層的通風，無形中促成了“淺-濕-干”水分管理方案，也進一步促進了根系的生長發(fā)育，這與陳云等[4]對水分管理研究中，復水后水稻根系形態(tài)(根質(zhì)量、根數(shù)、根長、根表面積、根體積、根系通氣組織面積)及根系活力(根系氧化力)均明顯提高研究結(jié)論相吻合。

水稻超高產(chǎn)田應具有表層足夠的根系生長量和較深的根層分布的根系分布特征，且生育后期較強的根系活力以維持生育后期物質(zhì)轉(zhuǎn)運獲得高產(chǎn)[37-39]。張宇杰等[40]研究表明優(yōu)化栽培肥水管理模式顯著加快了根系的生長發(fā)育，并提高根系活力，延緩了根系衰老。本研究中農(nóng)戶習慣栽培模式齊穗期根系活力最高，灌漿期迅速下降，傳統(tǒng)密植模式和窄行密植模式兩個時期均處于較低水平，說明同等條件下植株個體需在環(huán)境因子配置中協(xié)調(diào)個體與群體關(guān)系，形成根系空間資源利用最優(yōu)。寬窄行增密模式以栽植中心為劃分中心制造出不對等發(fā)育空間，為根系的旺盛生長提供了伸展空間，在保持較高的莖蘗數(shù)基礎(chǔ)上，仍保持相對較高根系活力，且灌漿期根系氧化力較齊穗期降低最少，保持了相對較高的水平，形成了高標準的根系群體效應，為籽粒灌漿、產(chǎn)量形成提供了根系基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

優(yōu)化株行距配置的寬窄行密植模式增加了基本苗數(shù)，減少了無效分蘗，提高了有效穗數(shù)，穩(wěn)定了每穗粒數(shù)、結(jié)實率和粒重，可實現(xiàn)水稻超高產(chǎn)。優(yōu)化株行距配置，為水稻提供了根系行內(nèi)、行外不對稱生長空間，形成了根部邊際效應，提高了水稻根干質(zhì)量、根系表面積和根體積并保持了較強的根系氧化力，為更多的有效穗數(shù)形成提供良好的基礎(chǔ)，達到增加水稻產(chǎn)量的目的。

[1] 張洪程, 胡雅杰, 楊建昌, 戴其根, 霍中洋, 許軻, 魏海燕, 邢志鵬, 胡群. 中國特色水稻栽培學發(fā)展與展望[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2021, 54(7): 1301-1321.

Zhang H C, Hu Y J, Yang J C, Dai Q G, Huo Z Y, Xu K, Wei H Y, Xing Z P, Hu Q. Development and prospect of rice cultivation in China[J]., 2021, 54(7): 1301-1321. (in Chinese with English abstract)

[2] 夏瓊梅, 胡家權(quán), 董林波, 錢文娟, 李貴勇, 龍瑞平, 朱海平, 楊從黨. 水稻前控后促施氮技術(shù)增產(chǎn)機理研究[J]. 中國土壤與肥料, 2022, 59(5): 18-26.

Xia Q M, Hu J Q, Dong L B, Qian W J, Li G Y, Long R P, Zhu H P, Yang C D. Mechanism of reduced amount with late application of nitrogen on increasing yield of japonica rice[J]., 2022, 59(5): 18-26. (in Chinese with English abstract)

[3] 劉飛, 張新月, 趙步洪, 蔣天昊, 陸丹丹, 陳前, 張祖建. 高效豐產(chǎn)水稻品種的群體生產(chǎn)特性研究[J]. 揚州大學學報農(nóng)業(yè)與生命科學版, 2021, 42(3): 74-81.

Liu F, Zhang X Y, Zhao B H, Jiang T H, Lu D D, Chen Q, Zhang Z J. Mass production characteristic of high-efficiency and high-yield rice[J].:, 2021, 42(3): 74-81. (in Chinese with English abstract)

[4] 陳云, 劉昆, 李婷婷, 李思宇, 李國明, 張偉楊, 顧駿飛, 劉立軍, 楊建昌. 結(jié)實期干濕交替灌溉對水稻根系、產(chǎn)量和土壤的影響[J]. 中國水稻科學, 2022, 36(3): 269-277.

