水、肥供應對一品紅根系形態和生理指標的影響1)

孫向麗

(蘇州大學，蘇州，215123)

張啟翔

(北京林業大學)

花卉栽培是一個多因素復合的系統，各種環境條件協調配合才能生產出優質的花卉產品。澆水和施肥是花卉栽培中日常管理的主要內容，也是影響花卉品質的重要因素。由于水分和肥料主要通過根系作用于植物的形態建成和發育，隨著相關研究的不斷深入，對于植物根系的研究已逐漸受到重視。目前，關于水、肥對植物根系的研究多集中在冬小麥(Triticum aestivum)、玉米(Zea mays)、水稻(Oryza sativa)和棉花(Gossypium hirsutum)等農作物上，認為隨土層深度增加，農作物的根長密度和根質量密度均逐漸減小，適度地控水有利于下層根系發育，同時能提高農作物的水分利用率。肥料對農作物根系的作用一定程度上受水分因子的制約，缺水條件下，施肥對于農作物的根質量和根長的增加效果均不明顯，正常水分條件下施肥能明顯促進根系生長。此外，不同的水、肥供應在農作物不同發育時期的作用也不盡相同，根據農作物發育的不同特點制定合理的水、肥供應方案，對于提高農作物產量，提高水、肥利用率，減少環境污染有重要意義［1－11］。在關于水、肥對花卉生長發育的影響的試驗中，過量灌溉和施肥的現象普遍存在，而且研究者過分關注地上部分的栽培表現，對根系研究的重要性缺乏足夠的認識，往往導致試驗失敗，并造成極大的資源浪費。一品紅(Euphorbia pulcherrima)是國內外花卉貿易中的重要盆花種類，前人在一品紅的組培快繁［12］、花期調控［13－14］、病蟲害防治［15］等方面做了大量研究，但未見水分和肥料對其根系生長發育影響的報道。本試驗以一品紅品種‘天鵝絨’為對象，研究不同水、肥供應對其根系形態和生理指標的影響，探討一品紅盆花栽培適宜的水、肥供應方式。

1 材料與方法

盆栽試驗在北京林業大學林業科技股份有限公司溫室內進行。以一品紅紅色中生品種‘天鵝絨’為試驗材料。以V(玉米稈粉)∶V(鋸末)∶V(珍珠巖)=2∶1∶1的基質配方進行盆栽試驗［16］，玉米稈取自北京市大興區龐各莊，鋸末(落葉松+樟子松)取自北京市朝陽區永興木材加工廠。試驗基質粉碎后于試驗前經過6個月的無氧發酵，后用40%的甲醛溶液進行消毒，充分晾曬后與珍珠巖混配。

試驗設計與布置:選取生長健壯一致、無病蟲害、根系完整的扦插生根苗，于2007年6月份上盆，移入裝好基質的180 mm×160 mm塑料盆中。設澆水頻率和施肥量2因子，每因子3水平，完全隨機區組設計，共9個處理，每個處理30株，3次重復。澆水頻率設置為基質表層向下3 cm深處含水量25%、50%和75%(分別以低、中、高水平澆水頻率表示)，基質含水量采用土壤水分測定儀TZS測定，每盆澆水量為500 mL;營養供給選用無土栽培復合肥“花多多8號”［m(N)∶m(P)∶m(K)=20∶10∶20］，根據肥料的推薦施用量設置每盆施肥量333、667、1000 mg 3個梯度(分別以低、中、高水平施肥量表示)，每周施肥1次，隨水施用。試驗設計如表1所示。

根系形態參數的測定:為綜合反映一品紅根系的生長發育狀況，選取根系累計連接數、累計長度、累計表面積和累計體積4個指標進行分析。栽培120 d后，從各處理中隨機選取5株，將根坨從花盆中取出，仔細洗凈后采用Epson Twain Pro掃描儀獲取根系形態圖像，采用WIN Rhizo系統對各處理一品紅的根系累計連接數、累計長度、累計表面積和累計體積進行分析［17］。一品紅根系形態的徑級(D)分析確定為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個徑級。

根系生長量和生理指標的測定:栽培120 d后，從各處理中隨機選取5株，分別測定不同處理的地上部和根系的干質量，以及根系吸收面積、根系活性等生理指標。植株生長量的測定采用烘干法;根系吸收面積的測定采用甲烯藍吸附法［18］;根系活性的測定采用 TTC 法［18］。

