玉米苗期耐旱性鉴定方法研究

在土壤含水量稍高于萎蔫系数的干旱条件下，以出苗率和生物学产量耐旱系数的乘积为指标，测定了17个玉米自交系和10个杂交种的苗期耐旱性，并与相同条件下的胚芽鞘长度、出苗率、根重、生物学产量、脯氨酸含量、电导率和叶片保水力的耐旱系数进行多元线性回归分析。结果表明，胚芽鞘长度、脯氨酸含量和叶片保水力的耐旱系数与苗期耐旱性的回归关系不显著。不能作为玉米耐旱性鉴定的指标；根重和电导率的耐旱系数与苗期耐旱性的回归关系，在自交系和杂交种中的显著性不同，有待进一步研究；出苗率和生物学产量的耐旱系数及其乘积，是玉米苗期耐旱性鉴定的可靠指标，可以以此作多元回归分析估计苗期耐旱性。     

干旱对不同玉米品种苗期根系生理生化特性的影响

以抗旱性不同的23个玉米品种为试材,用20％PEG溶液对幼苗进行模拟水分胁迫,研究了干旱胁迫下苗期根系生理生化特性的变化及其与品种抗旱性的关系。结果表明：苗期干旱导致根冠比和根系活力呈升高趋势,耐旱性品种升高幅度最大。苗期干旱,根系超氧化物歧化酶（SOD）活性升高,且耐旱性品种升高幅度大于中等耐旱和不耐旱品种;根系中MDA含量均增加,且耐旱玉米品种丙二醛（MDA）含量增量最小。本研究认为耐旱型玉米品种苗期根系在干旱胁迫下优势的内在机制是根系活力和清除活性氧的能力较强。     

不同耐旱基因型玉米根系生理性状研究

为了研究玉米根系生理性状与耐旱性的关系,以生长于田间的玉米掖单13(耐旱)和丹玉13(不耐旱)为试验材料,分别于苗期、拔节期、孕穗期和灌浆期测定其根系分布、保水力、吸收面积、氧化力、硝酸还原酶活性以及总糖和还原糖含量等项指标.结果表明:耐旱基因型玉米在21 cm以下土层中的根干重以及根系氧化力极显著高于不耐旱基因型玉米根系(P＜0.01);根系保水力、可溶性糖含量、还原糖含量以及硝酸还原酶活性显著高于不耐旱基因型玉米根系(P＜0.05);根系总吸收面积和活跃吸收面积在两基因型玉米根系之间差异不显著(P＞0.05).这些结果表明,根系所具有的吸水、保水能力和生物节水能力对玉米耐旱能力的发挥起着重要作用.     

不同水高效基因型小麦根系特性差异分析

研究不同水高效基因型小麦的根系特性差异,可为抗旱节水小麦品种选育过程中正确选择根系指标提供科学依据。以抗旱品种石新633(DRI=1.300)和不抗旱品种河农58-3(DRI=0.713)为试材,在旱处理(足墒播种出苗后,小麦生育期不再补充灌溉)条件下,采用大田取根方法,比较了不同抗旱性小麦品种的根系特性差异及其在土壤中的垂直分布情况。结果表明:抗旱品种0~160 cm土层的根总长度、根体积、根面积和根干重均非抗旱品种,其中,80~160 cm深层土壤的根总长度和根干重差异达到了显著水平。相关分析结果显示,0~80 cm土层的根总长度、根体积、根面积和根干重与抗旱性均呈负相关,其中,60~80 cm土层的根总长度、根体积和根面积与抗旱性的相关程度达到了显著水平(相关系数分别为-0.508、-0.428、-0.540);80~160 cm深层土壤的根总长度、根体积、根面积、根干重与抗旱性均呈正相关,其中,140~160 cm土层的根总长度、根体积和根干重与抗旱性的相关程度达到了显著水平。干旱胁迫下抗旱节水冬小麦主要利用深层土壤中的水分,由此认为,主要是分布在深层土壤的根系对抗旱性起作用。在选育抗旱节水冬小麦品种时,应注意加大深层根系的比例,选择浅层和中层根系比例相对较小的品种。     

不同耐旱性玉米根系解剖结构比较研究

以不同耐旱性玉米品种为试验材料,采用徒手切片法和常规石蜡制片法对玉米的初生根和各层次生根的基部、中部和根尖成熟区显微结构进行了系统研究和比较.结果表明:与不耐旱品种玉米的根系相比,耐旱玉米的初生主根的皮层细胞层数较少,木质部导管数量较多、导管直径较小;各层次生根的皮层细胞层数相对较少,木质部导管数量相对较多,导管直径相对较小.     

