幼龄期红枣根系生物量空间分布特征

李 宏，杨婵婵，郭光华，张志刚

（新疆林业科学院，新疆 乌鲁木齐 830000）

幼龄期红枣根系生物量空间分布特征

李 宏，杨婵婵，郭光华，张志刚

（新疆林业科学院，新疆 乌鲁木齐 830000）

为了解不同地径红枣根系生物量及其空间分布规律，提高红枣的经营管理水平提供科学依据。采用剖面挖掘法和分层分段取样法，利用WinRHIZO Pro2010a根系分析系统对漫灌条件下幼龄期不同地径红枣根系生物量的空间分布进行了分析。结果表明：水平范围内，不同地径（3、6、9 cm）的红枣分布范围分别为0～200、0～275、0～300 cm，不同地径（3、6、9 cm）的红枣根系生物量70%以上都分布在距树干0～50 cm处；在垂直方向上，3 cm地径的红枣根系生物量随土层深度增加呈先增加后减小的趋势，最大值出现在20～30 cm处；6 cm地径的红枣根系生物量随土层深度增加呈先增加后减小再增加后减小的趋势，出现两个峰值，最大值出现在30～40、70～80 cm处；9 cm地径的红枣根系生物量随土层深度增加呈先减少后增加再减小的趋势，出现两个峰值，最值出现在0～10、100～110 cm处；不同地径（3、6、9 cm）红枣根系生物量随着水平距离的增加而减小，随着地径的增加其分布范围扩大；随着土层深度的增加不同地径红枣根系生物量分布规律也不同。

红枣；幼龄期；生物量；空间分布；不同地径

根系是林木吸收养分和水分的主要器官，也是树木生物量的重要组成部分[1]，定量研究果树根系的生长发育及时空分布特征是构建根系吸水模型、计算根系吸水量不可缺少的手段和环节，对于进一步研究根系吸水时空分布规律及其影响机制、改进田间水分管理措施、发展节水农业具有十分重要的意义[2]。目前已有学者对根系的空间分布、形态特征、生物量，尤其对农林间作系统研究比较多，而关于红枣纯林的研究较少。在国内，张良德等[3]研究了人工刺槐林的细根空间分布特征，张劲松等[4-5]研究了石榴和苹果—小麦复合系统中根系分布特征，司建华等[6]研究了胡杨吸水根系的空间分布，史彦江、俞涛等[7-8]研究了枣棉间作系统中枣树的空间分布，姚立民、郝仲勇等[9-10]研究了苹果树的根系分布，并建立了相应的根系吸水模型。本研究以阿克苏地区幼龄期3、6、9 cm地径红枣根系为研究对象，选用根系生物量为测量指标，探讨在漫灌方式下不同地径红枣根系生物量的空间分布特征，为了解不同地径红枣根系生物量及其空间分布规律，提高红枣的经营管理水平提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

佳木试验站位于阿克苏地区温宿县境内，距阿克苏市 30 km。地理位置位于 N80°32′，E41°15′，海拔1 103 m。基地呈长方形，地势为北高南低，西高东低，南北长1 600 m，东西长650 m，面积为76.7 hm2。研究区属大陆性干旱荒漠气候，降水量稀少，四季分配不均，昼夜温差大，春季较短，多大风降温天气，时常有倒春寒现象发生。夏季炎热而干燥，降雨量年际变化大，年均降水量63.4 mm，年蒸发量956.3 mm。年均气温10.1℃，极端低温-27.4℃，年均日照时数2 747.7 h，≥10℃积温2 916～3 198 ℃，无霜期185 d。

1.2 研究方法

1.2.1 样地选择

于2011年7～8月，在佳木试验站内选择生长良好、无病虫害的灰枣果园作为本研究的试验样地，果树生长时期为盛果期，树形为疏散分层型，株行距均为6 m×8 m，东西行向栽植，同一样地中红枣树龄相同，树高和冠幅一致。灌溉方式为漫灌，灌溉量为7次/a，200 m3/次，年灌溉定额为1 400 m3。施肥情况：基肥施油渣，0.5～1 kg/株，追肥施二胺和尿素（按1∶1混合），0.5 kg/株，施肥方法是坑施。中耕情况：每年3次，深度10～15 cm。