試驗數據采用SPSS 11.0進行方差分析和多重比較。

表1 一品紅的不同水、肥處理

2 結果與分析

2.1 不同水、肥供應對一品紅根系形態的影響

2.1.1 不同水、肥供應對一品紅根系累計連接數的影響

各處理的一品紅根系累計連接數在不同徑級的分布情況如表2所示，可以看出，一品紅的根系累計連接數隨根系徑級的減小不斷增加。D＞0.10 mm時，各處理的根系累計連接數差異較小。D≤0.10 mm時，不同處理的根系累計連接數均迅速增加，但增加的速度有所不同。澆水頻率相同時不同施肥量對一品紅的根系累計連接數影響較大，根系總累計連接數隨施肥量的增加先增多后減少，表明無論澆水頻率的高低，中水平的施肥量均有利于一品紅生長。施肥量相同時不同澆水頻率對一品紅的根系累計連接數也有影響。施肥量為低水平和中水平時，根系總累計連接數隨澆水頻率的提高先增多后減少;施肥量為高水平時，根系總累計連接數隨澆水頻率的提高逐漸增多，但總體低于施肥量為中水平的3個處理(處理2、5、8)。由結果還可以看出，隨著水、肥供應水平的不斷提高，水肥耦合對植物根系生長的促進作用愈加顯著。但由于植物生長對水分和肥料的要求有一個適宜的范圍，因此，澆水頻率和施肥量的增加不會持續促進根系累計連接數的增加，而是在處理5達到了最大值。不同徑級的根系累計連接數所占比例在各處理間差異較小，0＜D≤0.01 mm的毛細根所占比例最大，其次為0.01 mm＜D≤0.02 mm的細根，2個徑級的根系累計連接數之和占根系總累計連接數的58%～63%。

表2 水、肥供應對一品紅不同徑級根系累計連接數的影響 個

2.1.2 不同水、肥供應對一品紅根系累計長度的影響

根系的累計長度、累計表面積和累計體積是根系吸收范圍的重要決定因素。通常毛細根和細根占的比例越大，根系的累計長度越大。由表3可以看出，一品紅根系的累計長度隨著根系徑級的減小迅速增加。D＞0.10 mm時，各處理的根系累計長度差異較小。D≤0.10 mm時，根系累計長度的增長速度出現較大差異。澆水頻率為低水平或中水平時，根系總累計長度隨施肥量的增加先增加后減小;澆水頻率為高水平時，處理9的根系總累計長度大于處理8，但差異不顯著，這表明一定范圍內增加施肥量對一品紅根系總累計長度的增加效果顯著，但當施肥量超過植物生長的適宜范圍時，繼續施肥量對根系的生長作用不大，或有負作用。施肥量相同時，澆水頻率為低水平的根系總累計長度最小，而澆水頻率為中水平或高水平時根系總累計長度差異不明顯，表明澆水頻率超過中水平時，繼續提高澆水頻率對一品紅根系累計長度的作用不大。不同徑級的根系累計長度所占比例在各處理間差異較小，分布規律與根系累計連接數的相似，毛細根和細根的累計長度之和占根系總累計長度的59%～63%。

表3 水、肥供應對一品紅不同徑級根系累計長度的影響 cm

2.1.3 不同水、肥供應對一品紅根系累計表面積的影響

由表4可以看出，與對根系累計連接數和根系累計長度的影響不同，不同水、肥供應對一品紅根系累計表面積的影響波動較大。相同澆水頻率時，根系總累計表面積隨施肥量的增加先增大，后減小。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個徑級的根系累計表面積增加，但細根和毛細根的發育受到一定影響，造成總累計表面積減小。施肥量相同時，根系總累計表面積隨澆水頻率的提高先增大，后減小，表明高水平的水分供應不利于根系表面積的擴大，這可能與根系呼吸受阻有關。根系累計表面積在不同徑級的分布比例與根系累計連接數和累計長度不同，毛細根和細根所占比例差異較小，共同占根系總累計表面積的46%～51%。此外，0.02 mm＜D≤0.05 mm的根系也占有較大份額，在各處理間所占比例為19%～21%。

表4 水、肥供應對一品紅不同徑級根系累計表面積的影響 cm2

2.1.4不同水、肥供應對一品紅根系累計體積的影響

由表5可以看出，不同徑級的根系累計體積占總累計體積的比例差異較小，這是由于根系體積受根系直徑的影響較大，徑級較大的根系的累計體積在總累計體積中也占有一定份額。澆水頻率相同時，根系總累計體積隨施肥量的增加先增大，后減小，表明過高的施肥量對根系體積的增加作用不大。施肥量相同時，澆水頻率為中水平的根系總累計體積最大，表明中水平的澆水頻率有利于根系體積的增加。D＞1.00 mm的根系在各處理中所占比例均最小，占總根系累計體積的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個徑級的根系累計體積所占比例緩慢增大，分別占總累計體積的12%～16%、15%～17%、17%～19%、18%～22%和19%～22%。

表5 水、肥供應對一品紅不同徑級根系累計體積的影響 cm3

2.2 不同水、肥供應對一品紅根系生理指標的影響

由表6可以看出，澆水頻率為中水平的3個處理的一品紅根系干質量最大，澆水頻率為低水平的3個處理的最小。相同施肥量時，根系干質量隨澆水頻率的提高先增大，后減小，表明適宜的水分供應有利于根系生長，而水分過少或過多均會影響植物根系的發育。對根系吸收面積的測定結果表明，處理5、6的根系總吸收面積和活躍吸收面積最大，顯著大于其他處理，且2個處理間無顯著差異，表明中水平的澆水頻率，中、高水平的施肥量對一品紅根系的生長均有較好的促進作用。這與根系活性的變化規律一致。為從整體上把握植物的生長情況，對不同水、肥處理的一品紅根冠比做了研究，可以看出，澆水頻率越低，根冠比越大，澆水頻率越高，根冠比越小，表明水分較少時根系的發育相對較快，以更多地吸收基質下層的水分，而水分較多時，根系容易從基質中獲得水分，能及時供應地上部的生長，根冠比較小。肥料對根冠比的影響受到水分供應和植物需肥特性的共同影響，通常施肥量較低時有利于根系生長，根冠比較大，施肥量較高時地上生長較旺盛，根冠比較小。