灌溉对玉米根系生长和分布的影响

根系是玉米从土壤中吸取水分和养分的主要器官,同时其还跟玉米的耐旱性密切相关。近年来,国内外学者在此方面也做了大量的研究,包括作物根系形态、分布特征、导水率以及生长动态模拟等诸方面的研究。肖俊夫等（2007;高世斌等,2005）研究表明：灌水对玉米根系分布及生长影响显著,随灌水量的减小,玉米根系表现出向深层土壤“下扎”趋势,可以从深层土壤中汲取更多水分和养分来满足玉米自身代谢要求。玉米根系的生长发育程度直接影响从土壤,特别是从深层土壤中汲取水肥的多少,从而影响玉米的地上并最终影响产量。     

玉米自交系苗期耐旱性鉴定

[目的]对玉米自交系苗期耐旱性进行鉴定。[方法]利用浓度为15%的聚乙二醇高渗溶液浇灌模拟干旱胁迫环境。以43份玉米骨干自交系为试验材料,测定了9个与根系有关的形态学指标,通过差异显著性分析,进行了不同玉米自交系苗期耐旱性的鉴定。[结果]以鲜重根冠比、根系鲜重和根系干重这3项作为玉米苗期耐旱性鉴定指标,并利用耐旱系数将参试材料分成不同的耐旱等级,在3种鉴定指标下抗旱级别完全一致的材料有8份,其中丹599为极强抗旱类型,陕89为强抗旱类型,B97、DF32、A679和丹9046为中度抗旱类型,D20和苏75为极弱抗旱类型。[结论]该试验为苗期玉米耐旱种质筛选和改良提供了有效指导和借鉴。     

干旱胁迫下不同耐旱性玉米自交系根形态特性差异

利用课题组筛选出的典型的耐旱型玉米自交系90-21-3、8701和敏感型玉米基因型丹937、综-3,采用单株室外盆栽,从根系生长发育、根系生理特性方向进行研究。结果表明:干旱胁迫下,玉米的根系总根数、根长、根系表面积、根冠比增加,而根体积、根干重、根系吸水能力下降;耐旱型玉米基因型的植株水分利用效率上升,敏感型玉米基因型水分利用率则下降。耐旱型玉米基因型根系受干旱影响较小。     

我国超级稻根系特性及根际生态研究现状与趋势

以超级稻为代表的一批超高产水稻研发成功使水稻单产获得大幅度提高。较大的根系生物量、根重密度、根长、根长密度和根直径,根系偏向纵深分布且土壤深层根系生物量增大是超级稻根系生物学主要特征;高的单株根系氧化力、总吸收表面积、活跃吸收表面积、根系细胞分裂素(玉米素与玉米素核苷)含量是超级稻扩库增产的重要根系生理基础。生产中的施肥管理、水分管理、种植方式和根际土壤生态环境pH、氧、微生物、氮素形态等均可显著影响水稻根系的生长发育。通过适当的技术措施调控水稻根际生态环境向有利于水稻生长生理需求方向发展,以促进水稻根系健壮生长,实现水稻增产。水稻高产群体根系构型的形成与根际土壤生态因子匹配原理与调控,高产水稻地下根系、根际生态因子与地上群体的互作机制与调控路径,水稻根系定量化等方面是今后水稻根系深入研究的主要方向。     

玉米根系生长特性及氮肥运筹对根系生长的影响

为明确玉米根系在土壤中的生长特性,通过根箱试验,利用WinRhizo根系分析软件,分析不同氮肥运筹、不同株型品种对玉米根系生长及分布的影响。研究结果表明,玉米根系由直径为≤1mm、直径在1~2mm以及直径2mm的根群组成。在盆栽条件下,玉米根系直径≤1mm的根群的长度、面积及体积分别占总根系80%、50%及20%以上,是根系吸收水肥的主要区域。不同氮肥运筹对玉米根系具有不同的影响。重基肥处理增加根系生物总量,并且增加根系分枝的数量,以及直径≤1mm的不定根系的各项几何参数,有利于提高水肥摄取效率。反之,适当少量施入基肥,则显著增加直径为2mm以上的不定根的数量、长度、面积及体积等相关生物量,有利于促进根系下扎,提高根系健壮程度。不同株型玉米品种根系的生长趋势具有显著差异。披散型品种在生育前期根系生长量均显著高于紧凑型品种,在生育后期紧凑型品种根系的生长量均高于披散型品种,且在生育后期根系生长较披散型品种旺盛。紧凑型品种根系的构型变化较披散型玉米品种更有利于玉米后期生长及产量的建成。     

