全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2011, 37(4): 735−743 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2009CB118601), 国家自然科学基金项目(30860134), 内蒙古农业大学科技创新团
队建设计划项目(NDTD2010-9)和内蒙古民族大学科研创新团队支持计划项目(NMD1003)资助。
* 通讯作者(Corresponding authors): 高聚林, E-mail: gaojulin@yahoo.com.cn, Tel: 13704753317; 杨恒山, E-mail: yanghenshan2003@
yahoo.com.cn, Tel: 04758314830
第一作者联系方式: E-mail: zhyq369@126.com, Tel: 15947158635
Received(收稿日期): 2010-06-19; Accepted(接受日期): 2010-11-28.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2011.00735
超高产春玉米的根系特征
张玉芹 1,2 杨恒山 2,* 高聚林 1,* 张瑞富 2 王志刚 1 徐寿军 2 范秀艳 2
毕文波 2
1 内蒙古农业大学农学院, 内蒙古呼和浩特 010019; 2 内蒙古民族大学农学院, 内蒙古通辽 028042
摘 要: 以西辽河平原地区广泛种植的春玉米品种金山 27 为试材, 以当地普通高产栽培模式为对照, 研究了超高产
栽培下春玉米的根系特征。结果表明, 超高产春玉米深层根系占总根重比例较大, 最大根幅下移, 下层土壤根条数增
加, 且随土层深度增加与对照的差异增大。单株根重随生育进程呈先升后降的变化趋势, 吐丝期达到最大且与对照的
差异达到显著水平。各生育时期 0~20 cm土层根重所占比例明显低于对照, 40 cm以下各土层根重所占比例均高于对
照。冠根比生育前期与对照接近, 生育后期低于对照。根系活力变化随生育进程呈单峰型变化曲线, 在吐丝期达到最
大。超高产栽培下各生育时期根系活力随土层深度增加均呈单峰型变化曲线, 而对照在不同生育时期有较大的差异。
SOD和 POD活性在吐丝期和乳熟期各土层超高产栽培均高于对照, 而 MDA含量低于对照。深松土和优化施肥改善
了根系环境条件和养分供应水平, 在高密度种植下促进了下层根系的发生, 并保持较高的生理活性, 为超高产的实
现奠定了基础。
关键词: 玉米; 超高产栽培; 根系特征
Root Characteristics of Super High-Yield Spring Maize
ZHANG Yu-Qin1,2, YANG Heng-Shan2,*, GAO Ju-Lin1,*, ZHANG Rui-Fu2, WANG Zhi-Gang1, XU
Shou-Jun2, FAN Xiu-Yan2, and BI Wen-Bo2
1 Agricultural College, Inner Mongolia Agricultural University, Huhhot 010019, China; 2 College of Agricultural, Inner Mongolia University for the
Nationality, Tongliao 028042, China
Abstract: Using cultivar Jinshan 27 as test material and high-yield maize cultivar as the control, we analyzed the root characteristics
of super high-yield maize. The results showed that the percentage of roots in deep soil was higher, the biggest roots width tended to
be deeper, the number of root per plant in deep soil layer increased for super high-yield maize, and the difference of root parameters
enlarged with the increase of the soil depth compared with the control. The root dry weight was first up then down in the growing
process, and the maximum value appeared at silking stage and showed extremely difference from the control. The percentage of root
weight at 0–20 cm soil layer was lower obviously than the control, and that at the soil layer over 40 cm was more than the control at
every growing stage. Ratio of shoot/root was close to the control at early growth stage, and lower than the contrast at later growing
stage. Changes of root vigor showed a single apex curve in growing and the peak value appeared at silking stage. Root vigor at every
growing stage changed as a single apex curve with the increase of soil depth under super high-yield cultivation, but root vigor of the
control changed greatly in different growing stages. The activities of SOD&POD of root system per soil layer were higher than the
control at silking and milking stages in super high-yield maize, but MDA content was lower than the contrast. The root growing con-
dition and nutrient supply were improved by deep ploughing, optimizing fertilization and high planting density, which not only im-
prove the deep root growing, but also keep root a higher physiological activity, providing a basis for production of super high-yield
maize.
Keywords: Maize; Super high-yield cultivation; Root characteristics
736 作 物 学 报 第 37卷

