全 文 ：收稿日期：!""#$"%$%& 接受日期：!""#$"’$"(
基金项目：教育部创新团队计划项目（)*+",&-）；陕西省自然科学基金项目（!"",.%",）；西北农林科技大学科研专项基金资助。
作者简介：胡田田（%’,,—），女，陕西礼泉人，博士，主要从事植物对水分养分局部供应的适应性及其机理研究。
+/0："!’$#-"’%,"!，123450：6785498549: 8;3< =;3。! 通讯作者 123450：>49?@64;A6;9?: 8;3< =;3
局部湿润方式下玉米对不同根区
氮素的吸收与分配
胡田田%，康绍忠%，!!，李志军%，张富仓%
（% 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室，陕西杨凌 -%!%""；
! 中国农业大学中国农业水问题研究中心，北京 %"""#(）
摘要：采用分根装置，对均匀灌水、固定灌水和交替灌水 (种方式下，于 % B !根区设施（%&CDE）!FGE 的处理；另 % B !
根区施入等量的（%ECDE）!FGE，研究玉米不同根区氮素的吸收与分配特征。结果表明，处理 %&、!"、E" H时，玉米累
积%&C肥料氮量表现为，固定灌水下%&C施在灌水区分别是非灌水区的 !I(-、!I’&和 (IE%倍；交替灌水下%&C施在先
灌水区是后灌水区的 %I&-、%I"#和 %I",倍。作物自不同根区土壤或肥料吸收氮素占总吸氮量的百分数表明，交替
灌水时，不同根区有同等贡献；固定灌水时，作物吸收的氮素绝大部分来自灌水区。根系的氮素吸收速率和根长均
表现为，交替灌水两根区趋于相同；固定灌水的非灌水区明显小于灌水区，表明吸收速率和根长对作物吸收氮素都
有重要作用。处理 E" H时，玉米各部分累积%&C肥料氮占根区总吸收量百分数为地上部：均匀灌水 J交替灌水 J
固定灌水；%EC区根系：%&C施在固定灌水的非灌水区 J其他 E个处理；%&C区根系：%&C施在固定灌水的灌水区 J
固定灌水的非灌水区和交替灌水任一根区 J均匀灌水。说明局部供水使根系的氮素分配明显增多，地上部减少；
两种局部灌水所不同的是，固定灌水时，氮素向灌水区根系的分配大于非灌水区；交替灌水时，两根区相近。
关键词：局部湿润方式；不同根区；氮素；吸收与分配；%&C肥料
中图分类号：F!-EI%；F%!EK !"#$%& $’( $))*+$#,*’ *- ’,#.*/&’ -.*0 (,--&.&’# .**# 1*’&2 *-
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植物营养与肥料学报 !""’，%&（%）：%"&$%%(
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近年来，随着水资源问题的日显突出，研究者相
继提出了根系分区交替灌水等一些新的节水灌溉方
法与技术，受到了广泛关注，并取得了明显的节水效
益［?AG］。局部灌溉技术与传统灌溉方法的区别在于
对作物根区的湿润状况不同，整个根系不再处于均
一环境，而是处在非均一且多变的土壤环境中，这势
必影响作物对养分的吸收利用。氮素是作物需要量
大且吸收利用与水分供应联系紧密的营养元素，农
田水肥资源短缺与水肥利用率低造成的资源浪费与
环境污染问题普遍并存。因此，如何提高水分和氮
素的综合利用效率倍受关注。然而，关于局部灌水
条件下作物氮素吸收利用的研究尚不多见，其不同
根区氮素吸收分配方面的研究更少。为此，采用传
统均匀灌水、固定部分根区灌水和根系分区交替灌
水 H种方式，将?@1标记的（?@1D=）IJC= 施入盆栽玉
米的 ? K I 根区，另 ? K I 根区施入等量的普通
（1D=）IJC=，即（?=1D=）IJC=，研究不同根区氮素吸收
与分配的动态变化，揭示根区局部湿润方式对氮素
吸收利用的影响，以期为水氮综合高效利用与调控