木薯间作玉米共生期间的作物生长及根系互作

【目的】探究不同间作模式对木薯和玉米共生期间的农艺性状、根系分布、土壤理化性状和根系养分含量的影响,为优化木薯间作玉米高产高效栽培技术提供理论依据。【方法】以华南9号食用木薯和特早熟糯玉808鲜食玉米为试验材料,设等行距、宽窄行单作木薯及木薯等行距间作1行玉米、宽窄行间作2行玉米共4个处理,对比分析二者共生期间的农艺性状、三维立体根系分布以及不同土层的土壤理化性状和根系养分含量。【结果】宽窄行的木薯和玉米地上部长势均优于等行距。宽窄行间作比等行距增产玉米21.1%。单株的玉米、木薯根系均以植株为中心水平对称,由里向外呈由密至疏分布;单株玉米根系呈上密下疏、上窄下宽分布,68.7%~77.3%根重、46.2%~49.4%根长、52.7%~59.3%根表面积聚集在玉米行两侧各宽10 cm、深10 cm土带内;单株木薯根系呈上密下疏、上宽下窄分布,细根的50.8%~61.4%根长、47.7%~57.2%根表面积聚集在木薯种茎基端线两侧各宽20 cm、深10 cm土带内,而粗根的35.7%~42.0%根长、39.3%~48.8%根表面积和35.9%~46.3%总根重聚集在木薯种茎基端线两侧各宽20 cm、种茎中线两侧各宽30 cm、深10 cm土块内。土壤碱解氮、速效磷钾及作物根系磷钾含量基本呈表层（0~10 cm） > 中层（10~20 cm） > 深层（20~30 cm）的分布规律,而作物根系氮含量则表现相反规律;土壤和木薯、玉米根系的氮磷钾含量基本呈间作 > 单作,其中,宽窄行间作玉米的绝大部分养分指标为最高。【结论】玉米和木薯根系虽穿插生长,但其密集生长带（块）互不重叠,为弱竞争关系,以宽窄行为优,且宽窄行木薯间作玉米有利于提高两者的根系养分、土壤养分含量和玉米产量,故生产中推荐宽窄行木薯间作玉米模式。     

夏玉米不同土层根系对花后植株生长及产量形成的影响

【目的】探明夏玉米不同土层根系对花后植株生长及产量形成的调控作用,为生产中塑造高产高效根群结构,提高籽粒产量提供理论依据。【方法】以高产夏玉米品种郑单958和登海661为材料,采用土柱栽培方式,设置3个处理（不断根处理：CK,地下40 cm处断根：T-40,地下80 cm处断根：T-80）,于开花期进行断根,研究不同土层根系对地上部生长及产量形成的调控作用。【结果】0—40 cm土层根系对花后氮素积累和转运量影响最大,切断40 cm以下土层根系后植株吸收氮素能力显著降低,植株营养器官氮素向籽粒库的转运量增加。花后40 cm以下土层根系对叶片保绿性和光合性能影响显著,切断深层根系后玉米单株叶面积、叶绿素含量、净光合速率(Pn)和SOD活性显著降低,MDA含量升高,光合高值持续期缩短,单株生物量和籽粒产量显著下降;0—40 cm根系对产量影响最大,40—80 cm根系对穗粒数和千粒重有显著影响,80 cm以下土层根系对千粒重影响较为显著。【结论】高产栽培中促进根系下扎,保持深层根系活力可以防止玉米早衰,提高叶片光合能力和对氮素的吸收能力,有助于提高玉米单产。     

有机无机肥配施对夏玉米根系分布及产量形成的调控

研究有机无机肥配施对夏玉米根系空间分布及产量形成的影响,探讨玉米根系对产量形成的作用,以期促进根土互作、加强根系与水肥的耦合性,提高产量及氮素利用效率。以‘郑单958’(ZD958)为试验材料,设置单施无机肥(U)、单施有机肥(M)、有机无机肥配施(U+M)和不施肥作对照(CK),进行大田试验,研究有机无机肥配施对氮素吸收效率的差异。结果表明：有机无机肥处理增加根系干重、根长密度,尤其增加40~80 cm土层根长密度,使其根系空间分布合理并且深层根系多,深层根系与养分的协调性较好,根系功能期长,既能满足前期养分的需要又能够为玉米后期的生长提供足够的养分,因此有机无机肥配施的总氮素积累量、氮肥偏生产、氮肥农学利用效率均高于其他施肥处理,有利于籽粒的形成、产量的增加。单施有机肥和单施无机肥处理增加表层土壤根系,不利于产量的形成。通过有机无机肥配施在不降低谷物产量且降低环境风险的情况下维持较好的氮素平衡,提高氮素利用效率,可为黄淮海玉米生产提供理论基础。     

