密植滴灌技術(shù)對玉米根系的影響

摘要" 本試驗以玉米品種鄭單958、安科985和黃金糧MY73為材料，研究在滴灌和常規(guī)施肥條件下，不同種植密度（6.75萬、8.25萬、9.00萬、9.75萬和10.50萬株/hm2）對玉米根系生長的影響。結(jié)果表明，隨著玉米種植密度的增加，玉米根系干重、氣生根和地下根數(shù)均呈降低趨勢；不同施肥方式對玉米根系生長的影響有所不同，滴灌施肥技術(shù)能夠促進玉米根系生長；品種黃金糧MY73的根系性狀表現(xiàn)較好。栽植密度6.75萬株/hm2、滴灌施肥有助于促進玉米根系生長發(fā)育。

關(guān)鍵詞" 滴灌施肥；常規(guī)施肥；氣生根；地下根

中圖分類號" S513" " " "文獻標(biāo)識碼" A" " " "文章編號" 1007-7731（2024）17-0014-04

DOI號" 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.17.004

Effects of dense planting drip irrigation technology on maize root system

MA Fei1" " LI Na1" " YU Haibing2

（1Yingzhou District Agricultural Technology Extension Center， Fuyang 236000， China；

2Anhui Science and Technology University， Fengyang 233100， China）

Abstract" Maize varieties Zhengdan 958， Anke 985， and Huangjinliang MY73 were used as materials， the effects of different planting density （67 500， 82 500， 90 000， 97 500， and 105 000 plants/hm2） on maize root growth under drip irrigation and conventional fertilization conditions were studied. The results showed that with the increase of corn planting density， the dry weight of corn roots， aerial roots， and subterranean roots all showed a decreasing trend. The effects of different fertilization methods on the growth of maize underground roots vary， and drip irrigation fertilization technology could promote maize root growth. The root system characteristics of variety Huangjinliang MY73 were relatively good. Planting density of 67 500 plants/hm2 under drip irrigation and fertilization conditions could help promote the growth and development of maize roots.

Keywords" drip irrigation and fertilization; conventional fertilization; aerial root; subterranean root

玉米作為重要的糧食作物之一，其根系起著支撐、吸收水分和養(yǎng)分等作用，根系的發(fā)育情況直接影響到地上部分的生長狀況，并影響玉米的生長發(fā)育和產(chǎn)量；良好的根系能保證植物從土壤中吸收更多的水分和營養(yǎng)物質(zhì)，從而實現(xiàn)高產(chǎn)目標(biāo)[1-2]。滴灌施肥是一種將灌溉與施肥相結(jié)合的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)，能夠為作物生長發(fā)育提供所需的水分和養(yǎng)分，有效改善土壤的理化性質(zhì)，促進根系的生長和發(fā)育。其作用表現(xiàn)在提高作物對土壤中水分和養(yǎng)分的利用效率，有效增加玉米根系的總數(shù)量和重量，同時一定程度上提高玉米根系的抗逆性[3-4]。賈浩南等[5]在研究滴灌施肥對玉米根系形態(tài)特征及水肥利用效率的影響中發(fā)現(xiàn)，滴灌施肥提高了其總根長、根表面積、根體積和平均直徑。張明達等[6]研究發(fā)現(xiàn)，高密植滴灌條件下的玉米產(chǎn)量明顯高于低密植常規(guī)施肥模式。目前在滴灌栽培方面積累了一定的經(jīng)驗，而在玉米滴灌條件下種植密度對其根系的影響研究相對較少。本試驗探究了在滴灌和常規(guī)施肥條件下，種植密度對玉米根系生長的影響，為掌握玉米根系發(fā)育規(guī)律，促進根系健壯生長，提高其產(chǎn)量和品質(zhì)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)基本情況

試驗點設(shè)在安徽阜陽潁州區(qū)三塔集鎮(zhèn)（海拔16.0～22.5 m），位于安徽北部，屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候，四季分明，地勢平坦，光照充足。年平均氣溫15.7 ℃，年均無霜期222 d，年均降水量890 mm，降水時期主要分布在玉米生長季。0～20 cm土層土壤基本理化性質(zhì)：pH 7.3，容重1.2 g/cm3，有機質(zhì)17.5 g/kg，全氮1.08 g/kg，速效磷30.6 mg/kg，速效鉀62.7 mg/kg。

1.2 供試品種

供試玉米品種為耐密品種黃金糧MY73（MY73）、緊湊型品種安科985（AK985）和半緊湊型鄭單958（ZD958）。

1.3 試驗設(shè)計

采用完全隨機區(qū)組試驗設(shè)計，每個處理重復(fù)3次，小區(qū)面積30 m2（5 m × 6 m）。設(shè)置2種施肥方式，分別為滴灌施肥（SF）和常規(guī)施肥（CF）；密度水平5個，分別為6.75萬、8.25萬、9.00萬、9.75萬和10.50萬株/hm2，依次標(biāo)記為P0、P1、P2、P3和P4，其中以6.75萬株/hm2作為對照。其他管理與當(dāng)?shù)匾话闵a(chǎn)田保持一致。各品種均在6月13日播種，ZD958于9月20日收獲，AK985和MY73均于9月23日收獲。各時期肥料施用方案如表1所示。

