1、超高产夏玉米根系时空变化特性山东农业大学刘 鹏根系叶源籽粒库玉米高产？叶源：叶源：增加光合面积增加光合面积 提高光合速率提高光合速率 延长光合高值持续期延长光合高值持续期 延缓叶片衰老延缓叶片衰老籽粒库：籽粒库：扩大库容量扩大库容量提高结实率提高结实率提高籽粒重量提高籽粒重量农艺措施：土、肥、水、管农艺措施：土、肥、水、管主要通过根系起调节作用主要通过根系起调节作用根系的分布根系的分布？根系的功能根系的功能？根系对叶片根系对叶片籽粒的调控作用籽粒的调控作用？p 根深叶茂根深叶茂p 根深蒂固根深蒂固p 树大根深树大根深p人老脚先衰人老脚先衰p树老根先枯树老根先枯p 试验试验2009-2010年在
2、山东农业大学黄淮海玉米区域技术创新年在山东农业大学黄淮海玉米区域技术创新中心（中心（3618 N,117 13 E）进行。）进行。p 所用品种为登海所用品种为登海661（DH661）和郑单）和郑单958（ZD958），按照），按照90,000 plants ha-1等行距种植，行距为等行距种植，行距为0.66m，小区面积为，小区面积为96 m2，长，长12m，宽，宽8 m。p 大田土壤理化性状为大田土壤理化性状为pH 6.85,有机质有机质11.30 g kg-1,总氮总氮0.71 g kg-1,碱解氮碱解氮57.79 mg kg-1,速效磷速效磷 26.37 mg kg-1,速效钾速效钾 1
3、06.17 mg kg-1。p 施肥情况为耕地前施入施肥情况为耕地前施入NPK三元复合肥三元复合肥450 kg ha-1（N 15%,P2O5 15%and K2O 15%），于抽雄期施入尿素），于抽雄期施入尿素300 kg ha-1。一、材料与方法一、材料与方法分别于拔节期、大口期、开花期、乳熟分别于拔节期、大口期、开花期、乳熟期、蜡熟期、成熟期系统取样。期、蜡熟期、成熟期系统取样。根系取样采用剖面法，取长根系取样采用剖面法，取长66cm（垂（垂直于行向，以植株为中心）直于行向，以植株为中心）宽宽20cm（沿行（沿行向，以植株为中心）面积分层取样。取样后向，以植株为中心）面积分层取样。取样后
4、用人工冲洗根系，剔除杂质，吸干根系表面用人工冲洗根系，剔除杂质，吸干根系表面水分，冷冻保存，用于测定相关指标。水分，冷冻保存，用于测定相关指标。测定项目测定项目l 干物质积累与分配干物质积累与分配l 根系干重根系干重l 根系总表面积根系总表面积l 根系活跃吸收面积根系活跃吸收面积l 根长密度根长密度l 根尖数根尖数l 根系活力根系活力l 根系伤流液强度根系伤流液强度l 绿叶面积绿叶面积l 产量与产量构成因素产量与产量构成因素测定方法1、根长、根直径、根尖数：根系扫描仪扫描后、根长、根直径、根尖数：根系扫描仪扫描后Delta-T软件分析；软件分析；2、根系总表面积与活跃吸收面积：亚甲烯蓝法；、根
5、系总表面积与活跃吸收面积：亚甲烯蓝法；3、根系活力：、根系活力：TTC法；法；4、根系伤流液：脱脂棉吸收法、根系伤流液：脱脂棉吸收法Grain yield（kg m2）Ear numbersm-2Grain numberear-11000 grain weight(g)Potential grain number per m2Seed setting Rate(%)Potential Sink capacityg/plant2009ZD9581.598.62677.8320.26528.389.5242.5 DH6611.898.76698.2363.97315.483.6303.92010Z
6、D9581.478.71633.6314.16278.387.9226.4 DH6611.768.79628.6374.36796.381.3289.52 yr averageZD9581.538.67655.7317.56403.388.8234.5DH6611.838.78663.4369.17055.982.4296.7表表1 籽粒产量潜力及产量构成因素籽粒产量潜力及产量构成因素二、主要结果二、主要结果1 1、产量潜力及构成因素、产量潜力及构成因素Growth stageV6V12VTR3R5R60100200300400500Growth stageV6V12VTR3R5R6Dry w
7、eight of plant(g plant-1)0100200300400500ZD958DH661图图1 1、不同高产玉米品种整株干物质积累动态、不同高产玉米品种整株干物质积累动态200920102 2、干物质积累、干物质积累Growth stageV6V12VTR3R5R6Dry weight of shoot(g plant-1)0100200300400500ZD958DH661Growth stageV6V12VTR3R5R6010020030040050020092010图图 2 2、不同高产玉米品种地上部干物质积累动态、不同高产玉米品种地上部干物质积累动态Growth stag
8、eV6V12VTR3R5R6Dry weight of root（g plant-1）0510152025303540ZD958DH661Growth stageV6V12VTR3R5R60510152025303540ZD958DH661图图3 3、不同高产玉米品种根系干物质积累动态、不同高产玉米品种根系干物质积累动态20092010The ratio of root to whole plant weight(%)0246810 12 14 16 18 20Growth stageR6R5R3VTV12V6ZD958DH661The ratio of root to whole plant
9、 weight(%)0246810 12 14 16 18Growth stageV6V12VTR3R5R6ZD958DH661The ratio of root to whole plant weight(%)0246810 12 14 16 18Growth stageV6V12VTR3R5R6ZD958DH661图图4 4、不同高产玉米品种根系干重占整株干重的比例（、不同高产玉米品种根系干重占整株干重的比例（%）20092010DH661将更多的将更多的碳水化合物分碳水化合物分配到根系中配到根系中Growth stageV6V12VTR3R5R6Root/shoot ratio0.000