玉米超高产是近年来作物科学研究的热点之一。围
绕超高产目标的实现, 国内外学者从品种选育[1-2]及物质
积累[3-4]、冠层结构[5]、源库关系[6]、肥密调控[7-8]和生态
条件[9-10]等栽培学方面进行了研究, 取得了重要的研究成
果。根系是作物物质生产的基础, 直接决定养分的吸收能
力和抗倒能力 [11-13], 尤其是在超高产栽培中 , 根系的分
布和生长状态对作物产量的形成至关重要。目前, 关于高
产、超高产栽培模式下作物根系的研究, 主要集中在水
稻[14]、小麦[15]、大豆[16]等作物上。而关于玉米根系特征
的研究, 大多在常规栽培和高产栽培中进行[17-19]。对超高
产玉米根系特征的研究尚未见报道。玉米超高产多数是通
过增加种植密度, 并结合优化施肥和整地管理等综合措
施实现的 [13, 20-22], 而这些措施无疑会影响根系的生长 ,
进而影响产量水平。因此, 研究超高产玉米群体的根系特
征, 有助于认识玉米超高产的生理基础, 并为超高产的栽
培技术调控提供理论指导。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
西辽河平原地处世界玉米生产的黄金带, 土壤肥沃,
井灌条件良好, 具有实现玉米大面积超高产的潜力和优
势。玉米种植面积稳定在 6.0×105 hm2左右, 单产较全国
平均水平高 40%以上, 总产约占内蒙古自治区玉米总产
的 30%。
试验点地处 43°36′N、122°22′E, 海拔 178 m; 土壤为
灰色草甸土, 2009 年播前 0~20 cm 耕层含有机质 27.6 g
kg−1、全氮 0.93 g kg−1、碱解氮 53.9 mg kg−1、速效磷 8.57
mg kg−1、速效钾 94.75 mg kg−1; 2010年为有机质 17.6 g
kg−1、全氮 0.96 g kg−1、碱解氮 68.78 mg kg−1、速效磷 20.81
mg kg−1、速效钾 69.92 mg kg−1。
1.2 试验设计
2009—2010 年在地处西辽河平原的内蒙古民族大学
实验农场种植品种春玉米金山 27, 种子由通辽金山种业
公司提供。该品种高产纪录为 18.62 t hm−2(2009年, 农业
部专家测产)。设超高产栽培(SHY)和普通高产栽培(CK) 2
个处理, 随机排列, 3次重复, 小区面积为 60 m2。磷、钾
肥一次性底施, 超高产栽培氮肥在拔节期、大喇叭口期和
抽雄期按 3∶6∶1的比例追施, 普通高产栽培在小喇叭口
期一次性追施。试验设计方案见表 1。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 生物量测定 超高产栽培田与对照田均在大喇
叭口期(V12)、吐丝期(VT)、乳熟期(R3)和完熟期(R6)取
样 3株, 3 次重复。为便于取根, 样株为同行内连续 3株,
以第 1 株 1/2 株距处到第 3 株 1/2 株距处为长, 以 1/2 行
距为宽, 挖长方形样方分层取根, 每 20 cm一层, 大喇叭
口期取根深度为 60 cm, 其他生育时期取根深度均为 100
cm。用水冲洗根系, 剔除杂质并捡出死根后烘干称重。同
时, 测定地上部分干物重, 并计算冠根比。
1.3.2 根系活力与酶活性测定 采用 TTC 还原法[23]
测定根系活力, 四氮唑蓝(NBT)光化还原法[24]测定 SOD
活性, 愈创木酚法[25]测定 POD 活性, 硫代巴比妥酸法[26]
测定 MDA含量。
1.3.3 根条数与根幅的测定 完熟期将根挖出后, 置
于贴有坐标纸的平板上, 查 10 cm、20 cm和 30 cm处单
株根条数并测定行间和株间的根幅(植株根系水平分布最
大直径), 同时测定最大根幅及最大根幅所处深度, 每处
理取样 5株, 3次重复。
1.3.4 产量及产量构成因素 收获时每处理均取 3 个
24 m2 样方, 查样方内有效穗数, 测定籽粒产量, 并取样
测定籽粒含水量, 折算出 14%含水量下的产量。同时, 各
小区均取样 10穗, 查穗粒数、测定千粒重。
2 结果与分析
2.1 产量及其构成
由表 2可见, 两年的试验结果趋势一致。超高产栽培
下 2009 年和 2010 年玉米产量分别为 16.861 t hm−2 和
16.011 t hm−2, 它们均与相应的普通高产栽培产量差异达
到极显著水平。超高产春玉米穗粒数和千粒重较对照有所
降低, 但差异均未达到显著水平。由于种植密度不同, 导
致有效穗数差异达显著极显著水平。从产量构成的分析上
来看, 增加种植密度是实现玉米超高产的有效途径。
2.2 冠根比
由图 1 可见, 随着生育进程的推移, 超高产玉米和
对照的冠根比均呈不断增加的趋势。超高产玉米的冠根比
在大喇叭口期相差甚微, 在吐丝期、乳熟期和成熟期均低
于对照, 但差异均未达显著水平。超高产栽培下, 由于种
植密度大, 养分竞争激烈, 促使根系有更大的生长量, 加
之深松有利于根系的深扎, 导致生育中、后期冠根比相对

