水、肥供应对一品红根系形态和生理指标的影响1)

孙向丽

(苏州大学，苏州，215123)

张启翔

(北京林业大学)

花卉栽培是一个多因素复合的系统，各种环境条件协调配合才能生产出优质的花卉产品。浇水和施肥是花卉栽培中日常管理的主要内容，也是影响花卉品质的重要因素。由于水分和肥料主要通过根系作用于植物的形态建成和发育，随着相关研究的不断深入，对于植物根系的研究已逐渐受到重视。目前，关于水、肥对植物根系的研究多集中在冬小麦(Triticum aestivum)、玉米(Zea mays)、水稻(Oryza sativa)和棉花(Gossypium hirsutum)等农作物上，认为随土层深度增加，农作物的根长密度和根质量密度均逐渐减小，适度地控水有利于下层根系发育，同时能提高农作物的水分利用率。肥料对农作物根系的作用一定程度上受水分因子的制约，缺水条件下，施肥对于农作物的根质量和根长的增加效果均不明显，正常水分条件下施肥能明显促进根系生长。此外，不同的水、肥供应在农作物不同发育时期的作用也不尽相同，根据农作物发育的不同特点制定合理的水、肥供应方案，对于提高农作物产量，提高水、肥利用率，减少环境污染有重要意义［1－11］。在关于水、肥对花卉生长发育的影响的试验中，过量灌溉和施肥的现象普遍存在，而且研究者过分关注地上部分的栽培表现，对根系研究的重要性缺乏足够的认识，往往导致试验失败，并造成极大的资源浪费。一品红(Euphorbia pulcherrima)是国内外花卉贸易中的重要盆花种类，前人在一品红的组培快繁［12］、花期调控［13－14］、病虫害防治［15］等方面做了大量研究，但未见水分和肥料对其根系生长发育影响的报道。本试验以一品红品种‘天鹅绒’为对象，研究不同水、肥供应对其根系形态和生理指标的影响，探讨一品红盆花栽培适宜的水、肥供应方式。

1 材料与方法

盆栽试验在北京林业大学林业科技股份有限公司温室内进行。以一品红红色中生品种‘天鹅绒’为试验材料。以V(玉米秆粉)∶V(锯末)∶V(珍珠岩)=2∶1∶1的基质配方进行盆栽试验［16］，玉米秆取自北京市大兴区庞各庄，锯末(落叶松+樟子松)取自北京市朝阳区永兴木材加工厂。试验基质粉碎后于试验前经过6个月的无氧发酵，后用40%的甲醛溶液进行消毒，充分晾晒后与珍珠岩混配。

试验设计与布置:选取生长健壮一致、无病虫害、根系完整的扦插生根苗，于2007年6月份上盆，移入装好基质的180 mm×160 mm塑料盆中。设浇水频率和施肥量2因子，每因子3水平，完全随机区组设计，共9个处理，每个处理30株，3次重复。浇水频率设置为基质表层向下3 cm深处含水量25%、50%和75%(分别以低、中、高水平浇水频率表示)，基质含水量采用土壤水分测定仪TZS测定，每盆浇水量为500 mL;营养供给选用无土栽培复合肥“花多多8号”［m(N)∶m(P)∶m(K)=20∶10∶20］，根据肥料的推荐施用量设置每盆施肥量333、667、1000 mg 3个梯度(分别以低、中、高水平施肥量表示)，每周施肥1次，随水施用。试验设计如表1所示。

根系形态参数的测定:为综合反映一品红根系的生长发育状况，选取根系累计连接数、累计长度、累计表面积和累计体积4个指标进行分析。栽培120 d后，从各处理中随机选取5株，将根坨从花盆中取出，仔细洗净后采用Epson Twain Pro扫描仪获取根系形态图像，采用WIN Rhizo系统对各处理一品红的根系累计连接数、累计长度、累计表面积和累计体积进行分析［17］。一品红根系形态的径级(D)分析确定为0＜D≤0.01 mm、0.01 mm ＜D≤0.02 mm、0.02 mm ＜D≤0.05 mm、0.05 mm ＜D≤0.10 mm、0.10 mm ＜ D≤1.00 mm 和 D ＞1.00 mm共6个径级。