10、.050.100.150.200.25ZD958DH661Growth stageV6V12VTR3R5R60.000.050.100.150.200.25图图5 5、不同高产玉米品种根冠比的动态变化、不同高产玉米品种根冠比的动态变化200920103 3、根冠比、根冠比郑单郑单958DH661ZD958Dry weight of root(g/plant)028 10 12 14 16 18-200-180-160-140-120-100-80-60-40-200v6v12vTF3R5R6DH661Dry weight of root(g/plant)05101520253035Depth
11、of soil layers(cm)-200-180-160-140-120-100-80-60-40-200v6v12vTF3R5R6图图6 6、不同生育时期根系在土层中的分布、不同生育时期根系在土层中的分布4 4、根系分布、根系分布root weight of different layers010203040Growth stageVTR3R60-2020-4040-6060-100100-200root weight of different layers0510152025Growth stageVTR3R60-2020-4040-6060-100100-200DH661ZD958图
12、图7 7、不同高产玉米品种根系干重在不同土层中的分布、不同高产玉米品种根系干重在不同土层中的分布Growth stageV6V12VTR3R5R6Root length density(m m-3)2004006008001000120014001600ZD958DH661Growth stageV6V12VTR3R5R6Root length density(mm-3）2004006008001000120014001600ZD958DH66120092010图图8 8、不同高产玉米品种根长密度的动态变化、不同高产玉米品种根长密度的动态变化5 5、根长、根长Growth stageVTR3R
13、6Root length density(m m-3)02000400060000-2020-4040-6060-100100-200Growth stageVTR3R6Root length density(m m-3)02000400060000-2020-4040-6060-100100-200DH661ZD958图图9 9、不同土层中根长密度的动态变化、不同土层中根长密度的动态变化Growth stageV6V12VTR3R5R6Root diameter(mm)0.50.60.70.80.91.01.11.2ZD958DH661Growth stageV6V12VTR3R5R60.5
14、0.60.70.80.91.01.11.2ZD958DH66120092010图图1010、不同高产玉米品种根系平均直径的动态变化、不同高产玉米品种根系平均直径的动态变化6 6、根直径、根直径Growth stageV6V12VTR3R5R6Root tip numbers（plant-1）01000020000300004000050000ZD958DH661Growth stageV6V12VTR3R5R6Root length（m plant-1）01000020000300004000050000ZD958DH66120092010图图1111、不同高产玉米品种根尖数的动态变化、不同高
15、产玉米品种根尖数的动态变化7 7、根尖数、根尖数Growth stageV6V12VTR3R5R6Total root absorption area(m 2plant-1)050100150200250300350ZD958DH661Growth stageV6V12VTR3R5R6Total root absorbing area（m2 plant-1）050100150200250300ZD958DH661图图1212、不同高产玉米品种根系总吸收面积的动态变化、不同高产玉米品种根系总吸收面积的动态变化200920108 8、根吸收面积、根吸收面积Growth stageVTR3R6Roo
16、t absorption area(m2)02003004000-2020-4040-6060-100100-200Growth stageVTR3R6Root absorption area(m2)02003004000-2020-4040-6060-100100-200图图1313、不同土层中根系吸收面积的动态变化、不同土层中根系吸收面积的动态变化DH661ZD958Growth stageVTR3R6Total root absorption area(m2)02060800-2020-4040-6060-100100-200Growth stageVTR3R6Total root ab
17、sorption area(m2)010205060700-2020-4040-6060-100100-200DH661ZD958图图1414、不同高产玉米品种不同土层根系吸收面积占整株吸收面、不同高产玉米品种不同土层根系吸收面积占整株吸收面积的比率积的比率(%)(%)Growth stageV6V12VTR3R5R6Root actively absorptionarea（m-2 plant-1）050100150200ZD958DH661Growth stageV6V12VTR3R5R6Root actively absorbing area(m 2plant-1)050100150200
