全 文 ：松嫩平原不同株型玉米品种根系分布特征比较研究 3
宋　日1 ,2 3 3 　吴春胜1 　马丽艳1 　郭继勋2 　邢　福2
(1 吉林农业大学农学院 ,长春 130118 ;2 东北师范大学草地研究所 植被生态科学教育部重点实验室 ,长春 130024)
【摘要】　采用土柱模拟栽培法与大田试验相结合的方法 ,对松嫩平原不同株型玉米的根系分布特征进行
了比较. 结果表明 ,平展型玉米和紧凑型玉米根干重最大值出现的时期不同 ,二者根干重分别在抽丝后 15
d 和抽丝后 30 d 时达到最大值. 成熟时紧凑型玉米根干重比平展型高 12. 2 %. 二者根系垂直分布有明显
的差异 ,在 20 cm 以下的根干重比率 ,平展型玉米在 19 %以下 ,而紧凑型玉米高于 23 %. 紧凑型玉米的深
层根量较多 ,在深 40～100 cm 土层内根干重比率比平展型高 42. 3 %. 二者的根系水平分布也不同 ,紧凑
型玉米根系水平分布较集中 ,在距植株 0～10 cm 水平范围内 ,根系分布比率比平展型玉米高 9. 6 %. 紧凑
型玉米深层根量较多 ,水平分布集中 ,耐密植 ,是易获得高产的重要原因之一.
关键词 　玉米株型 　根系分布
文章编号 　1001 - 9332 (2003) 11 - 1911 - 03 　中图分类号 　S565. 1 　文献标识码 　A
Comparison of roots distribution in different maize plant type cultivars in the Songnen Plain. SON G Ri1 , 2 ,
WU Chunsheng1 , MA Liyan1 , GUO Jixun2 , XIN G Fu2 (1 College of A gronomy , Jilin A gricultural U niversi2
ty , Changchun 130118 , China ;2 Key L aboratory f or V egetation Ecology , Minist ry of Education , Institute of
Grassland Science , Northeast Norm al U niversity , Changchun 130024 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2003 ,
14 (11) :1911～1913.
By soil column culture and field experiment , the comparison of roots distribution of spreading2leaf and upright2
leaf maize cultivars in the Songnen Plain was studied. The results showed that there were differences in the roots
distribution of different maize cultivars. The maximum of root dry weight appeared on the 15th day and 30th
day after silking for spreading2leaf and upright2leaf maize cultivar , respectively. Compared to spreading2leaf
maize cultivar , the root dry weight of upright2leaf maize cultivar was higher by 12. 2 %. The vertical distribution
of different maize cultivar roots was different . The root dry weight rate below 20 cm depth of spreading2leaf
maize cultivar was less than 19 % , whereas that of upright2leaf maize cultivar was more than 23 %. Compared
with spreading2leaf maize cultivar , the root dry weight rate at 40～100 cm depth was higher by 43. 3 %. There
were differences between the different maize cultivars in the horizontal roots distribution. The roots of upright2
leaf maize cultivar distributed tightly in horizon. The percentage of root dry weight of upright2leaf maize cultivar
in a horizontal area 0～10 cm from the plant center was higher than that of spreading2leaf maize cultivar by 9.
6 %. Upright2leaf maize cultivar had more roots in deeper soil depth and it distributed tightly in horizon. There2
fore , it was suitable for compact2planting. It was easier to acquire high yield for upright2leaf maize cultivar be2
cause it had good roots distribution characteristics.
Key words 　Maize plant type , Roots distribution. 3 国家“九五”科技攻关资助项目 (950012001203202) .3 3 通讯联系人.
2002 - 07 - 14 收稿 ,2003 - 02 - 27 接受.
1 　引 　　言
农作物根系是吸收水分和矿质营养的器官. 研
究证明 ,农作物对水分和矿质元素的吸收能力与根
系的大小和在土壤中的分布有关[1 ,15 ] ,在干旱和半
干旱地区的农作物和牧草产量与根系的分布密切相
关[7 ,10 ] .主要农艺措施 ,如耕翻、施肥、灌水等首先
影响到作物根系的生长发育、分布及功能 ,然后才对
地上部起作用而影响到产量的高低和品质的优劣.
前人对玉米根系的研究多集中于玉米根系营养物质
成分[6 ] 、根系生长动态[3 ,8 ] 、根系生态生理[11 ] 、根系
活力与地上部关系[3 ] 、根系对土壤水分的反应[4 ,9 ] 、
施肥对根系衰老影响[12 ,14 ] 、根系与产量关系[2 ,13 ]
等 ,对平展型和紧凑型玉米品种根系分布特征比较
研究较少. 本研究利用土柱模拟栽培法和大田试验
对不同类型玉米的根系分布特征进行了比较研究 ,
目的是找出两类玉米品种根系分布的差异及其规
律 ,从而为不同株型玉米高产栽培和育种提供理论
依据.
