-
玉米是我国重要的粮食作物，在我国的应用非常广泛[1]。氮素是玉米生长过程中所必需的大量营养元素之一，是玉米生长过程中的重要因子，因此，探索氮肥高效利用对玉米绿色发展至关重要[2]。根区施肥是将肥料直接穴施到作物根系周围，根系周围局部高浓度养分维持作物全生育期生长需要[3]。该方式与传统撒施相比能有效减少氮盈余，提高氮肥利用率[4]。姜超强等[5]研究表明，一次性根区施肥能够显著提高玉米产量 8.80%。
-
然而，根区施肥条件下根区养分浓度高，虽然依靠土壤的缓冲作用能够维持作物需要[3]，然而，高浓度养分仍存在损害根系的风险。尤其是玉米苗期根系不发达，养分吸收能力弱，且玉米苗期养分吸收对后期玉米籽粒产量极为重要[6]，因此，根区施氮首先要考虑苗期根系对氮肥的生理承受能力。与一次性施用普通尿素相比，控释尿素处理下氮肥的利用率提高 5.90%，降低氮肥损失量 15.00kg/hm2[7]。Liu 等[8]研究发现，根区施用控释尿素下氮肥表观利用率达到 24.90%，同时玉米产量增产 12.16%。根区施肥条件下施氮品种对玉米苗期根系的影响亟待明确。
-
此外，Jiang 等[9]发现当施氮量为 N 270 kg /hm2 时，根区施肥（侧 5 cm，深 10 cm）的玉米产量反而比地表撒施减少 2.16%，而其他低、中施氮量处理未减产。根区施肥通过提高局部氮浓度有可能促进氮肥利用率，前提是保证根系的正常生长，否则会降低根系对氮的吸收[10]。因此，通过探索根区施氮量对玉米苗期根系的影响可以完善根区施肥理论，并有利于根区施肥技术的推广。
-
本研究通过设置 2 种氮肥[尿素（U）和控释尿素（CRU）]和不同施氮量的盆栽试验，用于研究根区施肥条件下氮肥品种及施氮量对玉米苗期根系形态及分布，为玉米苗期氮肥品种的选择以及施氮量提供理论依据。
-
1 材料与方法
-
1.1 试验地基本概况
-
试验于 2021 年在长江大学农学院试验基地 （30°21′N，112°09′E）进行，试验采用露天盆栽方式。供试玉米品种为“郑单 958”，供试塑料盆高 25 cm、内径 19 cm，每盆装土 6 kg，土壤经风干、磨碎、过 2 mm 筛。供试土壤为江汉平原典型潴育型水稻土，取自教学基地试验田，土壤 pH 值 6.27，土壤全氮 1.26 g/kg、全磷 0.51 g/kg、全钾 9.51 g/kg、碱解氮 78.61 mg/kg、有效磷 20.75 mg/kg、速效钾 95.51 mg/kg、有机质 22.31 g/kg。
-
1.2 试验设计
-
盆栽试验采用氮肥品种×氮肥用量2因素随机试验。氮肥品种为普通尿素（U，N ≥ 46%）和包膜控释尿素（CRU，N ≥ 43%，由国家缓 / 控释肥研究中心提供，静水释放期 120 d）。试验设置 9 个处理：（1）CK，对照，不施用氮肥；（2）UR90，根区施用普通尿素且氮肥用量为 N 90 kg/hm2，按照当地移栽密度（ 行距 × 株距 =60 cm×28 cm） 计算每穴施氮量（其余处理相同），折合 N 1.5 g/盆； （3）UR135，根区施用普通尿素且氮肥用量为 N 135 kg/hm2，折合 N 2.25 g/盆；（4）UR180，根区施用普通尿素且氮肥用量为 N 180 kg/hm2，折合 N 3.00 g/盆； （5）UR225，根区施用普通尿素且氮肥用量为 N 225 kg/hm2，折合 N 3.75 g/盆；（6）CRUR90，根区施用控释尿素且氮肥用量为 N 90 kg/hm2，折合 N 1.5 g/盆；（7）CRUR135，根区施用控释尿素且氮肥用量为 N 135 kg/hm2，折合 N 2.25 g/盆；（8）CRUR180，根区施用控释尿素且氮肥用量为 N 180 kg/hm2，折合 N 3.00 g/盆；（9）CRUR225，根区施用控释尿素且氮肥用量为 N 225 kg/hm2，折合 N 3.75 g/盆。各处理设置 3 次重复。所有处理的 P2O5（过磷酸钙， P2O5 12%）和 K2O（氯化钾，K2O 60%）用量分别为 2.25 和 3.00 g/盆，全部作基肥移栽前一次施用。氮素采用根区施肥方法，即在移栽好秧苗的盆内，用内径为 2 cm 的空心钢管在距离玉米植株 5 cm 处垂直压入 5 cm，将氮肥沿钢管内壁倒入底部，迅速拔出钢管并用泥土将洞穴填实，保证所有处理施肥位置一致[11]。玉米各处理氮肥施用方式和施氮量见表1。