表 1 田间试验方案
Table 1 Field experiment design
施肥量 Fertilizer amount (kg hm−2) 栽培法
Cultivation method
整地方式
Site preparation methods
种植密度
Density
(×104 Plant hm−2) N P2O5 K2O
小区面积
Plot area
(m2)
普通高产栽培
CK
旋耕灭茬
Rotary tilling
7.5 260 105 45 60
超高产栽培
Super-high-yielding cultivation
旋耕灭茬、深松
Rotary and deep loosening
9.0 375 170 250 60
供试品种: 金山 27。Cultivar: Jinshan 27.

第 4期 张玉芹等: 超高产春玉米的根系特征 737


表 2 超高产玉米产量及其构成因素
Table 2 Yield and its components of super high-yield maize
年份
Year
栽培法
Cultivation method
有效穗数
Effective spike
(×104 Plant hm−2)
穗粒数
Grain number per
spike
千粒重
1000-grain weight
(g)
实测产量
Actual grain yield
(t hm−2)
普通高产栽培 CK 7.036 bB 611.9 aA 361.9 aA 14.647 bB 2009
超高产栽培 SHY 8.582 aA 579.0 aA 351.2 aA 16.861 aA
普通高产栽培 CK 7.311 bB 572.8 aA 336.1 aA 14.013 bB 2010
超高产栽培 SHY 8.984 aA 542.1 aA 331.9 aA 16.011 aA
数据后不同大、小写字母分别表示同一指标同一年度栽培法间差异达 0.05和 0.01显著水平。
Value within a column in the same year followed by different capital and small letters are significantly different at the 0·05 and 0·01 probability
levels, respectively. SHY: super-high-yielding cultivation.

图 1 超高产玉米不同生育时期冠根比变化
Fig. 1 Ratio of shoot/root for super high-yield maize in different growth stages
V12为大喇叭口期, VT为吐丝期, R3为乳熟期, R6为成熟期。
V12: trumpeting stage; VT: silking stage; R3: milking stage; R6: maturity stage.

较低。
2.3 根重
健壮的根系是玉米高产的基础, 根重在一定程度上
能够反映根系的生长状况。从 2年根重的平均值来看, 超
高产玉米与对照根重随生育进程均呈先升后降的变化趋
势, 最大值均出现在吐丝期(图 2)。单株根重超高产栽培
与对照相差甚微, 在大喇叭口期和完熟期超高产栽培略
低于对照, 而在吐丝期和乳熟期略高于对照。单位面积根
重各生育时期均表现为超高产栽培高于对照, 尤以吐丝
期最为明显。超高产栽培尽管栽培密度大, 但由于采用了
深松土和优化施肥措施 , 促进了玉米根系的生长 , 使其
在吐丝至乳熟期保持了较大的根重, 为超高产的实现奠
定了物质基础。
2.4 根重的垂直分布
由表 3可见, 2009和 2010年超高产玉米 0~20 cm土
层内根重占总根重的比例均低于对照, 尤以乳熟期为甚。
在 20~40 cm 土层内根重所占比例 , 两年间有所差异 ,
2009 年表现为大喇叭口期和乳熟期超高产栽培高于对照,
其他 2个时期低于对照; 2010年则各时期超高产栽培均高
于对照。在 40 cm以下的土层内, 根重所占比例两年试验
结果均为超高产栽培高于对照, 且以乳熟期更为明显。说
明在超高产栽培下玉米根系深扎, 根重下移。

