玉米高效吸收氮素的理想根构型研究

氮肥投入是保证世界粮食总产不断增加的重要因素，如何在高投入集约化生产条件下，提高氮肥利用效率，减少氮肥损失及其带来的环境问题，是当前作物生产中面临的重要课题。高产高投入玉米生产体系中，硝酸盐淋失是氮肥损失是重要途径之一。通过改良根系构型，增加深层土壤根系分布，有可能减少氮素向深层的淋失，从而提高氮肥利用率，达到玉米高产高效。为论证这一科学假设，本项目利用自主构建的根系性状有显著差异、但其它遗传背景高度一致的"根系近等基因杂交种"，并结合超高产杂交种根系性状比较和氮肥调控试验，研究根系性状的改变，尤其是深层根系的增加，是否可以减少氮素的淋失，进而提高玉米的氮素吸收效率，达到高产高效。通过该项研究，预期为为实现玉米高产和氮高效遗传改良提高理论依据。

深入分析根系构型与氮素高效吸收的关系，可以为通过根系遗传改良提供重要信息。本文通过3年多的实验，取得如下重要进展：（1）证明中国玉米育种改良了苗期根系生长，但减小了吐丝期根系大小，主要是减少了表层根系的生长，未影响深层根系生长，而且根系吸氮活性增加，因而育种过程也提高现代品种对低氮的耐性；（2）明确低氮条件下促进根系的伸长，增加田间玉米根系向深层分布比例；（3）明确低氮条件下根系大小与氮吸收与产量呈正相关；（4）证明深层根系的分布对于减少硝酸盐淋失有一定作用，但在吉林春玉米气候条件下，可能不影响氮素吸收与产量。（5）提出了玉米氮高效理想根构型。