切根與不同形態(tài)氮素對板栗苗木根系構(gòu)型及生長的影響1)

王雪瑩 郭素娟

(北京林業(yè)大學(xué)，北京，100083)

根系作為植物重要的吸收與合成器官，不僅起到支撐作用，提供了葉片光合作用所需要的養(yǎng)分和水分，而且還能合成一些激素類物質(zhì)，對地上部分的正常發(fā)育和整個生物體的代謝活動有著重要的影響[1]。根系構(gòu)型是指根系形態(tài)三維立體空間分布特征，它決定了根系分布和對土體搜索的效率[2]。

近年來，根系構(gòu)型的研究已經(jīng)成為諸多學(xué)科研究的熱點問題，主要包括植物根系生長及對養(yǎng)分吸收利用等營養(yǎng)功能的研究[3-4]、不同根系構(gòu)型對各種土壤環(huán)境的適應(yīng)性變化的定量研究[5]、植物根系生長的三維可視化模擬研究[6]，以及根際微生物對植物根系構(gòu)型的影響[7]。目前僅對于容器苗的根系構(gòu)型調(diào)控技術(shù)較為具體，如容器類型選擇、營養(yǎng)土配置等，但對于根系空間較大的大田裸根苗，調(diào)控根系構(gòu)型的技術(shù)還缺乏具體的研究。果園改土、施肥、灌水等基本栽培措施都要通過影響根系而發(fā)揮作用，所以通過一定的措施塑造適宜的根系構(gòu)型，或選育具理想根系構(gòu)型的果樹砧木，對于有效利用土壤營養(yǎng)、促進作物水分和元素吸收，進而提高果樹產(chǎn)量和質(zhì)量有重要價值[8-9]。

板栗(Castaneamollissima)原產(chǎn)于我國，在我國的分布范圍較廣，是我國重要的木本糧食作物之一，提高板栗的產(chǎn)量和品質(zhì)是許多學(xué)者比較關(guān)心的問題[12]。本研究通過對大田板栗苗木進行切根及不同形態(tài)氮素追肥，探究不同調(diào)控技術(shù)對板栗根系構(gòu)型的影響，以及對板栗生長發(fā)育的作用效果，探討調(diào)控板栗大田苗木根系構(gòu)型的適用技術(shù)，以期為培育高質(zhì)量板栗苗木提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗地概況

研究區(qū)域位于河北省遷西縣北京林業(yè)大學(xué)經(jīng)濟林(板栗)育種與栽培實踐基地。該地區(qū)地勢平坦，屬于東部季風暖溫帶半濕潤氣候，年平均氣溫為10.9 ℃，最冷月(1月)平均氣溫-6.5 ℃，最熱月(7月)平均氣溫25.4 ℃；年平均降水量為744.7 mm，主要集中在7月和8月。全年日照時間為2 581.5 h，無霜期為176 d。試驗地成土母質(zhì)為片麻巖，土壤質(zhì)地為沙壤土，土壤類型為褐土。

2 材料與方法

將采集于河北省遷西縣板栗園的板栗種子采用常規(guī)方法進行播種育苗。隨機選取大小均勻、顆粒飽滿的板栗種子，在催芽之前，先將種子消毒。將選好的種子用質(zhì)量分數(shù)為0.3%～1.0%的次氯酸鈉溶液浸泡0.5 h，取出陰干。將種子與等量的濕潤細沙攪拌均勻，放在背陰通風的地方，上部再蓋20～30 cm的細沙，進行低溫層積催芽。于同年3月份進行板栗種子播種。

試驗采用完全隨機區(qū)組設(shè)計。于幼苗期進行切根，分別為切根深度12、8、4 cm，不切根為對照CK，記為X1、X2、X3、X4。切根時在苗木一側(cè)挖溝，確定深度后，進行直切。

針對切根與不切根苗木，在速生期來臨之前，采用不同形態(tài)氮素的銨態(tài)氮肥(尿素)和硝態(tài)氮肥(硝酸鈉)進行葉面噴施追肥，將銨態(tài)氮肥(尿素)、硝態(tài)氮肥(硝酸鈉)、不施肥對照分別記為N1、N2、N3，質(zhì)量分數(shù)0.3%，連續(xù)追肥3次，每次間隔1周。每處理20株，重復(fù)3次，共720株當年生苗木。

在板栗苗木生長過程中，每間隔半個月用游標卡尺測量一次苗高、地徑，觀察不同處理苗木的生長狀況和差異。在苗木生長結(jié)束后即10月份用挖掘法結(jié)合水沖法全根挖掘板栗苗木，根樣取回后洗凈。用Epson Twain Pro根系掃描儀掃描獲取圖像，掃描時將根系放在透明塑料板上，用鑷子將各條根系充分展開，掃描后的圖像用WinRhizo根系分析系統(tǒng)進行分析。分析后的活根置于80 ℃烘箱烘干至恒質(zhì)量，用電子天平稱量(精確到0.001 g)估算生物量。

表1 不同處理組的切根深度和氮肥形態(tài)

使用SPSS22.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用單因素方差分析和Duncan法比較不同處理下板栗苗木根系指標和形態(tài)指標的差異性。

使用Microsoft Excel 2007進行圖表制作。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同處理對板栗苗木苗高和地徑的影響

由表2可見不同處理的板栗苗木從切根前到生長期結(jié)束時的苗高和地徑變化情況?？紤]到板栗苗木在切根及施肥的處理前各株生長情況的差異性，本研究選擇苗高生長量和地徑生長量作為衡量板栗苗木生長情況的指標，而沒有選用生長期結(jié)束后的苗高和地徑最終值。

