全 文 ：中国生态农业学报 2010年 5月 第 18卷 第 3期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, May 2010, 18(3): 496−500


* 国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAD29B08)、国家自然科学基金项目(30871474)、重庆市科技攻关计划项目(CSTC, 2008AB1001)
和西南大学农业部生物技术与作物品质改良重点开放实验室基金项目资助
** 通讯作者: 王龙昌(1964~), 男, 教授, 博士, 博士生导师, 主要从事生态农业与可持续发展研究。E-mail: wanglc2003@163.com
邹聪明(1983~), 男, 在读硕士, 主要从事作物栽培学与耕作学、生态农业与可持续发展研究。E-mail: zoucongmingzcm@126.com
收稿日期: 2009-10-20 接受日期: 2010-01-13
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2010.00496
秸秆覆盖对套作玉米苗期根系发育与生理特征的影响*
邹聪明 王国鑫 胡小东 张云兰 薛兰兰 Shakeel Ahmad Anjum 王龙昌**
(西南大学农学与生物科技学院 重庆 400716)
摘 要 在西南地区“小麦/玉米/甘薯”三熟制套作模式下, 以当地传统耕作为对照(T), 秸秆覆盖(TS)、秸秆
覆盖+腐熟剂(TSD)作为两种处理, 连续两年田间试验研究了不同秸秆覆盖处理对育苗移栽玉米苗期的根系形
态与生理特征的影响以及作用机理。研究结果表明: 秸秆覆盖处理与对照相比增加了玉米苗期的根长、根表
面积, 显著增加了直径 1.0~2.5 mm范围内的根长, 且秸秆覆盖+腐熟剂处理与秸秆覆盖处理间差异不大。2008
年, 与对照处理相比, 秸秆覆盖、秸秆覆盖+腐熟剂处理苗期玉米根系活力分别提高 19.12%、27.46%, 根冠比
分别提高 36.72%、37.50%, 根系生物量分别提高 62.53%、69.42%; 2009年, 上述指标与对照处理相比分别提
高 17.86%、25.83%, 31.54%、33.08%, 65.69%、77.37%。同时秸秆覆盖处理有利于改善土壤水分与养分供应
状况。可见, 秸秆覆盖保护性耕作措施可通过改变农田环境促进套作玉米苗期根系发育, 配合腐熟剂效果更佳。
关键词 秸秆覆盖 间作玉米 苗期 根系发育 生理特征
中图分类号: S529; S311 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2010)03-0496-05
Effect of straw mulching on root development and physiological
characteristics of intercropped maize at seedling stage
ZOU Cong-Ming, WANG Guo-Xin, HU Xiao-Dong, ZHANG Yun-Lan, XUE Lan-Lan,
Shakeel Ahmad Anjum, WANG Long-Chang
(College of Agronomy and Biotechnology, Southwest University, Chongqing 400716, China)
Abstract Under the “wheat/maize/sweet potato” tri-crop intercropping system in the southwest China, we researched into the ef-
fects of different straw mulching treatments on root morphology, physiological characteristics of transplanted maize at seedling stage.
Taking local traditional farming (T) as CK, the other two treatments were straw mulching (TS) and straw mulching plus decomposi-
tion catalysts (TSD). The entire experiment lasted for two years. Results show that straw mulching moderately increases root length
and root surface area, while significantly increasing root length within 1.0~2.5 mm diameter compared with T treatment. However,
there is no significant difference between TSD and TS treatments. Significantly increases in maize seedling root vigor by respectively
19.12%, 27.46%, in root-shoot ratio by 36.72%, 37.50%, and in root biomass by 62.53%, 69.42% are noted under TS and TSD
treatments for 2008. Compared with T, the above indicators increase respectively by 17.86% and 25.83%, 31.54% and 33.08%,
65.69% and 77.37% for 2009. Meanwhile, straw mulching enhances soil moisture and nutrient supply. Straw mulching conservation
tillage enhances root development and other physiological characteristics under maize intercropping system at seedling stage by
changing farmland environment. Straw mulching with decomposition catalysts even performs better.
Key words Straw mulching, Maize intercropping, Seedling stage, Root development, Physiological characteristics
(Received Oct. 20, 2009; accepted Jan. 13, 2010)
作物秸秆是农作物生产系统中一项重要的生物
资源。秸秆还田能够有效利用秸秆资源, 是农业可
持续发展的重要措施之一[1]。秸秆覆盖保护耕作法
具有保水、保墒、改土和增产的效果, 主要体现在
它改变了农田生态小气候和传统耕作作物的“土壤–
作物–大气”三者循环系统, 从而影响作物的生长发
第 3期 邹聪明等: 秸秆覆盖对套作玉米苗期根系发育与生理特征的影响 497


