不同土壤緊實度對平邑甜茶根系特征及氮代謝的影響

摘要：以盆栽平邑甜茶為試材，研究了不同土壤緊實度對其幼苗根系特征和氮代謝的影響。結果表明，土壤緊實度增加顯著抑制平邑甜茶地下部分的生長，表現為根系長度、側根數量以及延長根和黃褐色須根的質量、總表面積和總長度均隨著土壤容重的增加而降低，根系活力也隨土壤容重的增加顯著降低，葉片和根系硝態氮質量分數則隨土壤容重的增加而增加；葉片和根系中銨態氮質量分數的變化趨勢一致，均是容重為1.3g·cm^-3處理的最高，1.5g·cm^-3處理次之，而緊實度小的1.1g·cm^-3處理最低；葉片硝酸還原酶活性隨著土壤容重的增加而降低。而根系硝酸還原酶活性和葉片谷氨酰胺合酶活性以中等緊實度的1.3g·cm^-3處理最高，1.5g·cm^-3處理顯著低于其他處理，根系谷氨酰胺合酶活性則隨著容重增加而升高。結果說明土壤緊實度能直接影響平邑甜茶植株的氮代謝活動，進而影響植株對養分的吸收和利用。

關鍵詞：平邑甜茶；土壤緊實度；根系特征；氮代謝

中圖分類號：S661.1

文獻標識碼：A

文章編號：1009-9980(2009)05—593—04

土壤緊實度是衡量土壤緊實程度的指標，一般用容重表示。它和土壤質地共同影響著土壤的通氣性、溫度、水分及耕作性質。并進一步影響著土壤微生物的數量與活性、土壤養分的轉化及植物對養分的吸收等狀況，其對植物生長發育及產量的影響已成為全球關注的農業生產問題之一。

機械化操作、人工田間作業時頻繁踩踏、不當的耕作措施、土壤干旱等因素。容易使果園土壤出現過于緊實的現象。土壤緊實度提高，土壤硬度增大，孔隙度降低，土壤水分和氣體質量分數降低，機械阻力也增加，從而影響作物的生長代謝。研究表明，土壤容重增大，平邑甜茶生長受抑，葉片內部光能機構功能下降；玉米葉片擴展速率降低，植株變小；生姜根系活力降低、光合作用減弱、葉片的電解質滲漏率及MDA質量分數升高，從而加速生姜衰老；降低蠶豆幼苗的根、莖干質量，及黃瓜根系干物質積累；影響根系的生長發育及生理代謝目。

平邑甜茶是蘋果生產中應用比較廣泛的砧木，具有高度無融合生殖能力，實生苗個體一致性好，易于檢測處理間的差異。我們以平邑甜茶(MalushupehensisRehd.)為試材，研究不同土壤緊實度對其幼苗根系特征及氮代謝的影響，旨在為蘋果栽培及果園管理提供指導。

1 材料和方法

1.1 土壤緊實度處理

試驗于2006年4—10月在山東農業大學果園進行。盆栽用土為普通壤土加適量有機肥(有機質質量分數為3.54％，速效氮87.05mg·g^-1、磷135.23mg·g^-1、鉀115.7mg·g^-1)，試驗設3個土壤緊實度處理，按不同容重配比，分別為1.1g·cm^-3、1.3g·cm^-3和1.5g·cm^-3，用A、B、C表示，各處理6次重復。根據土壤緊實度要求、盆缽體積及土壤含水量計算出每個處理所需的土壤量依次為6.22kg、7.35kg和8.48kg，然后裝盆(必要時采用木夯錘擊)。陶瓷盆內徑30cm，內高19cm，每處理土壤裝至離盆邊3cm處。經層積露白的平邑甜茶種子播種于育苗基質中，待長至四葉一心時定植于供試基質中，每盆栽1株，常規管理。于10月進行測定。

1.2 測定方法

將洗凈的植株從莖基部剪斷，用吸水紙吸干。統計側根條數，用游標卡尺測定主根直徑，之后將白色新根(延長根)和黃褐色須根剪下分別稱重，待測樣品置于4℃冰箱中備用。

用國產NUScan700平板掃描儀進行根系掃描、照相。樣品圖像用Detta-TSCAN根系分析系統(Detta-TDeviceLad，Cambrdge，UK)進行分析處理，記錄根系的長度、表面積和根直徑。

取混合的黃褐色須根，采用TTC比色法測定根系活力；銨態氮(NH⁺⁴-N)質量分數、硝態氮(N0^-3-N)質量分數、硝酸還原酶(NR)和谷氨酰胺合酶(GS)活性的測定參照現代植物生理學實驗指南的方法。