不同时间套种对玉米生长发育及产量的影响

[目的]研究不同时间套种对玉米生长发育及产量的影响,为玉米适时早套,提高玉米产量提供参考。[方法]于5月15、20、25、30日和6月5日采用5个播期处理,麦套采用畦埂与套种行2种不同间距的套种方式,观察和测定不同播期玉米的展开叶数、可见叶、种子根数、次生根数、株高、地上部鲜重和干重以及产量。[结果]共生期间,不同播期玉米的展开叶数、可见叶、种子根数、次生根数播期早的均多于播期晚的,地上部鲜重和干重播期早的均重于播期晚的,株高播期早的高于播期晚的;同期播种的麦套玉米畦埂的多（或重或高）于套种行的;整个生育期,不同播期种子根和次生根无差异;而播期越晚叶片数越多、株高越高,产量5月25日套种最高,与单作玉米最高产量差异显著,但不极显著。[结论]玉米适时早套,麦收后立即中耕灭茬,适时追肥浇水,加强田间管理,能够取得较好的产量。     

不同氮吸收效率玉米品种的根系构型差异比较：模拟与应用

 【目的】研究玉米根系构型及其在土壤中的空间分布与氮吸收效率的关系,并通过根系功能-结构模型将根系构型可视化。【方法】以玉米自交系氮高效478与氮低效Wu312为材料,在田间试验的基础上,通过对种子根和不同轮次节根扫描,并以实测根长结果为参数,在改进的根系功能-结构模型的基础上对根系形态进行模拟。【结果】氮高效自交系478的种子根和每一轮节根长度、根系形态,以及根系在土壤空间中的分布都优于氮低效自交系Wu312。从模拟的角度可以看出,478根系具有较大的生长速率和分支密度。对不同轮次节根的发生、生长和衰老规律研究表明,第1～3层节根仅占总根长的很小部分,其根长分别在播种后35、57和76 d左右达到最大值,随后开始衰老;第4层以后的节根发生时间集中,与植株进入快速生长期、吸氮速率迅速增加密切相关。第4层以后节根的根长均在播种后93 d左右达到最大值,随后开始迅速衰老。【结论】玉米根系形态及其在土壤中的时空分布差异是造成氮素吸收效率差异的重要因素。以根系长度为参数,可以利用根系功能-结构模型实现不同生长发育阶段的玉米根系构型差异的可视化。     

乙矮合剂对不同施氮量夏玉米根系形态构建和产量的影响

【目的】根系是玉米获取水分和养分的重要器官，塑造合理的根系结构是发挥玉米高产潜力的关键，也是目前玉米栽培研究中亟待解决的重要科学问题。乙矮合剂和施氮均会影响玉米根系发育，明确乙矮合剂对不同施氮量夏玉米根系形态构建和产量的影响，可为玉米高产高效栽培管理和合理施肥提供理论和技术依据。【方法】2019年和2020年分别在廊坊市燕郊镇大柳店村和北京市顺义区中国农业科学院顺义试验基地开展田间试验，以玉米单交种豫单9953为试验材料，采用裂区试验设计，设置乙矮合剂处理（ECK）和清水对照（CK）为主区；6个施氮水平0（N0）、96（N96）、132（N132）、168（N168）、204（N204）和240 kg·hm^-2（N240）为副区，研究乙矮合剂对不同施氮量夏玉米根系形态构建和产量的影响。【结果】施氮显著增加了根干重、气生根条数、根长、根表面积和根体积，相比不施氮处理，各施氮量下夏玉米根干重、气生根条数，根长、根表面积和根体积分别平均增加15.0%—25.2%、31.7%—71.7%、15.5%—30.8%、19.0%—40.9%和28.8%—54.0%。ECK处理下夏玉米根干重、根层数、1—2层根和气生根条数相比CK分别增加10.4%—17.0%、5.8%—12.6%、10.8%—3.9%和12.5%—79.6%；在根系形态构建上，相比CK，ECK处理下夏玉米根长、根表面积和根体积分别增加7.5%—21.0%、8.4%—29.3%和14.3%—38.8%，并且在中高氮水平（≥N204）根系直径在1.0 mm以上的根长增幅最大。ECK处理对2019和2020年N0—N168夏玉米单产无显著影响，显著提高了N204和N240夏玉米单产，与CK相比，在N204平均增加6.3%，在N240平均增加3.2%。相关性分析结果表明，夏玉米产量与粒数、千粒重、根长、根表面积和根体积呈极显著正相关，其中产量与根长相关系数最高。【结论】乙矮合剂和施氮协同促进了夏玉米根系发育，并提高了中高氮条件下夏玉米单产，在本试验条件下，6展叶期喷施乙矮合剂配施240 kg·hm^-2氮肥是适用于环京津地区的夏玉米高产高效栽培技术与氮肥管理方案。     

