全 文 ：第28卷 第3期 作　物　学　报 V ol. 28, N o. 3
2002 年5月　 393～ 396页 A CTA A GRONOM ICA S IN ICA pp. 393～ 396　M ay, 2002
有机无机肥料配合施用对玉米根系的影响Ξ
宋　日1, 2　吴春胜2　马丽艳2　牟金明2　徐克章2　郭继勋1
(1东北师范大学国家草地生态工程实验室, 吉林长春, 130024; 2 吉林农业大学农学院, 吉林长春, 130118)
摘　要　以玉米品种四密21为材料, 通过土柱模拟试验研究了有机无机肥料配合施用对玉米根系的影响。结果表明:
有机无机肥料配合施用, 提高了玉米各土层特别是中、下层根系干重和比率; 增加根系伤流量; 延缓根系活力下降; 降
低根系M DA 含量; 提高根系 SOD 活性。所以能够延缓玉米根系器官的衰老, 从而使玉米产量提高。
关键词　玉米; 有机无机肥配施; 根系
中图分类号: S143. 6; Q 944. 56　　　文献标识码: A
Effect of Appl ica tion of Combined Fertil izers on the Root System of M a ize
SON G R i1, 2　WU Chun2Sheng2　M A L i2Yan2　M U J in2M ing2　XU Ke2Zhang2　GUO J i2Xun1
(1 N ational L aboratory of G rassland E colog ical E ng ineering , N ortheast N orm al U niversity , Changchun, 130024 China; 2 College of A g ronom y , J ilin
A g ricultural U niversity , Changchun, 130118 China)
Abstract　T he effect of the app lication of com bined (m anure+ chem ical) fertilizers and that of chem ical (on ly)
fertilizers, bo th having equal doses of N , P, K, on the roo t system of m aize w as studied at differen t in tervals.
T he results revealed that the effect of the app lications of com bined fertilizersw as unam imously better than w hen
on ly chem ical fertilizersw ere app lied, including h igher roo t system dry w eigh t, increased roo t freeding, reduced
roo t M DA con ten t, enhanced roo t SOD activities and finally, yield.
Key words　M aize; A pp lications of com bined fertilizers; Roo t
　　生育后期是玉米根系衰退的时期, 也是玉米籽
粒产量形成的关键时期。近年来, 对玉米根系的研
究比较广泛, 主要涉及玉米根系生长[ 1, 2 ]、根系营
养物质成分[ 3 ]、根系生态生理[ 4 ]、根系活力与地上
部关系[ 1 ]、根系对土壤水分的反应[ 5～ 7 ]、根系生长
与产量关系[ 8 ]等, 但迄今有关有机无机肥配合施用
对玉米生育后期根系的影响研究未见报道。本研究
采用土柱模拟试验探索有机无机肥料配合施用对玉
米生育后期根系的影响及其机理, 以从根系衰老调
控的角度为玉米高产提供理论依据。
1　材料与方法
1. 1　供试材料和试验设计
试验于1998年在吉林农业大学科学实验站进
行。土壤为黑土, 其农化性状为有机质 19. 7 g
kg- 1, 碱解氮79. 6 m gkg- 1, 速效磷13. 8 m gkg- 1,
速效钾48. 8 m gkg- 1, pH (H 2O ) 7. 3。采用田间土柱
模拟试验方法, 以求与自然条件相近, 即在实验地
上挖圆柱形规则土坑, 合每公顷50000个土柱, 0～
20 cm、20～ 40 cm、40～ 80 cm 层次土各放一处, 然
后在坑内放上油毡纸筒 (直径0. 5 m , 高0. 8 m ) , 把