1.4 測定項目及方法

在玉米吐絲期，采用Monolith 3D空間取樣法，選取一種植行上長勢相對一致的連續(xù)3株為中心，以體積10 cm × 10 cm × 株距（按密度計算）大小的土體為取樣單位，將取出的各土樣分別手工挑選出根系，將根系清洗干凈后放入自封袋內(nèi)，統(tǒng)計氣生根和總根數(shù)量；將植株的根系樣品在105 ℃下殺青，再經(jīng)80 ℃烘干至恒重后稱重，獲得根系樣品的干重。分別計算單株氣生根數(shù)量（根）、單株地下根數(shù)（根）以及單株根系干重（g）。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和整理；采用DPS 7.05軟件進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對根干重的影響

各處理對玉米根系生長的影響如表2所示。由表2可知，與CF處理相比，SF處理的各品種根系干重均有所增加。相同密度下，各玉米品種在SF與CF處理之間的單株根系干重差異較大。品種AK985在CF處理下單株根系平均干重54.07 g，在SF處理下為80.78 g；品種MY73在CF單株根系平均干重52.81 g，在SF處理下為79.49 g；品種ZD958在CF處理下為52.61 g，在SF處理下為82.00 g。

在不同密度處理間，玉米單株根系干重均以對照（P0）處理最大，隨著種植密度增加，根系干重逐漸減小。品種AK985在CF處理時，P1、P2、P3和P4處理的根系干重較P0處理明顯降低了16.4%、27.2%、49.0%和59.9%（Plt;0.05）；在SF處理時，P1、P2、P3和P4處理的根系干重較P0處理明顯降低了9.8%、21.4%、25.5%和34.4%（Plt;0.05）。MY73在CF處理時，P1、P2、P3和P4處理的根系干重較P0處理明顯降低了16.4%、29.4%、37.1%和56.2%（Plt;0.05）；在SF處理時，P1、P2、P3和P4處理的根系干重較P0處理明顯降低了9.4%、20.5%、24.4%和29.4%（Plt;0.05）。ZD958在CF處理時，P1、P2、P3和P4處理的根系干重較P0處理明顯降低了18.1%、28.4%、43.8%和55.6%（Plt;0.05）；在SF處理時，P1、P2、P3和P4處理的根系干重較P0處理明顯降低了9.2%、16.1%、22.5%和29.2%（Plt;0.05）。

2.2 對氣生根數(shù)量的影響

由表2可知，滴灌施肥（SF）處理的玉米氣生根數(shù)量優(yōu)于常規(guī)施肥（CF）處理。與CF處理相比，在SF處理下，品種AK985、MY73和ZD958的單株氣生根數(shù)量平均增加30.8%、27.6%和8.3%。

各品種單株氣生根數(shù)量在對照（P0）處理時最多。在6.75萬株/hm2（P0）密度條件下，品種AK985的氣生根數(shù)量在CF處理時為27.90根，在SF處理時為35.87根；品種MY73的氣生根數(shù)量在CF處理時為29.37根，在SF處理時為37.67根；品種ZD958的氣生根數(shù)量在CF處理時為31.37根，在SF處理時為32.40根。

隨著密度逐漸增加，玉米單株氣生根數(shù)量逐漸減少。品種AK985在CF處理時，P1、P2、P3和P4處理的氣生根數(shù)量較P0處理降低了4.6%、9.0%、20.0%和23.8%；在SF處理時，P1、P2、P3和P4處理的氣生根數(shù)量較P0處理降低了6.0%、11.8%、14.6%和17.3%。品種MY73在CF處理時，P1、P2、P3和P4處理的氣生根數(shù)量較P0處理降低了1.9%、6.6%、16.6%和27.9%；在SF處理時，P1、P2、P3和P4處理的氣生根數(shù)量較P0處理降低了6.3%、12.2%、15.1%和21.8%。品種ZD958在CF處理時，P1、P2、P3和P4處理的氣生根數(shù)量較P0處理降低了10.6%、13.6%、18.6%和21.6%；在SF處理時，P1、P2、P3和P4處理的氣生根數(shù)量較P0處理降低了4.0%、9.9%、14.5%和14.9%。

2.3 對地下根數(shù)量的影響

由表2可知，各玉米品種滴灌施肥處理的單株地下根數(shù)量較常規(guī)施肥處理明顯增加（Plt;0.05）。與CF處理相比，在SF處理下，品種AK985、MY73和ZD958的單株地下根數(shù)量平均增加了45.9%、45.6%和45.0%。

各玉米品種單株地下根數(shù)量均在P0處理時最大，品種AK985的地下根數(shù)量在CF處理時為74.20根，在SF處理時為102.23根；品種MY73的地下根數(shù)量在CF處理時為69.17根，在SF處理時為97.43根；品種ZD958的地下根數(shù)量在CF處理時為71.20根，在SF處理時為98.47根。

