全 文 ：谷子 、 泰 、 珍珠泉和玉米的根系比较研究
中元 明实 等
禾本科的杂谷类作物 , 基本是 在 同一 栽
培 方 式 和 生育过程中生长 , 而各作物一次根
的形态特征 、 伸长方向及叶面积与一次根基部
断面积的关系等 , 被看作是地上部和地下部的
各种量的关系的体现 。 这些主要有关一次根的
形态特征 , 对土壤 中全部根系形态有很大的影
响 。 至今米发现在 田间定量地比较研究杂谷类
作物根系的例子 。 在杂谷类中 , 对小作物 (谷
子 、 黍 ) 、 大作物 (珍珠粟 、 玉米 ) 分别进行
了一次根直径大小比较 , 结果黍比谷子 、 玉米
比珍珠粟大 , 一次根的形成比叶面积展开早 , 可
见根系在土壤中分布与生态特征的关系是很密
切的 。 本研究旨在试验田条件下观察这些杂谷
类在土壤中根长密度的分布 、 根系形态特征 ,
并以发现这些共同持征和种子固有的特征为目
的 。
材料和方法
供试作物 4 种 : 谷子 (虎尾 ) 、 黍 (信浓
1号 ) 、 珍珠粟 (品种不详 ), 玉米 (金黄大粒
1 10 3 )
。
1 9 8 8年在东京大学农学部附属多摩农场
的试验地上种植 。 翻地前在土 壤 表 层 施 肥 N
3
. 。克 /米 , 、 P 2 0 5 4 . 5克 /米 ’ 、 K Z O 4 . 0克 /米 , 、
5 月 2 0 日播种 。 谷子和黍的行距均为 0 . 3米 , 株
距 0 . 05 米 (6 7株 /米 “ ) , 条播 。 珍珠粟和玉米
的行距均为 0 . 7米 , 株距 0 . 2米 ( 7 . 1株 /米 2 ) ,
量对灌溉反应虽小 ( 0 . 4吨 /公顷 ) , 但显著 , 而
1 9 8 6年则没有反应 。 19 87 年所有小 区 都 灌 溉
了 。
在魁 北 克 S t . A n n e d e B e l ] e v u e , 3 年
期间最高产量处理的玉米最高籽粒产量变幅是
10
.
9~ 15
.
2吨 /公顷 。 每年获最高产量栽培品种
各不相同 , 但植株密度高 , 肥力也高并进行了
灌概 。 1 9B 4和 1 9 8 6年 , 较高密度分别增加籽粒产
量 1 . 2和 1 . 0吨 /公顷 。 1 9 8 4和 1 9 8 5年 , 灌 概 分
别增加产量 1 . 2和 3 . 4吨 /公顷 。
结 论
在 1 9 82年至 1 9 8 8年的玉米最高产量研究中
已获得很高的作物产量 , 高产的主要因素包括
品种选择 、 密度 、 植株营养 、 灌概 、 防虫 、 收
获管理及生长调节等 。 获得的最高产量为农场
平均产量的2 . 5一 3 . 0倍 , 说明在加拿大玉米的
增产潜力相当大 。 为了获得高产 , 各生产要素
必须适宜平衡 。
但是 , 所获得最高产量仍然远远低于作物
的理论产量 。 其限制因素可能包括气候 、 土壤
等因素 。 M i l l e r 等 ( 1 9 8 9 ) 发 现 , 在 施 肥 良
好 、 灌溉条件和土壤肥沃条件下 , 虽然干物质
生产和籽粒产量往往比以前记录产量高得多 ,
但是 , 也仅为营养液栽培条件下的 75 ~ 助 % 。
光照也可能是一个限制因 素 。 0 L t m a n 等
( 1 9 8 8 ) 在植株冠层内增加光照曾增加玉米产
量 2 5一 5 0 % 。
在目前的高产试验中 , 遗传学因素不能限
制最高产量的获得 , 而且所用品种甚少 。 但品
种改变在试验中是一个纯变化因素 。 因此 , 将
来通过改良品种能够继续增加玉米 的 作 物 产
匡皇.
