论文摘要
不同作物间套作时,根系间能够通过各种机制相互影响,根系也具有识别异己的功能,同物种不同植株间根系接触时会导致根系自身生长速率的变化。大田作物种植密度大,株间根系干扰强烈,但相同作物、相同品种间根系相互作用的研究相对较少。为探讨相同玉米品种植株间根系相互作用的生理机制,本试验以两个根系特征差异较大的品种为试验材料,由干物质积累、根系生理、及叶片功能出发,研究品种内根系相互作用对玉米产量的影响。主要研究结果如下:1根系相互作用对植株干物质和氮素积累的影响根系相互作用对干物质和氮素积累的影响因施肥处理不同而异。施氮条件下,根系相互作用的处理在籽粒灌浆后期干物质积累速率下降快,最终干物质显著低于无根系相互作用处理,籽粒产量由于籽粒灌浆活跃期的缩短也下降,登海3719分别降低8.9%（P<0.05）、5.8%,金海5分别降低6.6%（P<0.05）、6.3%（P<0.05）。不施氮条件下,根系相互作用对干物质和籽粒产量的影响不显著。根系相互作用对植株氮素积累的影响与干物质一致,施氮条件下,根系相互作用的处理氮素积累量下降,其中登海3719降低7%,金海5降低5.8%。不施氮条件下,根系相互作用对氮素积累影响较小。2两个玉米品种的根系分布与竞争力差异登海3719和金海5的根系分布与竞争力在不同施肥条件下表现不同:在氮肥供应充足条件下,登海3719单株根系干重低于金海5,根冠比无显著差异,其0-20 cm根系分配比率大、活力高,在与金海5根系竞争中地上部氮素积累量增加6%、干物质提高8%;氮素供应不足时,登海3719的根冠比增加4%,金海5增加21%,登海3719的根冠比、0-20 cm根系分配比率及活力均低于金海5,在根系竞争中氮素积累量减少8%,干物质下降2%。与金海5相比,登海3719在氮素供应不足时,根系竞争力弱,适应低氮条件能力较差,氮肥充足条件下表现吸氮能力高,竞争力强。3施氮条件下根系相互作用对植株生理特性的影响根系相互作用对两个玉米品种生理特性的影响一致,与对照相比,根系相互作用处理的单株叶面积并无显著变化,其穗位叶叶绿素及类胡萝素含量在籽粒灌浆后期显著低于对照,Chla/b和单株叶面积差异不显著。根系相互作用处理的穗位叶光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）在籽粒灌浆后期也较低,细胞间隙CO2（Ci）浓度则略高于对照。叶片光合关键酶RuBPCase和PEPCase活性及可溶性蛋白含量在籽粒灌浆后期显著低于对照。处理间根系干重、根冠比及根系活力在籽粒灌浆前期均表现出一定差异,根系相互作用处理的根系干重、根冠比（R/S）及根系活力显著低于对照。4氮素亏缺对植株生理特性的影响不施氮条件下,根系相互作用的处理与其对照相比,表观穗位叶和根系生理功能的参数均未表现出显著差异,根系干重与根冠比也无显著变化。但与施氮处理相比,不施氮处理授粉后地上部干物质活跃积累期缩短,穗位叶的叶绿素含量和类胡萝卜素含量低,尤其是籽粒灌浆后期穗位叶光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）小,单位质量叶片的RuBPCase和PEPCase活力数值也较小,可溶性蛋白含量低。不施氮处理条件下的根系干重在开花期显著高于施氮处理,但随生育期进程推进,根系干重一直下降,籽粒灌浆期间尤其是后期,根系活力显著低于施氮处理。5不同株距下根系相互作用对产量的影响施氮和不施氮条件下,株距缩短均显著降低了植株茎鞘、叶片、苞叶、穗轴、籽粒各器官干物质积累量,且随生育进程推进差异越显著。收获期对株处理（双株临近种植）在施氮条件下与单株处理相比干物质下降11.9%,较双株处理下降7.5%,籽粒产量分别下降6.5%、3.8%。不施氮条件下,干物质分别下降11.8%、9.5%,籽粒产量分别下降6.1%、6.3%。对株处理植株地上部氮素积累量亦显著下降,施氮条件下,与单株和双株相比氮素积累量分别下降16.1%、12.7%;不施氮条件下分别下降20.8%、21.9%。6不同株距下根系相互作用对根系生理及氮素吸收的影响相对于单株和双株处理,对株处理的各层根系干重均较低,其中0-20 cm根系干重下降幅度较大,深层根系尤其是70-100 cm下降幅度相对较小。授粉后对株处理的各层根系活力也均显著低于单株和双株处理。植株在花后的氮素吸收量占总吸氮量的60%以上,相对于开花期,成熟期秸秆的氮素积累量下降,转移率占20%以上,对株处理的氮素转移率显著高于单株和双株处理。施氮条件下,单株和双株根系的氮素积累量略有增加,而对株处理积累量下降。不施氮条件下,根系的氮素积累量均减少,但对株处理的转移率更高。