图 2 超高产玉米不同生育时期根重变化
Fig. 2 Changes of root dry weight for super high-yield maize in different growth stages
V12为大喇叭口期, VT为吐丝期, R3为乳熟期, R6为成熟期。
V12: trumpeting stage; VT: silking stage; R3: milking stage; R6: maturity stage.
738 作 物 学 报 第 37卷

表 3 超高产玉米不同生育时期根系干重在土壤中的垂直分布
Table 3 Vertical distribution of root dry weight of super high-yield maize in different growth stages
占总根重比例 Percentage of root weight (%) 时期
Growth stage
年份
Year
栽培法
Cultivation method 0–20 cm 20–40 cm 40–60 cm 60–80 cm 80–100 cm
普通高产栽培 CK 87.59 8.86 3.56 — — 2009
超高产栽培 SHY 86.40 9.62 3.99 — —
普通高产栽培 CK 86.95 10.70 2.35 — —
大喇叭口期 1)
V12 1)
2010
超高产栽培 SHY 86.84 10.71 2.46 — —
普通高产栽培 CK 90.66 5.80 2.30 0.91 0.34 2009
超高产栽培 SHY 90.61 5.29 2.80 0.93 0.36
普通高产栽培 CK 91.58 6.04 1.57 0.57 0.24
吐丝期
VT
2010
超高产栽培 SHY 91.27 6.07 1.58 0.69 0.39
普通高产栽培 CK 89.43 6.36 2.87 1.12 0.22 2009
超高产栽培 SHY 87.29 7.32 3.69 1.28 0.43
普通高产栽培 CK 87.79 9.28 2.37 0.50 0.06
乳熟期
R3
2010
超高产栽培 SHY 86.91 9.51 2.60 0.85 0.13
普通高产栽培 CK 92.89 4.68 1.60 0.58 0.26 2009
超高产栽培 SHY 92.67 4.30 2.08 0.63 0.32
普通高产栽培 CK 90.83 6.53 2.22 0.42 0.00
完熟期
R6
2010
超高产栽培 SHY 90.34 6.73 2.27 0.59 0.07
1) 大喇叭口期取样深度为 60 cm和 60 cm以下土层无数值。
1) Sampling depth is 60 cm, no value below 60 cm in V12. SHY: super-high-yielding cultivation.

2.5 完熟期根条数和根幅
2.5.1 根条数 由图 3 可见, 完熟期超高产玉米与对
照的单株根条数均随土层深度的增加而减小。超高产玉米
各土层深度的根条数均高于对照, 且随土层深度增加二
者相对差值增加。2009年和 2010年在 10 cm土层处, 超
高产玉米的根条数分别是对照的 1.16倍和 1.17倍, 在 20
cm处分别增加到 1.32倍和 1.24倍, 在 30 cm处分别进一
步增至 1.59倍和 1.41倍。超高产栽培下玉米有较多的次
生根, 且下部更为明显, 有利于根系吸收更多的养分, 对
超高产的实现具有积极的意义。

图 3 超高产玉米完熟期不同深度处单株根条数
Fig. 3 Number of root of super high-yield maize in R6 (maturity stage)

