切根与不同形态氮素对板栗苗木根系构型及生长的影响1)

王雪莹 郭素娟

(北京林业大学，北京，100083)

根系作为植物重要的吸收与合成器官，不仅起到支撑作用，提供了叶片光合作用所需要的养分和水分，而且还能合成一些激素类物质，对地上部分的正常发育和整个生物体的代谢活动有着重要的影响[1]。根系构型是指根系形态三维立体空间分布特征，它决定了根系分布和对土体搜索的效率[2]。

近年来，根系构型的研究已经成为诸多学科研究的热点问题，主要包括植物根系生长及对养分吸收利用等营养功能的研究[3-4]、不同根系构型对各种土壤环境的适应性变化的定量研究[5]、植物根系生长的三维可视化模拟研究[6]，以及根际微生物对植物根系构型的影响[7]。目前仅对于容器苗的根系构型调控技术较为具体，如容器类型选择、营养土配置等，但对于根系空间较大的大田裸根苗，调控根系构型的技术还缺乏具体的研究。果园改土、施肥、灌水等基本栽培措施都要通过影响根系而发挥作用，所以通过一定的措施塑造适宜的根系构型，或选育具理想根系构型的果树砧木，对于有效利用土壤营养、促进作物水分和元素吸收，进而提高果树产量和质量有重要价值[8-9]。

板栗(Castaneamollissima)原产于我国，在我国的分布范围较广，是我国重要的木本粮食作物之一，提高板栗的产量和品质是许多学者比较关心的问题[12]。本研究通过对大田板栗苗木进行切根及不同形态氮素追肥，探究不同调控技术对板栗根系构型的影响，以及对板栗生长发育的作用效果，探讨调控板栗大田苗木根系构型的适用技术，以期为培育高质量板栗苗木提供科学依据。

1 试验地概况

研究区域位于河北省迁西县北京林业大学经济林(板栗)育种与栽培实践基地。该地区地势平坦，属于东部季风暖温带半湿润气候，年平均气温为10.9 ℃，最冷月(1月)平均气温-6.5 ℃，最热月(7月)平均气温25.4 ℃；年平均降水量为744.7 mm，主要集中在7月和8月。全年日照时间为2 581.5 h，无霜期为176 d。试验地成土母质为片麻岩，土壤质地为沙壤土，土壤类型为褐土。

2 材料与方法

将采集于河北省迁西县板栗园的板栗种子采用常规方法进行播种育苗。随机选取大小均匀、颗粒饱满的板栗种子，在催芽之前，先将种子消毒。将选好的种子用质量分数为0.3%～1.0%的次氯酸钠溶液浸泡0.5 h，取出阴干。将种子与等量的湿润细沙搅拌均匀，放在背阴通风的地方，上部再盖20～30 cm的细沙，进行低温层积催芽。于同年3月份进行板栗种子播种。

试验采用完全随机区组设计。于幼苗期进行切根，分别为切根深度12、8、4 cm，不切根为对照CK，记为X1、X2、X3、X4。切根时在苗木一侧挖沟，确定深度后，进行直切。

针对切根与不切根苗木，在速生期来临之前，采用不同形态氮素的铵态氮肥(尿素)和硝态氮肥(硝酸钠)进行叶面喷施追肥，将铵态氮肥(尿素)、硝态氮肥(硝酸钠)、不施肥对照分别记为N1、N2、N3，质量分数0.3%，连续追肥3次，每次间隔1周。每处理20株，重复3次，共720株当年生苗木。

在板栗苗木生长过程中，每间隔半个月用游标卡尺测量一次苗高、地径，观察不同处理苗木的生长状况和差异。在苗木生长结束后即10月份用挖掘法结合水冲法全根挖掘板栗苗木，根样取回后洗净。用Epson Twain Pro根系扫描仪扫描获取图像，扫描时将根系放在透明塑料板上，用镊子将各条根系充分展开，扫描后的图像用WinRhizo根系分析系统进行分析。分析后的活根置于80 ℃烘箱烘干至恒质量，用电子天平称量(精确到0.001 g)估算生物量。

表1 不同处理组的切根深度和氮肥形态

使用SPSS22.0软件进行数据统计分析，采用单因素方差分析和Duncan法比较不同处理下板栗苗木根系指标和形态指标的差异性。

使用Microsoft Excel 2007进行图表制作。

3 结果与分析

3.1 不同处理对板栗苗木苗高和地径的影响

由表2可见不同处理的板栗苗木从切根前到生长期结束时的苗高和地径变化情况。考虑到板栗苗木在切根及施肥的处理前各株生长情况的差异性，本研究选择苗高生长量和地径生长量作为衡量板栗苗木生长情况的指标，而没有选用生长期结束后的苗高和地径最终值。