育。研究秸秆覆盖对套作玉米苗期根系发育与生理
特征的影响, 对揭示秸秆覆盖措施的增产机制具有
重要意义 , 从而为秸秆覆盖的大面积推广提供依
据。秸秆覆盖作为农田和果园的管理方法在国外已
得到普遍的推广和应用。近年来, 秸秆覆盖对农田
生态、土壤肥力和水分、作物产量效应的研究成果
显著, 其中对作物生长和发育的研究也取得较大进
展, 为秸秆覆盖的产量效应及生态效应机制提供了
理论依据[2−3]。在我国西南地区, 为充分利用土地与
光能, 玉米种植多“小麦/玉米/甘薯”三熟制为主, 育
苗移栽玉米成为抢播、保丰收的重要农艺措施。本
文研究了两种秸秆覆盖措施对套作玉米苗期根系发
育与生理特征的影响, 以期促进西南地区套作玉米
的高产、稳产。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验于 2007 年 11 月~2009 年 6 月在重庆市北
碚区西南大学教学实验农场进行, 29°51′N, 106°27′E,
属亚热带季风湿润气候。海拔 244 m, 年均太阳总辐
射量 87 108 kJ·cm−2, 年均总日照时数 1 276.7 h, 多
年平均气温 18 ℃, ≥10 ℃积温 5 979.5 ℃, 夏季
最高气温达 40 ℃左右, 无霜期达 359 d, 多年平均
降雨量 1 133.7 mm, 春、夏、秋、冬降雨量分别为
全年的 25.5%、41.4%、27.9%、5.5%, 年蒸发量
1 181.1 mm, 伏旱发生频率达 93%。试验地土壤为旱
地紫色土, 坡度较缓, 地力相对均匀。土壤容重 1.21
g·cm−3, pH 6.47, 土壤有机质 28.00 g·kg−1, 全氮
1.68 g·kg−1, 全磷 1.46 g·kg−1, 全钾 34.54 g·kg−1,
速效磷 18.13 mg·kg−1, 速效钾 170.13 mg·kg−1, 碱
解氮 38.23 mg·kg−1。
1.2 试验设计
试验采用“小麦/玉米/甘薯”三熟复种轮作模式,
小麦生长期为 11月中旬~5月上旬, 玉米生长期为 3
月下旬~7 月下旬, 甘薯生长期为 6 月上旬~10 月中
旬。共设 3个处理: ①传统耕作(T/CK), 整个试验期
采用传统耕作方式, 不覆任何秸秆, 也不撒腐熟剂;
②秸秆覆盖(TS), 整个试验期采用秸秆覆盖 , 小麦
收获后按重量要求将麦秆覆盖于小区, 玉米收获后
按重量要求将秸秆覆盖于小区, 甘薯藤蔓按当地农
民习惯作为饲料; ③秸秆覆盖+腐熟剂(TSD), 整个
试验期采用秸秆覆盖并同时施用腐熟剂。
试验采用随机区组排列, 每个处理 3 次重复,
各小区面积为 7.47 m×3.60 m。每个小区均分 4厢,
每厢 2个条带, 每条带宽 93.3 cm, 长 3.6 m, 属于西
南地区传统的 2.8尺对开厢。
2008年度玉米品种为“西单一号”, 播种量 41
kg·hm−2, 2009年度玉米品种为“潞玉 13”, 播种量
41 kg·hm−2。玉米各处理均施过磷酸钙 148 kg·hm−2,
尿素 74 kg·hm−2, 作为基肥在移栽玉米时施入。玉
米采用育苗移栽, 当玉米 3.5~4.5 叶时移栽入大田,
每条带种植 12 株, 总计每小区 96 株(折合 35 698
株·hm−2)。覆盖处理所用的玉米及小麦秸秆均切成
20~40 cm 段, 收获后均匀覆盖于小区内, 每小区覆
盖秸秆 32.25 kg(折合 11 993.45 kg·hm−2)。腐熟剂
处理中, 腐熟剂主要成分是嗜热性侧孢霉, 按剂量
为覆盖秸秆重量 0.29%的比例均匀撒在秸秆表面。
田间管理措施同常规。
1.3 测定项目及分析方法
1.3.1 幼苗根系的收集与测定项目
取玉米幼苗移栽大田 25 d之后的根系, 完全按
照 WinRHIZO根系分析系统标准版的使用手册对幼
苗根系进行前处理 , 洗净后通过数字化扫描仪
(EPSON V750)小心将完整的根系图像存入计算机,
之后用 WinRHIZO 根系分析系统软件(Regent In-
strument Inc, Canada)对根系总表面积、根总长、根
总数、不定根总长、侧根总长度、侧根数量进行定
量分析。取样方法: 按照对角线法在同一个小区内
取玉米幼苗, 包括带土根系; 水平方向根系取样范
围是以幼苗主秆为中心半径 10 cm 的平面, 垂直方
向为土表向下取 20 cm。根系处理: 将带土根系分别
浸水 16 h, 之后将土洗净, 并收集保留所有的断根,
每个小区取 3点, 每个处理重复 3次。
1.3.2 幼苗根系活力测定
根系活力用 TTC 还原法[4]测定, 以还原产生的
三苯基甲腙(TTF)量表示其活力大小。根据预试验结
果, 玉米幼苗 95%以上分布在 0~20 cm 土层, 因此
本试验把采根深度确定为 20 cm。采样时, 先把植株
地上部分刈割下来, 以采样植株为中心, 以 10 cm
为半径划出这一植株的根系分布范围。将整个圆
柱体(20 cm×10 cm×10 cm)的全部根系洗净、吸
干水分后, 立即用于测定根系活力, 每处理重复测
定 3次。
1.3.3 根系生物量和根冠比测定
玉米幼苗所有地下部分干重作为根系生物量 ,
计算玉米幼苗地上部分与地下所有根系的干重之比,
求得根冠比。
1.3.4 土壤水分养分测定
土壤含水量采用土钻铝盒烘干法测定。按对角
线 5 点取样, 试验测定 0~20 cm 土层土壤重量含水
量。采用重铬酸钾氧化−外加热法测定土壤有机质,
扩散吸收法测定水解氮, 碳酸氢钠提取−钼锑抗比色
498 中国生态农业学报 2010 第 18卷