不同用量风化煤腐殖酸对玉米根系的影响

【目的】 我国风化煤腐殖酸储量丰富,腐殖酸含有多种活性官能团,其对植物生长发育具有重要意义。当腐殖酸施于土壤时,根系对腐殖酸的响应是促进植物生长的最初动力。因此,研究腐殖酸对玉米根系生长发育的影响机制,可为风化煤腐殖酸资源的高效利用和作物的增产提质提供理论依据。【方法】 采用霍格兰营养液溶液培养试验,供试玉米品种为郑单958,待玉米幼苗长至两叶一心时移到营养液培养盆钵中缓苗1 d,外源添加不同添加量（0、5、10、15和20 mg C·L ^-1）腐殖酸,研究其对玉米生物量、根冠比、根系形态以及根部养分状况的影响。 【结果】 （1）腐殖酸可显著增加玉米根系和地上部干物质量、根冠比、根系活力和根系TTC还原总量,较对照分别平均提高42.31%、19.33%、18.18%、46.54%和81.01%。（2）腐殖酸可改善玉米根系的形态,其处理玉米总根长、总根数量、根体积、根表面积和平均直径分别比对照平均提高13.51%、16.74%、69.62%、14.68%和49.28%。（3）添加腐殖酸可增加玉米根系的轴根数、轴根长度和侧根数,腐殖酸处理分别比对照提高16.28%、21.65%和16.80%。（4）随腐殖酸添加量的增加,对玉米根系生长的促进作用呈现先升高后降低的变化,以中等浓度（10 mg C·L ^-1）腐殖酸对玉米根系的作用效果最明显,其根干物质量和根系活力分别比对照提高了69.36%和69.07%。（5）腐殖酸处理（尤其是10 mg C·L ^-1）可有效增加玉米根系糖类、碳水化合物、脂类物质、蛋白质、多肽和氨基酸类物质等的含量。 【结论】 添加腐殖酸可明显增加玉米干物质量和根系活力,增加根冠比,改善根系形态,有效增加玉米根系主要化学组分的含量。本试验条件下,中等浓度（10 mg C·L ^-1）的腐殖酸对玉米根系的促进作用最好。     

种植密度对冬小麦根系的影响

在大田和盆栽条件下,研究了种植密度对冬小麦根系的影响。单株次生根随密度增加而减少,且因生育期进展其影响更为显著;群体(?)生根量生育前期与密度呈正相关,生育后期处理间差异不显著。根干重的变化趋势与次生根相同。根系的垂直分布,密植处理拔节前发展较快;而稀播在生育后期发展迅速,(?)深层根比较发达。稀播小麦的根系活力强于密植的。单株次生根数、根重均与单株穗粒数、粒重呈正相关关系。所以,适当稀播可以培育壮根,增强根系活力,充分发挥土壤、特别是深层土壤的作用。     

干旱对不同耐旱性玉米品种干物质及氮素积累分配的影响

通过盆栽人工模拟干旱试验,研究了全生育期中度干旱胁迫对不同耐旱玉米品种干物质及氮素积累分配的影响。结果表明：干旱胁迫下,耐旱玉米杂交种比对照减产33．7％,不耐旱玉米杂交种则比对照减产62．3％。干旱胁迫导致玉米干物质积累量降低、各器官干物质向籽粒转移率降低;氮收获指数（NHI）、氮肥效率（NFE）显著降低,氮生理效率（NPE）升高。干旱胁迫下耐旱玉米品种干物质及各器官干物质向籽粒转移率下降幅度低于不耐旱玉米品种,耐旱玉米品种NHI、NPE降低程度低,这可能是耐旱玉米品种在干旱胁迫下取得较高产量的重要原因之一。