虽毛。
摘译 自 1 4 t h I n t e r n a t i o n a l C o n g r e S S
o f 5 0 11 S e i e n e e T r a n s a e t i o n
《 第1 4届 国际土壤科 学会议论文
集 》 1 9 9 0 , 3 2 ~ 4 1页
译者 : 孙 毅 校考 : 张 宏 傅景昌
本一致 , 谷子的行间比行下土壤浅层根长密度
相对低 , 而在土壤深层根长密度高。 另外 , 珍
珠粟比玉米在植株附近 ( 0 . 0 5米以内 ) 根长密
度高。 玉米根长密度范围广 , 在 5 0 0 0 0 米 /米 3
以上 , 越到土壤深层根长密度越高 。 珍珠粟和
玉米从株穴到行间根长密度小 , 特别是珍珠粟
这个趋势极为显著 。 尤其是行距大的珍珠粟和
玉米 , 根长密度在 5 0 0 0 0米 /米 3以上的 范 围 很
小 , 比行距小的谷子 、 黍到 0 . 1米的浅层土壤
中的密度显著低 。
每单位土地面积的根长 , 珍珠粟很短 ( 5 . 5
公里 /米 “ ) , 其它 3 个作物达 到 8 . 8一 H . l 公
里 /米 , (表 1) 。 每株的根长 , 除玉米 没 有 完
全分生生长外 , 谷子 、 黍 、 珍珠粟 3 个作物都
取得类似值 ( 90 ~ I n 米 ) 。 根长和 L A 工之比
因作物不同而异 。
表 1 4 种 禾谷类 作物形态特征比较
谷子 黍 珍珠粟 玉米
尸月0CO. J工né .巴dōtO`Un
点播 。 出穗 日期 , 谷子 ; 8 月 4 日 , 黍 : 8 月
2 0日 , 珍珠粟 : 8 月 14 日 , 玉米 : 8 月 15 日 。
出穗后第 7 天进行调查 。 从播种到调查 日之间
的降水量 , 谷子 4 3 8毫米 , 黍 71 。毫米 , 珍珠粟
和玉米为 6 7 毫米 。
调查顺序如下 : 挖约 1米深与行垂直的沟
做土壤剖面 , 对 株 穴 (距株穴 。 米 ) 和 行 间
(谷子和黍距株穴 0 . 15 米 , 珍珠 粟 和 玉 米为
0
.
3 5米 ) 及二者之间 (从 株 穴 到 0 . 0 75 米 和
0
.
1 75 米 ) , 纵 向深从地表 O米开始 , 每隔 .0 15 米
为一点直到 0 . 9米处 , 测 21 个部位 , 用直径 0 . 05
米 、 容积 0 . 0 0 01 米 “ ( 10 0毫 升 ) 的 金 属 圆 桶
采土样 。 土壤剖面不考虑植株的位置 , 随机设
点 , 4 次重复 。 用手工作业取圆桶内的根 , 去
掉土和粗大有机物 , 用含 1 %结晶紫的95 %酒
精染色 , 然后用图像扫描器和计算机测定不同
直径的根长 。 该方法能测定出直径在 0 . 07 毫米
以上的总根长 , 误差在 3 %以内 , 对 直 径 在
士 0 . 17 毫米范围的96 %以上的根能正确分级 。
从根长测定结果算出各测定点根长密度 (单位
土壤体积内的根 一民米 /米 “ ) , 然后推算出土壤断
面根长密度的分布 。 为此 , 有必要求出其它土
壤部位的行间根长密度 。 将株穴到行间的土壤
断面从水平和垂直方向分割为 0 . 01 米的方格 ,
谷子、 黍为 15 x 90 二 135 0 , 珍珠粟和玉米为35 x
9 0 = 3 1 5 0格口 , 由邻近的 4 一 6 个测定点的平
均根长密度计算其它各格的根长密度。 设重量
与各测定点的距离平方呈反比 。 从水平方向各
格平均值求出根长密度的垂直分布 , 通过各格
根长总和求出到 0 . 9米深的总根长 。 从而 得 出
单位面积上的根长密度值 (米 /米 , ) , 进而得 出
平均各测点的不同直径的根长 , 求出 7 级不同
直径根长的比例 。 同时测定每平米的株数 (已
出穗的 ) 和 L A I 。
总根长 ( X 10 /米 2 )土壤
3米
表劝
株数 (株 /米 2 )
叶面积指数 ( L A )I
每株根长 (米 )
根长 / L A I ( x l 。 “米 )
8
.
8 1 1
.
1
9 7 1 0 0
4
.
5 6
.
8
9 1 1 1 1
1
,
9 1
.
6
7
。
1
6
。
4
1 2 5 3
1
.
4
不同直径的根长 , 黍比谷子直径在 0 . 15 毫
米以上的根多 , 玉米比珍珠粟 直 径在 0 . 17 ~
0
.
68 毫米的根显著多 (表 2 ) 。 尤其是小杂谷类的
谷子和黍直径在 0 . 34 毫米以下的根 占 总 根 长
的 9 0%以上 , 较珍珠粟和玉米其细根明显多 。
结 果
谷子和黍比较 , ’ 根长密度在 1 0 0 0米 /米“ 以
上的范围 , 黍可达到 0 . 9米深处 , 谷子约 达 到
0
.
5米的深度 , 黍在土壤深层的根长密 度 高 。
从水平方向来看 , 黍从株穴到行间根长密度基
分 析
本研究对小杂谷类的谷子和黍 、 大杂谷类
的珍珠粟和玉米种种 , 分别进行比较对照 , 并
观察土壤中根的分布状况 。 结果发现 , 黍比谷
子 、 玉米比珍珠粟在土壤深层根长密度高 , 从
株穴到行间的根长密度变化很小 。 这些观察结
果表明 , 黍和玉米分别比谷子和珍珠粟 , 在全
部土壤剖面上展现出基本相同的根系密度 。 黍
和玉米的这一根系特征 , 从形态形成学来看 ,
可以认为两者均产生直径大的一次根数量多所
玉米自交系抗灰斑病的双列分析
.