提供科学依据。
) 材料与方法
)*) 供试材料
供试作物为玉米（陕丹 L 号）。供试土壤为
土，前茬红薯。基础肥力为有机质 ?GMNN & K ;&，全氮
>MLN & K ;&，碱解氮 GLMN 6& K ;&，速效磷 ?@M>O 6& K ;&，
速效钾 ?GH 6& K ;&。
采用红色塑料桶自制分根装置，进行盆栽实验。
用塑料胶带将厚塑料布固定在桶壁和桶底上，将桶
均等地分为 I 个半室，两边装入事先施入 PDIQC=
>M?IH & K ;&的等量土壤，每盆装土 ?I ;&。底部铺一
层厚约 H 06的砂子。装土时，两侧各插一根!I 06
QR-管用于灌水。管上打 H行!@ 66的小孔用于渗
水，每行 G个。该管用两层窗纱包裹，以防土壤堵塞
渗水孔。管子底部用胶带封口，胶带上扎 O个小孔
用于渗水。将已催芽的种子播在塑料桶中央分根装
置的正上方，每盆 H棵，全部留苗。同时，两边灌入
等量水分使土壤充分均匀湿润。
)*+ 试验设计
在根系分区交替灌水（<2!#%+’!# 9’%!$’2 %))!4*)+#
$%%$&’!$)+，用 <表示）、固定 ? K I根区灌水（5$S#( 9’%4
!$’2 %))!4*)+# $%%$&’!$)+，用 5 表示）和传统均匀灌水
（-)+E#+!$)+’2 $%%$&’!$)+，用 -表示）H 种灌水方式下，
两个 ? K I 根区分别施入等量的（?= 1D=）IJC=或（?@
1D=）IJC=（?@1 丰度为 ?>MIOHT），构成以下 @ 个处
理：?@1肥料施在均匀灌水的一个 ? K I根区（?@1 /#%4
!$2$*#% ’992$#( !) )+# )/ !3) %))! *)+#. )/ -，用 -/ 表
示）；?@1肥料施在固定灌水的非灌水区（?@1 /#%!$2$*#%
’992$#( !) !"# +)+4$%%$&’!#( *)+# )/ 5，用 5(表示）；?@1
肥料施在固定灌水的灌水区（?@1 /#%!$2$*#% ’992$#( !)
!"# $%%$&’!#( *)+# )/ 5，用 53表示）；?@1肥料施在交
替灌水的后灌水区（?@1 /#%!$2$*#% ’992$#( !) !"# 2’!# $%4
%$&’!#( *)+# )/ <，用 <2表示）；?@1肥料施在交替灌
水的先灌水区（?@1 /#%!$2$*#% ’992$#( !) !"# #’%2: $%%$&’!4
#( *)+# )/ <，用 <#表示）。重复 H次。出苗后 HG (，
将相应的硫酸铵肥料溶解于水中，随灌水施入土壤，
施氮量按 1 >MI & K ;&。待含水量降至控制下限时，
开始灌水处理。同时采集 H盆玉米收集处理开始前
的有关资料。
试验持续 => (，?> (为一个处理阶段。其中，根
系分区交替灌水，每处理 ?> ( 交替 ? 次。交替之
前，维持土壤湿润区域不变。土壤含水量控制在田
间持水量的 G@T!L@T。根据最先达到或接近控制
下限的灌水根区确定灌水时间，各处理灌水时间相
同。灌水量按时域反射仪（BUV）实测的土壤含水量
与控制上限进行计算。该水量经漏斗通过灌水管灌
G>? 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ?@卷
入，水分保持自然入渗。处理 !" # 时，与均匀灌水
相比，固定灌水、交替灌水的灌水量分别减少
$%&’’(和 %’&)!(。
!"# 测定项目及方法
分别于第 *次交替前和交替后 )、*" #以及第 $
次交替后 *" #（即试验结束时），收获地上部后，将根
系分不同根区小心地从土壤中冲洗出来，测定两个
* + %根区根系及地上部的干物质重、含氮量和*),丰
度。
样品用浓 -%./! 01%./! 023./! 混合催化剂消
解，凯氏法定氮。定氮后的样品，加 4 567 + 8 -%./!