法测定速效磷, 用 1 mo1·L−1醋酸铵提取、火焰光
度计法测定速效钾。本试验测定的土层为 0~20 cm。
1.3.5 统计分析
运用 DPS(Data processing system)软件进行方差
分析和显著性检验。
2 结果与分析
2.1 不同秸秆覆盖措施对苗期玉米根系形态的影响
由表 1 可知, 2008 年度不同处理对苗期玉米除
直径 0.5~1.0 mm范围根长以外的其他指标都有不同
程度地促进作用。与 CK 相比, TS 处理根表面积及
1.0~1.5 mm、1.5~2.0 mm、2.0~2.5 mm直径范围内
的根长分别增加 17.19%、16.43%、88.43%、53.04%,
其中 1.5~2.0 mm直径范围内的根长差异达极显著水
平; TSD处理根表面积及 1.0~1.5 mm、1.5~2.0 mm、
2.0~2.5 mm 直径范围内的根长分别增加 28.74%、
16.43%、88.43%、103.24%, 其中根表面积差异达显
著水平, 1.5~2.0 mm、2.0~2.5 mm直径范围内的根长
差异达极显著水平。TS、TSD处理下的根平均直径
较 CK高, 两处理对 0.5~1.5 mm直径范围的根长影
响差异不大。
2009年度不同处理对苗期玉米根系相关指标都
有不同程度地促进作用。与 CK 相比, TS 处理根表
面积、根总长和 0.5~1.0 mm直径范围内的根长分别
增加 23.92%、27.35%和 29.77%, 且差异显著, TSD
处理根表面积、根总长和 1.0~1.5 mm直径范围内的
根长分别增加 22.82%、22.01%和 14.75%, 且差异显
著。且 TS、TSD 处理下 1.0~2.5 mm 直径范围内的
根长都较 CK高, 与 2008年的结果一致。
连续两年的大田试验表明: 不同秸秆覆盖的保
护性措施对玉米苗期根系形态具有重要影响。总体
上各个指标都有一定程度的提高, 其中根表面积在
两年比较试验中都有显著性提高。秸秆覆盖处理与
CK间 2008年 1.5~2.5 mm直径范围内的根长差异达
极显著水平, 2009年 0.5~1.5 mm直径范围内的根长
差异达显著水平。