F
.
Ul ri c l :等
灰斑病是一种玉米病害 , 近来 日趋严重 ,
分布遍及美国中西部 , 中太平洋及东南部 。 灰斑
病最初报道是 1 9 7 0年以前 , 在美国肯塔基 、 田
纳西和弗吉尼亚山区 。 灰斑病 日益严重和流行
与玉米连作生产及有利于病菌越冬 的 免 耕 技
术有关 ( R o a n e 等 , 19 74 ; H i l t y 等 , 1 9 7 9 ;
P a y n e等 , 1 9 8 3 ) 。 免耕可导致早期接种体增
多 , 从而导致早期侵染 、 茎腐 , 茎 倒伏及显著的
产量损 失 ( L a t t e : e l l 等 , 1 98 3 ; p a y n e 等 ,
,
1 9 8 7 )
。 免耕农业的增加将可能导致灰斑病严
重大发生和大流行 。
由于传统的耕作制不利于经济和生态效益
(例如增加燃料成本和土壤侵蚀 ) , 大 田玉米施
用杀菌剂经济上不合算 , 因此遗传抗性是防治
灰斑病的最佳方法 。 抗灰斑病自交系和杂交种
己经被淘汰但大多数优良种质感染 玉 菱 尾 抱
菌属 ( C . : e a e 一二 。岁d艺s ) ( A y e r S 等 , 19 8 4 ) 。
因此鉴定另外的抗灰斑病自交系及有关抗性遗
传方面的资料将有助于促进抗性优良杂交种的
选育 。
进行了灰斑病抗源鉴定和预测遗传型的数
项研究 。 通过 R o a n e 等 ( 1 9 7 6 ) 对 1 93 个商用
表2 4 种作物根长 百分率在根 系密度分级
中的 分布
根直径 (毫米 ) 谷子 黍 珍珠粟 玉米
< 0
.
1 7 7 2
.
6 5 6
.
9 (〕0 . 9 3 2 . 0
0
。
1 7~ 0
.
3 4 2 2
.
6 3 5
.
3 :乙4 . 4 4 4 。 1
0
。
3 4、 0 . 6 8 4 . 3 6 . 1 9 。 0 t 9 . 1
0
.
68 、 1 . 0 2 0 ` 4 1 . 4 2 . 7 2 . 3
1
.
0 2勺 2 。 0 4 0 . 1 0 . 2 2 . 9 1 . 9
2
.
0 4勺 3 . 0 6 一 一 0 . 1 0 . 4
> 3
.
0 6 一 一 一 0 . 1
致 。 这是因为直径大的一次根生长速度快 , 根
在土壤中不仅从植株茎部向远处仲长 , 而且大
量产生二次根或高次分枝根 , 对根系形成起主
要作用 。 黍和玉米分别比谷子和珍珠粟 , 粗根
占根系总量的比例高 (表 2 ) 。 这也是与上述
一次根的特征有紧密关系的体现 。
从有关试验田不同土层测定根长密度的报
告中 , 根据到土深 0 . 9米处的总根长算出 单 位
土地面积的根长 , 玉米是 5 0 0 0 ~ · 1 5 0 0 0米 /米 “ ,
大麦是 3 0 0 0 ~ 1 2 0 0 0米 /米 2 。 结合本报告看 , 单
位土地面积上的根长 , 与其说作物 不 同 而 不
同 , 不如说受栽培方法和环境条件的影响而容
易发生变化。 如同本报告观察的二次根的分布
那样 , 从株下或行间的测定推算总根量往往有
很大误差 。 论述作物种类 、 环境条件与每单位
面积根长的关系 , 需要在更广范范围内积累精
确的数据 。
冬大麦和其它禾本科作物单株根长值相类
似 。 本研究中除玉米外 , 谷子 、 黍 、 珍珠粟的根
长值较 E o 五m ( 1 9 7 8 ) 得出的冬大 麦 的 数 值
(3 O米 ) 大 , 应该注意的是在分类上取得了类
似值 ( 90 一 I n 米 ) 。 多数产生一次分生根 的 禾
本科作物 , 茎的多数是通过一次根数而对根长
产生影响 。 反之 , 在群体间的根系 对 土 壤 养
分 、 水分的相互竞争的条件下 , 根系的长度成
为使个体间竞争激烈 、 根系分生和抑制生长的
条件 。 土壤中的根长还与株数有关 。
译 自 《 日本作 物 学 会 纪 事 》 19 8 9 , 58
卷 , 4 期 , 5 3 0 ~ 5 3 4 页
译者 : 王德 身 校者 : 诸葵顺