根系生长量和生理指标的测定:栽培120 d后，从各处理中随机选取5株，分别测定不同处理的地上部和根系的干质量，以及根系吸收面积、根系活性等生理指标。植株生长量的测定采用烘干法;根系吸收面积的测定采用甲烯蓝吸附法［18］;根系活性的测定采用 TTC 法［18］。

试验数据采用SPSS 11.0进行方差分析和多重比较。

表1 一品红的不同水、肥处理

2 结果与分析

2.1 不同水、肥供应对一品红根系形态的影响

2.1.1 不同水、肥供应对一品红根系累计连接数的影响

各处理的一品红根系累计连接数在不同径级的分布情况如表2所示，可以看出，一品红的根系累计连接数随根系径级的减小不断增加。D＞0.10 mm时，各处理的根系累计连接数差异较小。D≤0.10 mm时，不同处理的根系累计连接数均迅速增加，但增加的速度有所不同。浇水频率相同时不同施肥量对一品红的根系累计连接数影响较大，根系总累计连接数随施肥量的增加先增多后减少，表明无论浇水频率的高低，中水平的施肥量均有利于一品红生长。施肥量相同时不同浇水频率对一品红的根系累计连接数也有影响。施肥量为低水平和中水平时，根系总累计连接数随浇水频率的提高先增多后减少;施肥量为高水平时，根系总累计连接数随浇水频率的提高逐渐增多，但总体低于施肥量为中水平的3个处理(处理2、5、8)。由结果还可以看出，随着水、肥供应水平的不断提高，水肥耦合对植物根系生长的促进作用愈加显著。但由于植物生长对水分和肥料的要求有一个适宜的范围，因此，浇水频率和施肥量的增加不会持续促进根系累计连接数的增加，而是在处理5达到了最大值。不同径级的根系累计连接数所占比例在各处理间差异较小，0＜D≤0.01 mm的毛细根所占比例最大，其次为0.01 mm＜D≤0.02 mm的细根，2个径级的根系累计连接数之和占根系总累计连接数的58%～63%。

表2 水、肥供应对一品红不同径级根系累计连接数的影响 个

2.1.2 不同水、肥供应对一品红根系累计长度的影响

根系的累计长度、累计表面积和累计体积是根系吸收范围的重要决定因素。通常毛细根和细根占的比例越大，根系的累计长度越大。由表3可以看出，一品红根系的累计长度随着根系径级的减小迅速增加。D＞0.10 mm时，各处理的根系累计长度差异较小。D≤0.10 mm时，根系累计长度的增长速度出现较大差异。浇水频率为低水平或中水平时，根系总累计长度随施肥量的增加先增加后减小;浇水频率为高水平时，处理9的根系总累计长度大于处理8，但差异不显著，这表明一定范围内增加施肥量对一品红根系总累计长度的增加效果显著，但当施肥量超过植物生长的适宜范围时，继续施肥量对根系的生长作用不大，或有负作用。施肥量相同时，浇水频率为低水平的根系总累计长度最小，而浇水频率为中水平或高水平时根系总累计长度差异不明显，表明浇水频率超过中水平时，继续提高浇水频率对一品红根系累计长度的作用不大。不同径级的根系累计长度所占比例在各处理间差异较小，分布规律与根系累计连接数的相似，毛细根和细根的累计长度之和占根系总累计长度的59%～63%。

表3 水、肥供应对一品红不同径级根系累计长度的影响 cm

2.1.3 不同水、肥供应对一品红根系累计表面积的影响

由表4可以看出，与对根系累计连接数和根系累计长度的影响不同，不同水、肥供应对一品红根系累计表面积的影响波动较大。相同浇水频率时，根系总累计表面积随施肥量的增加先增大，后减小。高水平的施肥量有利于0.02 mm＜D≤0.05 mm和0.05 mm＜D≤0.10 mm 2个径级的根系累计表面积增加，但细根和毛细根的发育受到一定影响，造成总累计表面积减小。施肥量相同时，根系总累计表面积随浇水频率的提高先增大，后减小，表明高水平的水分供应不利于根系表面积的扩大，这可能与根系呼吸受阻有关。根系累计表面积在不同径级的分布比例与根系累计连接数和累计长度不同，毛细根和细根所占比例差异较小，共同占根系总累计表面积的46%～51%。此外，0.02 mm＜D≤0.05 mm的根系也占有较大份额，在各处理间所占比例为19%～21%。