-
试验于 2021 年 9 月 5 日移栽，并施肥，每盆一穴，每穴一株。分别在布置试验后 10 和 25 d 取样，采用破坏性取样方式。每个处理取样 6 盆，3 盆用于研究整根系生长状况，3 盆用于研究根系分布特点。
-
1.3 测定项目
-
1.3.1 根系形态指标、生理指标和根系分布的测定
-
移栽后 10 和 25 d，每个处理取样 3 穴。将土柱及地上部鲜样从盆中完整取出，洗根时先用流水缓慢冲洗，然后用农用压缩喷雾器冲洗干净。采用根系分析系统 WinRHIZO PRO 2009（Regent Instruments，Inc.，Quebec，Canada）对根系形态进行分析。将根置恒温箱内，105℃下杀青 30 min， 70℃下烘干至恒重，称量根系和地上部干重。分别在移栽后 10、25 d，每个处理取样 3 穴，取上述玉米根尖 0.5 g，采用 TTC 法测定根系活力[12]。
-
分别在移栽后 10、25 d，每个处理取样 3 穴。将土柱从盆中完整取出，切分为 0～5、5～10、 10～15 和 15～20 cm 4 个土层，分别挑取土层中所有根系，将其冲洗干净，于 105℃下杀青30 min，70℃ 下烘至恒重，称其干重，即得到根系分布的结果[13]。
-
1.3.2 苗期地上部指标测定
-
在移栽后 10 和 25 d 测定玉米株高、基部茎粗、叶长、叶宽。叶面积测定参照胡小平等[14]的方法。移栽后 5、10、15、20 和 25 d，采用 SPAD502 仪测定叶片 SPAD 值。
-
1.4 数据处理
-
采用 Excel 2019 进行数据处理和绘图，SPSS 26.0 进行统计分析，Duncan 新复极差法进行数据间的显著性检验。
-
2 结果与分析
-
2.1 根区施肥不同氮品种及施氮量对玉米苗期根系生物量的影响
-
由图1 可知，玉米根系生物量随着生育进程的推进而增大。移栽后 10 d，与 CK 相比，UR225 处理的根系生物量显著降低 3.54%（P<0.05）。移栽后 25 d，根区施尿素的根系生物量随着施氮量的增加先升高后降低；根区施控释尿素的根系生物量随着施氮量的增加而增加。与 CK 相比，UR225 处理的根系生物量显著降低 40.77%（P<0.05），而 UR135 和 CRUR225 处理的根系生物量分别显著提高 50.72% 和 64.37%（P<0.05）。由方差分析结果可知，移栽后 25 d，氮肥品种及施氮量对玉米根系生物量均有极显著影响（P<0.01）。
-
2.2 根区施肥不同氮品种及施氮量对玉米苗期根系形态指标的影响
-
由表2 可知，移栽 10 d 后，各施氮处理下的总根长与 CK 相比显著性均提高；而总根表面积、总根体积以及平均直径没有显著差异。移栽 25 d 后，各处理开始出现显著性差异，根区施用尿素处理的总根长、总根表面积、总根体积以及平均直径随着施氮量的增加先升高后降低；根区施控释尿素的相应指标随着施氮量的增加而增加或保持稳定。移栽 25 d 后，与 CK 相比，UR135 和 CRUR225 处理的总根长、总根表面积、总根体积、平均直径分别显著提高 40.14% 和 53.45%、30.50% 和 32.52%、55.94% 和 46.72%、 20.01% 和 23.18%（P<0.05）；UR225 处理的总根长、总根表面积、总根体积和平均直径分别显著降低 29.10%、15.92%、26.26% 和 17.38%（P<0.05）。
-
图1 根区施肥不同氮品种及施氮量对玉米根系生物量的影响