1.2.2 数据采集

在样地内，选取基径分别为3.0±0.3 、6.0±0.3、9.0±0.3 cm的样株各3株，根系土样采集采用剖面挖掘法，分层分段取样。具体方法为：在样株所在的行间（西面），从树干基部开始，以标准木为中心，正对树干，由东向西挖一个剖面，不同地径的样株所挖剖面的长度和深度不同，采用自制的取样器（长25 cm、宽20 cm、高10 cm）取带根土样，具体方法为：在垂直方向上，每10 cm为一层进行取样；在水平方向上，以树干为中心，每隔25 cm取样，将所取带根土样装入塑料袋，编号带回。

将带根土样倒入0.1 mm筛进行浸泡、冲洗，然后放入105℃烘干箱烘至恒质量，称重获得根系生物量。

1.3 数据处理

根质量密度是根生物量与容器体积（5 000 cm3）的商，单位为g/cm3。

数据分析采用Excel2003和Surfer8.0等软件。

2 结果与分析

2.1 不同地径红枣根系生物量的水平分布

结果表明，距树干（0～200、0～275、0～300 cm）水平范围，不同地径（3、6 、9 cm）红枣根系生物量随水平距离的增加而减小（见图1），根据表1可以看出，3 cm地径的红枣生物量在距离树干0～25 cm水平范围内占总根生物量的58.56%；距离树干0～50 cm范围是3 cm红枣根系生物量的集中分布区，累计百分比为80.80%；距离树干50～75 cm处，红枣根系生物量急剧下降，占总量的6.35%；距离树干150～200 cm范围仅占0.98%。6 cm地径的红枣的生物量在距离树干0～25 cm水平范围内占总根生物量的59.06%；距离树干0～50 cm范围是6 cm红枣根系生物量的集中分布区，累计百分比为71.28%;距离树干50～75 cm处，红枣根系生物量急剧下降，占总量的7.28%;距离树干225～275 cm范围仅占1.09%。9 cm地径的红枣的生物量在距离树干0～25 cm水平范围内占总根生物量的71.68%；距离树干0～50 cm范围是9 cm红枣根系生物量的集中分布区，累计百分比为83.96%；距离树干50～75 cm处，红枣根系生物量急剧下降，仅占3.10%，距离树干200～300 cm范围仅占2.28%。

在水平范围内，不同地径红枣根系生物量分布范围随着地径增加其分布范围也在增加，在距离树干0～25 cm范围内，不同地径（3、6 、9 cm）红枣根系生物量随地径的增加其所占百分比增大，分别为58.56%、59.06%、71.68%，3种不同地径的红枣生物量集中分布范围都在0～50 cm，分别占总量的80.80%、71.28%、83.96%，最大值都出现在0～25 cm处。

图1 不同地径红枣生物量水平分布Fig. 1 Changes of biomasses horizontal distribution with different ground diameter of red jujube

表1 不同地径红枣生物量水平分布百分比Table 1 Horizontal distribution percentage of different ground diameter of red jujube biomass

2.2 不同地径红枣根系生物量垂直分布

由图2和表2可知，3 cm地径的红枣根系生物量在垂直方向呈先增加后减小的趋势，最大值出现在20～30 cm的土层内，所占百分比为32.47%；3 cm地径红枣根系生物量主要分布在0～50 cm的土层内，占总量的93.32%。6 cm地径的红枣根系生物量在垂直方向呈先增加后减小再增加后减小的趋势，出现两个峰值，最大值出现在30～40 cm的土层内，所占百分比为31.13%；6 cm地径红枣根系生物量主要分布在0～50 、70～100 cm的土层内，占总量的96.03%。9 cm地径的红枣根系生物量在垂直方向呈先减少后增加再减小的趋势，出现两个峰值，最大值出现在0～10 cm的土层内，所占百分比为19.61%；9 cm地径红枣根系生物量主要分布在0～60 、100～140 cm的土层内，占总量的84.15%。随着地径的增大，根系垂直方向的分布范围逐渐扩大。