土按原来的层次回填, 不封底, 最后浇水沉实土
柱。供试作物为玉米, 其品种为四密21, 供试有机
肥为优质腐熟圈肥, 化肥为磷酸二铵、尿素和硫酸
钾, 设2个处理, 处理É : 有机无机肥料配合施用,
每公顷施肥量为有机肥40吨, 尿素325 kg, 磷酸二
铵175 kg, 硫酸钾120 kg, 折合每个土柱施有机肥
800. 0 g, 尿素6. 5 g, 磷酸二铵3. 5 g, 硫酸钾2. 4 g,
以上肥料混合做底肥施入0～ 30 cm 土层中。处理Ê : 只施化肥 (ck) , 把处理É 中的有机肥所含N、Ξ 基金项目: “九五”国家科技攻关项目 (950012001203202)。
作者简介: 宋日, 男, 1966年出生, 籍贯吉林省前郭县人, 讲师, 博士, 主要从事耕作栽培与农业生态研究。
Received on (收稿日期) : 2001203205, A ccep ted on (接受日期) : 2001207228

P、K 数量 (全N 2. 44 g kg- 1, 全 P2O 53. 18 g kg- 1,
全 K2O 2. 30 g kg- 1) 折合成化肥用量, 所施肥料除
了同处理É 中的化肥用量外, 再施入有机肥料中
N、P、K 养分折算成相应的化肥用量, 即每个土柱
施尿素8. 6 g, 磷酸二铵9. 0 g, 硫酸钾6. 1 g。于
1998年4月28日播种, 每土柱留苗1株, 玉米生长期
间, 若土壤水分不足及时补充 (补水量皆相同) , 其
它管理与大田相同。每个处理3次重复, 随机排列,
每重复设置20个土柱, 土柱四周播种四密21品种,
密度为5万株öhm 2, 在玉米吐丝期、吐丝后15天、灌
浆末期和成熟期分别取2株同时测定根系伤流量和
根干重指标, 再取2株同时测定根系活力、根系
M DA 含量和 SOD 活性, 剩下4株留秋收时测产。
测定时每次每处理取2个土柱, 将土柱取出后分为
三层, 0～ 20 cm 为上层, 20～ 40 cm 为中层, 40～
80 cm 为下层, 分层进行测定。
1. 2　测定项目与方法
1. 2. 1　根系伤流量测定　　采用重量法[ 9 ]
1. 2. 2　根系活力测定　　采用 T TC 法[ 10 ]
1. 2. 3　丙二醛 (M DA ) 含量测定　　采用林植芳方
法[ 11 ]
1. 2. 4　超氧物歧化酶 (SOD ) 活性测定　　取同一
部位一致的鲜样0. 3 g 剪碎加入10 mL 50 mmolöL、
pH 值为7. 0的磷酸缓冲液, 冰浴上研磨, 10000 rö
m in 冷冻离心机离心12 m in, 提取上清液备用。
SOD 活性测定参照王爱国[ 12 ]的方法, 利用 SOD 对
氮蓝四唑的光抑制反应, 721分光光度计560 nm 处
比色。
1. 2. 5　根系干重测定　　将土柱按0～ 20 cm、20
～ 40 cm 和40～ 80 cm 切开, 分段冲洗根并过1 mm
筛, 然后80℃烘干12 h 称重。
2　结果与讨论
2. 1　有机无机肥料配合施用对玉米根系干重的影
响
根重是根系大小的一个重要度量。由表1可知,
有机无机肥料配合施用处理能提高玉米根系总干重
和各层尤其是中、下层根系干重和比率。同时可看
出, 只施化肥处理根系干重衰减速度较快, 而有机
无机肥料配合施用处理根系干重衰减速度较慢, 尤
其是中、下层根系衰减速度差异极显著。
2. 2　有机无机肥料配合施用对玉米根系伤流量影
响
伤流量是根主动吸水的表现, 伤流量多少, 反
映根系生命力的强弱和发达程度。从表2可以看出,
玉米根系伤流量随玉米生育进程不断降低, 与只施
化肥处理相比, 同一时期根系伤流量要低于有机无
机肥料配合施用处理, 特别是在乳熟末期和成熟
期, 其相差幅度更大。
2. 3　有机无机肥料配合施用对玉米根系活力的影
响
图1表明, 玉米在吐丝后根系 T TC 还原力逐渐
升高, 吐丝后15天达到高峰, 之后迅速降低, 但
只施用化肥处理下降速度较快, 而有机无机肥料配
表1　不同处理对玉米根干重影响
Table 1　Effect of different treatments on the root system dry weight of ma ize at different growth stages
取样
时间
T im e
处理
T reat2
m ent
上层根U pper layer roo t
根干重
Root dry
w eigh t
