限根栽培下不同土壤对枸杞生长的影响

2022-02-17代红军王振平

农业科学研究 2022年4期

刘素，代红军，王振平，何君

（1.宁夏大学农学院，宁夏银川 750021；2.宁夏农林科学院，宁夏银川 750002）

限根栽培技术是将根系置于一定范围，通过控制根系体积和数量，改变根系分布和结构，优化根系功能。决定果树生长发育的靶体器官是根系[1]，通过限根栽培可以调节植株地上部和地下部、营养生长和生殖生长的关系[2]，从而克服传统施肥的盲目性，做到有的放矢施肥。目前，研究人员已在多种果树上开展了限根栽培试验，如杨桃[3]、葡萄[4]、柑桔[5]、桃[6]、樱桃[7]等，此种栽培方法能抑制枝梢、叶片等营养器官生长，促进花、果等生殖器官发育[8]，提高果实品质，还能避免因化学调控可能带来的环境污染问题。

枸杞是茄目茄科枸杞属落叶灌木，高约1 m。枸杞有一定的药用价值，其在宁夏的种植栽培历史悠久[9-10]。宁夏属于温带大陆性气候，干旱少雨，土壤保水保肥性差。将限根栽培技术引入枸杞种植，对于提高水肥利用率具有重要意义，目前对枸杞进行限根栽培的研究相对较少。本试验以宁杞1号[11—12]为材料，进行不同土壤处理的限根栽培种植，研究限根栽培条件下不同土壤对枸杞成活、生长及果实糖分的影响，以期为宁夏枸杞限根栽培技术提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019年4—9月在宁夏平罗沙湖枸杞观光园试验基地进行。试验材料为宁杞1号。宁杞1号抗旱性、适应性强。株行距为1 m×2 m。每处理小区面积为100 m2，水肥管理一致。当地光照充足，积温高，土壤属砂质土壤类型，中度盐碱地，土壤耕作层（0～40 cm）pH均值为7.77，w（全盐）=4.20 g/kg，w（有机质）=16.20 g/kg，w（全氮）=1.14 g/kg，w（全磷）=0.79 g/kg，w（全钾）=19.80 g/kg，w（速效氮）=86.50 mg/kg，w（速效磷）=21.00 mg/kg，w（速效钾）=356.00 mg/kg。

1.2 试验设计

试验以常规栽培为对照（CK），限根栽培处理设置5种土壤组合，分别为原土（N1）、原土1/2+砂土1/2（N2）、原土2/3+沙1/3（N3）、原土1/2+沙1/2（N4）、沙+表层盖土（N5）。各处理均为1行长势较为一致的植株，在每处理中随机选择5株植株进行标记，测量各项指标。试验地进行滴灌，肥料随水滴施。限根栽培操作方法：直接在试验地挖沟，一行80 m左右，中间垄起，铺设塑料薄膜，再堆土进行种植，利用隔离薄膜限制植株根系的生长空间，使根系只在垄内生长。行距为2 m，垄的规格为面宽60 cm，底宽100 cm，高40 cm，垄容积为0.493 m3。

1.3 测定项目与方法

每隔15 d统计枸杞苗成活率，对标记植株测定生物量：①株高，采用卷尺测量；②茎直径（距离地面5 cm处），采用游标卡尺测量；③新梢长度，新梢长出后，挑选植株上、中、下部位的3个新梢进行标记，采用卷尺测量；④叶面积，待枸杞萌芽长出5片叶，随机选择植株上、中、下部位的3片叶，使用直尺测量长和宽，利用系数法[13]计算叶面积。

枸杞成熟后，测定果实百粒质量；采用DNS比色法测定果实还原性糖；采用蒽酮比色法测定果实可溶性总糖。

在枸杞成熟期，每处理随机选择枸杞植株，对其根围土壤进行采样。确定3个采样点，先刮去2～3 mm表层土，再用铁铲取样。取深20 cm、宽10 cm、厚1～2 cm的土片，各采样点取土量一致。将采集的土样摊放在塑料布上，捏碎大块，拣掉石砾、动植物残体等杂物，充分混匀，然后采用“四分法”保留0.5 kg土样，装入袋中带回实验室。使用DDS-308F型电导率仪测定土壤EC值；利用电位法测定土壤pH；采用烘干称质量法测定土壤含水率。

1.4 数据统计与分析

利用Excel、Origin等软件对试验数据进行整理统计并制图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤特性的影响

由表1可知，各处理间土壤EC值差异显著，CK的EC值显著低于限根栽培处理N2—N5。试验地位于宁夏北部地区，土壤偏碱性。各处理间土壤含水率存在显著差异，CK的土壤含水率显著高于限根栽培处理。CK与N1均为原土栽培，而N1为限根栽培方式，其土壤EC值、pH、含水率与CK均存在显著差异；处理N2为原土1/2＋砂土1/2，N2的土壤含水率低于N1。砂土通透性强，通气良好，好气性微生物活动有利于土壤有机质矿质化加快，土壤毛管作用强；但其保肥性能差，养分含量低，作物后期易脱肥早衰。处理N3、N4、N5的土壤含水率依次降低，原因是沙土土质疏松，透水透气性好，但保水保肥能力差，适宜耕种的条件有限。