2.3 不同地径红枣根系生物量二维分布

图2 不同地径红枣生物量垂直分布Fig .2 Biomass vertical distribution of different ground diameters of red jujube

表2 不同地径红枣生物量垂直分布百分比Table 2 Vertical distribution percentage of different ground diameters of red jujube biomass %

由图3可知，3 cm地径的红枣根系生物量在距离树干0～200 cm、土层深度0～130 cm范围内根质量密度为0.013 2 g/cm3，若将其视为100%，则距离树干0～50 cm、土层0～50 cm内根系生物量分布比较集中，所占百分比为75.15%。由图4可知，6 cm地径的红枣根系生物量在距离树干0～275 cm、土层深度0～160 cm范围内根质量密度为0.027 8 g/cm3，若将其视为100%，则距离树干0～50 cm、0～50 cm的土层内根系生物量分布比较集中，所占百分比为63.31%。由图5可知，9 cm地径的红枣根系生物量在距离树干0～300 cm、土层深度0～190 cm范围内根质量密度为0.055 4 g/cm3，若将其视为100%，则距离树干0～50 cm、0～50 cm的土层内根系生物量分布比较集中，所占百分比为54.53%。从图3、图4、图5可以看出，3个不同地径红枣根系生物量分布集中区都在距离树干0～50 cm、0～50 cm的土层内，所占总量的百分比分别为75.22%、63.31%、54.53%。随着地径的增大，红枣根系生物量的分布广度和深度也不断扩大。

图3 3 cm径级红枣根系生物量在土壤空间X-Z平面上的投影Fig.3 Projection in soil space X-Z plane of root biomass of red jujube (3cm diameter class)

图4 6 cm径级红枣根系生物量在土壤空间X-Z平面上的投影Fig.4 Projection in soil space X-Z plane of root biomass of red jujube (6 cm diameter class)

3 结论与讨论

在水平范围内，不同地径级红枣根系生物量随着水平距离的增加而减小，不同地径级红枣根系生物量分布范围随着地径增加分布范围也在扩大，不同地径（3、6、9 cm）的红枣水平分布范围分别为0～200、0～275、0～300 cm。3个不同地径级（3、6、9 cm）红枣根系生物量的最大值都出现在距树干0～25 cm处，分别占总量的58.52%、59.06%、71.68%，且在距离树干50～70 cm处，3种地径根系生物量都呈现出急剧下降的趋势。

图5 9 cm径级红枣根系生物量在土壤空间XZ平面上的投影Fig.5 Projection in soil space X-Z plane of root biomass of red jujube (9 cm diameter class)

在垂直方向上，3 cm地径的红枣根系生物量随土层深度增加呈先增加后减小的趋势，最值出现在20～30 cm处。6 cm地径的红枣根系生物量随土层深度增加呈先增加后减小再增加再减小的趋势，出现两个峰值，最值出现在30～40、70～80 cm处。9 cm地径的红枣根系生物量随土层深度增加先减少后增加再减小的趋势，也出现两个峰值，最值出现在0～10、100～110 cm处。究其原因是地下粘土层比较丰富，因此土壤质地条件是影响吸收根分布的一个重要因素。

不同地径的红枣根系生物量随着土层深度的增加变化各异，3 cm地径的红枣根系出现一个峰值，随着地径的增加，6、9 cm地径的红枣随着土层深度的增加都出现第二个峰值，且随着地径的增加，峰值出现的深度也增加。与国内一些研究结果存在差异，魏国良等[11]对梨枣根系的研究表明根质量密度随土层深度的增加先减少而后又稍有增加；张劲松等[5]对石榴树吸收根的研究表明根长密度在垂直方向上呈负指数函数分布；史彦江等[7]对枣棉间作系统枣树根系的研究表明，随土层增加根质量密度先升高后降低的趋势。究其主要原因是，本试验地50 cm以下粘土层比较丰富，而粘土保水性较好，有利于根系发育。Jackson等[12]认为，土壤空间异质性是导致根系分布空间异质性的主要原因。

[1] 杜晓军,刘常富, 金 罡,等.长白山主要森林生态系统根系生物量研究[J].沈阳农业大学学报,1998,29(3): 229-232.