表 1 2008年、2009年不同秸秆覆盖措施对苗期玉米根系形态的影响
Tab. 1 Effect of different straw mulching treatments on morphology of root system of maize at seedling stage in 2008 and 2009
年份
Year
处理
Treatment
平均直径
Average
diameter
(mm)
总根长
Total
root
length
(cm)
根表面积
Total
surface
area (cm2)
直径 0.5~1.0 mm
根长
Root length of
diameter 0.5~1.0
mm (cm)
直径 1.0~1.5 mm
根长
Root length of
diameter 1.0~1.5
mm (cm)
直径 1.5~2.0 mm
根长
Root length of
diameter 1.5~2.0
mm (cm)
直径 2.0~2.5 mm
根长
Root length of
diameter 2.0~2.5
mm (cm)
2008 T(CK) 0.793 167.55 39.67b 52.11 26.66 7.52C 2.47B
TS 0.848 181.13 46.49ab 52.57 31.04 14.17B 3.78B
TSD 0.855 182.27 51.07a 52.57 31.04 14.17A 5.02A
2009 T(CK) 0.774 344.51b 82.60b 85.16b 49.96b 23.13 6.40
TS 0.752 438.75a 102.36a 110.51a 52.21b 26.54 9.77
TSD 0.768 420.32a 101.45a 100.95ab 57.33a 26.13 9.98
同一栏中不同大、小写字母分别表示差异达 1%和 5%显著水平,下同。Different capital and small letters in the same column indicate significant
difference at 1% and 5% level, respectively. The same below.

2.2 不同秸秆覆盖措施对苗期玉米根系活力的影响
由表 2可知, 2008、2009两年试验中, 不同秸秆
覆盖处理苗期玉米根系活力均高于对照。2008 年
TS、TSD 处理 TTC 还原量比对照(CK)分别提高
19.12%、27.46%, 差异达极显著水平。2009年 TS、
TSD处理 TTC还原量比对照(CK)分别提高 17.86%、
25.83%, 差异达极显著水平。且两年中苗期玉米根

表 2 不同秸秆覆盖措施对苗期玉米根系活力的影响
Tab. 2 Effect of different straw mulching treatments on the
activity of root of maize at seedling stage
TTC还原量 Reductive amount of TTC
[UTTC·g−1 (FW)·h−1] 处理
Treatment
2008 2009
T(CK) 183.78C 193.73C
TS 218.92B 228.33B
TSD 234.25A 243.78A
系活力由高到低依次为 TSD处理>TS处理> T处理。
表明秸秆覆盖耕作措施提高了苗期玉米的根系活力,
配合施用秸秆腐熟剂其根系活力更高。植物根系活
力增强可提高其吸收水分、养分的能力, 利于植物
生长发育。
2.3 不同秸秆覆盖措施对苗期玉米根冠比和根系
生物量的影响
由表 3可知, 在 2008、2009两年的大田试验中,
与对照(CK)相比, TS、TSD 处理苗期玉米根系生物
量和根冠比均有显著提高。与对照相比, TS、TSD
处理的根冠比 2008 年分别提高 36.72%、37.50%,
2009年分别提高 31.54%、33.08%, 且差异均达显著
水平, 但 TS、TSD处理之间无显著性差异。与对照
相比, TS、TSD处理的根系生物量 2008年分别提高
62.53%、69.42%, 2009年分别提高 65.69%、77.37%,
第 3期 邹聪明等: 秸秆覆盖对套作玉米苗期根系发育与生理特征的影响 499