表1 不同处理对土壤特性的影响

2.2 不同处理枸杞苗成活率

由图1可知，CK与处理N1的枸杞苗成活率相近。处理N2的枸杞苗成活率在前期较CK与N1相差不大，但由于砂土养分含量低，保肥性差，N2的枸杞苗成活率在生长后期明显下降。处理N3、N4的下降趋势相近。N5为全沙处理，其保水保肥性差，枸杞苗成活率变化较大，下降趋势明显。此外，由于宁夏北部地区夏季温度高，干旱少雨，限根栽培的植株根域温度持续处在较高水平，使植株的生长发育受到抑制，因而枸杞苗成活率有所下降。

图1 不同处理枸杞苗成活率

2.3 不同处理对枸杞植株生物量的影响

由图2可知，限根栽培与常规栽培的植株地上部营养生长差异较明显。在枸杞生长前期，限根处理的各生长指标与常规栽培的较为接近，甚至略高于常规栽培，但是到了枸杞生长后期，由于常规栽培植株的根部不受空间限制，生长发育更为旺盛，因此其各项生长指标与限根处理的差异增大。而限根栽培植株的根系分布在有限范围内，根系较密集，根域较狭小，这使得植株的营养集中供应于生殖器官生长发育，而营养生长，如株高增长、叶面积增大、茎直径增长、新梢生长，均因根部生长受限而生长缓慢甚至停滞。

图2 不同处理对枸杞植株生物量的影响

2.4 不同处理对枸杞果实百粒质量的影响

由表2可知，绿果期处理N2—N4的百粒质量较其他处理差异显著。在转色期各处理果实百粒质量发生较大变化，各处理间差异显著。枸杞成熟后，处理N2、N3与其他处理间差异显著。这说明在枸杞生长发育后期，限制根域空间不仅能使新枝生长适时停止，减少光合作用产物的浪费，而且还能促进果实上色和糖分积累，使果实百粒质量高于常规栽培。

表2 不同处理对枸杞果实百粒质量的影响

2.5 不同处理对枸杞果实糖分的影响

由表3可知，枸杞成熟后，限根处理的果实可溶性总糖质量分数高于常规栽培，其中处理N2与其他处理间差异显著；限根处理的果实还原性糖质量分数为12%左右，均高于常规栽培，但各处理间差异不显著。这说明在枸杞生长发育后期，限根处理的植株根系分布在有限范围内，根域狭小，这使得植株营养集中供应于生殖器官生长发育，光合作用产物利用率高，因此果实总糖分积累量高于常规栽培。

表3 不同处理对枸杞成熟期果实糖分的影响

3 讨论

限根栽培通过将作物根系限制在一定介质或空间中，使其体积和数量增长受限，从而调节作物生长发育，以达到高产、高效、优质的目的[14]。从栽培优势看，限根栽培可以促进作物生殖生长，有效减少生长冗余，避免植株营养浪费，从而提高经济系数。限根栽培使植株地上部和地下部成为一个统一整体，相互联系又互相制约，一方的正常生长发育以另一方的正常生长发育为前提，限制一方的生长，势必会影响另一方的生长，因而通过限制根系生长抑制营养生长从而促进果实发育，不但影响根冠比，还影响果实品质和产量经济系数[15]。从栽培技术看，限根栽培可有效控制水肥，避免其流失，做到精准灌溉，水分不流失，实现节水栽培。从栽培条件看，限根栽培可以不受土壤条件限制，在一些地下水位高、土壤盐碱化严重或土传病害严重的地区都可以进行[16]。此外，限根栽培的根域容积小，还能提高土壤有机质利用效率。但限根栽培不适用于粗放式种植，须进行精耕细作，因此不适宜进行大面积大田种植。试验中的垄式限根栽培操作方法较为简便，但这一方法只适合于冬季较温暖土壤没有结冻的地区，而在夏季限根栽培受根域土壤水分、温度稳定性等条件的限制较大。限根栽培方式有沉降式、平台式、半沉式、沟槽式、坑式[17]等，应根据不同气候条件选择适宜的方式。此外，应根据限根栽培对肥水的要求选择适宜的灌溉方式，使根际分泌物处于一个动态清理过程，否则会过度抑制生长。

限根栽培通过控制地下部根系的生长发育进而控制地上部的营养生长[18]，这在其他园艺作物上已得到验证[19]。本试验结果表明，枸杞根域温度持续较高，会使枸杞生长发育受到抑制，导致成活率下降，这与黄婷等[20]的研究结果相符。限根栽培有利于促进枸杞苗生长发育前期的营养生长，而在生长发育后期，根域空间受限，则抑制了地上部的营养生长[21]。这是因为在作物生长前期，限根处理促进侧根、须根生长，并且根系生长空间的营养和水分较丰富，使植株的生长发育与常规栽培差距不大，甚至略高于常规栽培。而到了生长发育后期，叶片蒸腾使根域水分降低快，不断的水分胁迫使新枝适时停止生长，从而导致株高、新梢长度、叶面积、茎直径均低于常规栽培。

限根栽培将作物根系限制在一定空间内，这提高了肥料利用率，避免了盲目施肥对作物生长和果实品质造成的不良影响，从而提高了果实品质[22]。本试验中，限根处理的成熟期枸杞百粒质量均显著高于常规栽培，各处理之间存在显著差异，果实总糖质量分数高达60%。这是因为在转色期前后，叶片的蒸腾作用使限根栽培植株狭小的根际空间的土壤含水量快速降低，避免了土壤含水量过高造成的植株贪青旺长及果实成熟不良现象，从而促进了果实上色和糖分积累[23]。有研究表明，根系生长受限会对果实糖分种类产生影响。目前，枸杞限根栽培的基础性研究还不够深入，其作用机理及对营养生长、生殖生长和果实品质的影响有待进一步研究。