Chen Y, Liu K, Li T T, Li S Y, Li G M, Zhang W Y, Gu J F, Liu L J, Yang J C. Effects of alternate wetting and moderate soil drying irrigation on root traits, grain yield and soil properties in rice[J]., 2022, 36(3): 269-277. (in Chinese with English abstract)

[5] Geisler G. Interactive effects of CO2and O2in soil on root and top growth of barley and peas[J]., 1967, 42(3): 533-542.

[6] Liu Z, Zhu K L, Dong S T, Liu P, Zhao B, Zhang J W. Effects of integrated agronomic practices management on root growth and development of summer maize., 2017, 84(3): 140-151.

[7] 董立強, 高虹, 李躍東, 李睿, 商文奇, 姚繼攀, 馬亮, 隋國民. 行株距配置對水稻群體冠層結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量的影響[J]. 沈陽農(nóng)業(yè)大學學報, 2021, 52(3): 265-271.

Dong L Q, Gao H, Li Y D, Li R, Shang W Q, Yao J P, Ma L, Sui G M. Effects of row and hill spacing on rice canopy structure and yield[J]., 2021, 52(3): 265-271. (in Chinese with English abstract)

[8] 褚光, 徐冉, 陳松, 徐春梅, 劉元輝, 章秀福, 王丹英. 優(yōu)化栽培模式對水稻根-冠生長特性、水氮利用效率和產(chǎn)量的影響[J]. 中國水稻科學, 2021, 35(6): 586-594.

Chu G , Xu R, Chen S, Xu C M, Liu Y H, Zhang X F, Wang D Y. Effects of Improved Crop Management on growth characteristic of root and shoot, water and nitrogen use efficiency, and grain yield in rice[J]., 2021, 35(6): 586-594. (in Chinese with English abstract)

[9] 李敏, 羅德強, 蔣明金, 江學海, 姬廣梅, 李立江, 周維佳. 不同減氮栽培模式對雜交秈稻氮素吸收利用及產(chǎn)量的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2022, 28(4): 598-610.

Li M, Luo D Q, Jiang M J, Jiang X H, Ji G M, Li L J, Zhou W J. Effects of nitrogen-reduction cultivation models on nitrogen accumulation and yield of hybrid indica rice[J]., 2022, 28(4): 598-610. (in Chinese with English abstract)

[10] 劉紅江, 蔣銀濤, 陳留根, 鄭建初. 不同播栽方式對水稻根系生長及產(chǎn)量形成的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學報, 2015, 31(2): 310-316.

Liu H J, Jiang Y T, Chen L G, Zheng J C. Influence of planting modes on root growth and yield ofL[J]., 2015, 31(2): 310-316. (in Chinese with English abstract)

[11] 羅德強, 江學海, 周維佳, 王學鴻, 徐丹, 李敏, 姬廣海. 不同秈稻品種的籽粒灌漿特性及根系活力[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學, 2013, 41(6): 49-51.

Luo D Q, Jiang X M, Zhou W J, Wang X H, Xu D, Li M, Ji G H. Grain-filling properties and root activity of different indica rice varieties[J]., 2013, 41(6): 49-51. (in Chinese with English abstract)

[12] 曹小闖, 劉曉霞, 馬超, 田倉, 朱練峰, 吳龍龍, 張均華, 金千瑜, 朱春權(quán), 孔亞麗, 虞軼俊. 干濕交替灌溉改善稻田根際氧環(huán)境進而促進氮素轉(zhuǎn)化和水稻氮素吸收[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2022, 28(1): 1-14.