隨著密度逐漸增加，各品種單株地下根數(shù)量均呈逐漸減小趨勢。品種AK985在CF處理時，P1、P2、P3和P4處理的地下根數(shù)較P0處理降低了7.4%、23.7%、27.5%和38.3%；在SF處理時，P1、P2、P3和P4處理的地下根數(shù)較P0處理降低了7.3%、12.7%、22.0%和31.0%。品種MY73在CF處理時，P1、P2、P3和P4處理的地下根數(shù)較P0處理降低了5.0%、17.5%、22.9%和27.9%；在SF處理時，P1、P2、P3和P4處理的地下根數(shù)較P0處理降低了5.8%、12.0%、18.6%和22.6%。品種ZD958在CF處理時，P1、P2、P3和P4處理的地下根數(shù)較P0處理降低了10.4%、20.4%、25.9%和28.9%；在SF處理時，P1、P2、P3和P4處理的地下根數(shù)較P0處理降低了7.3%、12.4%、19.5%和26.2%。

3 結(jié)論與討論

根系是植物活躍的吸收器官和合成器官，其生長狀況、代謝水平、根系活力和生理特性等對作物的健康生長十分重要，直接影響著植株地上部分的生長發(fā)育和營養(yǎng)狀況[7]。王振西[8]、李國芳等[9]研究表明，隨著種植密度的增加，玉米根系的各項性狀指標(biāo)，如根長、根表面積和根體積等均有所下降。本試驗結(jié)果的趨勢與此結(jié)果基本一致，隨著種植密度增加，玉米根干重、氣生根和地下根數(shù)量均呈降低趨勢。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是增密種植條件下，植株冠層遮陰加劇，光合作用及光合產(chǎn)物向根系分配下降，一定程度上限制了玉米根系生長，導(dǎo)致其根系生長及構(gòu)型發(fā)生變化[10-11]。不同品種的玉米根系受密植滴灌影響存在較大區(qū)別，本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在試驗地當(dāng)年氣候及種植管理條件下，品種MY73的根系性狀優(yōu)于AK985和ZD958。較常規(guī)施肥，滴灌施肥不僅有效地節(jié)約了水資源和肥料，而且有利于調(diào)節(jié)作物對水分和養(yǎng)分的吸收，對玉米生長發(fā)育具有促進作用[12]。本試驗發(fā)現(xiàn)，與CF處理相比，SF處理有助于玉米氣生根數(shù)和地下根數(shù)以及根系干重的增加，這些性狀的改變有利于促進玉米的生長發(fā)育和提高其產(chǎn)量。

綜上，本試驗研究了在滴灌和常規(guī)施肥條件下，種植密度對玉米根系生長的影響。隨著玉米種植密度的增加，玉米根系干重、氣生根和地下根數(shù)均呈降低趨勢；滴灌施肥技術(shù)能夠促進玉米根系生長；品種黃金糧MY73的根系性狀較好。研究結(jié)果為采取措施促進根系生長發(fā)育，從而提高玉米產(chǎn)量提供參考。

參考文獻

[1] 劉月，明博，李姚姚，等. 基于根冠協(xié)調(diào)發(fā)展的東北春玉米高產(chǎn)種植密度分析[J]. 作物學(xué)報，2023，49（3）：795-807.

[2] 齊文增，劉惠惠，李耕，等. 超高產(chǎn)夏玉米根系時空分布特性[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2012，18（1）：69-76.

[3] 李小煒，孫權(quán)，白春梅. 水肥一體化下不同施肥和灌水量對玉米根系發(fā)育及水分生產(chǎn)率的影響[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，64（1）：1-7.

[4] 毛圓圓，薛軍，翟娟，等. 水肥一體化條件下密植高產(chǎn)玉米適宜追氮次數(shù)研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2022，28（12）：2227-2238.

[5] 賈浩南，李彬，降亞楠，等. 水肥一體化對玉米根系形態(tài)特征及水肥利用效率的影響：以鄂托克旗為例[J]. 水利科學(xué)與寒區(qū)工程，2023（10）：69-74.

[6] 張明達，張國強，王克如，等. 種植密度和灌溉量對西遼河平原春玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響[J]. 玉米科學(xué)，2023，31（1）：116-125.

[7] 姜佰文，于士源，楊賀淇，等. 增密種植條件下苗期深松與氮肥側(cè)深施對玉米根系生長與氮效率的影響[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2023，54（6）：1-9，19.

[8] 王振西. 種植密度對玉米根系形態(tài)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2019，39（17）：107-108.

[9] 李國芳，苗中芹，王錫久，等. 不同種植密度與施肥方式對玉米產(chǎn)量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)科技通訊，2019（7）：117-119.

[10] 石德楊，李艷紅，夏德軍，等. 種植密度對夏玉米根系特性及氮肥吸收的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，50（11）：2006-2017.

[11] 黃海，?，摚瑒⒀┟?，等. 玉米根系相關(guān)特征對群體密度的響應(yīng)[J]. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，35（5）：36-41.

[12] 華瑞，李俊華，王立坤，等. 不同滴灌施肥策略對玉米產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收及效益的影響[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，53（1）：68-76.

（責(zé)任編輯：李媛）