瑪納斯地區(qū)不同樹齡赤霞珠葡萄根系分布的研究

王 凱,宋文彩,羅宇晨,房玉林

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 葡萄酒學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

瑪納斯地區(qū)不同樹齡赤霞珠葡萄根系分布的研究

王 凱,宋文彩,羅宇晨,房玉林

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 葡萄酒學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

【目的】 研究新疆昌吉州瑪納斯不同樹齡赤霞珠葡萄根系的分布，為確定各個樹齡葡萄樹所適用的栽培方法提供參考。【方法】 以瑪納斯地區(qū)樹齡1，3，4，6，7，12和13年的赤霞珠葡萄植株為試驗材料，采用挖掘法進行調(diào)查：以葡萄樹干為起點，在距葡萄主干南北側(cè)0～60 cm以及距主干東側(cè)0～120 cm區(qū)域順行挖深120 cm的取樣區(qū)，將此邊長為120 cm立方體的取樣區(qū)再劃分為邊長30 cm的小區(qū)域，將每個小區(qū)域葡萄根系慢慢抖落除去附著土壤后，對該區(qū)域內(nèi)的根系進行觀察、分類和計數(shù)?！窘Y(jié)果】 赤霞珠葡萄根系水平分布范圍一般為距主干兩側(cè)90 cm內(nèi)，垂直方向分布深度一般為60 cm，集中分布土層深度為0～30 cm。從根系類型來看，其根系主要以直徑<2 mm的吸收根和2 mm≤直徑<5 mm的側(cè)根為主，5 mm≤直徑<10 mm的根量較少。從不同樹齡來看，4年樹齡以下時根系延伸幅度較大，而樹齡超過4年后，垂直方向上根系緩慢延伸甚至停止延伸，主要與水分和養(yǎng)分等生長條件有關(guān)?！窘Y(jié)論】 葡萄植株的根系分布情況與土壤質(zhì)地和樹齡有密切關(guān)系。

釀酒葡萄；赤霞珠；樹齡；根系分布；瑪納斯地區(qū)

根系是葡萄植株獲得生長能量的主要器官[1-2],葡萄根系廣泛分布于土壤中，從土壤各個方位與層次吸收其中的養(yǎng)分和水分。植物的根系就像植物的消化吸收系統(tǒng)一樣，具備良好的消化吸收功能才能健康良好地生長，故植物根系方面的研究對栽培技術(shù)的提高有很大影響。葡萄根系生長以及根系對養(yǎng)料和水分吸收的研究對葡萄園的管理和栽培的引導(dǎo)具有非常重要的意義[3-5]。了解葡萄根系分布的特征，有利于針對性地改進栽培管理技術(shù)，使其能在施肥與灌溉時對養(yǎng)料和水分的吸收效果達到最好。同時，通過對施肥與灌溉技術(shù)方法進行改進，可實現(xiàn)對資源的節(jié)約利用，并使整個葡萄園區(qū)獲得更好的經(jīng)濟效益，還能提高水的有效利用率，為水資源的可持續(xù)利用奠定堅實的基礎(chǔ)[6]。根系在土壤中的分布影響著對園區(qū)所施肥料和灌溉水的吸收利用效率，也反映了土壤中物質(zhì)和能量被植株利用的可能性以及生產(chǎn)力[7-9]。因此研究葡萄根系的分布，可根據(jù)其分布的特點改良栽培技術(shù)，以有效提高葡萄的產(chǎn)量、質(zhì)量及經(jīng)濟效益。

目前有關(guān)葡萄根系分布的影響因素研究較多，認為影響葡萄根系分布的因素有自身品種特性、砧木、土壤、樹齡、栽培管理方式等[5,7,10-12]。顏正平[13]認為，植物根系的分布受到諸多因素的影響，這些因素之間存在著相互依存、相互制約、協(xié)調(diào)發(fā)展、轉(zhuǎn)化再生、動態(tài)平衡的相互關(guān)系[10]。綜觀現(xiàn)有關(guān)于葡萄根系的研究報道，多注重根系分布的影響因素及其關(guān)系，缺乏對單個因素的深入研究。為此，本研究對中國優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄之鄉(xiāng)瑪納斯地區(qū)的赤霞珠葡萄樹齡與其根系分布之間的關(guān)系進行了詳細的調(diào)查，以期為該區(qū)不同樹齡葡萄樹的栽培與管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料分別為1，3，4，6，7，12和13年樹齡的釀酒葡萄“赤霞珠”植株，取樣地點位于新疆昌吉州瑪納斯縣釀酒葡萄基地。