-
注：0 代表 CK，90、135、180、225 分别代表 UR90 和 CRUR90、UR135 和 CRUR135、UR180 和 CRUR180、UR225 和 CRUR225；柱上不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平；* 和 ** 分别表示在 0.05 和 0.01 水平上差异显著，ns 表示差异不显著。下同。
-
注：表中多重比较仅限于同一取样时期，不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。下同。
-
2.3 根区施肥不同氮品种及施氮量对玉米苗期根系活力的影响
-
由图2 可知，移栽 10 d 后，各处理间根系活力无显著差异。移栽 25 d 后，根区施尿素处理的根系活力随着施氮量的增加先升高后降低，根区施控释尿素的根系活力随着施氮量的增加而增加或保持稳定。与 CK 相比，UR135、UR180 和 CRUR225 处理分别显著提高 49.44%、36.22% 和 50.63%（P<0.05），而 UR225 处理显著降低 26.39%（P<0.05）。因此，移栽后 25 d 氮肥品种及施氮量对玉米根系生物量均有极显著影响（P<0.01）。
-
2.4 根区施不同氮品种及施氮量对玉米苗期根系分布的影响
-
如图3 所示，移栽 10 d 后，玉米根系主要集中在 0～10 cm 土层。移栽 25 d 后，与 CK 相比，CRUR225 处理下的 0～5 和 5～10 cm 土层分别显著提高 61.44% 和 69.79%（P<0.05），而 UR225 处理下的土层分别显著降低 45.66% 和 36.01%（P<0.05）。10～15 cm 土层，与 CK 相比，CRUR225 处理根系生物量显著提高 65.01%，UR225 处理显著降低 39.25%（P<0.05）。 15～20 cm 土层，CRUR225 处理根系生物量最大，与 CK 相比显著提高 65.03%（P<0.05），而高施氮量的 UR180 和 UR225 处理分别显著降低 10.19% 和 17.48%（P<0.05）。
-
图2 根区施肥不同氮品种及施氮量对玉米根系活力的影响
-
图3 根区施肥不同氮品种及施氮量对玉米根系分布的影响
-
2.5 根区施肥不同氮品种及施氮量对玉米苗期地上部生长的影响
-
由表3 可知，移栽 10 d 后，与 CK 相比，各施肥处理玉米的各项指标均无显著差异。移栽 25 d 后，根区施尿素处理的叶长、叶宽、叶面积、茎粗以及株高随着施氮量的增加先升高后降低，根区施控释尿素的相应指标则随着施氮量的增加而增加或保持稳定。与 CK 相比，CRUR225 处理的叶长、叶宽、茎粗和株高分别显著提高 40.85%、59.42%、 63.13% 和 55.32%（P<0.05），而 UR225 处理的茎粗和株高分别降低了 4.69% 和 3.17%
-
2.6 根区施肥不同氮肥品种及施氮量对玉米苗期叶片 SPAD 和地上部干重的影响
-
由表4 所示，移栽 5、10、15 d 后，各处理间 SPAD 值均无显著差异。移栽 20 和 25 d 后，根区施尿素处理下 SPAD 随着施氮量的增加先升高后降低，根区施控释尿素处理的 SPAD 则随着施氮量的增加而增加或保持稳定。移栽 10 d 后，各处理地上部干重无显著性差异；移栽 25 d 后，根区施尿素处理下地上部干重随着施氮量的增加先升高后降低，根区施控释尿素的相应指标则随着施氮量的增加而增加。以上表明，根区施高浓度的尿素不利于玉米苗期地上部生长。
-
3 讨论
-
3.1 根区施肥下不同氮肥品种及施氮量对玉米苗期根系特征的影响
-