酸化后，在 *""9水浴上浓缩至 %!$ 58。用美国产
:;<<;=>< ?@A %)*型同位素质谱计，采用单路双束测
量方式测定其中的*),丰度（在南京土壤研究所测
定）。
根系样品经扫描后，用 2B 0 !"" 型根系图像分
析系统测定根系的长度，再折算为整个根区的根长。
!"$ 根系氮素吸收速率（%&’()*）的计算
根系的平均氮素吸收速率（ B）［!= +（5·#）］C
（* + 8）D（", +"E）
式中，8是根系的总长度（5）；",是某时间段的吸
氮量（!=），"E是计算的时间段（#）
［F］。
试验数据用 .G..统计分析软件进行方差分析
与多重比较。方差分析用 /K @,/L@，多重比
较用 M3<法进行。
+ 结果与分析
+"! 玉米对各根区氮素的吸收
%&*&* 标记肥料氮累积量 不同灌水方式下，
（*),-!）%./!施在各根区时的累积动态（图 *）表明，
施在固定灌水的灌水区与均匀灌水变化一致，即玉
米对*),标记肥料氮的累积量随时间推移快速增加；
施在非灌水区时，累积量缓慢增加。而且，从灌水区
吸收累积的总量始终显著大于非灌水区。处理 )
!*) #，施在交替灌水先灌水区的累积量明显大于
后灌水区，且随时间延长，二者间的差距在第 *次交
替前逐渐增大，之后则趋于缩小；处理 %" #以后，二
者变化一致，其累积量也没有显著差异。处理 !" #
时，玉米对施在不同根区*),的累积量表现出：均匀
灌水和固定灌水的灌水区 O交替灌水的任一根区 O
固定灌水的非灌水区。说明作物对不同根区氮素的
吸收情况与根区湿润方式关系密切。固定灌水时，灌
水区氮素的吸收远远大于非灌水区；交替灌水条件
下，不同根区养分的吸收利用随时间延长趋于均衡。
图 ! 各处理累积!,-标记肥料氮量的动态变化
./01! 2/34 5)6784 )’ - 955636(9:/)& ’7)3 !,-; ’47:/(/<47
/& 39/<4 ’)7 9(( :749:34&:8
（2，@和 :分别代表均匀灌水、交替灌水和固定灌水 2，@ ><# : PHQPHI
RH7 ;PP;=>E;6<，>7EHP<>EH Q>PE;>7 P66EIT6E;6< ><# U;VH# Q>PI
E;>7 P66EIT6E;6<，PHRQHNE;SH7KW 2U—*),肥料施在均匀灌水的 * + %根
区*), UHPE;7;THP >QQ7;H# E6 6灌水的非灌水区 *), UHPE;7;THP >QQ7;H# E6 EXH <6EH# T6*),肥料施在固定灌水的灌水区*), UHPE;7;THP >QQ7;H# E6 EXH ;PP;=>EH# T66U :；@7—*),肥料施在交替灌水的后灌水区*), UHPE;7;THP >QQ7;H# E6 EXH
7>EH ;PP;=>EH# T6E;7;THP >QQ7;H# E6 EXH H>P7K ;PP;=>EH# T65H YH76JW）
%&*&% 玉米各部分的*),原子百分超 图 % 表明，
固定灌水条件下，随处理时间延长，*),标记肥料施
在非灌水区时玉米各部分的*),原子百分超变化缓
慢，而*),施在灌水区时快速增大。同一时期，玉米
两根区根系及地上部的*), 原子百分超总是*), 施
在灌水区大于施在非灌水区，且二者间的差距随时
间延长增大；而且 !" #时，*),施在灌水区时对应的
另一半根区（*!,根区）根系的*),原子百分超还大
于施*),的非灌水区根系。说明固定灌水条件下，玉
米从灌水区吸收的氮素明显大于非灌水区，所吸收
的氮素向其他组织器官的迁移分配也以灌水区明显
大于非灌水区。
交替灌水条件下，玉米各部分的*),原子百分超
因*),肥料施用位置及处理时间的不同而不同（图
$）。处理前期，*),施在先灌边时，施*),边根系、地