Cao X C, Liu X X, Ma C, Tian C, Zhu L F, Wu L L, Zhang J H, Jin Q Y, Zhu C Q, Kong Y L, Yu Y J. Alternative dry-wet irrigation improves the rhizospheric oxygen environment and nitrogen transformation, and increases nitrogen absorption by rice plants[J]., 2022, 28(1): 1-14. (in Chinese with English abstract)

[13] 徐國偉, 呂強, 陸大克, 王賀正, 陳明燦. 干濕交替灌溉耦合施氮對水稻根系性狀及籽粒庫活性的影響[J]. 作物學報, 2016, 42(10): 1495-1505.

Xu G W, Lu? Q, Lu D K, Lu D K, Wang H Z, Chen M C. Effect of wetting and drying alternative irrigation coupling with nitrogen application on root characteristic and grain-sink activity[J]., 2016, 42(10): 1495-1505. (in Chinese with English abstract)

[14] 徐國偉, 王賀正, 翟志華, 孫夢, 李友軍. 不同水氮耦合對水稻根系形態(tài)生理、產(chǎn)量與氮素利用的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報, 2015, 31(10): 132-141.

Xu G W, Wang H Z, Zhai Z H, Sun M, Li Y J. Effect of water and nitrogen coupling on root morphology and physiology, yield and nutrition utilization for rice[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2015, 31(10): 132-141. (in Chinese with English abstract)

[15] 李敏, 張洪程, 楊雄, 葛夢婕, 馬群, 魏海燕, 戴其根, 霍中洋, 許軻, 曹利強, 吳浩. 水稻高產(chǎn)氮高效型品種的根系形態(tài)生理特征[J]. 作物學報, 2012, 38(4): 648-656.

Li M, Zhang H C, Yang X, Ge M J, Ma Q, Wei H Y, Dai Q G, Huo Z Y, Xu K, Cao L Q, Wu H. Root morphological and physiological characteristics of rice cultivars with high yield and high nitrogen use efficiency[J]., 2012, 38(4): 648-656. (in Chinese with English abstract)

[16] 楊建昌. 水稻根系形態(tài)生理與產(chǎn)量、品質(zhì)形成及養(yǎng)分吸收利用的關(guān)系[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2011, 44(1): 36-46.

Yang J C. Relationships of rice root morphology and physiology with the formation of grain yield and quality and the nutrient absorption and utilization[J]., 2011, 44(1): 36-46. (in Chinese with English abstract)

[17] 王宜倫, 李慧, 韓燕來, 張輝, 譚金芳. 潮土區(qū)超高產(chǎn)田與高產(chǎn)田土壤肥力差異研究[J]. 華北農(nóng)學報, 2012, 27(4): 197-201.

Wang Y L, Li H, Han Y L, Zhang H, Tan J F. Studies of difference of soil fertility between super-high-yield field and high-yield field in fluvo-aquic soil [J]., 2012, 27(4): 197-201. (in Chinese with English abstract)

[18] 中國科學院南京土壤研究所. 土壤科學數(shù)據(jù)庫[DB/DL]. [2022-10-25]. http://vdb3.soil.csdb.cn/Soil Science Database. http://vdb3.soil.csdb.cn/.

Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences. Soil Science Database.[DB/DL]. [2022-10-25]. http://vdb3.soil.csdb.cn/Soil Science Database. http://vdb3.soil.csdb.cn/.

[19] 楊建昌, 杜永, 吳長付, 劉立軍, 王志琴, 朱慶森.超高產(chǎn)粳型水稻生長發(fā)育特性的研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2006, 39(7): 1336-1345.

Yang J C, Du Y, Wu C F, Liu L J, Wang Z Q, Zhu Q S. Growth and development characteristics of super-high- yielding mid-season japonica rice[J]., 2006, 39(7): 1336-1345. (in Chinese with English abstract)

[20] 何海兵, 楊茹, 廖江, 武立權(quán), 孔令聰, 黃義德.水分和氮肥管理對灌溉水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效調(diào)控機制的研究進展[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2016, 49(2): 305-318.