1.2 試驗方法

2011年10月于新疆昌吉州瑪納斯縣釀酒葡萄基地，對不同樹齡釀酒葡萄(赤霞珠)根系的分布情況采用挖掘法進行調(diào)查[14]。以葡萄樹干為起點，在距葡萄主干南北側(cè)分別為0～60 cm區(qū)域以及距主干東側(cè)0～120 cm區(qū)域順行挖深120 cm的取樣區(qū)，將取樣區(qū)在水平與垂直方向再分為0～30，30～60，60～90和90～120 cm 4個小區(qū)，如此在水平與垂直方向的分區(qū)將葡萄主干東側(cè)邊長120 cm的立方取樣區(qū)域分為若干個邊長30 cm的小立方區(qū)域，分別將每個小區(qū)域內(nèi)根系上附著的土慢慢抖落，動作輕柔以免傷害到較細的根系，得到比較完整的根系進行觀察分類與計數(shù)。

為便于對根系進行分類觀察與計數(shù)分析，將根系分為4個類型：A級根，直徑<2 mm；B級根，2≤直徑<5 mm； C級根，5≤直徑<10 mm； D級根，直徑≥10 mm。其中A級根最細，為從側(cè)根分生出來的吸收根，主要負責(zé)根系的吸收功能，將土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)和水分吸收后傳輸?shù)狡咸阎仓甑母鱾€部位，為其生長供給必要的能源，因此吸收根是極其重要的一類根；B級根為側(cè)根，構(gòu)成了整個根系的脈絡(luò)，使根系向周圍輻射開來；C、D級根都是較粗的根，構(gòu)成了根系的骨架，對整個植株起著支撐作用。從C、D級粗根上分生出側(cè)根，側(cè)根再進一步分生出吸收根，從而由這些不同粗細、功能的根系形成葡萄植株的整個根系系統(tǒng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同樹齡葡萄根系的分布情況

2.1.1 13年生赤霞珠 圖1為1999年定植(13年樹齡)葡萄樹主干南北側(cè)各0～60 cm、東側(cè)0～120 cm及土層深度0～120 cm內(nèi)根系的水平、垂直分布情況。

由圖1可知，13年生葡萄植株的根系主要分布在距主干0～60 cm的土壤中。當(dāng)深度超過60 cm時，僅在主干附近有少量根系分布，而深度90 cm以下區(qū)域幾乎無根系分布。從根系類型來看，其根系主要以A級(直徑<2 mm)的吸收根及B級(2≤直徑<5 mm)的側(cè)根為主。

2.1.2 12年生赤霞珠 圖2顯示，12年樹齡葡萄植株根系在水平方向的分布較為廣闊，而在垂直方向主要分布在60 cm深度以內(nèi)，深度超過60 cm的區(qū)域基本無根系分布，這主要是因為根系生長的趨肥性以及50～60 cm深度以下的土壤質(zhì)地較硬而使根系難以下扎所致。從根系類型來看，12年葡萄植株根系主要以A級(直徑<2 mm)的吸收根和B級(2≤直徑<5 mm)的側(cè)根為主。

圖1 13年生赤霞珠根系的水平與垂直分布.A級根；.B級根；.C級根；.D級根

圖2 12年生赤霞珠根系的水平與垂直分布.A級根；.B級根；.C級根；.D級根

2.1.3 7年生赤霞珠 圖3為2005年定植的7年樹齡葡萄樹主干南北側(cè)0～60 cm、東側(cè)0～120 cm及深度0～120 cm內(nèi)根系的水平、垂直分布情況。

圖3 7年生赤霞珠根系的水平與垂直分布 .A級根；.B級根；.C級根；.D級根

由圖3可知，該樹齡葡萄植株的根系在垂直方向上主要分布在深度60 cm的范圍以內(nèi)，由于30 cm以下土層土壤質(zhì)地較為堅硬，所以根系更多地集中分布在0～30 cm土層中；7年生葡萄植株根系在水平方向上的分布相對較為廣闊，主要分布在距主干90 cm范圍以內(nèi)。根系的類型主要以A級(直徑<2 mm)的吸收根和B級(2≤直徑<5 mm)的側(cè)根為主。

2.1.4 6年生赤霞珠 圖4為2006年定植的6年生葡萄樹主干南北側(cè)0～60 cm、東側(cè)0～120 cm及土層深度0～120 cm內(nèi)根系的水平、垂直分布情況。

圖4 6年生赤霞珠根系的水平與垂直分布 .A級根；.B級根；.C級根；.D級根

由圖4可知，6年生赤霞珠的根系分布情況與7年生赤霞珠非常相近，其根系主要分布在水平方向0～90 cm、垂直方向0～60 cm區(qū)域內(nèi)，深度60 cm以下土層中幾乎無根系分布，這主要是由于60 cm以下土層的土質(zhì)較為堅硬，根系難以下扎所致。

