大豆的生长发育是一个地上部与根系相互影响、相互促进的统一过程。在品种的更替过程中,植株地上部的农艺性状、生理性状和产量性状均得到了极大的改良。由于根系隐藏在土壤中很难被观察和测定,在品种选育过程中,人工选择主要根据产量、品质和抗性进行决选,几乎没有考虑根系性状。因此,大豆品种根系与地上部协同改良的重要性还有待进一步明晰。本研究采用祖先亲本相同(均来自Williams和Amsoy)的中国辽宁省和美国俄亥俄州不同年代育成的品种作为试材,分别与超高产大豆辽豆14和中黄35的接穗或砧木进行嫁接,采用两年盆栽试验,明确嫁接超高产大豆对不同年代育成品种生理和农艺性状的影响,从而为大豆根系与地上部的协同改良提供理论依据。1.以超高产大豆辽豆14和中黄35为接穗,以不同年代育成品种为砧木进行嫁接,探讨了地上部机能的改良对大豆根系形态和生理的影响。结果表明,嫁接超高产大豆辽豆14和中黄35接穗降低了不同年代育成品种的根长、根尖数、根系表面积、根系体积、根系干重和根系密度。其中,当代品种根系形态指标降低的幅度小于老品种。在根系生理方面,嫁接超高产大豆辽豆14和中黄35接穗提高了不同年代育成品种鼓粒期阶段的根系伤流液重量和根系活力。其中,当代品种根系根系伤流液重量和根系活力提高的幅度小于老品种。2.以超高产大豆辽豆14和中黄35为砧木,以不同年代育成品种为接穗进行嫁接,探讨了根系机能的改良对大豆叶片光合生理的影响。结果表明,嫁接超高产大豆辽豆14和中黄35砧木提高了不同年代育成品种R6时期大豆叶片的光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶色值、实际光化学效率、电子传递速率、Rubisco含量、Rubisco初始羧化活性、Rubisco总羧化活性和GmRCA基因表达量。其中,当代品种的部分光合生理指标提高的幅度大于老品种。3.以超高产大豆辽豆14和中黄35为砧木,以不同年代育成品种为接穗进行嫁接,探讨了根系机能的改良对大豆植株形态和产量性状的影响。结果表明,嫁接超高产大豆辽豆14和中黄35砧木对不同年代育成品种的株高、植株重量平衡点、节间长度、单株荚数、单株粒数和地上部生物量无显著影响,但使不同年代育成品种的百粒重、单株粒重和表观收获指数得到了显著提高。其中,当代品种该些产量性状提高的幅度大于老品种。4.在不同嫁接模式下,分析施肥处理(F0,0 mg磷酸二铵·kg-1土、F150,150 mg磷酸二铵-kg-1土和F300,300 mg磷酸二铵-kg-1土)对大豆植株形态和产量性状的影响,探讨了根系与地上部协同改良对大豆植株耐肥性的影响。结果表明,嫁接超高产大豆接穗时,大豆植株的株高、植株重量平衡点和节间长度对施肥量的敏感度较低,并且能够在高肥条件下具有较强的物质生产能力和较高的收获指数,从而表现出较强的耐肥性。相反,嫁接超高产大豆砧木并不能使不同年代育成品种植株的耐肥性得到提高,但能够使大豆植株在不依赖额外施肥的情况下获得更高额的籽粒产量。5.在三种施肥水平下(0、150和300 mg磷酸二铵·kg-1土),比较不同嫁接模式下大豆植株养分积累量、利用效率和收获指数,探讨了根系与地上部协同改良对大豆植株养分吸收与利用的影响。结果表明,不同嫁接模式植株的养分积累量、籽粒养分利用效率和养分收获指数存在差异,尤其是在高肥条件下更为明显。其中,嫁接超高产大豆砧木能够使不同年代育成品种地上部氮、磷、钾的积累量得到显著提高,而嫁接超高产大豆接穗则能够使大豆植株氮、磷、钾素的利用效率和收获指数得到显著提高。