孫向麗

(蘇州大學(xué)，蘇州，215123)

張啟翔

(北京林業(yè)大學(xué))

花卉栽培是一個(gè)多因素復(fù)合的系統(tǒng)，各種環(huán)境條件協(xié)調(diào)配合才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的花卉產(chǎn)品。澆水和施肥是花卉栽培中日常管理的主要內(nèi)容，也是影響花卉品質(zhì)的重要因素。由于水分和肥料主要通過(guò)根系作用于植物的形態(tài)建成和發(fā)育，隨著相關(guān)研究的不斷深入，對(duì)于植物根系的研究已逐漸受到重視。目前，關(guān)于水、肥對(duì)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(nóng)作物上，認(rèn)為隨土層深度增加，農(nóng)作物的根長(zhǎng)密度和根質(zhì)量密度均逐漸減小，適度地控水有利于下層根系發(fā)育，同時(shí)能提高農(nóng)作物的水分利用率。肥料對(duì)農(nóng)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(duì)于農(nóng)作物的根質(zhì)量和根長(zhǎng)的增加效果均不明顯，正常水分條件下施肥能明顯促進(jìn)根系生長(zhǎng)。此外，不同的水、肥供應(yīng)在農(nóng)作物不同發(fā)育時(shí)期的作用也不盡相同，根據(jù)農(nóng)作物發(fā)育的不同特點(diǎn)制定合理的水、肥供應(yīng)方案，對(duì)于提高農(nóng)作物產(chǎn)量，提高水、肥利用率，減少環(huán)境污染有重要意義［1－11］。在關(guān)于水、肥對(duì)花卉生長(zhǎng)發(fā)育的影響的試驗(yàn)中，過(guò)量灌溉和施肥的現(xiàn)象普遍存在，而且研究者過(guò)分關(guān)注地上部分的栽培表現(xiàn)，對(duì)根系研究的重要性缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，往往導(dǎo)致試驗(yàn)失敗，并造成極大的資源浪費(fèi)。一品紅(Euphorbia pulcherrima)是國(guó)內(nèi)外花卉貿(mào)易中的重要盆花種類(lèi)，前人在一品紅的組培快繁［12］、花期調(diào)控［13－14］、病蟲(chóng)害防治［15］等方面做了大量研究，但未見(jiàn)水分和肥料對(duì)其根系生長(zhǎng)發(fā)育影響的報(bào)道。本試驗(yàn)以一品紅品種‘天鵝絨’為對(duì)象，研究不同水、肥供應(yīng)對(duì)其根系形態(tài)和生理指標(biāo)的影響，探討一品紅盆花栽培適宜的水、肥供應(yīng)方式。

1 材料與方法

盆栽試驗(yàn)在北京林業(yè)大學(xué)林業(yè)科技股份有限公司溫室內(nèi)進(jìn)行。以一品紅紅色中生品種‘天鵝絨’為試驗(yàn)材料。以V(玉米稈粉)∶V(鋸末)∶V(珍珠巖)=2∶1∶1的基質(zhì)配方進(jìn)行盆栽試驗(yàn)［16］，玉米稈取自北京市大興區(qū)龐各莊，鋸末(落葉松+樟子松)取自北京市朝陽(yáng)區(qū)永興木材加工廠。試驗(yàn)基質(zhì)粉碎后于試驗(yàn)前經(jīng)過(guò)6個(gè)月的無(wú)氧發(fā)酵，后用40%的甲醛溶液進(jìn)行消毒，充分晾曬后與珍珠巖混配。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)與布置:選取生長(zhǎng)健壯一致、無(wú)病蟲(chóng)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(zhì)的180 mm×160 mm塑料盆中。設(shè)澆水頻率和施肥量2因子，每因子3水平，完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共9個(gè)處理，每個(gè)處理30株，3次重復(fù)。澆水頻率設(shè)置為基質(zhì)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(zhì)含水量采用土壤水分測(cè)定儀TZS測(cè)定，每盆澆水量為500 mL;營(yíng)養(yǎng)供給選用無(wú)土栽培復(fù)合肥“花多多8號(hào)”［m(N)∶m(P)∶m(K)=20∶10∶20］，根據(jù)肥料的推薦施用量設(shè)置每盆施肥量333、667、1000 mg 3個(gè)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(yàn)設(shè)計(jì)如表1所示。