差异均达到极显著水平, 但 TS、TSD处理之间也没
有显著性差异。综合来看: 在两年试验中, 苗期玉米
的根系生物量和根冠比由高到低依次为 TSD 处理
>TS 处理>CK, 表明秸秆覆盖耕作措施提高了苗期玉

表 3 不同秸秆覆盖措施对苗期玉米根冠比和根系
生物量的影响
Tab. 3 Effect of different straw mulching treatments on the
root/shoot ratio and root biomass of maize at seedling stage
2008 2009 处理
Treat-
ment
根冠比
Root/
shoot ratio
根系生物量
Root biomass
(g)
根冠比
Root/
shoot ratio
根系生物量
Root biomass
(g)
T(CK) 0.128b 0.726B 0.130b 1.370B
TS 0.175a 1.180A 0.171a 2.270A
TSD 0.176a 1.230A 0.173a 2.430A
米的根系生物量和根冠比, 施用秸秆腐熟剂效果更
好; 秸秆覆盖措施促进根系发育和营养物质向地下
部的运输, 从而有利于玉米移栽后度过缓苗期。
2.4 不同秸秆覆盖措施对苗期玉米土壤含水量和
土壤肥力的影响
由表 4可知, 在 2008、2009两年的大田试验中,
与对照(CK)相比, TS、TSD处理 0~20 cm土层土壤
重量含水量均有明显提高。2008 年 TS、TSD 处理
分别比对照提高 8.95%、12.20%, 2009年比对照分别
提高 5.86%、9.93%。有机质、pH、碱解氮、有效磷、
有效钾这五大土壤肥力指标也得到不同程度的提高,
且 TSD 措施明显优于 TS 处理。表明秸秆覆盖处理
有利于改善土壤水分供应与肥力状况。

表 4 不同秸秆覆盖措施对苗期玉米土壤理化性状的影响
Tab. 4 Effect of different straw mulching treatments on soil physical and chemical properties at seedling stage of maize
年份
Year
处理
Treatment
有机质
Organic matter
(g·kg−1)
pH
碱解氮
Alkali-hydrolysis N
(mg·kg−1)
有效磷
Available P
(mg·kg−1)
有效钾
Available K
(mg·kg−1)
土壤含水量
Soil moisture
(kg·kg−1)
2008 T(CK) 30.19 6.23 37.86b 15.63 180.87 23.36
TS 32.08 6.32 41.92a 17.26 216.43 25.45
TSD 36.27 6.28 43.28a 17.48 213.13 26.21
2009 T(CK) 30.68 6.36 39.98b 17.14 190.12 28.00b
TS 32.87 6.45 43.02ab 18.67 206.37 29.64ab
TSD 36.75 6.42 43.87a 19.10 216.34 30.78a

