水稻根系形态与机能受制于土壤环境。调控稻根必须调节土壤的水肥气热诸多因素。前人就土温、矿质营养、稻草堆肥等的根系效应作了不少研究。冷烂田采用垄畦栽培方法改善土壤高度还原性状，提高根系机能，研究结果颇为国内外注目。为了探索稻根调控的机理和可靠途径，本试验采用土培法，研究施肥量、施肥法和强还原性土壤环境等因素对水稻根系形态与机能的影响，及其与产量的关系。
1 材料与方法
研究在稻麦所网室进行，采用塑料桶土培。桶内径700px,高700px,填稻田土厚500px.供试水稻品种为汕优63.设不同施肥量、施肥法和强还原土壤环境等6个处理如表1.每处理5桶，每桶稻一株。第6处理于水稻移栽后第1周和第4周，每桶各灌注面 粉150g,使之分解产生大量CH4#H2S和有机酸，形成高度还原性土壤环境。
水稻于1999年3月18日播种，4月18日6叶龄移栽，7月15日齐穗，8月15日成熟。移栽后每周观测一次主茎叶龄和茎蘖数，直至孕穗。齐穗期每处理测定2株伤流量，成熟期每处理考查3株稻谷产量及其构成，测定地上部各器官干物重，并取出带根土体，按0~5、5~10、10~15、15~500px横切成4层，洗去泥土后得到纯净的根系样品，再分别测定各层次根系的体积、鲜重、干重和总长度。总根 长采用Newman的直线截交法测定。总根长除以土壤体积得出根长密度。
2 结果与分析
2.1 施肥量对根系形态与机能的影响
看出：在三种施N水平中，以1m2施N18g的中N水平的根系形态最发达，机能最高；高N水平次之；低N水平的根量最少，机能最低。
全根的干重、体积、总长度和伤流量（衡量根系机能的指标），低N水平仅为中N水平的80%、70% 和47%.数据表明，在低N水平下，根系机能的降低更甚于根系干重的降低，提示当N营养不足时，根系生理活性（以伤流强度为主要衡量指标）比根量受到更为 显著的抑制。有趣的是低N水平有诱导根系向下层伸展的趋势，分布在5~500px土层的下层根根量达全根的55%,而高、中N水平的下层根根量只占 48%~49%.
在每平方米同样施N18g水平下，每平方米施P4g、K18g的第二处理比不施PK肥的第五处理，根系干重、体积、总长度和伤流量分别增加11%、10%、8%和35%.但中N水平不施PK肥的第五处理，其根量和根系机能显著高于低N水平而施PK肥的 第三处理，显见在试验条件下，贫N比贫PK对根系形态与机能的制约更大。
2.2 施肥方法对根系形态与机能的影响
施肥总量相同（1m2施N18g、P4g、K182.2施肥方法对根系形态与机能的影响g），第二处理在移栽后1周内施2/3的N肥，1/2的K肥和全部的P肥，在幼穗分化初期再施1/3的N肥和1/2的K肥，形成前、中期兼顾的平衡施肥法；而第五处理则将全部N、P、K肥料集中在移栽后2周内施下，形成/攻头0施肥法。结果（表2~4）显示：平衡施肥法更有利于促进根系发育，根系的干重、体积、总长 度和伤流量，比/攻头0施肥法分别高出17%、18%、12%和36%,差异十分显著。
2.3 强还原性土壤环境对根系形态与机能的影响
人为地创制出第六处理的高度还原性土壤环境，结果（表2~4）看到：强还原性土壤条件严重抑制了根系的形态发育和机能，根系干重、体积、总长度和伤流量，仅分别为第二处理的70%、78%、52%和43%,其中以对根系总长度和根系机能的抑制最甚。分 析各层次根系的形态还看出：
强还原性条件对下层根的抑制大于对上层根的抑制，因此，分布在5~500px土层的下层根根量，仅占全根的42%~44%,而分布在0~125px土层的上层根根量却占全根的58%~56%.
应该指出的是，在大田栽培中，水稻根量随着在土培中分布层次的加深而按负指数曲线减少，但在本试验塑桶土培条件下，各处理最下一层根系的干重、体积、总长度和根长密度，反而大于其上一层根系。其原因可能是桶底含有较多的溶解氧，促进了该层根系的超常生长。
2.4 根系形态和机能对稻谷产量及其构成的影响
不同处理的根系形态和机能差异颇大，进而导致稻谷产量及其构成的差异，由表2~4看出：中N分施处 理的根量最大，机能最高，其产量也最高；高N分施处理的根量及机能次之，产量也居次，但其产量构成显然不同，在高N营养中，分蘖猛发，穗数众多，而每穗粒 数锐减，结实率和千粒重也有所降低；低N分施处理的根量及机能显著变劣，产量也显著降低，其产量构成特征恰好与高N分施处理相反。
施PK肥比不施PK肥，平衡施肥法比/攻头0施肥法，也由于根系形态相对发达，根系机能相对较高，而产量相应提高。强还原土壤环境的根量最少，根系机能最弱，产量最低，表现在穗数少、穗子小、结实差、谷粒轻。