根系形態(tài)參數(shù)的測(cè)定:為綜合反映一品紅根系的生長(zhǎng)發(fā)育狀況，選取根系累計(jì)連接數(shù)、累計(jì)長(zhǎng)度、累計(jì)表面積和累計(jì)體積4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析。栽培120 d后，從各處理中隨機(jī)選取5株，將根坨從花盆中取出，仔細(xì)洗凈后采用Epson Twain Pro掃描儀獲取根系形態(tài)圖像，采用WIN Rhizo系統(tǒng)對(duì)各處理一品紅的根系累計(jì)連接數(shù)、累計(jì)長(zhǎng)度、累計(jì)表面積和累計(jì)體積進(jìn)行分析［17］。一品紅根系形態(tài)的徑級(jí)(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(gè)徑級(jí)。

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

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 11.0進(jìn)行方差分析和多重比較。

表1 一品紅的不同水、肥處理

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水、肥供應(yīng)對(duì)一品紅根系形態(tài)的影響

2.1.1 不同水、肥供應(yīng)對(duì)一品紅根系累計(jì)連接數(shù)的影響

各處理的一品紅根系累計(jì)連接數(shù)在不同徑級(jí)的分布情況如表2所示，可以看出，一品紅的根系累計(jì)連接數(shù)隨根系徑級(jí)的減小不斷增加。D＞0.10 mm時(shí)，各處理的根系累計(jì)連接數(shù)差異較小。D≤0.10 mm時(shí)，不同處理的根系累計(jì)連接數(shù)均迅速增加，但增加的速度有所不同。澆水頻率相同時(shí)不同施肥量對(duì)一品紅的根系累計(jì)連接數(shù)影響較大，根系總累計(jì)連接數(shù)隨施肥量的增加先增多后減少，表明無(wú)論澆水頻率的高低，中水平的施肥量均有利于一品紅生長(zhǎng)。施肥量相同時(shí)不同澆水頻率對(duì)一品紅的根系累計(jì)連接數(shù)也有影響。施肥量為低水平和中水平時(shí)，根系總累計(jì)連接數(shù)隨澆水頻率的提高先增多后減少;施肥量為高水平時(shí)，根系總累計(jì)連接數(shù)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(gè)處理(處理2、5、8)。由結(jié)果還可以看出，隨著水、肥供應(yīng)水平的不斷提高，水肥耦合對(duì)植物根系生長(zhǎng)的促進(jìn)作用愈加顯著。但由于植物生長(zhǎng)對(duì)水分和肥料的要求有一個(gè)適宜的范圍，因此，澆水頻率和施肥量的增加不會(huì)持續(xù)促進(jìn)根系累計(jì)連接數(shù)的增加，而是在處理5達(dá)到了最大值。不同徑級(jí)的根系累計(jì)連接數(shù)所占比例在各處理間差異較小，0＜D≤0.01 mm的毛細(xì)根所占比例最大，其次為0.01 mm＜D≤0.02 mm的細(xì)根，2個(gè)徑級(jí)的根系累計(jì)連接數(shù)之和占根系總累計(jì)連接數(shù)的58%～63%。

表2 水、肥供應(yīng)對(duì)一品紅不同徑級(jí)根系累計(jì)連接數(shù)的影響 個(gè)