表2 不同處理板栗苗木苗高生長量和地徑生長量

注：表中數(shù)值為平均值±標準差；同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

苗高生長量最大的為X2N2，即切根深度為8 cm施用硝酸鈉的處理。不同處理板栗苗木苗高生長量的變化范圍為6.98～1.05 cm。經(jīng)Duncan多重比較可知，處理X2N2僅與處理X1N2、X1N3、X3N3間存在顯著差異(P<0.05)，與其他處理差異性不顯著(P>0.05)，不同形態(tài)氮素或不同切根深度的單一處理對板栗苗高影響均無明顯規(guī)律。地徑生長量最大的為X4N1即不切根施用尿素的處理。不同處理板栗苗木地徑生長量的變化范圍為3.78～1.97 mm。不同處理板栗苗木地徑生長量差異性不顯著(P>0.05)，但切根處理的地徑生長量均值要小于不切根處理的地徑生長量均值，推斷切根處理使苗木地徑增大受到抑制。

3.2 不同處理對板栗苗木根系總長度、總表面積、總體積的影響

由表3可見不同處理下板栗苗木根系的總長度、總表面積、總體積?？偢L平均值最大的為X2N1處理，即切根深度8 cm施用尿素的處理，不同處理板栗苗木總根長的變化范圍為707.52～222.84 cm，各處理間存在顯著差異性(P<0.05)。

表3 不同處理板栗苗木根系總長度、總表面積、總體積

注：表中數(shù)值為平均值±標準差；同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

總表面積平均值最大的為X1N1處理，即切根深度12 cm施用尿素的處理，不同處理板栗苗木根系總表面積的變化范圍為193.72～72.01 cm2，各處理間存在顯著差異性(P<0.05)?？傮w積平均值最大的為X1N1處理，即切根深度12 cm施用尿素的處理，不同處理板栗苗木根系總體積的變化范圍為4.48～1.85 cm3，各處理間存在顯著差異性(P<0.05)。且在同樣切根深度處理下，施用尿素的苗木在此3項指標上均大于施用硝酸鈉的苗木，可推測銨態(tài)氮肥對板栗苗木根系生長發(fā)育促進效果更好。

3.3 不同處理對不同徑級板栗苗木根系長度、表面積、體積的影響

由表4可見不同處理下板栗苗木根系長度、表面積、體積在不同徑級側(cè)根中的分布情況。不同處理下的苗木根系均表現(xiàn)出在0

表4 不同處理下不同徑級板栗苗木根系長度、表面積、體積

注：表中數(shù)值為平均值±標準差；同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

3.4 不同處理對板栗苗木生物量和根冠比的影響

由表5可見不同處理下板栗苗木的生物量和根冠比。其中X1N1即切根深度12 cm施用尿素的處理為生物量最大的處理，X3N3即切根深度4 cm不施肥的處理為生物量最小的處理，不同處理之間存在顯著差異性(P<0.05)。苗木根冠比均大于1，即地下部分干質(zhì)量均大于地上部分干質(zhì)量，其中X2N1即切根深度8 cm施用尿素的處理為根冠比最大的處理，X3N3即切根深度4 cm不施肥的處理為根冠比最小的處理，不同處理之間存在顯著差異性(P<0.05)。苗木培育需注重地上部分和地下部分的均衡性，在判斷苗木生長情況時要同時比較多個指標。

表5 不同處理下板栗苗木生物量、根冠比

注：表中數(shù)值為平均值±標準差；同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

4 討論與結(jié)論

我國的板栗園主要分布在干旱少雨、缺少水源、土壤貧瘠的山區(qū)，對根系吸收水分的能力有較高要求，且生產(chǎn)中板栗繁殖常采用嫁接育苗方法，所以培育根系發(fā)達的砧木對于嫁接成活及后期生長具有重要意義[13]。

切根深度或切根比例與切根效果密切相關(guān)，要選擇既能達到預(yù)期切根效果又不會阻礙苗木生長發(fā)育的適宜切根深度或切根比例至關(guān)重要[18]。許春錦對紅錐切根育苗試驗的研究、林志鵬對切根育苗對馬尾松林木及幼林效應(yīng)研究、王德祥等對濕地松大田育苗截根技術(shù)研究，均表明切根育苗可抑制苗木主根生長，促進側(cè)根根系發(fā)育，且不同樹種育苗適宜的切根深度或切根比例有所不同[19-22]。本研究中，在總根長、總表面積、總體積3項指標上，不同切根深度處理從大到小表現(xiàn)為切根深度8 cm、切根深度12 cm、不切根、切根深度4 cm的趨勢，所以推斷更適宜板栗苗木培育的切根深度為8 cm。但對板栗苗木進行切根處理來促進側(cè)根發(fā)生的同時也對其根系造成了傷害，對苗木造成的傷害必將引起苗木形態(tài)和生理上的其他變化，這種變化在苗木培育后期是否會影響苗木嫁接或移栽成活仍然有待研究。

本研究通過板栗苗木苗高生長量、地徑生長量、根系總長度、總表面積、總體積、不同徑級側(cè)根的長度、表面積、體積，以及根冠比等指標探究了切根深度和不同形態(tài)氮素追肥的交互作用對于板栗根系構(gòu)型及生長的影響。其中X2N2處理苗高生長量最大，但僅與3個處理有顯著差異，不同處理間地徑生長量無顯著差異。在根系指標方面，X1N1與X2N1兩個處理在總的根長度、表面積、體積和不同徑級側(cè)根的長度、表面積、體積上都顯著高于其他處理。綜合考慮，X2N1處理在極細根(0