He H B, Yang R, Liao J, Wu L Q, Kong L C, Huang Y D. Research advance of high-yielding and high efficiency in resource use and improving grain quality of rice plants under water and nitrogen managements in an irrigated region[J]., 2016, 49(2): 305-318. (in Chinese with English abstract)

[21] Chu G, Chen T T, Wang Z Q, Yang J C, Zhang J H. Morphological and physiological traits of roots and their relationships with water productivity in water-saving and drought-resistant rice[J]., 2014, 162(8): 108-119.

[22] Yao Y Z. Effects of ridge tillage on photosynthesis and root characters of rice [J]., 2015, 75(1), 35-41.

[23] Guan X J, Chen J, Chen X M, Xie J, Deng G Q, Hu L Z, Li Y, Qian Y F, Qiu C F, Peng C R. Root characteristics and yield of rice as affected by the cultivation pattern of strong seedlings with increased planting density and reduced nitrogen application [J]., 2022, 21(5), 1278-1298.

[24] Du M, Zhang W Z, Gao J P, Liu M Q, Zhou Y, He D W, Zhao Y Z, Liu S M. Improvement of root characteristics due to nitrogen, phosphorus, and potassium interactions increases rice (L.) yield and nitrogen use efficiency [J]., 2022, 12(1): 23.

[25] Suralta R R, Julaton M C N, Rebong D B. Functional roles of constitutive root system development in maintaining higher water use and grain yield under post flowering drought stress in hybrid rice [J]., 2015, 98(1): 81-88.

[26] 張春雨, 白晶, 丁相鵬, 張吉旺, 劉鵬, 任佰朝, 趙斌. 錯株增密種植對夏玉米光合特性及產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2020, 53(19): 3928-3941.

Zhang C Y, Bai J, Ding X P, Zhang J W, Liu P, Ren B C, Zhao B. Effects of staggered planting with increased density on the photosynthetic characteristics and yield of summer maize[J]., 2020, 53(19): 3928-3941. (in Chinese with English abstract)

[27] 李杰, 張洪程, 常勇, 龔金龍, 胡雅杰, 龍厚元, 戴其根, 霍中洋, 許軻, 魏海燕, 高輝. 高產(chǎn)栽培條件下種植方式對超級稻根系形態(tài)生理特征的影響[J]. 作物學報, 2011, 37(12): 2208-2220.

Li J, Zhang H C, Chang Y, Gong J L, Hu Y J, Long H Y, Dai Q G, Huo Z Y, Xu K, Wei H Y, Gao H. Influence of planting methods on root system morphological and physiological characteristics of super rice under high-yielding cultivation condition[J]., 2011, 37(12): 2208-2220. (in Chinese with English abstract)

[28] 戴含, 王小卉, 鄧瑩萍, 李緒孟. 供氮水平對水稻抽穗期植株根系形態(tài)及養(yǎng)分吸收的影響[J]. 排灌機械工程學報, 2021, 39(7): 727-732.

Dai H, Wang X H, Deng Y P, Li X M. Effect of nitrogen supply levels on root morphology and nutrient absorption of rice plants at heading stage[J]., 2021, 39(7): 727-732. (in Chinese with English abstract)

[29] 尹彩俠, 劉志全, 孔麗麗, 李前, 張磊, 侯云鵬, 郝彩環(huán). 減氮增密提高寒地水稻產(chǎn)量與氮素吸收利用[J/OL]. 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學報. https://doi.org/10.13254/j.jare.2022.0110.

Yin C X, Liu Z Q, Kong L L, Li Q, Zhang L, Hou Y P, Hao C H. Reducing nitrogen and increasing rice transplanting density in a cold region of China can improve rice yield, nitrogen absorption, and nitrogen utilization[J/OL]., https://doi.org/10.13254/j.jare.2022.0110 (in Chinese with English abstract)

[30] 褚光, 劉潔, 張耗, 楊建昌. 超級稻根系形態(tài)生理特征及其與產(chǎn)量形成的關(guān)系[J]. 作物學報, 2014, 40(5): 850-858.

