不同品种根系氧化力强弱不同,老化早晚不一。试验证明,水稻根中有氧化亚铁的酶,凡是根氧化亚铁能力较强的品种,氧化硫化铁的能力也较强,早衰情况就很少发生。
在还原条件下,土中H2S不仅可与根表面所吸附的铁化合,形成黑色,而且土中Fe2+和H2S还能进一步进入根部,从而影响根的正常代谢。甚至进入茎内,影响体内氧化还原电位,为害就更严重。
水稻体内氧化还原电位主要决定于体内抗坏血酸和谷胱甘肽还原型和氧化型的比例。如果还原型比例较低,体内氧化还原电位能维持较高的水平,使体内Fe2+转变为Fe3+,减少亚铁等的为害,就不致发生黑根或烂根,也不会提早老化。反之,根部代谢不正常,必然影响地上部分生长,组织多先老化。
在木质化组织中,抗坏血酸和谷胱甘肽含量逐渐减少,调节根中氧化还原电位的能力随着减弱,对于亚铁离子和硫化铁的氧化以及对烂根的抗性也必然减弱,这时就容易引起早衰。
气候条件中温度和光照对水稻影响很大。水稻生长的最适水温是30~32℃,如高到35~37℃,根系发育差,影响新根的发生和伸长。因为在高温下吸收养分减少,特别是钾和硅,同时呼吸作用过于旺盛,碳水化合物消耗大,根中CO2多,影响根的正常有氧呼吸。由于能量不足,蛋白质、核酸等的合成受到的影响。夜间温度过高也和白天受到的影响相似,根系氧化力减弱,钾、硅的吸收进一步减少,易引起水稻早衰。
引起水稻早衰最主要的原因是土壤排水不良。如土壤质地较黏重,有机质含量较多,特别是绿肥田,土中亚铁离子、硫化氢和有机酸含量均较多,而且这些因素又相互联系影响水稻生长。一方面影响养分的吸收,特别是钾、磷、硅的吸收,另一方面又影响体内细胞色素氧化酶的活性,而过氧化物酶的活性反而增强。在这种情况下,虽然呼吸作用增强,但不伴随着正常量ATP的形成,造成碳水化合物大量消耗,促进根系老化、早衰。
此外,土壤中由于硫化氢和多量Fe2+的存在,造成根的生长和分枝不良,形成狮尾根。这是由于根的顶端伸长停止,而从近端部发生很多分枝根造成的。有时形成虎尾根和狮尾根,这种根衰老较快,黑根、腐根大量发生,易于早衰。如果土壤中养分不足,如红壤发育的水稻土,土壤供肥性、保肥性均较差,缺磷、缺钾,而铁、锰含量过多,这类土壤栽培水稻也会发生老化早衰。