上部以及施*!,边根系的*), 原子百分超大于施在
后灌边的相应各部分。随处理时间延长，*),施在先
灌边与后灌边玉米相应各部分*),原子百分超之间
的差距不断缩小，到处理 %" #以后，两两趋于相同。
说明交替灌水条件下，随时间推移，玉米对不同根区
氮素的吸收趋于均衡，两根区对玉米各部分氮素累
积的贡献接近。
F"**期 胡田田，等：局部湿润方式下玉米对不同根区氮素的吸收与分配
图 ! 固定灌水玉米各部分"#$原子百分超的动态变化
%&’(! )&*+ ,-./0+ -1 "#$ +2/&,3*+24 &2 5&11+/+24
*6&7+ 86/40 1-/ %
［!"#：!"的地上部 $%&&’ (&) !"；!*#：!*的地上部 $%&&’ (&) !*；!"+,、
!"+-、!*+,、!*+-：分别表示 !"、!*施用（+,./,）0$1, 和（+-./,）0$1,
的 + 2 0 根区根系 3456# ’%4 #78)&&’ #799:;4" *;’%（+, ./,）0$1, &)
（+-./,）0$1, (&) !"、!*，)4#94<’;=4:>；下同 ?%4 #5@4 5# 84:&*A］
图 9 交替灌水玉米各部分"#$原子百分超的动态变化
%&’(9 )&*+ ,-./0+ -1 "#$ +2/&,3*+24 &2 5&11+/+24
*6&7+ 86/40 1-/ :
［B:#：B:的地上部 $%&&’ (&) B:；B4#：B4的地上部 $%&&’ (&) B4；B:+,、
B:+-、B4+,、B4+-：分别代表 B:、B4施用（+,./,）0$1,和（+-./,）0$1, 的
+ 20 根 区 根 系 3456# ’%4 #78)&&’ #799:;4" *;’%（+, ./,）0$1, &)
（+-./,）0$1, (&) B:、B4，)4#94<’;=4:>；下同 ?%4 #5@4 5# 84:&*A ］
0C+CD 各根区氮素对玉米总吸氮量的贡献 +-.肥
料施在同一灌水方式的两个不同根区时，玉米累积
的+-.肥料氮量表现为在处理后 +-、0E、,E "，固定灌
水的灌水区分别是非灌水区的 0CDF、0CG- 和 DC,+
倍；交替灌水先灌水区分别是后灌水区的 +C-F、
+CEH和 +CEI倍。表 + 看出，不同阶段吸收+-.肥料
氮占总吸氮量的百分数表现为，交替灌水条件下，施
在两个根区时非常接近，且与均匀灌水相近。固定
灌水条件下，施在非灌水区时，随时间延长减小，施
在灌水区时则相反，随时间延长增大；而且，施在灌
水区时作物吸收+-.肥料氮所占百分数显著大于非
灌水区，也比均匀灌水和交替灌水的任一根区明显
增大。根据 E!,E "作物吸收+-.肥料氮占总吸氮
量的百分数可以算出，固定灌水条件下，作物自灌水
区和非灌水区土壤吸收氮素分别占 +GCHGJ 和
,C-DJ；交替灌水条件下，作物自先灌水区和后灌
水区土壤吸收氮素分别占 +,CH0J和 +DCG+J。进
一步说明了交替灌水条件下，不同根区对玉米吸收
氮素有同等贡献；而固定灌水条件下，玉米吸收的
氮素主要来自灌水区，且这种对灌水区的依赖随时
间延长不断增大。
0C+C, 各根区根系的氮素吸收速率 从表 0看出，
局部灌水条件下，玉米不同根区根系的氮素吸收速
率明显不同。固定灌水时，不同处理阶段灌水区根
系的+-.肥料氮吸收速率始终显著大于非灌水区，且
二者间的差距随时间延长而增大。交替灌水时，前
两个阶段内，两个根区呈交替变化，始终是灌水区显
著大于非灌水区；第二次交替之后，两部分根区根
系的+-.肥料氮吸收速率接近。说明同一根系的不
同根区，灌水情况不同时，其根系氮素吸收速率的变
化情况很不相同，灌水可明显促进作物根系对土壤
中氮素的吸收。
表 0还表明，局部供水 - "内，供水区根系的+-.