Chu G, Liu J, Zhang H, Yang J C. Morphology and physiology of roots and their relationships with yield formation in super rice[J]., 2014, 40(5): 850-858. (in Chinese with English abstract)

[31] 魏海燕, 張洪程, 張勝飛, 杭杰, 戴其根, 霍中洋, 許軻, 馬群, 張慶, 劉艷陽. 不同氮利用效率水稻基因型的根系形態(tài)與生理指標的研究[J]. 作物學報, 2008, 34(3): 429-436.

Wei H Y, Zhang H C, Zhang S F, Hang J, Dai Q G, Huo Z Y, Xu K, Ma Q, Zhang Q, Liu Y Y. Root morphological and physiological characteristics in rice genotypes with different N use efficiencies [J]., 2008, 34(3): 429-436. (in Chinese with English abstract)

[32] 褚光, 展明飛, 朱寬宇, 王志琴, 楊建昌. 干濕交替灌溉對水稻產(chǎn)量與水分利用效率的影響[J]. 作物學報, 2016, 42(7): 1026-103.

Chu G, Zhan M F, Zhu K Y, Wang Z Q, Yang J C. Effects of alternate wetting and drying irrigation on yield and water use efficiency of rice[J]., 2016, 42(7): 1026-103. (in Chinese with English abstract)

[33] 董立強, 李睿, 商文奇, 王錚, 李躍東. 東北稻區(qū)肥料施用現(xiàn)狀、存在的問題與應對策略[J]. 作物雜志, 2017, 33(6): 17-22.

Dong L Q, Li R, Shang W Q, Wang Z, Li Y D. Fertilizer application status and forecast in northeast rice product region[J]., 2017, 33(6): 17-22. (in Chinese with English abstract)

[34] 鄭華斌, 姚林, 劉建霞, 賀慧, 陳陽, 黃璜. 種植方式對水稻產(chǎn)量及根系性狀的影響[J]. 作物學報, 2014, 40(4): 667-677.

Zheng H B, Yao L, Liu J X, He H, Chen Y, Huang H. Effect of ridge & terraced cultivation on rice yield and root trait [J]., 2014, 40(4): 667-677. (in Chinese with English abstract)

[35] 唐志偉, 周文濤, 王勃然, 鐘康裕, 熊瑞, 龍攀, 徐瑩, 傅志強. 壟廂栽培對水稻根系特性與土壤物理性質(zhì)的影響[J]. 生態(tài)學雜志, 2021, 40(12): 3961-3969.

Tang Z W, Zhou W T, Wang B R, Zhong K Y, Xiong R, Long P, Xu Y, Fu Z Q. Effects of ridge-bed cultivation on rice root characteristics and soil physical properties[J]., 2021, 40(12): 3961-3969. (in Chinese with English abstract)

[36] 任俊波, 楊雪麗, 陳平, 杜青, 彭西紅, 鄭本川, 雍太文, 楊文鈺. 種間距離對玉米-大豆帶狀套作土壤理化性狀及根系空間分布的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2022, 55(10): 1903-1916.

Ren J B, Yang X L, Chen P, Du Q, Peng X H, Zheng B C, Yong T W, Yang W Y. Effects of interspecific distances on soil physicochemical properties and root spatial distribution of maize-Soybean relay strip intercropping system[J]., 2022, 55(10): 1903-1916. (in Chinese with English abstract)

[37] 許明, 賈德濤, 馬殿榮, 王嘉宇, 苗微, 陳溫福. 北方超級粳稻根系生理、葉片光合性能特點及其相互關(guān)系[J]. 作物學報, 2010, 36(6): 1030-1036.

Xu M, Jia D T, Ma D R, Wang J Y, Miao W, Chen W F. Correlation of root physiology and leaf photosynthesis characteristics in northern Chinese japonica super rice [J]., 2010, 36(6): 1030-1036. (in Chinese with English abstract)

[38] 郭保衛(wèi), 許軻, 張洪程, 戴其根, 霍中洋, 魏海燕, 陳厚存. 有序擺拋栽超高產(chǎn)栽培對水稻根系形態(tài)生理特征的影響[J]. 中國水稻科學, 2016, 30(6): 611-625.