(göco lum n) 占总根重百分数Percentageof to tal roo t dryw eigh t (% ) 中层根M iddle layer roo t根干重Root dryw eigh t(göco lum n) 占总根重百分数Percentage ofto tal roo t dryw eigh t (% ) 下层根Low er layer roo t根干重Root dryw eigh t(göco lum n) 占总根重百分数Percentageof to tal roo tdry w eigh t (% ) 总根重Total roo t dryw eigh t(göco lum n)
1
ÉÊ 26. 626. 3 80. 283. 5 4. 834. 1 14. 413. 0 1. 83 31. 1 5. 63. 5 33. 231. 5
2
ÉÊ 39. 038. 1 81. 585. 7 6. 134. 6 12. 710. 3 2. 73 31. 8 5. 84. 0 47. 8344. 5
3
ÉÊ 32. 633. 1 79. 085. 5 6. 23 34. 3 14. 911. 1 2. 53 31. 3 6. 13. 4 41. 3338. 7
4
ÉÊ 24. 1322. 6 78. 386. 1 4. 03 32. 6 12. 910. 0 2. 73 31. 1 8. 83. 9 30. 83 326. 3
　注: 上层根包括气生根. 1, 2, 3和4分别表示吐丝期、吐丝后15天、乳熟末期和成熟期. 与处理Ê 比较: 3 P < 0. 05, 3 3 P < 0. 01; 下同
　Note: U pper layer roo t includes aerial roo ts.
1, 2, 3 and 4 rep resent silk ing stage, 15 days after silk ing, late m ilky stage and m ature stage respectively.
Compared w ith T reatm ent Ê : 3 P < 0. 05, 3 3 P < 0. 01; The sam e as below
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表2　不同处理对玉米根系伤流量影响
Table 2　Effect of different treatments on the root system bleeding sap[mgö(hõplant) ]of ma ize at different growth stages
时间
T im e
吐丝期
Silk ing stageÉ Ê 吐丝后15天15 days after silk ingÉ Ê 乳熟末期L ate m ilky stageÉ Ê 成熟期M ature stageÉ Ê
6: 00～ 8: 00 1. 03 0. 98 0. 873 0. 73 0. 413 3 0. 26 0. 203 3 0. 08
8: 00～ 10: 00 0. 82 0. 70 0. 73 0. 70 0. 333 3 0. 17 0. 203 3 0. 05
10: 00～ 12: 00 0. 80 0. 70 0. 683 0. 58 0. 283 3 0. 11 0. 143 3 0. 02
12: 00～ 14: 00 0. 72 0. 63 0. 613 0. 52 0. 283 3 0. 09 0. 153 3 0
14: 00～ 16: 00 0. 61 0. 55 0. 533 3 0. 38 0. 213 3 0. 08 0. 113 3 0
16: 00～ 18: 00 0. 403 0. 32 0. 363 0. 30 0. 213 3 0. 07 0. 063 3 0
18: 00～ 20: 00 0. 833 0. 69 0. 633 3 0. 48 0. 323 3 0. 12 0. 143 3 0. 02
图1　不同处理对玉米根系活力的影响
F ig. 1　Effect of different treatm ents on the roo t activity of m aize at different grow th stages
Note: A , B and C stand for roo t in upper, m iddle and low er layer respectively. 1, 2, 3 and 4 rep resent the sam e as in table 1.