肥料氮吸收速率较之非供水区和均匀灌水均显著增
大，供水区根系的氮素吸收表现出明显的补偿效应。
交替灌水条件下，处理 +E!+- "，恢复供水区根系
的+-.肥料氮吸收速率明显大于均匀灌水及其它所
有根区，说明交替灌水恢复供水区根系的氮素吸收
存在补偿效应。处理 -!+E、+-!0E "，交替灌水时
灌水区根系的+-.肥料氮吸收速率与均匀灌水无显
著差异，非灌水区的+-.肥料氮吸收速率较之均匀灌
水明显减小；处理 0E "以后，两个根区的平均+-.肥
料氮吸收速率明显小于均匀供水。与交替灌水所不
同的是，固定灌水条件下，处理 -!0E "内，灌水区
根系的+-.肥料氮吸收速率与均匀灌水无显著差异，
其非灌水区的+-.肥料氮吸收速率始终小于均匀灌
水，且减小幅度明显大于交替灌水的停止灌水区。
处理 0E "以后，其灌水区根系的+-.肥料氮吸收速
率的减小幅度小于交替灌水，但其非灌水区的减小
幅度显著增大。以上分析表明，与固定部分根区持
续湿润相比，不同根区土壤的干湿交替，一方面在一
定时间内可以使作物根系对供水区的氮素再一次产
生补偿吸收，另一方面可以使停止供水区根系的氮
素吸收速率不致大幅度减小。
HE+ 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 +-卷
表 ! 不同阶段作物吸收!"#肥料氮占总吸氮量的百分数（$）
%&’() ! *)+,)-.&/) 01 2(&-. .0.&( # 1+03 !"#4 1)+.5(56)+ 78+5-/ 7511)+)-. .+)&.3)-. 2)+5079
处理阶段
!"#$%&#’% (#")*+, -. /+ /0 12 1#
3!43 + 56789 : ;878< = >673? $ 587?; : 59763 :
43!83 + 5676< : ;;7>4 = 9?74> $ 587;6 : 55799 :
注（@*%#）：同一行中不同字母表示差异达 >A的显著水平，下同 B)..#"#’% 2#%%#", 0)%C)’ #$=C 2)’# &#$’ ,)D’).)=$’% $% >A 2#E#2 F !C# ,$&# :#2*0F
表 : ;种灌水方式下玉米不同根区根系对!"#肥料氮的吸收速率［!/ <（3·7）］
%&’() : =00. # 5-1(0>9 1+03 !"#4 1)+.5(56)+ &22(5)7 .0 7511)+)-. +00. 60-)9 8-7)+ .?+)) 5++5/&.50- 3).?079
处理阶段
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GGG H GJ ;?7?5 I 37?6 $ 478> I 37;6 + ;8798 I 37?; : ;4738 I 37>< = ;;7?9 I 3788 =
注（@*%#）：G、GG、GGG、GJ分别指处理 3—;3、;3—43、43—53、53—83 +四个阶段；G3、G>、G;3、GG3、GG>、GG;3分别指 G、GG阶段处理 3、>和 ;3 +；下同。G、
GG、GGG、GJ "#("#,#’% %"#$%&#’% (#")*+, ."*& 3 %* ;3，;3 %* 43，43 %* 53，53 %* 83 +$K, $.%#" %"#$%)’D，"#,(#=%)E#2K；G3、G>、G;3、GG3、GG>、GG;3 "#("#,#’% %C# L#"*，.).%C
$’+ %#’%C +$K *. (#")*+, G $’+ GG，"#,(#=%)E#2KF !C# ,$&# :#2*0F
47;7> 各根区根系的根长 固定灌水条件下，各处
理时期灌水区的根长明显大于非灌水区，且随时间
延长，二者间的差距增大。交替灌水条件下，处理
;> +以前，先灌水区的根长明显大于后灌水区；;> +