2 　材料与方法
211 　供试土壤
　　试验于 1999 年在吉林农业大学科学实验站进行 ,土壤
为东北松嫩平原典型土壤 ———黑土 ,其农化性状为有机质
19. 7 g·kg - 1 ,碱解氮 79. 6 mg·kg - 1 ,速效磷 13. 8 mg·kg - 1 ,
应 用 生 态 学 报 　2003 年 11 月 　第 14 卷 　第 11 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Nov. 2003 ,14 (11)∶1911～1913
速效钾 48. 8 mg·kg - 1 ,p H7. 3. 供试材料为平展型玉米品种
中单 2 和紧凑型品种四密 25.
212 　田间土柱模拟试验
　　在试验前一年 (即 1998 年) 10 月 12 日以油毡纸卷成直
径为 0. 6 m 高为 1 m 的圆柱筒挨着排放于挖好的高为 1 m
的土坑中 ,排列行距与大田相同 (0. 63 m) ,按原来 0～20、20
～40 和 40～100 cm 层次把土回填 ,不封底 ,浇水沉实土柱.
于 1999 年 4 月 24 日播种 ,每土柱施尿素 6. 5 g ,磷酸二铵
3. 5 g ,硫酸钾 2. 4 g ,以上肥料混合作底肥施入 0～30 cm 土
层中. 玉米生长期间管理同大田 (若土壤水分不足时及时补
充 ,水量相同) ,每土柱留苗 1 株. 中单 2 和四密 25 密度每公
顷分别为 45000 株和 55000 株 ,随机重复 3 次. 在玉米拔节
期、抽丝期、抽丝后 15 d、抽丝后 30 d、成熟期取样 ,先将土柱
挖出 ,将土柱切成 0～20、20～40 和 40～100 cm 3 段 ,分段冲
洗根并过 1 mm 筛 ,把根系在 80 ℃下烘干称重. 每次随机取
3 个土柱.
213 　大田根系水平分布试验
　　在密度为 10000 株·hm - 2大田中 ,以玉米植株为中心 ,
分别用直径为 10、15、20 和 25 cm 的土钻取样 ,深度为 60
cm ,冲洗根系烘干称重 ,每次随机取样 3 次.
3 　结果与分析
311 　不同株型玉米根系干重动态比较
　　平展型玉米品种 (中单 2) 和紧密型玉米品种
(四密 25)根系干重动态变化趋势基本相同 ,均呈单
峰曲线 (图 1) . 平展型玉米根系干重的峰值出现在
抽丝后 15 d 左右 ,重 48. 7 g ,紧凑型玉米出现在抽
丝后 30 d 左右 ,重 46. 0 g ,略低于平展型玉米. 两种
株型玉米根系干重发展速度均呈直线上升 ,但平展
型玉米比紧凑型玉米上升速度快. 从抽丝后 15 d 到
成熟 ,平展型玉米根系干重以较快的速度下降 ,
图 1 　不同株型玉米根系干重变化 (土柱)
Fig. 1 Dynamics of root dry weight of different type maize (in soil col2
umn) .
1. 拔节期 Jointing stage ,2. 抽丝期 Silking stage , 3. 抽丝后 15 d 15th
day after silking ,4. 抽丝后 30 d 30th day after silking ,5. 成熟期 Ma2
ture stage. Ⅰ. 中单 2 Zhongdan 2 , Ⅱ. 四密 25 Sim 25. 下同 The same
below.
而紧凑型玉米仍呈缓慢的上升趋势直到抽丝后 30 d
才开始缓慢下降. 到成熟期时 ,平展型玉米品种根系
干重只有最大干重的 79. 1 % ,紧凑型玉米品种此时
达最大干重的 94. 1 % ,在成熟时 ,紧凑型玉米品种
根系干重达 43. 3g ,比平展型玉米品种高 12. 2 %.
312 　不同株型玉米根系分布发展动态比较
　　两种株型根系分布随着玉米生育进程的推进而
发生变化 ,是一个动态的发展过程 ,基本趋势是下层
在下降 ,深层在增长 ,根系干重在土体中呈“T”型分
布 (图 2) . 随着生育进程的延续 ,深层根系逐渐增
加. 从图 2 可以看出 ,两种株型玉米在 40 cm 以下的
根系干物重分别从抽丝后 30 d 的 3. 0 g (中单 2) 和
4. 4 g (四密 25)发展到成熟期的 3. 2 g 和 4. 8 g ,亦
即成熟期分别比抽丝后 30 d 增加了 6. 7 和 9. 1 个
百分点. 由此可见 ,抽丝后 30 d 并不意味着玉米根
系生长的停止 ,而是仍有一定程度的生长.
