东北地区是我国重要的粮食生产基地，其玉米产量约占全国总产量的三分之一。适量施用氮肥是提升玉米产量的关键措施之一，然而，当前普遍存在施氮过量的现象。研究表面，东北地区玉米的氮肥施用量普遍超过350 kg N ha-1，远高于推荐的150—240 kg N ha-1。过高的施氮量不仅忽视了成本效率的提高和氮肥利用率的下降，还引发了严重的环境污染问题，甚至造成玉米产量无法进一步提升。因此，培育氮肥高效利用的优良玉米品种以及优化农田氮管理措施，是实现农业可持续发展的必由之路。而玉米根系是氮素吸收的主要器官，但目前对于玉米根系形态指标和生理特征对不同氮水平的响应差异机制尚不明确。

近期，中国农业科学院作物科学研究所玉米高产高效栽培创新研究组完成的题为“Long-term excessive nitrogen application decreases spring maize nitrogen use efficiency via suppressing root physiological characteristics”的研究在Journal of Integrative Agriculture (JIA) 2025年11期正式发表。

本研究在吉林省开展了为期10年的长期氮肥试验，设定了三种氮肥施用水平：不施氮（N0）、推荐施氮量（N2）以及高施氮量（N4）。采用了两种广泛种植的玉米基因型品种：“先玉335（XY335）”和“郑单958（ZD958）”。

研究结果表明，与N0相比，随着氮投入的增加，根系生物量、吐丝后氮素吸收量和籽粒产量均显著提高，而推荐氮和高氮之间没有显著差异。高施氮增加了根长和根表面积，但降低了根活性、硝酸还原酶活性和根活跃吸收面积。根长和根冠比对氮素吸收有负促进作用（分别为-1.2%和-24.6%），而根表面积、根活性、硝酸还原酶活性和根系活跃吸收面积对氮素吸收有正促进作用。品种与施氮量互作对氮肥利用效率有显著影响。

与其它处理相比，XY335具有高的根系表面（23.6%）、根系活性（12.5%）、硝酸还原酶活性（8.3%）和根系活跃吸收面积（6.9%）以及高的氮素利用率（11.6%）和氮素回收效率（18.4%）。总体而言，推荐施氮通过增加根表面积、根系活性、硝酸还原酶活性和根跃性吸收面积促进了花后氮吸收、氮肥利用效率和籽粒产量。

因此，优势玉米品种（如XY335类型）与推荐氮肥用量相结合，有望实现产量与氮效率的双重提升。该研究结果为玉米育种和农田氮管理提供了新的视角，尤其是在根系形态与生理特征之间的权衡上。

中国农业科学院作物科学研究所玉米高产高效栽培创新研究组李从锋研究员为该文通讯作者，博士研究生任红（现工作于吉林农业大学农学院）为该文第一作者。该研究获得国家重点研发计划（2023YFD2301702）、国家玉米产业技术体系专项（CARS-02-14）、国家自然科学基金（31971852）的资助。

论文链接：Hong Ren, Zheng Liu, Xinbing Wang, Wenbin Zhou, Baoyuan Zhou, Ming Zhao, Congfeng Li. 2025. Long-term excessive nitrogen application decreases spring maize nitrogen use efficiency via suppressing root physiological characteristics. Journal of Integrative Agriculture, 24(11): 4195-4210.

https://doi.org/10.1016/j.jia.2024.05.031

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