表4 水、肥供应对一品红不同径级根系累计表面积的影响 cm2

2.1.4不同水、肥供应对一品红根系累计体积的影响

由表5可以看出，不同径级的根系累计体积占总累计体积的比例差异较小，这是由于根系体积受根系直径的影响较大，径级较大的根系的累计体积在总累计体积中也占有一定份额。浇水频率相同时，根系总累计体积随施肥量的增加先增大，后减小，表明过高的施肥量对根系体积的增加作用不大。施肥量相同时，浇水频率为中水平的根系总累计体积最大，表明中水平的浇水频率有利于根系体积的增加。D＞1.00 mm的根系在各处理中所占比例均最小，占总根系累计体积的8%～15%，0.10 mm ＜D≤1.00 mm、0.05 mm ＜ D≤0.10 mm、0.02 mm ＜D≤0.05 mm、0.01 mm ＜D≤0.02 mm 和 0 ＜D＜0.01 mm 5个径级的根系累计体积所占比例缓慢增大，分别占总累计体积的12%～16%、15%～17%、17%～19%、18%～22%和19%～22%。

表5 水、肥供应对一品红不同径级根系累计体积的影响 cm3

2.2 不同水、肥供应对一品红根系生理指标的影响

由表6可以看出，浇水频率为中水平的3个处理的一品红根系干质量最大，浇水频率为低水平的3个处理的最小。相同施肥量时，根系干质量随浇水频率的提高先增大，后减小，表明适宜的水分供应有利于根系生长，而水分过少或过多均会影响植物根系的发育。对根系吸收面积的测定结果表明，处理5、6的根系总吸收面积和活跃吸收面积最大，显著大于其他处理，且2个处理间无显著差异，表明中水平的浇水频率，中、高水平的施肥量对一品红根系的生长均有较好的促进作用。这与根系活性的变化规律一致。为从整体上把握植物的生长情况，对不同水、肥处理的一品红根冠比做了研究，可以看出，浇水频率越低，根冠比越大，浇水频率越高，根冠比越小，表明水分较少时根系的发育相对较快，以更多地吸收基质下层的水分，而水分较多时，根系容易从基质中获得水分，能及时供应地上部的生长，根冠比较小。肥料对根冠比的影响受到水分供应和植物需肥特性的共同影响，通常施肥量较低时有利于根系生长，根冠比较大，施肥量较高时地上生长较旺盛，根冠比较小。

表6 不同水、肥供应对一品红根系生物量和生理指标的影响

综合考虑不同水、肥供应对根系生物量和生理指标的影响，基质含水量为50%时浇水，每盆施肥量为667 mg或1 000 mg时，对一品红根系生长有较好的促进作用，但2个处理间差异不显著，表明施肥量对一品红根系生长的促进作用在每盆施667～1 000 mg时可能存在一个峰值，超过这个峰值之后，继续增加施肥量对根系生长的正效应逐渐减弱，甚至可能出现负效应，这有待于后续试验的进一步研究。

3 小结

对不同水、肥供应的一品红根系累计连接数、累计长度、累计表面积和累计体积的分析结果表明，基质含水量为50%时浇水，每盆施肥量为667 mg时，一品红的根系形态参数显著优于其他处理。

对不同水、肥供应的一品红根系生理指标的分析结果表明，基质含水量为50%时浇水，每盆施肥量为667 mg或1 000 mg时，一品红根系的各项生理指标显著高于其他处理，但2个处理间差异不显著。

本试验从根系形态和生理指标2个方面研究了不用浇水频率和施肥量对一品红盆花生长的影响，基于节约能源的角度，得出基质含水量为50%时浇水和每盆施肥量667 mg对一品红的生长有较好的促进作用，这一结果为深入研究一品红生长发育对水、肥的需求规律，实现一品红盆花生产精准控制提供了依据。

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