[2] 张劲松,孟 平,尹昌君.果农复合系统中果树根系空间分布特征[J].林业科学，2002,38（4）30-33.

[3] 张良德,徐学选,胡 伟,等.黄土丘陵区燕沟流域人工刺槐林的细根空间分布特征[J].林业科学, 2011,47(11):31-36.

[4] 张劲松,孟 平,尹昌君,等.苹果-小麦复合系统中作物根系时空分布特征[J].林业科学研究,2002, 15(5):537-541.

[5] 张劲松,孟 平.石榴树吸水根系空间分布特征[J].南京大学学报，2004,28(4): 89-91.

[6] 司建华,冯 起,等.荒漠河岸林胡杨吸水根系空间分布特征[J].生态学杂志，2007,26(1):1-4.

[7] 史彦江,俞 涛,哈地尔.依沙克,等.枣粮(棉)间作系统枣树根系空间分布特征[J].东北林业大学学报,2011,39(10):59-64.

[8] 俞 涛,哈地尔·依沙克,宋锋惠,等.枣棉间作系统枣树根系空间分布特征研究[J].新疆农业科学, 2012,49(1):46-51.

[9] 郝仲勇,杨培岭,刘洪禄,等.苹果树根系分布特性的试验研究[J].中国农业大学学报,1998,3（6）:63-66.

[10] 姚立民,康绍忠,龚道枝,等.苹果树根系吸水模型研究[J].灌溉排水学报, 2004,23(6):67-70.

[11] 魏国良,汪有科,王得祥.梨枣人工林有效吸收根系密度分布规律研究[J].西北农林科技大学学报,2010,(1):133-138．

[12] Jackson R B, Mooney H A, Schulze E D. A global budget for fi ne root biomass, surface area, and nutrient contents[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 1997, 94(14):7362-7366.

Spatial distribution characteristics of root system biomass of Ziziphus jujube in juvenile phase

LI Hong, YANG Chan-chan, GUO Guang-hua, ZHANG Zhi-gang
(Xinjiang Academy of Forestry Sciences, Urumqi 830000, Xinjiang Uygur Autonomous Regions, China)

In order to understand the root system biomass of different ground diameter red jujube and its spatial distribution, improve the management level of the red jujube, provide scientif i c reference, based on the soil excavation and Stratif i ed Sampling Technique and by using WinRHIZO Pro2010a, the spatial distribution of roots’ biomass of Ziziphus jujube in juvenile phase under irrigation conditions were investigated. In the horizontal direction, the ground diameters of the red jujube (3 cm, 6 cm and 9 cm) horizontal distribution range respectively 0～200 cm, 0～275 cm, 0～300 cm, and more than 70% root biomass distribution of ground diameters (3 cm, 6 cm, 9 cm)red jujube were in 0～50 cm from the tree trunks. In the vertical direction, the root biomass of 3 cm ground diameter varied with the soil depth fi rst increased and then decreased, the maximum value appeared in 20 cm ～ 30 cm soil depth; the root biomass of 6 cm ground diameter changed with the soil depth fi rst increased then decreased again re-increased and re-decreased, there were two peaks values, the maximum values appeared in 30 cm ～ 40 cm, 70 cm ～ 80 cm soil depth; the root biomass of 9 cm ground diameter of varied with the soil depth fi rst decreased then increased and re-decreased, there were two peaks values, the maximum values appeared in 0 cm ～ 10 cm, 100 cm ～ 110 cm soil depth. With the increase of the horizontal distance from the roots to the tree trunks, the red jujube roots’ biomasses of different ground diameters decreased, with the increase of the ground diameters the distribution of the roots’ biomasses were expanded.With the increase of soil depth, the red jujube root biomass distribution lows were different.

Ziziphus jujube Mill; juvenile phase; root system biomass; spatial distribution; different ground diameter

S718.55+6；S727.3

A

1673-923X(2013)05-0059-06

2012-10-12

林业公益性行业科研专项重大项目“新疆特色林果提质增效关键技术研究与示范”（201304701）

李 宏（1962-），男，陕西人，研究员，博士，博士生导师，主要从事森林培育方面的研究工作；

E-mail: hong1962@126.com

[本文编校：谢荣秀]