图 2 　不同株型玉米根系分布的动态变化 (土柱)
Fig. 2 Dynamics of root distribution of different type maize (in soil col2
umn) .
Ⅰ. 0～20cm(包括气生根 Including aerial roots) , Ⅱ. 20～40cm , Ⅲ. 40
～100cm ,下同 The same below.
　　比较图 2 中两个试验材料的根系分布动态变化
可以看出 ,不同株型玉米之间的根系分布在大于 20
cm 土层内差异明显 ,紧密型玉米品种的生育后期
(抽丝期 —成熟期)的分布特征明显有别于平展型玉
米品种 ,后者的分布表现为塔顶更高、倾斜更陡的倒
金字塔形. 而且 ,比较两个株型玉米品种抽丝后 30 d
和成熟期的根系分布发现 ,尽管抽丝后 30 d 以后深
层根系还在增加 ,但抽丝后 30 d 时的根系总体分布
形状已基本形成 ,即抽丝后 30 d 与成熟期的根系分
布特点基本一致. 这也说明 ,在抽丝后 30 d 对不同
玉米品种的根系分布进行鉴定 ,基本可以反映品种
的根系分布特征.
313 　不同株型玉米根系水平分布比较
　　以玉米植株为圆心 ,根系干重分布随横向距离
的扩展而递减 (图 3a) . 平展型玉米根系横向分布的
范围比较广 ,20 cm 范围外根系分布达 9. 1 % ,这可
2191 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　14 卷
能是垂直下扎能力差为满足吸收需要的一种生态环
境适应. 紧凑型玉米根系干重的横向分布比较紧凑 ,
96. 7 %的根量集中在距植株 20 cm 水平范围内 ,距
植株 15 cm 的范围就集中了 87 %的根系. 紧凑型玉
米根系较集中 ,为合理增加密度提供了依据.
图 3 　不同株型玉米根系干重水平 (a) 和垂直 ( b) 分布 (成熟期 ,大
田)
Fig. 3 Horizontal (a) and vertical (b) distribution of root dry weight of
different type maize (at mature stage ,in field) .
314 　不同株型玉米根系垂直分布比较
　　在 1 m 深的土层内根系干重的比例如图 3b ,从
图 3b 可以看出 ,平展型玉米 81. 5 %的根系分布在
20 cm 以上的土层范围内 ,20 cm 以下土层根系干重
只占 18. 5 %. 紧凑型玉米 20 cm 以下的深层根量达
24 % ,说明紧凑型玉米品种具有根系下扎深的特点 ,
能更有效地吸收土壤深层的水分和养分 ,有利于密
植.
4 　讨 　　论
　　本研究证明不同株型玉米品种间根系水平分布
差异很大 ,紧凑型品种距植株 0～15 cm 水平范围内
根系的比率大于平展型品种 ,而在距离植株 15～25
cm 水平范围内的根系分布比率却恰好相反 ,表明紧
凑型玉米品种根系水平分布更为集中. 根系水平方
向分布集中 ,可减少根系占据的水平方向空间 ,有利
于增强植株的耐密性. 研究表明 ,在距植株 0～15
cm 水平范围内 ,紧凑型玉米根干重保持在 87 % ,目
前东北松嫩平原区玉米生产上各种株型品种普遍采
用 63～70 cm 的行距 ,从根系对水肥利用角度看 ,可
适当缩小紧凑型玉米品种行距以提高水肥利用率.
　　在深 20～100 cm 范围内 ,各层次土体内根干重
比率均为紧凑型品种多于平展型品种 ,尤其在 40～
100 cm 土层内更为显著 , 比平展型品种高出
42. 3 %. 深层土壤根系比率的增加 ,有利于玉米吸收
深层土壤的水分和养分 ,并且深层土壤中根系环境
相对稳定 ,有助于增强玉米对土壤不良环境的缓冲
能力 ,提高玉米抗逆性 ,所以对延长根系活力[5 ] 、延
缓生育后期根系衰老[14 ] 、保持根系对地上部营养和
水分供应[16 ]无疑是有益的. 为此 ,在东北松嫩平原
易出现玉米“秋吊”地区 ,采用紧凑型玉米品种种植
可减轻因秋季干旱对玉米造成的危害. 同时针对紧
凑型玉米深层根系较多的特点 ,在生产上应用时宜
采取深施肥措施来提高肥料利用率.
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作者简介 　宋 　日 , 男 ,1966 年生 ,博士 ,主要从事玉米耕作
栽培与农业生态教学和研究工作 ,发表论文 20 篇. E2mail :
songri2003 @yahoo. com. cn
319111 期 　　　　　　　　　　　宋 　日等 :松嫩平原不同株型玉米品种根系分布特征比较研究