合施用处理能提高根系活力, 延缓 T TC 还原力下
降。表明有机无机肥料配合施用能延缓玉米根系活
力下降, 供给玉米植株和籽粒更多的养分。
2. 4　有机无机肥料配合施用对玉米根系MDA 含
量影响
丙二醛 (M DA ) 为细胞脂过氧化指标, 它既是
过氧化产物, 又可强烈地与细胞内各种成份发生反
应, 使多种酶和膜系统遭受严重损伤[ 13 ]。由图2可
看出, 玉米生育后期各层根系M DA 含量均呈上升
趋势。只施用化肥处理各层根系的M DA 含量均低
于有机无机肥料配合施用处理, 表明有机无机肥料
配合施用可提高玉米根系活性氧的清除能力, 减轻
根系膜质过氧化作用, 特别是可降低下层根系
M DA 含量, 延缓根系衰老。
2. 5　有机无机肥料配合施用对玉米根系 SOD 活性
的影响
衰老自由基学说已被众多学者解释生物体的衰
老所采用。超氧物歧化酶 (SOD ) 是生物体的一种保
护酶, 其作用是清除植株体内的氧自由基, 以防止
氧自由基在植物体内过多积累对生物膜造成伤
害[ 13 ]。本研究对玉米生育后期根系 SOD 活性测定
表明 (图3) , SOD 活性随生育进程不断降低, 到成
熟期达到最低值。SOD 活性降低, 将加快细胞的老
化和器官功能的衰退。只施用化肥处理的各层玉
图2　不同处理对玉米根系MDA 含量的影响
F ig. 2　Effect of different treatm ents on the roo t MDA content of m aize at different grow th stages
Note: 1, 2, 3 and 4 rep resent the sam e as in table 1. A , B and C stand for the sam e as in F ig. 1.
5933期　　　　　　　　　　　　　宋　日等: 有机无机肥料配合施用对玉米根系的影响　　　　　　　　　　　　　　　

图3　不同处理对玉米 SOD 活性的影响
F ig. 3　Effect of different treatm ents on the roo t SOD activity of m aize at different grow th stages
Note: 1, 2, 3 and 4 rep resent the sam e as in table 1. A , B and C stand for the sam e as in F ig. 1
表3　不同处理对玉米产量的影响
Table 3　Effect of different treatments on the yield of ma ize
处理
T reatm ent
百粒重
1002grain w eigh t (g) 穗粒数Grains per panicle 产量Yield (Kgõhm - 2) 比处理Ê 增产Increase over treatm ent Ê (% )É 35. 223 3 685. 6 11870. 53 3 12. 3Ê 31. 0 647. 2 10412. 0
　3 3 代表在概率为0. 01水平上的差异.
　3 3 rep resents significance at P = 0. 01 p robability level.
米根系下降速度均快于有机无机肥料配合施用处
理, 这说明有机无机肥料配合施用能延缓玉米根系
SOD 活性衰退速率, 延缓根系器官的老化。
2. 6　有机无机肥料配合施用对玉米产量的影响
从表3可以看出, 两处理间穗粒数差异不显著,
但由于有机无机肥料配合施用延缓了玉米生育后期
根系衰老, 促进生育后期根系对养分和水分的吸
收, 因而显著提高了玉米百粒重和产量。由此看
来, 有机无机肥料配合施用是提高玉米产量一项重
要栽培措施, 在生育后期易发生早衰的吉林省中南
部玉米产区更应重视这一措施。
3　讨论
玉米的根系, 绝大部分集中于上层土壤中, 上
层土壤根量大, 对玉米的养分和水分供应起主要作
用。中、下层土壤中根量虽少, 但对吸收中、下层
水分和养分起重要作用, 在玉米生育后期配合上层
根系一起完成对地上部的大量肥水供应。所以在栽
培上应采取相应措施使上、中、下层根系均得到很
好的发展, 本研究表明有机无机肥料配合施用能够
提高中下层根重并可延缓玉米生育后期根系衰老,
显著提高粒重达到提高玉米产量。
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