玉米的根系生物量、根系形态指标和根系活力均能反映玉米的生长状态[15]。本研究发现移栽 10 d 后，与 CK 相比，各施氮处理下根系指标（根系生物量、总根长、根表面积、根体积、平均直径、根系活力）没有出现明显的差异，这是因为刚移栽的玉米根系不发达，养分吸收较少，根区养分浓度对根系生长影响较少[16]。移栽 25 d 后， U 处理的根系指标随着施氮量的增加先升高后降低，而 CRU 处理相应的根系指标随着施氮量的增加而增加或保持稳定。盖兆梅等[17]研究表明，施氮量与根系形态指标之间存在一定范围阈值，当施氮量未达到该阈值时，各项指标随着施氮量增加而增大；当施氮量超过阈值时，则会随着施氮量的增加而减少。张璐等[18]研究发现，U 培养至 28 d 后土壤铵态氮释放率达总释放率的 74.67%，U 作为氮源时，根区附近局部铵态氮浓度迅速升高，造成根系失水萎蔫，玉米根系的分布受到抑制，根的分支减少[19]。Zhang 等[20] 发现，用 CRU 做氮源时，由于 CRU 自身缓慢释放的特性，导致土壤中总氮浓度显著低于常规施肥处理，同时也显著降低氮素随降雨损失的风险。土壤中铵态氮浓度随着施 CRU 量的增多也呈现升高的趋势[21]，由于 CRU 的释放规律与玉米生长规律相匹配，高浓度的 CRU 处理下的根系生物量、根系形态指标和根系活力也能保持较好的增长优势。
-
本研究中，玉米根系主要分布在 0～10 cm 土层，其中 CRUR225 处理下 0～10 cm 土层的根系生物量占总根生物量的 80.54%，这与苏志峰等[22]研究结果一致。另外，在 0～10 cm 土层中，CRU 处理的生物量均高于 U 处理，其中 CRUR225 处理的根系生物量最高，表明根区施用 CRU 能满足 0～10 cm 土层根系对土壤中氮素的需求，在避免烧根的前提下发挥了根区施肥的作用，保证了正常的氮素供应，更有利于根系的生长与下扎。Gao 等[23] 研究认为，0～10 cm 土层根系生物量与玉米产量存在正相关关系，能够提高玉米产量。
-
3.2 根区施肥不同氮品种及施氮量对玉米苗期地上部生长的影响
-
玉米叶片的大小与分布影响叶片对光能的捕获与利用，进而对光合作用产生显著影响[24]。本研究中，根区施用 CRU 处理下的叶面积随着施氮量的增加而增加或保持稳定，这说明与 U 处理相比， CRU 处理利于苗期叶片生长[25]。茎粗和株高是玉米在生长发育过程中的重要动态指标，对玉米的产量产生重要影响[26]。在本研究中，根区施用 U 处理的茎粗及株高随着施氮量的增加先升高后降低，其中 UR225 处理下的茎粗及株高均低于其他处理，说明根区施高浓度 U 处理对苗期玉米茎粗和株高存在抑制作用。对于施用 CRU 处理而言，在根区施肥条件下，不同施氮量均促进茎粗及株高的增长。
-
本研究中，根区低、中施氮量 U 处理的 SPAD 值逐渐增加，而高施氮量处理显著性降低。玉米幼苗的生育期间氮素分配主要集中在叶片，而过高的施氮量会抑制玉米的吸氮量，造成叶片氮素下降[27]。CRU 处理下的 SPAD 值随着施氮量的增加保持稳定，且各处理间没有显著差异，但均显著高于 CK，这是由于玉米生长前期的光和反应中心性能弱，使得叶绿素中光化学效率及电子传递效率低下，加上 CRU 处理的前期释放缓慢，导致不同施氮量下 CRU 处理的 SPAD 值差异不显著[28]。
-
4 结论
-
根区施用尿素处理（U）的根系生物量，总根长，总根表面积、总根体积，平均直径、叶面积、茎粗、株高和地上部干重随着施氮量的增加先升高后降低，根区施用控释尿素处理（CRU）的根系指标和地上部生物量随着施氮量的增加而增加或者保持稳定，并使得 0～10 cm 土层根系生物量显著增大，利于氮素吸收。因此，根区施肥条件下低、中施氮量的 U 处理促进玉米苗期生长，根系特征利于氮吸收，高施氮量的 U 处理则会抑制这些作用；而根区施用 CRU 处理不同施氮量均能促进玉米苗期生长，根系特征对玉米氮吸收有利，是较为安全的氮肥品种，并建议作为玉米根区施氮的主推产品。
-
参考文献
-
[1] 陈印军，王琦琪，向雁．我国玉米生产地位、优势与自给率分析［J］．中国农业资源与区划，2019，40（1）：7-16.