Guo B W, Xu K, Zhang H C, Dai Q G, Huo Z Y, Wei H Y, Chen H C. Effect of ordered transplanting and optimized broadcasting on rice root system morphological and physiological characteristics under super high-yielding cultivation [J]., 2016, 30(6): 611-625. (in Chinese with English abstract)

[39] 許軻, 張軍, 張洪程, 花勁, 霍中洋, 郭保衛(wèi), 戴其根, 魏海燕, 高輝. 雙季晚粳稻不同栽培方式生產(chǎn)力及其群體質(zhì)量差異研究[J]. 中國水稻科學, 2014, 28(5): 503-513.

Xu K, Zhang J, Zhang H C, HuA J, Huo Z Y, Guo B W, Dai Q G, Wei H Y, Gao H. Difference in grain productivity and population quality of double-cropping late japonica rice under different cultivation methods [J]., 2014, 28(5): 503-513. (in Chinese with English abstract)

[40] 張宇杰, 馬鵬, 王志強, 楊志遠, 孫永健, 馬均. 麥稈還田下水氮耦合對水稻根際環(huán)境及根系形態(tài)的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報(中英文), 2022, 30(6): 924-936.

Zhang Y J, Ma P, Wang Z Q, Yang Z Y, Sun Y J, Ma J. Effects of water-nitrogen coupling on rhizosphere environment and root morphology of rice under wheat straw returning[J]., 2022, 30(6): 924-936. (in Chinese with English abstract

Effect of Plant-row Spacing on Rice Yield and Root Morphological and Physiological Characteristics in Super High Yield Field

DONG Liqiang, YANG Tiexin, LI Rui, SHANG Wenqi, MA Liang, LI Yuedong*, SUI Guomin

(Corresponding author, email:)

【Objective】It is very crucial to investigate the effects of plant-row spacing on rice yield in super-high-yield field and clarify the mechanism behind high yield of rice in high-density mode.【Method】In 2020 and 2021, Liaojing 419 was grown under five cultivation modes including local farmers' mode (LFM), conventional high-density mode (CHMD), narrow-row high-density mode (NHDM) and two wide and narrow row modes (WNHDM1and WNHDM2). We measured the root morphological and physiological indexes and the composition factors of rice yield to explore the effects of plant and row spacing on rice yield and root morphological and physiological characteristics in super high-yield fields, clarify the relationship between root distribution and yield composition factors of rice in high-density mode, and reveal the mechanism of high yield of rice in super-high-yield fields in high-density mode.【Result】Compared with LFM, the productive panicle number under WNHDM1and WNHDM2increased by 19.24% and 18.16%, respectively, and grain number per panicle and seed setting rate remained stable. The root indexes of IN(narrow row) area in WNHDM1and WNHDM2were not lower than those of other modes, but the difference was greater in OUT(wide row) area, total root length, total root diameter, total root surface area, total root volume and total root dry weight increased by 21.07% and 26.76%, 10.71% and 9.18%, 21.13% and 26.77%, 21.15% and 27.62% and 23.48% and 29.71% in two growing seasons. The root morphological indices in WNHDM1and WNHDM2had a positive correlation with panicle number and yield at heading stage and filling stage.【Conclusion】The high-density mode with optimized plant and row spacing provides rice with asymmetric growth space inside and outside the row, exerts root marginal effect, improves root dry weight, root surface area and root volume, maintains strong root oxidation activity, lays a good basis for the formation of more productive panicles, and achieves the purpose of increasing rice yield.

rice; super high yield; root morphological and physiological characteristics; plant-row spacing

10.16819/j.1001-7216.2023.221007

2022-10-25；

2023-01-17。

國家重點研發(fā)計劃資助項目（2017YFD0300700）；遼寧省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳水稻種植結(jié)構(gòu)調(diào)整專項（5002029）；遼寧省農(nóng)業(yè)科學院院長基金青年基金資助項目（2022QN2302）。