2.5.2 根幅 由图 4可知, 在 10 cm和 20 cm处, 株、
行间根幅超高产玉米均低于对照; 而在 30 cm处, 超高产玉
米株、行间的根幅均高于对照, 尤以行间根幅为甚。从根系
测量结果来看, 2009和 2010年超高产玉米的最大根幅所处
深度分别为 25.9 cm和 24.4 cm, 而对照则分别为 22.0 cm和
20.3 cm, 表明超高产玉米最大根幅具有下移的趋势。根幅的
这种变化与种植密度有关。超高产栽培下, 由于种植密度大,
上层根系的扩展受生长空间的限制而减小, 下层根幅趋于
增大以适应超高产玉米对养分的吸收。
2.6 根系活力
图 5 表明, 超高产玉米根系活力随土层深度的增加
总体上表现为先升高后略有下降的变化趋势, 在大喇叭
口期, 除 0~20 cm土层低于对照外, 其他土层都高于对照,
其最大值出现在 20~40 cm土层, 且在此土层范围与对照
的差异最为明显。在吐丝期, 除 0~40 cm土层低于对照外,
其他土层也都高于对照, 最大值出现在 40~60 cm 土层,
且与对照的差值显著。在乳熟期, 0~20 cm土层根系活力
超高产栽培与对照接近, 其他各土层的活力值均高于对
照, 最大值出现在 60~80 cm 的较深土层, 且与对照的差
值达显著水平。从两种栽培模式下各土层根系活力的平均
值来看(图 6), 随生育进程其动态呈单峰曲线, 峰值均出
现在吐丝期 ; 各时期超高产玉米的活力值均高于对照 ,
2
第 4期 张玉芹等: 超高产春玉米的根系特征 739


且随生育进程的推进差异加大, 在乳熟期差异达显著水
平。2009和 2010年试验数据的变化趋势基本一致。
2.7 根系酶活性
SOD和 POD是植物细胞的保护酶, 在一定程度上反
映植物的抗衰老能力。MDA表示细胞膜脂过氧化程度和
植物衰老指标及逆境条件反映的强弱。由表 4可见, 两年
的试验数据变化的趋势基本一致。各土层 SOD和 POD活
性总体上表现为乳熟期高于吐丝期, 在这 2个时期均表现

图 4 超高产玉米完熟期不同土层深度的根幅
Fig. 4 Root width in different soil depths for super high-yield maize in R6

图 5 超高产玉米不同生育时期不同土层深度根系活力
Fig. 5 Root vigor of super high-yield maize in different soil layers
图中不同小写字母分别表示同一指标栽培法间差异达 0.05显著水平。
Different small letters indicate significant differences at the 0.05 levels between different cultivation method.

图 6 超高产玉米不同生育时期根系活力变化
Fig. 6 Root vigor of super high-yield maize in different growth stages
图中不同小写字母分别表示同一指标栽培法间差异达 0.05显著水平。
Different small letters indicate significant differences at the 0.05 levels between different cultivation method.
740 作 物 学 报 第 37卷