2.1.5 4年生赤霞珠 圖5為2008年定植的4年生葡萄樹主干南北側(cè)0～60 cm、東側(cè)0～120 cm及土層深度0～120 cm內(nèi)根系的水平、垂直分布情況。

圖5 4年生赤霞珠根系的水平與垂直分布.A級根；.B級根；.C級根；.D級根

圖5表明，同樣由于60 cm以下土層極為堅硬根系下扎困難，4年生葡萄植株的根系在垂直方向上主要分布在0～60 cm的土層內(nèi)，集中分布在0～30 cm土層。在水平方向其根系分布范圍相對較廣，主要分布在距主干0～90 cm的范圍內(nèi)。從根系的類型看，4年生赤霞珠的根系主要以A級(直徑<2 mm)的吸收根和B級(2≤直徑<5 mm )的側(cè)根為主，少量分布有C級(5≤直徑<10 mm)的較粗根。

2.1.6 3年生赤霞珠 圖6為2009年定植的3年生葡萄樹主干南北側(cè)0～60 cm、東側(cè)0～120 cm及深度0～120 cm土層內(nèi)根系的水平、垂直分布情況。

由圖6可知， 3年生葡萄植株的根系相對較少，在垂直方向主要分布在0～60 cm的土層中，水平方向多分布在距主干90 cm的范圍內(nèi)，其中以A級(直徑<2 mm)吸收根的延伸范圍較廣。從根系類型看，主要以A級(直徑<2 mm)的吸收根和B級(2≤直徑<5 mm)的側(cè)根為主。

圖6 3年生赤霞珠根系的水平與垂直分布 .A級根；.B級根；.C級根；.D級根

2.1.7 1年生赤霞珠 圖7為2011年定植的1年生葡萄樹主干南北側(cè)0～60 cm、東側(cè)0～120 cm及土層深度0～120 cm內(nèi)根系的水平、垂直分布情況。圖7顯示，1年生葡萄植株由于生長年限短，其根量較少，在垂直和水平方向上都主要分布在0～30 cm土層。

圖7 1年生赤霞珠根系的水平與垂直分布 .A級根；.B級根；.C級根；.D級根

2.2 不同樹齡葡萄根系的回歸分析

圖8，9，10為瑪納斯地區(qū)赤霞珠葡萄根系總數(shù)及分布深度、廣度與樹齡的回歸關(guān)系。在圖8中y代表根系總數(shù)，x代表樹齡；在圖9，10中y代表延伸的距離，x代表樹齡。從圖8可知，瑪納斯地區(qū)赤霞珠葡萄根系的大幅度生長發(fā)生在1～4年樹齡時期，樹齡大于4年后根系增長速度明顯降低，根系的總量隨著樹齡的增長而不斷增加，但增長速度逐漸減慢。圖9顯示，除在前3年樹齡時垂直方向上的根系數(shù)量有一突增外，根系垂直下扎的深度隨樹齡的增長變化較小，原因是過深的土壤較為堅硬不易下扎，同時也受養(yǎng)料和水分等生長條件所限制?？傮w分析認為，研究區(qū)葡萄根系在種植后的前4年內(nèi)的生長速度相對較快， 4年之后根系生長速度逐漸降低，增長趨勢趨緩。

圖8 不同樹齡赤霞珠根系總數(shù)的回歸分析

對瑪納斯地區(qū)赤霞珠葡萄根系水平延伸長度與樹齡的回歸分析(圖10)表明，在樹齡小于4年時,根系在水平方向上的延伸速度較快，在樹齡為3年時根系向外延伸的距離有一次明顯的突增，而在樹齡大于4年后根系向外延伸的速度明顯降低，呈一個平穩(wěn)不變的態(tài)勢，發(fā)展速度較緩。

圖9 不同樹齡赤霞珠根系分布深度的回歸分析Fig.9 Regression analysis of depth distribution of Cabernet Sauvignon at different ages

圖10 不同樹齡赤霞珠根系分布廣度的回歸分析Fig.10 Regression analysis of scope distribution of Cabernet Sauvignon at different ages