以后，二者间的差距随时间延长缩小；处理 43!83
+时，两个根区的根长相近。5种灌水方式相比，处
理 >!;3 +，均匀灌水 ; M 4根区的根长介于局部灌水
的两个根区之间，差异不显著；处理 ;>!43 +，均匀
灌水与固定灌水的灌水区及交替灌水的两个根区接
近，明显大于固定灌水的非灌水区；处理 83 +时，与
均匀灌水相比，固定灌水的灌水区及交替灌水两个
根区的根长减小，但均较之固定灌水的非灌水区显
著增大（图 8）。说明同一根系在不同区域的生长状
况受根区湿润方式影响很大。与均匀灌水类似，长
时间的根系分区交替灌水可使不同根区的根长均衡
增大，而固定灌水的灌水与非灌水区间根长发育很
不平衡。
:@: 灌水方式对玉米氮素积累量的影响
由图 >看出，处理 ;3 +以前，5种灌水方式下玉
米的氮素积累总量间无显著差异。处理 ;> +时，与
均匀灌水相比，固定灌水玉米的氮素积累总量明显
减小，交替灌水无显著差异。处理 43 + 以后，两种
局部灌水方式比均匀灌水均显著减小，且以固定灌
水的减小幅度更大；二者所不同的是，处理 83 +时，
交替灌水比固定灌水明显增大。说明在以 ;3 + 为
交替间隔时，与均匀灌水相比，交替灌水、固定灌水
下作物的氮素积累总量有减小趋势，且随时间延长，
减小幅度增大，但与固定灌水相比，交替灌水可以使
作物氮素累积量的减小幅度变小。
:@; 玉米各根区根系吸收氮素在体内的分配
4757; 作物吸收氮素在体内分配的一般规律 从
图 ?和图 9可以看出，均匀灌水条件下，玉米两个根
区根系的总含氮量和;>@原子百分超的变化规律不
同，各处理时期两根区根系的总含氮量均没有显著
差异。而;>@原子百分超则表现为，施;>@肥料区根
系始终显著大于地上部及施;8@ 区根系，而且处理
;3!83 +，均表现为施;>@区根系 N 地上部 N 施;8@
区根系，且随时间推移，其差距有增大趋势。说明作
物某部分根系吸收的氮素优先留给自己，其次才向
地上部及其它根系运输，即作物各部分根系吸收的
氮素呈就近分配规律；也说明不同部分根系之间氮
素的迁移交换是通过地上部氮素向根系的再分配完
成的。
从图 4、图 5 和图 6、图 < 可以看出，固定、交替
两种局部供水条件下，;>@施在灌水或非灌水区，玉
米两根区根系的总含氮量和各部分的;>@原子百分
超表现出与均匀灌水一致的规律，即两根区根系的
总含氮量之间无显著差异，而;>@原子百分超则表现
<3;;期 胡田田，等：局部湿润方式下玉米对不同根区氮素的吸收与分配
图 ! 三种灌水方式施"#$肥料根区根长的动态变化
%&’(! )*+,-&./ 01 2003 45+’36 &+ 70+5 /8994&5: ;&36
"#$ < 1523&4&752 102 36255 &22&’,3&0+ -5360:/
图 # 三种灌水方式氮素积累量的动态变化
%&’(# )*+,-&./ 01 $ ,..8-84,3&0+ 102 36255
&22&’,3&0+ -5360:/
图 = 均匀灌水玉米各部分"#$原子百分超的动态变化
%&’(= )*+,-&./ 01 "#$ 5+2&.6-5+3 &+ :&11525+3
-,&75 9,23/ 102 >
图 ? 均匀灌水玉米各根区根系的氮含量
%&’(? $ .0+35+3 &+ 5,.6 /8@2003 8+:52 >
（!"#：!"的地上部 $%&&’ "&( !"；!")*、!")+：分别表示 !"施用（)*,-*）.$/*和（)+,-*）.$/*的 ) 0 .根区根系 1234# ’%2 #56(&&’ #577892: ;9’%
（)*,-*）.$/* &(（)+,-*）.$/* "&( !"，(2#72<’9=28>? 下同 @%2 #3A2 628&;?）
图 A 固定灌水玉米各根区根系的氮含量
%&’(A $ .0+35+3 &+ 5,.6 /8@2003 8+:52 %