以上指標測定均3次重復，原始數據及作圖采用Excel2003完成，用DPS軟件進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同土壤緊實度對平邑甜茶幼苗根系特征的影響

從表1看出，隨著土壤容重的增加，平邑甜茶幼苗主根的長度、側根數量、最長側根和最短側根的長度均顯著降低。而主根的直徑以B處理最大、A處理次之，C處理最小。

延長根和黃褐色須根的質量隨著土壤容重的增加呈下降趨勢(表2)。其中B、C處理的延長根質量分別比A處理低57.01％和65.42％，黃褐色須根質量分別比A處理低47.22％和58.06％。延長根和黃褐色須根的總表面積和總長度也隨著土壤容重的增加顯著降低，而延長根直徑以中等緊實度B處理最大，A處理次之，C處理最小，黃褐色須根直徑則隨著土壤容重的增加而增加，B、C處理分別比A處理高18.2％和22.22％。這進一步說明了土壤緊實度增加會顯著降低平邑甜茶地下部分的生物量。

2.2 不同土壤緊實度對平邑甜茶根系活力的影響

隨著土壤容重增加，平邑甜茶黃褐色須根的根系活力顯著降低，B、C處理根系活力分別比A處理低24，06％和43，01％(圖1)，說明土壤緊實度增加降低了黃褐色須根的代謝活動。

2.3 不同土壤緊實度對平邑甜茶葉片和根系氮代謝的影響

2.3.1對葉片和根系硝態氮、銨態氮質量分數的影響從圖2可知，不同處理平邑甜茶葉片和根系硝態氮質量分數的變化趨勢一致，由高到低的次序為C>B>A，B、C處理葉片硝態氮質量分數分別比A處理高11.43％和63.27％，根系硝態氮質量分數分別比A處理高28.12％和28.39％；葉片和根系銨態氮質量分數的變化規律一致(圖3)，均是B處理最高，C處理次之，A處理最低。以上說明隨著土壤緊實度增加，平邑甜茶葉片和根系硝態氮質量分數增加，銨態氮質量分數也呈增加趨勢。但以中等緊實度的B處理質量分數最高。

2.3.2 對葉片和根系NR、C-S活性的影響從圖4，5可知，平邑甜茶葉片NR活性隨著土壤容重的增加而降低，B、C處理分別比A處理低11.04％和39.94％。而根系NR活性和葉片GS活性B處理最高，C處理顯著低于其他處理，根系GS活性則隨著容重增加而升高，B、C處理分別比A處理高80％和90％。這說明土壤緊實度能直接影響植株氮代謝活性，進而影響植株對養分的吸收和利用。

3 討論

本試驗中，隨著土壤容重增加，平邑甜茶植株根系的長度以及延長根和黃褐色須根的總表面積顯著降低。黃褐色須根變得短粗，這與前人的研究結果一致。另外，隨土壤緊實度增加，黃褐色須根根系活力也顯著下降，這可能因為土壤緊實度增加使土壤孔隙變小、板結程度提高，土壤中氧氣濃度降低，因而根系活力明顯下降。

隨著土壤容重增加，平邑甜茶葉片和根系硝態氮質量分數增加，銨態氮質量分數以中等緊實度的B處理為最高。這可能是因為生長在緊實土壤中的作物根系變短變粗，同時根系分泌大量的黏性物質，使根系和土壤緊密相連，而這種緊密的接觸可以有效地提高根系對土壤中營養物質的吸收，同時平邑甜茶葉片和根系NR活性則隨著土壤容重增加而降低，從而促進葉片和根系中氮素的積累。而根系GS活性則隨著容重的增加而升高，這可能是因為容重增加，根系遭受的阻力增加，根系活力降低，造成NR活性降低，但同樣由于根系與土壤接觸緊密，使得根系對營養物質的吸收增加，從而最終誘導其GS活性增加。

綜上所述，隨著土壤緊實度增加，平邑甜茶根系活力、主根的長度、最長側根和最短側根的長度、側根數量、延長根和黃褐色須根的質量均顯著降低；土壤緊實度能直接影響平邑甜茶植株氮代謝活動，進而影響植株對養分的吸收和利用，隨著土壤緊實度增加，其葉片和根系硝態氮質量分數增加，銨態氮質量分數以中等緊實度的處理為最高，說明適當的增加容重可以增強其根系的吸收功能。關于更高土壤緊實度處理對平邑甜茶的影響尚需進一步研究。