夏玉米根系与土壤硝态氮空间分布吻合度对水氮处理的响应

[目的]根系是玉米吸收氮素营养的主要器官.在大田条件下,对夏玉米根系生长分布、根系与土壤硝态氮空间吻合度对不同水氮处理的响应,以及根系与土壤硝态氮空间吻合度指标的有效性进行研究,用以了解其时空分布及与土壤氮分布的吻合情况对玉米氮素吸收利用的影响.[方法]2011-2015年,设置不灌水+不施氮(W0N0)、不灌水+300 kg N·hm-2 (W0N1)、不灌水+360 kg N.hm-2 (W0N2)、大喇叭口期灌水+不施氮(W1N0)、大喇叭口期灌水+300 kg N.hm-2(W1N1)、大喇叭口期灌水+360 kg N·hm-2 (W1N2)共6个水氮处理.各施氮处理下拔节期施氮30％、大喇叭口期施氮70％.大喇叭口期灌水量为750 m3·hm-2.在201 5年玉米生长季,分别于玉米拔节期、大喇叭口期、吐丝期、吐丝后20d和成熟期在玉米种植行和行间采集0-50 cm土体样品(每10 cm一层),测定夏玉米根长密度、根干重密度、土壤硝态氮含量,并计算根系与土壤硝态氮空间吻合度.在成熟期采集植株样品,分析玉米氮素吸收量.[结果]随着玉米生育进程,种植行和行间0-50 cm土壤剖面夏玉米根长密度、根干重密度和硝态氮含量均表现出先升高后降低的趋势,根长密度和根干重密度峰值出现在吐丝后20d,而土壤硝态氮含量峰值出现在大喇叭口期.在0-360 kg.hm-2的范围内,夏玉米根长密度和吐丝期之前土壤硝态氮含量随施氮量的增加而增加,但玉米根干重密度和吐丝期之后土壤硝态氮含量先升高后降低,峰值出现在施氮300 kg.hm-2处理.大喇叭口期灌水可以提高夏玉米生育后期根长密度和根干重密度,但降低了土壤硝态氮含量.随着土层加深,种植行夏玉米根长密度与土壤硝态氮空间吻合度(RLD1-N)以及根干重密度与土壤硝态氮空间吻合度(RWD1-N)总体呈降低趋势,行间夏玉米根长密度与土壤硝态氮空间吻合度(RLD2-N)以及根干重密度与土壤硝态氮空间吻合度(RWD2-N)总体呈先增加后降低趋势,峰值出现在10-30 cm土层.随着玉米生育进程,各土层RLD1-N、RWD1-N和RWD2-N以及0-40 cm土层RLD2-N呈先升高后降低变化趋势.与不施氮处理相比,施用氮肥提高了RLD1-N、RLD2-N、RWD1-N和RWD2-N.施氮量从300 kg.hm-2增加至360 kg.hm-2时,降低了0-30 cm土层RLD2-N、0-20 cm土层RWD1-N以及拔节至吐丝期间RLD1-N和0-20 cm土层RWD2-N,提高了40-50 cm土层RLD2-N、20-50 cm土层RWD1-N以及吐丝期之后的RLD1-N和RWD2-N.夏玉米种植行和行间根长密度和根干重密度与其硝态氮含量的吻合度与产量极显著正相关,但与氮素利用效率极显著负相关,且其相关性优于根长密度和根干重密度与产量及氮素利用效率的相关性.[结论]在大田条件下,施用氮肥可以提高夏玉米根长密度、根干重密度、土壤硝态氮含量以及夏玉米根系与土壤硝态氮空间吻合度.但施氮量超过300 kg.hm-2时会降低夏玉米生育前期上部土层的夏玉米根系与土壤硝态氮空间吻合度.根系与土壤硝态氮空间吻合度可以作为研究夏玉米氮素利用效率的有效指标.