根系是作物对环境资源截获利用的最重要器官,其形态及在土壤中的空间分布显著影响水分和养分吸收,在养分、水分吸收利用中起关键作用。根系空间分布、根长、根系表面积及根重等性状,可以较好反映根系对水分和养分的吸收与利用。为了研究黄土高原旱作农业中覆膜和施氮量对春玉米根系生长的影响,通过2017、2018年两年田间试验,采用3D Monolith(三维空间立体分析)取样法获得根系,用WinRHIZO Pro软件获取根系的根长、根表面积、根干重以及在不同直径范围下根长分布情况等各项指标数据,并测量根系生物量,以期在大田尺度下评价覆膜(FM)和不覆膜(PF)等对根系生长的影响,以及在覆膜种植体系下不施氮(N0)、适宜施氮(N250)和过量施氮(N380)等3个氮梯度对玉米根系生长的影响。研究获得以下结果:1、覆膜能够显著提高0-100cm土层土壤总根干重、根长、根表面积和根体积。从2年平均结果看,相较于不覆膜处理,覆膜后总根干重、根长、根表面积和根体积分别增加37.72%、47.41%、52.08%和53.25%;覆膜能够使作物根系更多地向浅层土壤聚集,增加根系在浅层中的分布,有利于耕层土壤养分吸收利用;覆膜同时有利于侧根生长,使细根数量显著增加44.19%,有效增强根系对土壤养分和水分的捕获能力。2、覆膜条件下,适宜氮肥投入(每公顷施氮250kg)能够促进根系生长,显著增加了根干重、根长、根表面积和根体积。从2年结果平均看,相较于不施氮处理,根干重、根长、根表面积和根体积分别增加86.12%、35.22%、62.16%和113.09%;而过量氮肥投入(每公顷施氮380kg)会显著抑制根系生长,与相较适宜施氮相比,根干重、根长、根表面积和根体积分别分别减少18.37%、20.57%、18.63%和19.59%。3、氮肥施用显著影响根系空间分布和根系组成。施氮对根系的影响主要体现在对表层0-30cm土壤根系的生长的影响;从组成上看适宜施氮处理细根更加发达,和N0处理相比,N250处理直径≤0.5mm的根长增加26.27%,和N250处理相比,N380处理直径≤0.5mm的根长减少22.56%,更多的细根更加有利于水分养分的吸收,过量施肥主要抑制了细根生长,对轴根生长影响不大。4、从根干重、根长、根表面积、根体积,以及根系空间分布和细根分布比例等指标综合评价,在本试验条件下,每公顷施氮250kg是本地区覆膜栽培春玉米适宜根系生长的氮肥施用量,进一步验证和支持了与覆膜高产高效玉米需氮规律相匹配的田间施氮量。而过高氮肥投入在造成资源浪费的同时会显著的抑制根系生长。