水分和氮素对玉米苗期生长、根系形态及分布的影响

• 作者: 张星宇 张馨月 牛雅郦 王寅 王莉颖 郭晓颖 陈健 陈利东 陈安吉 高强
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 玉米 水分 氮素 根冠比 根系形态 根系分布
• 年，卷（期）: 2019,（1）
• 所属期刊栏目: 耕作栽培·生理生化·农业信息技术
• 页码范围: 34-44
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2019.01.004

摘要

[目的]东北地区春旱频发严重影响玉米出苗与苗期生长,明确水分、氮素对玉米苗期生长和根系发育的影响及其耦合效应,可为东北春玉米水、氮调控措施的优化提供依据.[方法]2016-2017连续2年设置水分、氮素两因素盆栽试验,土壤相对含水量设4个水平,分别为重度干旱(wO,30％)、适度干旱(W1,50％)、水分适宜(W2,70％)和水分过量(W3,90％);施氮量设3个水平,分别为不施氮(NO,0)、低氮(N1,0.12 9 N.kg-1土)和高氮(N2,0.24 9 N.kg-1土).[结果]水分、氮素均显著影响玉米苗期的植株生长、根系发育、氮素吸收与利用,且两因素对植株干重、根系形态、吸氮量和氮肥利用率交互作用显著.土壤水分亏缺或过量均抑制了植株生长、干物质累积、根系发育和氮素吸收.WO处理的负面影响最为严重,其地上部干重、根系干重和植株吸氮量与W2处理相比分别降低55.5％、60.1％和47.4％,氮肥利用率下降6.4个百分点,根长和根表面积分别减少58.2％和59.5％.施氮显著促进玉米苗期植株生长与氮素吸收,降低根冠比,且不同水分条件下氮肥效应及对根系发育的影响存在明显差异.水分适宜条件下施氮促进根系生长,显著增加根长、根表面积和根体积,植株干重和吸氮量增幅最高.干旱胁迫条件下施氮抑制了根系发育,显著降低根长和根表面积,氮肥效应偏低.水分过量条件下施氮改善根系生长,但施氮效应仍低于W2处理.各水分条件下,N1处理的根长和根表面积均高于N2处理,而体积接近或更小,说明低氮增加了细根的比例.水分、氮素不仅显著影响根系形态,也导致根系空间分布出现明显差异.干旱胁迫促进根系下扎,增加深层土壤的根长分布,W0和W1处理0-12 cm土层根长比例相比W2处理分别下降11.0和8.3个百分点,而24-36 cm土层分别提高9.5和6.9个百分点.与干旱胁迫相反,水分过量趋向于增加根系在表层土壤的聚集.施氮显著促进表层土壤的根系分布,N1和N2处理0-12 cm土层根长比例相比NO处理分别增加16.3和13.7个百分点,而24-36 cm土层分别下降11.5和12.5个百分点.所有水-氮处理中,W1N1处理根系的空间分布最为均衡.[结论]水分、氮素对玉米苗期生长和根系发育有显著的耦合效应,适宜的水、氮措施可优化根系形态与空间分布,增加植株干重和氮素吸收利用.春玉米生产中建议降低氮肥基施用量以发挥水氮耦合效应,促进根系下扎和细根增殖,提高植株耐旱性和氮肥利用率.