-
[2] 王玉凤，武鹏，李庆，等．缓释与普通尿素分层配施对土壤氮素和玉米生长的影响［J］．干旱地区农业研究，2020，38（3）：118-126.
-
[3] 王火焰，周健民．根区施肥——提高肥料养分利用率和减少面源污染的关键和必需措施［J］．土壤，2013，45（5）：785-790.
-
[4] Irfan M，Abbas M，Shah J A，et al．Contrasting response of wheat to one-time root zone fertilization of ordinary and polymer coated urea for grain yield and nitrogen use efficiency［J］． Journal of Plant Nutrition，2022，45（11）：1722-1733.
-
[5] 姜超强，王火焰，卢殿君，等．一次性根区穴施尿素提高夏玉米产量和养分吸收利用效率［J］．农业工程学报，2018，34（12）：146-153.
-
[6] 王祎，汤继华，付延磊，等．不同氮水平下玉米苗期根系形态和氮吸收量的QTL定位［J］．植物营养与肥料学报，2017，23（4）：942-956.
-
[7] 姬景红，李玉影，刘双全，等．控释尿素对春玉米产量、氮效率及氮素平衡的影响［J］．农业资源与环境学报，2017，34（2）：153-160.
-
[8] Liu W，Zhou J X，Xie Y Y，et al．Ammonia volatilization and nitrogen use efficiency in the field of fresh edible maize as affected by different band fertilization depths of controlled-release urea［J］． The Journal of Applied Ecology，2019，30（4）：1295-1302.
-
[9] Jiang C，Ren X，Wang H，et al．Optimal nitrogen application rates of one-time root zone fertilization and the effect of reducing nitrogen application on summer maize［J］．Sustainability，2019，11（10）：2979.
-
[10] Peng S，Buresh R J，Huang J L，et al．Strategies for overcoming low agronomic nitrogen use efficiency in irrigated rice systems in China［J］．Field Crops Research，2006，96（1），37-47.
-
[11] 丁紫娟，徐洲，田应兵，等．再生稻干湿交替灌溉与根区分层施氮减少温室气体排放［J］．灌溉排水学报，2021，40（7）：51-58.
-
[12] 张志良．植物生理学实验指导［M］．2 版．北京：高等教育出版社，1990.
-
[13] 孙浩燕，李小坤，任涛，等．浅层施肥对水稻苗期根系生长及分布的影响［J］．中国农业科学，2014，47（12）：2476-2484.
-
[14] 胡小平，薛永祥．玉米单株叶面积的快速测定［J］．玉米科学，1993（3）：77-78.
-
[15] 刘旋，佟昊阳，田礼欣，等．外源海藻糖对低温胁迫下玉米幼苗根系生长及生理特性的影响［J］．中国农业气象，2018，39（8）：538-546.
-
[16] 俞洪燕，钱晓刚，罗绪强，等．氮肥施用深度对玉米苗期植株生长及养分吸收的影响［J］．江苏农业科学，2017，45（8）：44-48.