表2 不同处理板栗苗木苗高生长量和地径生长量

注：表中数值为平均值±标准差；同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

苗高生长量最大的为X2N2，即切根深度为8 cm施用硝酸钠的处理。不同处理板栗苗木苗高生长量的变化范围为6.98～1.05 cm。经Duncan多重比较可知，处理X2N2仅与处理X1N2、X1N3、X3N3间存在显著差异(P<0.05)，与其他处理差异性不显著(P>0.05)，不同形态氮素或不同切根深度的单一处理对板栗苗高影响均无明显规律。地径生长量最大的为X4N1即不切根施用尿素的处理。不同处理板栗苗木地径生长量的变化范围为3.78～1.97 mm。不同处理板栗苗木地径生长量差异性不显著(P>0.05)，但切根处理的地径生长量均值要小于不切根处理的地径生长量均值，推断切根处理使苗木地径增大受到抑制。

3.2 不同处理对板栗苗木根系总长度、总表面积、总体积的影响

由表3可见不同处理下板栗苗木根系的总长度、总表面积、总体积。总根长平均值最大的为X2N1处理，即切根深度8 cm施用尿素的处理，不同处理板栗苗木总根长的变化范围为707.52～222.84 cm，各处理间存在显著差异性(P<0.05)。

表3 不同处理板栗苗木根系总长度、总表面积、总体积

注：表中数值为平均值±标准差；同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

总表面积平均值最大的为X1N1处理，即切根深度12 cm施用尿素的处理，不同处理板栗苗木根系总表面积的变化范围为193.72～72.01 cm2，各处理间存在显著差异性(P<0.05)。总体积平均值最大的为X1N1处理，即切根深度12 cm施用尿素的处理，不同处理板栗苗木根系总体积的变化范围为4.48～1.85 cm3，各处理间存在显著差异性(P<0.05)。且在同样切根深度处理下，施用尿素的苗木在此3项指标上均大于施用硝酸钠的苗木，可推测铵态氮肥对板栗苗木根系生长发育促进效果更好。

3.3 不同处理对不同径级板栗苗木根系长度、表面积、体积的影响

由表4可见不同处理下板栗苗木根系长度、表面积、体积在不同径级侧根中的分布情况。不同处理下的苗木根系均表现出在0

表4 不同处理下不同径级板栗苗木根系长度、表面积、体积

注：表中数值为平均值±标准差；同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

3.4 不同处理对板栗苗木生物量和根冠比的影响

由表5可见不同处理下板栗苗木的生物量和根冠比。其中X1N1即切根深度12 cm施用尿素的处理为生物量最大的处理，X3N3即切根深度4 cm不施肥的处理为生物量最小的处理，不同处理之间存在显著差异性(P<0.05)。苗木根冠比均大于1，即地下部分干质量均大于地上部分干质量，其中X2N1即切根深度8 cm施用尿素的处理为根冠比最大的处理，X3N3即切根深度4 cm不施肥的处理为根冠比最小的处理，不同处理之间存在显著差异性(P<0.05)。苗木培育需注重地上部分和地下部分的均衡性，在判断苗木生长情况时要同时比较多个指标。

表5 不同处理下板栗苗木生物量、根冠比

注：表中数值为平均值±标准差；同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

4 讨论与结论

我国的板栗园主要分布在干旱少雨、缺少水源、土壤贫瘠的山区，对根系吸收水分的能力有较高要求，且生产中板栗繁殖常采用嫁接育苗方法，所以培育根系发达的砧木对于嫁接成活及后期生长具有重要意义[13]。

切根深度或切根比例与切根效果密切相关，要选择既能达到预期切根效果又不会阻碍苗木生长发育的适宜切根深度或切根比例至关重要[18]。许春锦对红锥切根育苗试验的研究、林志鹏对切根育苗对马尾松林木及幼林效应研究、王德祥等对湿地松大田育苗截根技术研究，均表明切根育苗可抑制苗木主根生长，促进侧根根系发育，且不同树种育苗适宜的切根深度或切根比例有所不同[19-22]。本研究中，在总根长、总表面积、总体积3项指标上，不同切根深度处理从大到小表现为切根深度8 cm、切根深度12 cm、不切根、切根深度4 cm的趋势，所以推断更适宜板栗苗木培育的切根深度为8 cm。但对板栗苗木进行切根处理来促进侧根发生的同时也对其根系造成了伤害，对苗木造成的伤害必将引起苗木形态和生理上的其他变化，这种变化在苗木培育后期是否会影响苗木嫁接或移栽成活仍然有待研究。

本研究通过板栗苗木苗高生长量、地径生长量、根系总长度、总表面积、总体积、不同径级侧根的长度、表面积、体积，以及根冠比等指标探究了切根深度和不同形态氮素追肥的交互作用对于板栗根系构型及生长的影响。其中X2N2处理苗高生长量最大，但仅与3个处理有显著差异，不同处理间地径生长量无显著差异。在根系指标方面，X1N1与X2N1两个处理在总的根长度、表面积、体积和不同径级侧根的长度、表面积、体积上都显著高于其他处理。综合考虑，X2N1处理在极细根(0