表6 不同水、肥供應對一品紅根系生物量和生理指標的影響

綜合考慮不同水、肥供應對根系生物量和生理指標的影響，基質含水量為50%時澆水，每盆施肥量為667 mg或1 000 mg時，對一品紅根系生長有較好的促進作用，但2個處理間差異不顯著，表明施肥量對一品紅根系生長的促進作用在每盆施667～1 000 mg時可能存在一個峰值，超過這個峰值之后，繼續增加施肥量對根系生長的正效應逐漸減弱，甚至可能出現負效應，這有待于后續試驗的進一步研究。

3 小結

對不同水、肥供應的一品紅根系累計連接數、累計長度、累計表面積和累計體積的分析結果表明，基質含水量為50%時澆水，每盆施肥量為667 mg時，一品紅的根系形態參數顯著優于其他處理。

對不同水、肥供應的一品紅根系生理指標的分析結果表明，基質含水量為50%時澆水，每盆施肥量為667 mg或1 000 mg時，一品紅根系的各項生理指標顯著高于其他處理，但2個處理間差異不顯著。

本試驗從根系形態和生理指標2個方面研究了不用澆水頻率和施肥量對一品紅盆花生長的影響，基于節約能源的角度，得出基質含水量為50%時澆水和每盆施肥量667 mg對一品紅的生長有較好的促進作用，這一結果為深入研究一品紅生長發育對水、肥的需求規律，實現一品紅盆花生產精準控制提供了依據。

［1］陳曉遠，劉曉英，羅遠培.土壤水分對冬小麥根、冠干物質動態消長關系的影響［J］.中國農業科學，2003，36(12):1502－1507.

［2］崔巍，李志勇.優化水肥及傳統水肥對冬小麥根系生長及水氮利用效率的影響［J］.河南職業技術師范學院學報，2004，32(1):1－4.

［3］Huang B，Johnson J W，Nesmith D S，et al.Growth，physiological anatomical response of two wheat genotypes to waterlogging and nutrient supply［J］.Journal of Experimental Botany，1994，45(2):193－202.

［4］李秧秧，劉文兆.土壤水分與氮肥對玉米根系生長的影響［J］.中國生態農業學報，2001，9(1):13 －15.

［5］Eghball B，Maranville J W.Root development and nitrogen influx of corn genotype grown under combined drought and nitrogen stress［J］.Agronomy Journal，1993，85:147 － 152.

［6］林文，李義珍，鄭景生，等.雜交水稻根系形態與機能對養分的反應［J］.福建農業學報，2000，15(1):1 －6.

［7］董桂春，王余龍，吳華，等.供氮濃度對水稻根系生長的影響［J］.江蘇農業研究，2001，22(4):9 －13.

［8］樊小林，史正軍，吳平.水肥(氮)對水稻根構型參數的影響及其基因型差異［J］.西北農林科技大學學報，2002，30(2):1 －5.

［9］Colmer T D，Bloom A J.A comparison of NH+4and NO－3net fluxes along roots of rice and maize［J］.Plant Cell and Environment，1998，21(2):240.

［10］閆映宇，盛鈺，馮省利，等.膜下滴灌的土壤水分對棉花根長密度分布及產量的影響［J］.灌溉排水學報，2008，27(5):45 －47.

［11］方怡向，趙成義，串志強，等.膜下滴灌條件下水分對棉花根系分布特征的影響［J］.水土保持學報，2007，21(5):96 －100.

［12］蔚承祥，王慶武，李文金，等.矮生一品紅的組織培養與快速繁殖［J］.植物生理學通訊，2000，36(3):234 －235.

［13］孫兆法，韓明三，翟曉靈，等.短日照處理天數對一品紅開花和觀賞品質的影響［J］.園藝學報，2006，33(3):583 －586.

［14］谷戰英，謝碧霞，張冬林，等.植物生長調節劑對盆栽一品紅生長及觀賞品質的影響［J］.湖南農業大學學報，2009，35(4):383－386.

［15］吳秋芳，馬瑞霞，王景順.一品紅煙粉虱田間消長規律及藥劑防治試驗［J］.湖北農業科學，2008，47(3):303 －304.

［16］孫向麗，張啟翔.混配基質在一品紅無土栽培中的應用［J］.園藝學報，2008，35(12):1831 －1836.

［17］劉麗娜，徐程揚，段永宏，等.北京市3種針葉綠化樹種根系結構分析［J］.北京林業大學學報，2008，30(1):34 －39.

［18］鄒琦.植物生理學實驗指導［M］.北京:中國農業出版社，2000.