-
[17] 盖兆梅，刘继龙．氮肥调控对夏玉米根区土壤氮素吸收及其生产效率影响［J］．排灌机械工程学报，2018，36（8）：756-766.
-
[18] 张璐，文石林，蔡泽江，等．有机肥与化肥不同比例配施下水稻土铵态氮释放特征［J］．中国土壤与肥料，2015（4）：15-22.
-
[19] 张馨月，王寅，陈健，等．水分和氮素对玉米苗期生长、根系形态及分布的影响［J］．中国农业科学，2019，52（1）：34-44.
-
[20] Zhang A，Gao J，Liu R，et al．Nursery-box total fertilization technology application for increasing nitrogen use efficiency in Chinese irrigated riceland：N-soil interactions［J］．Land Degradation & Development，2016，27（4）：1255-1265.
-
[21] 李锦涛，胡洋，李炫，等．控释尿素接触施用对水稻秧苗生长的影响［J］．中国土壤与肥料，2023（1）：57-64 ．
-
[22] 苏志峰，杨文平，杜天庆，等．施肥深度对生土地玉米根系及根际土壤肥力垂直分布的影响［J］．中国生态农业学报，2016，24（2）：142-153．
-
[23] Gao J，Lei M，Yang L，et al．Reduced row spacing improved yield by optimizing root distribution in maize［J］．European Journal of Agronomy，2021，127：126291.
-
[24] 栾青，郭建平，马雅丽，等．玉米叶面积指数估算通用模型 ［J］．中国农业气象，2020，41（8）：506-519.
-
[25] 郭萍，黄科程，李孝东，等．普通、控释尿素配比对玉米物质积累及产量的影响［J］．水土保持学报，2017，31（1）：191-196.
-
[26] 陈杨，王磊，白由路，等．有效积温与不同氮磷钾处理夏玉米株高和叶面积指数定量化关系［J］．中国农业科学，2021，54（22）：4761-4777.
-
[27] 潘晨，吴倩，杨宇，等．拔节期淹水条件下施氮量对玉米干物质积累和氮素吸收利用的影响［J］．灌溉排水学报，2022，41（2）：68-74．
-
[28] 董庆玲，娄焕昌，张慧，等．普通和控释尿素配合深施提高冬小麦花期旗叶光合性能与氮素利用效率［J］．植物营养与肥料学报，2019，25（7）：1134-1145.
-
摘要
根区施肥条件下根系周围养分浓度升高，根系对养分的吸收利用进一步提高，而苗期玉米根系较脆弱，因此，探索苗期玉米根系对根区施氮的响应有利于玉米高产高效，研究根区施氮下玉米苗期根系特征及分布可深化根区施肥理论，同时为玉米精准施肥提供理论依据。采用盆栽试验，以不施氮为对照（CK），设置 2 个氮肥品种［尿素（UR）和控释尿素（CRUR）］，模拟 4 个施氮水平（N 90、135、180 和 225 kg/hm2 ），以不施氮肥为对照（CK），研究根区施肥条件下氮肥品种及施氮量对玉米苗期根系形态及分布的影响。结果表明：移栽后 10 d，各处理间无显著差异。移栽 25 d 后，根区施尿素处理的根系指标随着施氮量的增加先升高后降低；而根区施控释尿素处理相应的根系指标随着施氮量的增加而增加或保持稳定。UR135 和 CRUR225 处理根系特征较高，与 CK 相比提高了根系生物量（25.41% 和 64.37%）、总根长（40.14% 和 53.45%）、总根表面积（30.50% 和 32.52%）、总根体积（55.94% 和 46.72%）、平均直径（20.01% 和 23.18%）和根系活力（49.44% 和 50.64%）等，而 UR225 则均降低。不同土层根系生物量也受到根区附近氮肥品种及施氮量的影响，0 ～ 5 和 5 ～ 10 cm 土层根系生物量均表现为 CRUR225 ≥ CRUR180=UR135 ≥ CRUR135>UR90=UR180=CRUR90>CK>UR225，与 CK 相比，CRUR225 处理下的 0 ～ 5 和 5 ～ 10 cm 土层分别显著提高 61.44% 和 69.79%，而 UR225 处理分别显著降低 45.66% 和 36.01%。根区施尿素处理的地上部指标（叶长、叶宽、茎粗、株高、SPAD 和地上部干重）随着施氮量的增加先升高后降低，而根区施控释尿素处理相应的地上部指标随着施氮量的增加而增加或保持稳定。与 CK 相比，UR135 和 CRUR225 处理的叶长、叶宽、茎粗和株高分别显著提高 44.86% 和 40.85%、47.59% 和 59.42%、34.38% 和 63.13%、43.55% 和 55.32%，而 UR225 处理的茎粗和株高分别降低 4.69% 和 3.17%。综上所述，根区施肥条件下施用低和中施氮量（N 90 和 135 kg/hm2 ）的尿素可以促进玉米苗期生长，而高施氮量（N 180 和 225 kg/hm2 ）的尿素则抑制其生长，根区施用控释尿素则相对安全，并且不同施氮量均能促进玉米生长。因此，玉米根区施肥条件下，中低施氮量下施用尿素和控释尿素均能促进根系生长，高施氮量下控释尿素则更适宜。
Abstract
The nutrient concentration around root-zone is high under the condition of root-zone fertilization（RZF），and the absorption and utilization of nutrients by roots would be further improved，but the maize root is relatively fragile at seedling stage，so exploring the response of maize root system at seedling stage to root-zone fertilization（RZF）of nitrogen （N）is conducive to achieve high yield and use efficiency．