不同年代玉米种质根系性状及其水分利用效率研究

本研究以不同年代的玉米种质为材料，安排3方面的比较研究试验：1）种植密度与施肥水平对不同年代玉米种质根系分布影响研究。安排6个品种、3个密度和2个氮肥水平试验，观测各种质的生长发育规律及形态、生理性状指标，探明不同年代玉米种质在不同密度、肥力条件下的根系时空分布变化特征和产量品质提高的内在机制。2）不同年代玉米种质的水分利用效率研究。在室内采用10个品种安排测渗仪试验，测定在充足灌水条件下不同种质的水分利用情况。获得各玉米种质的形态发育和生理指标，明确干物质在植株各器官的分配情况以及水分利用效率。3)不同年代玉米种质的根系性状研究。采用5个品种在玉米生长箱进行试验，研究不同年代品种根系性状的差异以及土壤水分对根系分布的影响，明确次生根入土角度与种质耐旱性关系。本研究可以明确玉米种质更替提高产量品质的内在机理。对指导玉米优质高产栽培及耐旱玉米品种的选育、缓解我国水资源紧缺状况具有重要意义。

以我国1950s以来6个玉米主推品种为材料，采用大田研究、测渗仪和玉米生长袋培养技术，比较了不同年代品种的植株形态、水分利用效率和干物质分配情况。本试验主要研究结果如下：1．从1950s到2000s，玉米品种地上部平均茎叶夹角和地下平均根系入土角度均呈现减小趋势。地上部紧凑的株型改善了密植群体内部的光分布情况，紧凑的根型增强了玉米根系对深层土壤营养和水分的利用。2．从生育期耗水总量上看，1950s-1970s间品种全生育期耗水量逐渐增加，1980s-2000s品种的生育期耗水量显著减少，品种间差异均达到极显著水平； 1950s的BH为典型的早熟品种，灌浆期较短，耗水强度显著小于其它品种。3．当代品种的蒸腾速率显著小于早期品种，而Pn则无显著减小趋势，因此单叶水分利用效率（WUEl）随品种年代的推进呈现升高趋势，且1980s后品种较早期品种增幅更为显著。随品种更替单株籽粒产量逐渐提高，经济产量水分利用效率也呈逐渐提高趋势，至2000s品种达到最大。4．穗位叶的干物质分配比例随品种年代的递进而逐渐升高，为同化产物向籽粒中的高效转运奠定基础；1980s后品种的基部茎节干物质分配比例显著高于早期品种，说明近代品种抗倒伏能力增强。5．不同年代玉米品种的根系长度、根系表面积和体积等性状演变规律均呈现“先增后减”的趋势：1950s-1970s品种根系各性状呈显著增加趋势，1980s后各品种的根系性状仍保持较高水平，但与早期品种比有不同程度的降低。6．随着土壤水分的减少，0cm-10cm土层内根系长度、表面积和体积显著降低，而20cm-30cm土层内根系各性状指标显著增加，说明在水分供应减少后根系有向深层发展的趋势并在功能上有补偿作用。7.自1950s - 1980s 根系质量有增加的趋势，但自1990s始，根系质量有降低的趋势。随着玉米株型的由平展到紧凑，叶片持绿性增强，根系入土角度减小，根系随密度升高向深层发展。不同层次根系分布有较大的变异性，根长密度随层次加深而降低。