3 討論與結(jié)論

不同樹齡葡萄植株的根系分布情況具有明顯的差異。隨著樹齡的增長，根系分布范圍也越大。其一，隨著樹齡的增長，樹體本身在不斷的生長，根系也在不斷的生長蔓延，并且在根系生長到一定階段其對較為堅硬土層的下扎能力也有所增強，所以根系的分布范圍也隨之變深。其二，隨著樹齡的增長，由于樹體本身生長發(fā)育需要大量的養(yǎng)料和水分，根系便會發(fā)揮其趨肥趨水的性質(zhì)，根系生長蔓延得更廣以達到吸收更多養(yǎng)料和水分的目的。趙成義等[3]與周青云等[15]均指出，植物根系生長與植物根系的吸水作用是緊密聯(lián)系在一起的兩個過程，這說明水分對根系分布具有引導(dǎo)作用。此外，欒麗英等[5]研究表明，葡萄樹齡的變化會影響其根際部位所有微生物的根際效應(yīng)，樹齡對根系生長與根系分布具有間接影響。在植物的根際土壤中，微生物的各種生命活動對植物根系的養(yǎng)分、水分吸收以及植物自身各個部位的正常生長發(fā)育都有著較為顯著的促進作用，說明土壤微生物對植物根系的分布有一定的反饋調(diào)節(jié)作用。

本研究表明，瑪納斯地區(qū)赤霞珠葡萄根系分布與土壤的質(zhì)地和葡萄的樹齡有密切關(guān)系。1年樹齡的葡萄樹由于生根時間較短，其根系分布情況不足以說明樹齡與根系分布的關(guān)系問題，所以對1年生葡萄樹暫不進行過多分析。從分布范圍來看，赤霞珠葡萄根系的水平分布范圍一般為距主干90 cm以內(nèi)，垂直方向主要分布在深度60 cm的土層中，集中分布在0～30 cm土層。從根系類型來看，其根系多為A級(直徑<2 mm)的吸收根和B級(2 mm≤直徑<5 mm )的側(cè)根。從不同樹齡來看，樹齡在4年以下時，根系在水平與垂直方向上的延伸幅度都較大。而樹齡超過4年后，在垂直方向表現(xiàn)出延伸緩慢甚至停止延伸，主要受到水分、養(yǎng)分和土壤質(zhì)地等生長條件的影響。這與劉俊[16]對龍眼葡萄根系觀察與研究的結(jié)果基本一致，即水平方向上根系在栽植后4年內(nèi)延伸速率較為迅速，栽植后第5年生長速率有所減緩。

由本研究結(jié)果可知，樹齡較低時葡萄根系生長很快，所以在樹齡1～4年時應(yīng)優(yōu)先培養(yǎng)根系的分布區(qū)域，即在1～4年樹齡的葡萄園內(nèi)，可以先采用漫灌的方式來進行灌溉，使葡萄根系較快地分布于更廣泛的區(qū)域并且能較均勻地分布；在樹齡超過4年以后，可以開始采用滴管灌溉以使吸收根集中分布在所規(guī)劃的位置，以利于后期施肥時肥料的集中吸收。如此以來，便可以提高水肥利用率，從而提高葡萄園區(qū)的整體經(jīng)濟效益。

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Distribution of Cabernet Sauvignon grape roots in Manas region

WANG Kai,SONG Wen-cai,LUO Yu-chen,FANG Yu-lin

(CollegeofEnology,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

【Objective】 This paper studied the distribution of Cabernet Sauvignon grape roots at different ages in Manas Changji to choose rational vine cultivation methods for grapes at different ages.【Method】 Mining investigation method was adopted to investigated Cabernet Sauvignon grape plants with ages of 1,3,4,6,7,12 and 13 years in Manas area.Starting from trunk,sampling area was set on the south and north sides of 0-60 cm and on the eastern side of 0-120 cm with anterograde dug deep of 120 cm.Then along the 120 cm side,the hypercube sampling area was divided to small regions with side length of 30 cm.Soil was shaken off the roots in each region before the root system was observed and counted. 【Result】 The roots of Cabernet sauvignon generally distributed in the region less than 90 cm away from the trunk in the horizontal direction and less than 60 cm away from surface vertically,centered in depth of 0-30 cm.Absorbing roots with diameter of <2 mm and lateral roots with diameter of ≥2-<5 mm were the main category while those with diameter of ≥5-<10 mm were less.Roots of trees with age of less than 4 years grew fast in the horizontal and vertical directions while those of trees older than 4 years grew slowly or even stopped due to the effects of soil moisture and nutrient conditions.【Conclusion】 The distribution of grape roots was affected by soil type and age.

Vitis vinifera;Cabernet Sauvignon;age;distribution of roots;Manas

時間:2015-09-09 15:41DOI：10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.10.018

2014-05-12

國家“十二五”科技支撐計劃項目(2012BAD31B07)

王 凱(1991-)，男，山東棗莊人，在讀碩士，主要從事葡萄栽培學(xué)研究。E-mail:569425884@qq.com

房玉林(1973-)，男，河南蘭考人，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事葡萄栽培學(xué)研究。 E-mail:fangyulin@nwsuaf.edu.cn.

S663.1

A

1671-9387(2015)10-0138-07

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150909.1541.036.html