A pot experiment was conducted to study the characteristics and distribution of maize root system at seedling stage under RZF of N，and to develop the theory of RZF and provide theoretical basis for precision fertilization of maize．Two N fertilizer varieties（urea and controlled-release urea，marked as U and CRU，respectively）and four N application rates（N 90，135，180，225 kg/hm2 ）were conducted to study the effects of N fertilizer varieties and N application on the root morphology and distribution of maize seedlings under RZF．The results showed that there were no significant differences among all treatments after 10 d after transplanting．After 25 d of transplanting，the root indices（root biomass，total root length，total surface area，total volume，average diameter，root activity）of U treatments under RZF were increased first and then decreased with the increase of N rate．However，the root indices of RZF with CRU increased or kept stable with the increased N rate．Compared with CK，the root biomass （25.41% and 64.37%），total root length（40.14% and 53.45%），total root surface area（30.50% and 32.52%）， total root volume（55.94% and 46.72%），average diameter（20.01% and 23.18%）and root activity（49.44% and 50.64%）of UR135 and CRUR225 were significantly increased，while those of UR225 were significantly decreased． The root biomass of different soil layers was also affected by N fertilizer variety and N application．The root biomass of 0-5 and 5-10 cm soil layers ranked as：CRUR225 ≥ CRUR180=UR135 ≥ CRUR135>UR90=UR180=CRUR90>CK>UR225， the 0-5 and 5-10 cm soil layers of CRUR225 were significantly increased by 61.44% and 69.79%，respectively， compared with CK，while the root biomass of UR225 was significantly decreased by 45.66% and 36.01% respectively． The aboveground indices（leaf length，leaf width，stem diameter，plant height，SPAD and aboveground biomass）of U application in root zone were increased first and then decreased with the increase of N application．Compared with CK，the leaf length，leaf width，stem diameter and plant height of UR135 and CRUR225 were significantly increased by 44.86% and 40.85%，47.59% and 59.42%，34.38% and 63.13%，43.55% and 55.32%，respectively，while the stem diameter and plant height of UR225 were reduced by 4.69% and 3.17% respectively．In conclusion，U treatment promoted maize root growth at low and middle N application level（N 90 and 135 kg/hm2 ），and inhibited root growth at high N application level （N 180 and 225 kg/hm2 ）under RZF．CRU in RZF is relatively safe，and different N rates can promote the growth of maize． Under RZF，when low and medium N rates are conducted，U or CRU can be selected，however，when high N rate is adopt，CRU is more suitable.
Keywords
root-zone fertilization ； maize ； root ； N variety ； seedling stage