表 4 超高产玉米根系 SOD、POD和 MDA活性变化
Table 4 SOD, POD, and MDA activities of root of super high-yield maize
土层深度 Soil depth (cm) 酶
Enzyme
年份
Year
栽培法
Cultivation method 0–20 20–40 40–60 60–80 80–100
大喇叭口期 VT
普通高产栽培 CK 119.1±23.7 b 93.8±1.6 a 89.3±15.3 b 69.2±17.6 a 95.7±7.6 b 2009
超高产栽培 SHY 157.1±46.6 a 108.3±23.3 a 90.1±7.90 a 69.6±11.8 a 120.4±20.3 a
普通高产栽培 CK 104.2±19.4 b 88.2±12.2 b 81.3±10.0 b 53.2±11.0 b 89.3±7.6 b
SOD
(U g−1)
2010
超高产栽培 SHY 140.6±27.1 a 102.2±13.6 a 86.2±7.6 a 54.2±9.2 a 90.4±10.9 a
普通高产栽培 CK 52.6±12.9 a 46.0±5.7 a 56.5±27.0 a 38.7±19.1 a 42.1±11.5 b 2009
超高产栽培 SHY 71.5±1.7 a 68.4±3.8 a 68.2±9.9 a 52.2±9.9 a 56.9±6.7 a
普通高产栽培 CK 51.3±8.3 b 42.35±3.8 b 40.26±4.8 b 35.6±5.2 b 36.0±1.9 b
POD
(U g−1)
2010
超高产栽培 SHY 68.8±7.9 a 59.4±5.9 a 51.1±6.4 a 45.6±5.9 a 49.1±6.3 a
普通高产栽培 CK 10.2±0.2 a 9.0±0.9 a 8.9±0.5 a 8.5±0.1 a 8.4±0.1 a 2009
超高产栽培 SHY 10.1±0.1 a 8.9±0.3 a 8.6±0.1 a 8.3±0.1 a 8.3±0.1 a
普通高产栽培 CK 11.6±1.3 a 10.2±0.4 a 9.4±0.2 a 8.8±0.04 a 8.1±0.1 a
MDA
(μmol g−1)
2010
超高产栽培 SHY 11.3±0.5 a 9.8±0.3 a 8.9±0.4 a 8.3±0.2 a 7.9±0.2 a
乳熟期 R3
普通高产栽培 CK 132.8±6.1 a 155.2±13.5 a 211.3±15.7 a 318.1±15.2 b 416.4±27.7 b 2009
超高产栽培 SHY 147.7±17.5 a 168.9±27.4 a 218.9±19.5 a 353.6±31.3 a 444.8±20.3 a
普通高产栽培 CK 118.9±21.3 b 126.3±19.2 a 188.3±20.1 b 306.3±26.1 b 406.9±25.2 b
SOD
(U g−1)
2010
超高产栽培 SHY 136.5±19.3 a 157.9±18.5 a 211.6±18.3 a 344.3±19.3 a 435.2±22.8 a
普通高产栽培 CK 76.1±11.8 b 110.0±14.2 a 115.6±15.9 b 151.3±18.4 a 194.3±16.3 a 2009
超高产栽培 SHY 92.8±5.8 a 116.7±15.2 a 135.5±12.2 a 158.1±18.6 a 198.2±14.2 a
普通高产栽培 CK 74.5±10.6 b 105.9±11.3 a 112.8±9.1 b 150.2±16.4 a 183.2±11.1 a
POD
(U g−1)
2010
超高产栽培 SHY 90.3±11.1 a 108±6.5 a 130.5±12.8 a 158.3±10.3 a 190.6±9.9 a
普通高产栽培 CK 13.1±0.2 a 13.8±1.3 a 13.6±0.7 a 11.9±0.7 a 10.5±0.4 a 2009
超高产栽培 SHY 13.5±0.4 a 13.0±1.2 b 12.9±0.5 a 11.7±0.1 a 9.7±0.1 a
普通高产栽培 CK 15.3±0.6 a 14.9±0.6 a 14.2±0.3 a 12.5±0.2 a 11.6±0.1 a
MDA
(μmol g−1)
2010
超高产栽培 SHY 16.0±0.3 a 15.1±1.8 b 14.6±0.5 a 12.9±0.4 a 10.5±0.5 a
数据后不同大、小写字母分别表示同一指标同一年度栽培法间差异达 0.05和 0.01显著水平。
Values within a column in the same year followed by different capital and small letters are significantly different at the 00.5 and 00.1 probability
levels, respectively. SHY: super-high-yielding cultivation.

为超高产栽培高于对照, 超高产玉米根系保护性酶的活
性高 , 表明其具有更强的抗衰老能力 , 有利于超高产的
实现。MDA 含量也表现乳熟期高于吐丝期, 且这 2 个时
期各土层 MDA的含量均超高产栽培低于对照。乳熟期根
系进入衰老阶段, 超高产玉米 MDA 含量低, 表明其膜脂
过氧化程度较轻, 衰老较慢。
3 讨论
3.1 超高产春玉米根系分布特征及其变化
关于高产超高作物根系分布特征的研究 , Morita[27]
曾经指出, 高产水稻深层根系(土层 10 cm以下)的比例高,
深层根系对实现高产尤其重要。金剑等[28]的研究也表明,
高产大豆根冠比较高, 根干重不仅在 0~30 cm 的土层有
大量的分布, 而且在较深的土层(>30 cm)中也有较多的分
布。王化岑等 [29]研究发现超高产麦田根系主要分布在
0~40 cm范围内, 与一般麦田相比, 下层根量相对比重大
且分布均匀 , 所以有利于对土壤深层水的吸收 , 抗旱能
力增强。本文对超高产春玉米根系分布特征进行了研究,
结果表明 , 与对照比 , 超高产栽培模式的春玉米深层根
系占总根重比例大 , 最大根幅下移 , 下层土壤根条数增
加, 次生根数量增多, 且随土层深度增加而差异增大。说
明与其他高产作物根系分布特征相同, 深层根系发达是
超高产春玉米根系分布的主要特征。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、延缓生育后期根系衰老、保持根系对地上部营养和
水分供应无疑是有益的。
吐丝期和乳熟期是玉米干物质积累和产量形成的关
键时期, 决定了花后结实期叶片持绿期的长短和功能的
第 4期 张玉芹等: 超高产春玉米的根系特征 741