3 讨论与结论
3.1 秸秆覆盖处理可促进苗期玉米根系发育
根系是植物吸收、转化和储藏营养物质的重要
器官, 其生长好坏直接影响到地上部分产量和植物
的水土保持能力[5]。根系大小及在土壤中的分布与
作物对矿质元素和水分的吸收能力密切相关[6−8]。有
研究表明[9], 根系形态特征(包括根长、半径、侧根
数量、密度及根毛长度等因子)在决定养分和水分吸
收效率方面具有重要性。因此, 研究玉米根系的发
育情况具有十分重要的现实意义。同时根冠比是衡
量地下部与地上部是否协调的一个重要指标[10], 而
根系活力是一种较客观地反映根系生命活动的生理
指标[11]。在育苗移栽过程中, 适当增加根冠比与根
系活力, 有利于幼苗根系从土壤中吸收水分、矿物
质等营养物质, 更好地度过缓苗期。本试验表明, 秸
秆覆盖(TS)和秸秆覆盖+腐熟剂(TSD)处理与传统耕
作相比显著增加了苗期玉米的根长、根表面积, 增
大其根冠比, 促进了根系发育, 有利于根系从土壤
中吸收更多的水分和养分供生长发育所需。
3.2 两年试验结论呈现良好一致性
在两年试验中, 虽然本研究选择的根系测定时
间均为移栽大田后 20~25 d 内, 但选择的玉米品种
不同, 且移栽叶龄、移栽时间都由于温度的异常变
化而不同。因此这两种秸秆覆盖处理对 2008 年、
2009年根系形态的影响存在一定差异性。2008年试
验中, 1.5~2.5 mm 直径范围内的根长出现极显著性
差异, 这是由于移栽叶龄较小, 在营养钵中根系直
径大多为 0.5~1.5 mm, 移栽大田后, 1.5~2.5 mm直径
范围内的根发育较快; 2009年试验中, 0.5~1.5 mm直
径范围内的根长出现显著性差异, 这是由于移栽叶
龄较大及品种的差异, 在营养钵中其根系直径已经
在 0.5~2.5 mm内。但连续两年试验中, 秸秆覆盖处
理对套作玉米幼苗根系发育的促进趋势一致, 根表
面积较对照都得到显著提高, 而且在根系活力、根
冠比和根系生物量这 3个生理指标上一致性更好。
3.3 秸秆覆盖有利于改善土壤水分与养分供应状况
秸秆覆盖还田能明显提高土壤肥力 , 起到保
水、保肥、调节土温的作用[12]。为探明秸秆覆盖促
进玉米苗期根系发育的机制 , 本研究测定了 0~20
cm 土层土壤含水量与有机质、pH 值、碱解氮、有
效磷、有效钾这些肥力指标, 结果均表明, 秸秆覆盖
有利于改善土壤水分与养分供应条件, 且使用秸秆
腐熟剂效果更加明显。这与秸秆覆盖处理促进套作
500 中国生态农业学报 2010 第 18卷


玉米苗期根系发育与生理特征的现象一致, 表明秸
秆覆盖保护性耕作措施通过改变农田水分、养分等
环境因子促进套作玉米苗期根系发育并影响其生理
指标。另一方面, 秸秆覆盖农艺措施也会对土壤温
度起调节作用。如在外界温度相对较低时, 适量的
覆盖量将起到保温作用[13], 这无疑将促进低温状态
下玉米移栽苗的根系发育。
3.4 ٛ腐熟剂在秸秆覆盖中的增效作用
秸秆腐熟剂由能够强烈分解纤维素、半纤维素、
木质素的嗜热、耐热细菌、真菌、放线菌和生物酶
组成。在适宜条件下能迅速将秸秆堆料中的碳、氮、
磷、钾、硫等分解矿化, 形成简单有机物, 从而进一
步分解为作物可吸收的营养成分。在两年试验中 ,
对于幼苗根系发育各指标, 两种秸秆覆盖处理效果
差异不大; 对于根冠比与根系生物量指标, 秸秆覆
盖+腐熟剂处理(TSD)比秸秆覆盖处理(TS)效果略好;
对于 TTC还原量, 秸秆覆盖+腐熟剂处理(TSD)与秸
秆覆盖处理(TS)效果差异显著。表明在秸秆覆盖中
混合施用腐熟剂具有明显的增效作用, 这与陈东明
等[14]研究得出的秸秆腐熟剂能够提高萝卜产量结论
一致。
3.5 秸秆覆盖处理对玉米育苗移栽的重要意义
在我国西南地区, 为充分利用土地与光能, 玉
米种植多为“小麦/玉米/甘薯”或“马铃薯/玉米/甘
薯”三熟制, 育苗移栽玉米成为抢播、保丰收的重
要农艺措施[15]。但是, 玉米移栽时初生根及部分次
生根被切断, 移栽后应该尽量促进新根多发, 增加
对养分的吸收转运能力, 经过移栽后缓苗期的蹲苗
作用, 使植株茎秆粗壮。连续两年的大田试验表明,
秸秆覆盖处理对苗期玉米根系生长发育、根系活力
等各项指标都具有显著促进作用, 且配合施用腐熟
剂效果更好。因此, 在玉米育苗移栽种植区, 秸秆覆
盖保护性措施对于培育玉米壮苗具有重要实际意义,
值得大力推广应用。
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