本试验以郑单958为试验材料,在大田和温室条件下设置四个不同的氮肥施用深度,即:表面施肥(N0)、10 cm深度施肥(N10)、15 cm深度施肥(N15)、20 cm深度施肥(N20)。研究不同施肥深度对夏玉米根系构型、空间分布、解剖结构及氮素吸收利用的影响,进而确定最优的施肥深度,为促进玉米根土水肥高效耦合、提高氮肥利用效率提供技术支持。主要研究结果如下:1、不同施肥深度对根系特性的影响N15处理整体根系干重、根长密度均显著高于N0、N10、N20。对于不同类别的根系,增加了地下第4、5、6层上的节根干重及根长密度,第4、5、6层上的地下节根的根长密度比N0、N10、N20处理提高了190.21%、88.75%、455.89%,有利于吸收深层土壤养分和水分,提高吸收效率。2、不同施肥深度对根系分布的影响深层施肥调节根系的空间分布,在土壤中形成良好的根系空间分布结构。不同的施肥处理间根系分布在0-10 cm土层没有显著性差异,N20处理10-20 cm土层的根系高于其它施肥深度,但是N15处理显著增加了20-60 cm土层的根系数量,这样减弱了上层根系的拥挤程度,促进根系向深层土壤的生长与伸长,增加深层土壤中根系干重和根长密度的分布,促进深层土壤养分的吸收利用。3、不同施肥深度对根系解剖结构的影响深层施肥比表面施肥增加了根系通气组织,皮层细胞大小,减少了皮层细胞数目,使得根系呼吸降低。N15处理显著增加了通气组织,使得根系能适应低氧以及次优的环境条件。根系通气组织的形成通过降低根系呼吸进而降低土壤探索的代谢成本从而增加深层根系数量,提高养分和水分的吸收利用。另外通气组织的形成还能促进根系组织的再活化来适应土壤养分的缺乏,增加根系碳的分配从而更好的吸收利用养分,因此,N15处理通气组织和细胞大小的形成为根系提供更大的呼吸空间,可以吸收足够的氧气使根系代谢成本降低能够增加养分的吸收提高养分利用效率来满足植物的生长,获得高产高效。4、不同施肥深度对根土养分协调性的影响不同的施肥深度随着土壤深度的增加土壤全氮含量及根长密度是逐渐降低的,但是两者之间又有密切的关系,深层施肥由于氮素的淋溶和根系向下层土壤的下扎,使得下层土壤中土壤全氮含量和根长密度都显著的增加,但是由于根系对土壤养分的吸收,在0-60 cm的每一层中,根系分布集中区域都会出现氮素低值区。15 cm深度施肥在20-60cm土层根长密度和氮素含量都比较多,扩大了氮素的吸收空间,使得养分在20-60 cm土层的养分被根系吸收利用,提高了养分的空间利用效率,进而增加地上部的生长量,提高玉米产量。5、不同施肥深度对氮素吸收效率的影响整个生育时期N15处理的叶面积指数、净光合速率及叶绿素含量均高于其它处理的施肥深度。深层施肥可以在开花后将更多的养分转移到籽粒,所以提高了N15的产量,主要是提高了穗粒数和千粒重。深层施肥整株氮素的积累及养分的吸收效率均显著高于表面施肥,N15处理比N10、N20的整株氮素吸收效率显著增加,促进氮素的吸收并且在开花后将其转运到籽粒,增加粒重。因此,15 cm深度施肥叶面积指数大、叶绿素含量高、净光合速率大,光合持续期长,氮素吸收效率高,生物量积累多,最终获得高产。