18、ZD958DH661图图1515、不同高产玉米品种品种根系活跃吸收面积的动态变化、不同高产玉米品种品种根系活跃吸收面积的动态变化20092010图图1616、不同土层中根系活跃吸收面积的动态变化、不同土层中根系活跃吸收面积的动态变化Growth stageVTR3R6Root actively absorption area(m2)0204060801000-2020-4040-6060-100100-20Growth stageVTR3R6Root actively absorption area(m2)0204060801000-2020-4040-6060-100100-20DH661Z
19、D958Growth stageVTR3R6Relative root actively absorption area(%)01020405060700-2020-4040-6060-100100-20Growth stageVTR3R6Relative root actively absorption area(%)010205060700-2020-4040-6060-100100-20图图1717、不同高产玉米品种不同土层根系活跃吸收面积占、不同高产玉米品种不同土层根系活跃吸收面积占整株活跃吸收面积的比率整株活跃吸收面积的比率(%)(%)DH661ZD958Growth stageV6
20、V12VTR3R5R6Root reducing activity050100150200250300ZD958DH661Growth stageV6V12VTR3R5R6Root TTC reducing quantity(mg h-1 plant-1)01000020000300004000050000图图1818、不同高产玉米品种根系还原强度与还原总量的动态变化、不同高产玉米品种根系还原强度与还原总量的动态变化Growth stageVTR3R6Root TTC reducing quantity(mg)020008000100001200014000160000-2020-4040-6
21、060-100100-200Growth stageVTR3R6Root TTC reducing quantity(mg)05000200002500030000350000-2020-4040-6060-100100-200图图1919、不同土层中根系、不同土层中根系TTCTTC还原总量的动态变化还原总量的动态变化Growth stageVTR3R6Relative TTC reducing quantity(%)02060800-2020-4040-6060-100100-200Growth stageVTR3R6Relative TTC reducing quantity(%)0206
22、0800-2020-4040-6060-100100-200DH661ZD958图图2020、不同高产玉米品种根系、不同高产玉米品种根系TTCTTC还原总量在土层中的分布（还原总量在土层中的分布（%）Growth stageV6V12 VTR1R2R3R5Root bleeding intensity（g h-1 plant-1）12345678DH661ZD958图图2121、不同品种根系伤流强度的动态变化、不同品种根系伤流强度的动态变化34567lAI34567ZD958DH661Growth stageV6V12VTR3R5R6Chlorophyll a+b contetn(mg g-1
23、Fresh weight )1234567Growth stageV6V12VTR3R5R612345672010200920102009图图2222、不同品种叶面积指数及叶绿素含量的变化、不同品种叶面积指数及叶绿素含量的变化品种品种生育时期生育时期根干重根干重（g/dm2）根长根长（m/dm2）吸收面积吸收面积（m2/dm2）活跃吸收面积活跃吸收面积（m2/dm2）ZD958V60.09 0.09 1.98 1.98 0.48 0.48 0.25 0.25 V120.19 0.19 2.10 2.10 2.22 2.22 1.15 1.15 VT0.25 0.25 3.49 3.49 2.4
24、4 2.44 1.27 1.27 R30.24 0.24 3.28 3.28 2.21 2.21 1.22 1.22 R50.25 0.25 3.08 3.08 2.18 2.18 1.18 1.18 R60.28 0.28 3.03 3.03 2.17 2.17 1.14 1.14 DH661V60.13 0.13 2.08 2.08 0.92 0.92 0.53 0.53 V120.27 0.27 2.79 2.79 2.70 2.70 1.45 1.45 VT0.42 0.42 3.85 3.85 3.33 3.33 2.13 2.13 R30.43 0.43 3.92 3.92 3.4
25、5 3.45 1.67 1.67 R50.39 0.39 3.94 3.94 3.03 3.03 1.56 1.56 R60.38 0.38 3.78 3.78 2.50 2.50 1.30 1.30 表表2 2、单位叶面积所具备的根系数量、单位叶面积所具备的根系数量品种品种生育时期生育时期根根干重干重g根根长长m吸收吸收面积面积m2活跃活跃吸收吸收面积面积m2ZD958VT0.028 0.389 0.273 0.142 R30.026 0.357 0.238 0.132 R50.024 0.301 0.206 0.115 R60.022 0.249 0.174 0.090 DH661VT0.050 0.458 0.400 0.253 R30.048 0.442 0.386 0.187 R50.042 0.423 0.321 0.167 R60.037 0.364 0.241 0.125 表表3 3、单个籽粒所具有的根系相关指标数量、单个籽粒所具有的根系相关指标数量根强、源大、库增根强、源大、库增籽粒库籽粒库容扩大容扩大灌浆物灌浆物质充足质充足粒多、粒多、粒重粒重扩大光合面积扩大光合面积提高光合速率提高光合速率延缓叶片衰老延缓叶片衰老根系大和功能强根系大和功能强吸收吸收合成合成建成早建成早数量大数量大分布深分布深活性强活性强籽粒高产籽粒高产谢谢！