图 B 交替灌水玉米各根区根系的氮含量
%&’(B $ .0+35+3 &+ 5,.6 /8@2003 8+:52 C
B)) 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 )+卷
为，施!"#区根系 $地上部 $施!%#区根系，而且，地
上部和施!%#区根系的!"#原子百分超均随施!"#区
根系同步升降，呈一致的变化规律。
&’(’& 各根区根系吸收氮素在体内的分配 (种灌
水方式下，!"#肥料施在灌水区或非灌水区，各处理
时期，玉米地上部累积!"#肥料氮占总吸收量的百分
数远大于!"#区根系的；后者又较之!%#区根系显著
增大（表 (）。说明玉米吸收的绝大部分氮素分配在
地上部，根系分配的氮素所占比例较小，其中以吸收
根系分配较多。
表 (表明，随时间推移，玉米各部分累积!"#肥
料氮占吸收总量的百分数因施用位置而不同。!"#肥
料施在固定灌水的非灌水区时，处理 "!!) *，地上
部吸收氮素所占百分数增大，根系的明显减小；!) *
以后，地上部的基本稳定，!"# 区根系的持续减小，
!%#区根系的呈增大趋势。其他处理表现为，随时间
推移，地上部吸收氮素所占百分数逐渐增大，各根区
根系的持续减小。( 种灌水方式相比，增减幅度较
大的起始时间段不同，增减幅度也不相同。与处理
" *时相比，均匀灌水条件下，地上部吸收氮素所占
百分数在处理 !) *时即大幅度增加；交替灌水处理
!" *后明显增大；固定灌水处理 !) *时增长幅度较
大，但明显小于均匀灌水，也小于交替灌水处理 !" *
时的增长幅度。根系的变化情况与地上部相反。说
明随生长发育过程的进行，玉米的氮素分配重心向
地上部转移。灌水方式不影响这个整体趋势，但会
对其程度及进程产生影响。局部灌水条件下，氮素
分配重心向地上部转移的进程推迟；与交替灌水所
不同的是，固定灌水时氮素分配重心向地上部转移
的速度要慢，且根系的分配重心逐渐向灌水区转移。
由表 (还看出，交替灌水时，随时间推移，玉米
两部分根系及地上部从两个根区累积!"#肥料氮量
占总吸收量的百分数均趋于相同。固定灌水时，地
上部从两个根区累积!"#肥料氮的百分数相近；而
同是施!%#或!"#的区域，总呈现出灌水区根系分配
百分数大于非灌水区的规律。!"#肥料施在 (种灌水
方式的不同根区间相比，处理 %) *时各部分累积!"#
肥料氮量占总吸收量的百分数表现为，地上部!"#施
在均匀灌水任一根区 $ !"#施在交替灌水的任一根
区 $ !"#施在固定灌水的任一根区；!%#区根系!"#
施在固定灌水的非灌水区 $其他四个处理；!"#区
根系!"#施在固定灌水的灌水区 $ !"# 施在固定灌
水的非灌水区和交替灌水的任一根区 $ !"#施在均
匀灌水任一根区。可见，与均匀灌水相比，两种局部
灌水条件下，作物对各根区氮素的累积百分数均是
根系明显增大，地上部明显减小。两种局部灌水方
表 ! 各根区根系吸收"#$肥料氮在作物不同器官的分配百分数（%）
&’()* ! +*,-*./’0* 12 "#$ 3 2*,/4)45*,6$ ’))1-’/41. 4. 7422*,*./ 1,0’.8 21, ’)) /,*’/9*./8
处理 玉米器官 处理后天数 +,-. ,/012 021,03140（*）
521,03140. 6,781 92:,4. " !) !" &) %)
;/ ;/!% !!’<= , >’(< ? @’!< A "’<( A "’&& *
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!!!!期 胡田田，等：局部湿润方式下玉米对不同根区氮素的吸收与分配
式不同的是，两部分根系自己存留和分配给另一部
分根系的百分数表现为，交替灌水条件下，两根区根
系的氮素分配随时间延长趋于相同；固定灌水条件
下，氮素向灌水区根系的分配总大于非灌水区。