强弱[30]。宋日等[31]曾指出, 玉米深层根系受环境影响小,
到达峰值时间晚, 对后期抗衰老有较大贡献[24]。本研究结
果表明, 超高产春玉米无论是单株还是单位面积的根重
都呈先升后降的变化趋势, 吐丝期达到高峰值。其与对照
的差异也是在吐丝期最大, 分别达到显著和极显著水平。
40 cm 以下土层根重所占比例呈先升高后降低的变化趋
势 , 在乳熟期达到峰值 , 其与对照的差异在乳熟期最为
明显。
3.2 超高产春玉米根系活力及酶活性变化
根系活力及其生理活性是衡量作物根对养分吸收能
力的重要指标, 活力大, 生理活性强, 意味着根系对养分
的吸收能力强, 可在生育中后期使作物维持地上部正常
的生理功能, 延缓叶片衰老、保证籽粒灌浆充足, 这是作
物实现高产的基础。在不同土层深度和不同生育时期, 根
系活力和生理活性对作物高产的作用有所不同。王法宏
等 [32]研究表明, 高产小麦生育后期根系的衰老是由表土
层向深土层逐渐延伸的, 生育后期浅层根系的群体根系
活性越来越小 , 而深层根系的群体根系活性相对较高 ,
且随小麦生育进程的推进, 深层土壤小麦群体根系活性
增强。同时也证明了小麦根系活性的分布深度对植株的衰
老进程有明显影响 ,随着小麦根系活性分布深度的增加 ,
旗叶叶片的衰老速度减慢(旗叶 POD 和 SOD 活性增加,
而 MDA 含量下降), 旗叶叶绿素降解速度变慢,而光合作
用强度增加。王空军等[33]研究发现, 随品种更替, 高产玉
米根系活力逐步增强, 特别是 40~100 cm 根层和生育后
期更为突出; 根系活力变化随生育进程呈单峰曲线,在籽
粒灌浆期达高峰。
本研究结果表明, 超高产春玉米根系活力变化随生
育进程呈单峰曲线 , 在吐丝期达到高峰 , 在一定程度上
说明了吐丝期是玉米实现超高产的关键时期。各生育时期
随不同土层深度根系活力变化亦呈单峰曲线, 生育后期
的峰值都出现在 60~80 cm土层, 但 40 cm以下土层的根
系活力均大于 40 cm以上土层的根系活力, 这与超高产小
麦各土层根系活力变化趋势是一致的。乳熟期根系酶活性
数据表明, 随着土层深度的增加, SOD 和 POD 活性逐渐
增强, MDA含量逐渐减弱, 表明随土层深度增加, 超高产
玉米根系抗衰老能力逐渐增强, 为保证籽粒灌浆提供了
有利条件。
3.3 超高产玉米的栽培技术对根系的影响
优化施氮和增加密度是实现玉米超高产的 2 个关键
技术。本研究采用 3次追肥, 分别在拔节期、大喇叭口期
和抽雄期按 3∶6∶1的比例追施。有研究表明, 增加种植
密度是实现玉米超高产的主要技术途径之一[13,17-18,34-35]。
本研究种植密度为 9.0 万株 hm−2, 高于普通高产栽培密
度(6~8万株 hm−2)。由于采取了合理的养分调控和深松土
等耕作措施 , 改善了根系环境和养分供应水平 , 为玉米
生育后期根系尤其是深层根系保持较高的活力和延缓衰
老奠定了基础, 这是实现春玉米超高产栽培的关键所在。
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