! 讨论
试验结果表明，作物对不同根区氮素的吸收情
况与根区灌水湿润方式关系密切。交替灌水条件
下，不同根区对玉米各部分的氮素累积有同等贡献；
固定灌水条件下，玉米吸收的氮素主要来自灌水区，
且这种对灌水区的依赖随时间延长不断增大。这与
根区土壤水分状况对氮素有效性以及植物氮素吸收
运输的影响有关。一方面，水分亏缺时养分离子
!"#$ 和 !%&’ 通过质流和扩散向根表的迁移速率下
降，不利于根系对养分的吸收；另一方面，水分亏缺
加重时会抑制作物根系生长，降低根系的吸收面积
和吸收能力，使作物对土壤养分的吸收和运输减少。
本研究中，根系的氮素吸收速率和根长均表现为，固
定灌水的非灌水区明显小于其灌水区，且二者间的
差距随时间延长增大，表明根系的氮素吸收速率和
根长对作物氮素吸收都有重要作用。说明固定灌水
因不同根区持续湿润或干燥，对其养分的吸收利用
产生明显不同的影响；而交替灌水条件下，不同根
区交替湿润与干燥，可以避免局部根区长期干旱对
作物养分吸收的不良影响。
本研究表明，作物体内氮素的循环与分配，除受
其生长发育阶段影响外，还受根区灌水湿润方式的
影响。与均匀灌水相比，两种局部供水条件下，根系
的氮素分配百分数明显增大，地上部明显减小。两
种局部灌水方式所不同的是，交替灌水时，两根区根
系的氮素分配随时间延长趋于相同；固定灌水时，
氮素向灌水区根系的分配大于非灌水区。其原因可
能在于作物体内氮素的分配取决于以下两方面：一
是地上部与根系以及不同根系部分间的干物质分配
关系，另一方面是为了维持稳定的 ( ) !比，氮素的
分配总是与干物质分配密切联系［*］。局部供水条件
下，作物处于水分非充分供应状态，而水分亏缺会促
使干物质向根系的分配比例增大［+］。固定灌水条件
下，非灌水区根系生长受到抑制，灌水区根系生长相
对受到明显促进，这就减少了非灌水区根系中的氮
素分配，使灌水区根系的氮素分配增加。
" 小结
利用均匀灌水、固定灌水和交替灌水 $种方式，
研究局部湿润条件下，玉米不同根区氮素的吸收与
分配特征，主要结论如下：
,）土壤氮素和肥料氮素均表现为，交替灌水条
件下，不同根区对玉米各部分的氮素吸收累积有同
等贡献；固定灌水条件下，玉米吸收的氮素绝大部
分来自灌水区，且这种对灌水区的依赖随时间延长
不断增大。
-）根系的氮素吸收速率和根长均表现为，固定
灌水的非灌水区明显小于其灌水区，且随时间延长
差距增大，表明局部供水条件下，根系氮素吸收速率
和根长的变化对作物自不同根区吸收氮素都有重要
作用。
$）交替灌水条件下，开始灌水 . / 内及交替后
恢复供水 . /内，供水区根系的氮素吸收速率较之
均匀灌水及其他所有根区的显著增大，表现出明显
的补偿效应，但这种补偿效应随时间延长而消失。
’）在以 ,0 / 为交替间隔时，与均匀灌水相比，
交替灌水、固定灌水下作物的氮素积累总量有减小
趋势，且随时间延长，减小幅度增大，但与固定灌水
相比，交替灌水可以使作物氮素累积量的减小幅度
变小。
.）局部供水使根系的氮素分配百分数明显增
大，地上部明显减小。两种局部灌水方式所不同的
是，交替灌水时，两根区根系的氮素分配随时间延长
趋于相同；而固定灌水时，氮素向灌水区根系的分
配大于非灌水区。
参 考 文 献：
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［#］" X3B@,6F " XF-.< "，$%%P，%)：PHQ(PQP*
［%］ 谢甫绨，董加耕 " 几种主要作物与水分胁迫的关系［#］" 沈阳
农业大学学报，$%%O，O’（P）：’H%(’Q’*
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［#］" # " 13:.B-./ G/>,;" ].,D"，$%%O，O’（P）：’H%(’Q’*
’$$$期 胡田田，等：局部湿润方式下玉米对不同根区氮素的吸收与分配