2.1.2 不同水、肥供應(yīng)對(duì)一品紅根系累計(jì)長(zhǎng)度的影響

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

表3 水、肥供應(yīng)對(duì)一品紅不同徑級(jí)根系累計(jì)長(zhǎng)度的影響 cm

2.1.3 不同水、肥供應(yīng)對(duì)一品紅根系累計(jì)表面積的影響

由表4可以看出，與對(duì)根系累計(jì)連接數(shù)和根系累計(jì)長(zhǎng)度的影響不同，不同水、肥供應(yīng)對(duì)一品紅根系累計(jì)表面積的影響波動(dòng)較大。相同澆水頻率時(shí)，根系總累計(jì)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(gè)徑級(jí)的根系累計(jì)表面積增加，但細(xì)根和毛細(xì)根的發(fā)育受到一定影響，造成總累計(jì)表面積減小。施肥量相同時(shí)，根系總累計(jì)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(yīng)不利于根系表面積的擴(kuò)大，這可能與根系呼吸受阻有關(guān)。根系累計(jì)表面積在不同徑級(jí)的分布比例與根系累計(jì)連接數(shù)和累計(jì)長(zhǎng)度不同，毛細(xì)根和細(xì)根所占比例差異較小，共同占根系總累計(jì)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(yīng)對(duì)一品紅不同徑級(jí)根系累計(jì)表面積的影響 cm2

2.1.4不同水、肥供應(yīng)對(duì)一品紅根系累計(jì)體積的影響

由表5可以看出，不同徑級(jí)的根系累計(jì)體積占總累計(jì)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(jí)較大的根系的累計(jì)體積在總累計(jì)體積中也占有一定份額。澆水頻率相同時(shí)，根系總累計(jì)體積隨施肥量的增加先增大，后減小，表明過(guò)高的施肥量對(duì)根系體積的增加作用不大。施肥量相同時(shí)，澆水頻率為中水平的根系總累計(jì)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(jì)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(gè)徑級(jí)的根系累計(jì)體積所占比例緩慢增大，分別占總累計(jì)體積的12%～16%、15%～17%、17%～19%、18%～22%和19%～22%。

表5 水、肥供應(yīng)對(duì)一品紅不同徑級(jí)根系累計(jì)體積的影響 cm3

2.2 不同水、肥供應(yīng)對(duì)一品紅根系生理指標(biāo)的影響

由表6可以看出，澆水頻率為中水平的3個(gè)處理的一品紅根系干質(zhì)量最大，澆水頻率為低水平的3個(gè)處理的最小。相同施肥量時(shí)，根系干質(zhì)量隨澆水頻率的提高先增大，后減小，表明適宜的水分供應(yīng)有利于根系生長(zhǎng)，而水分過(guò)少或過(guò)多均會(huì)影響植物根系的發(fā)育。對(duì)根系吸收面積的測(cè)定結(jié)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(gè)處理間無(wú)顯著差異，表明中水平的澆水頻率，中、高水平的施肥量對(duì)一品紅根系的生長(zhǎng)均有較好的促進(jìn)作用。這與根系活性的變化規(guī)律一致。為從整體上把握植物的生長(zhǎng)情況，對(duì)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(shí)根系的發(fā)育相對(duì)較快，以更多地吸收基質(zhì)下層的水分，而水分較多時(shí)，根系容易從基質(zhì)中獲得水分，能及時(shí)供應(yīng)地上部的生長(zhǎng)，根冠比較小。肥料對(duì)根冠比的影響受到水分供應(yīng)和植物需肥特性的共同影響，通常施肥量較低時(shí)有利于根系生長(zhǎng)，根冠比較大，施肥量較高時(shí)地上生長(zhǎng)較旺盛，根冠比較小。

表6 不同水、肥供應(yīng)對(duì)一品紅根系生物量和生理指標(biāo)的影響

綜合考慮不同水、肥供應(yīng)對(duì)根系生物量和生理指標(biāo)的影響，基質(zhì)含水量為50%時(shí)澆水，每盆施肥量為667 mg或1 000 mg時(shí)，對(duì)一品紅根系生長(zhǎng)有較好的促進(jìn)作用，但2個(gè)處理間差異不顯著，表明施肥量對(duì)一品紅根系生長(zhǎng)的促進(jìn)作用在每盆施667～1 000 mg時(shí)可能存在一個(gè)峰值，超過(guò)這個(gè)峰值之后，繼續(xù)增加施肥量對(duì)根系生長(zhǎng)的正效應(yīng)逐漸減弱，甚至可能出現(xiàn)負(fù)效應(yīng)，這有待于后續(xù)試驗(yàn)的進(jìn)一步研究。

3 小結(jié)

對(duì)不同水、肥供應(yīng)的一品紅根系累計(jì)連接數(shù)、累計(jì)長(zhǎng)度、累計(jì)表面積和累計(jì)體積的分析結(jié)果表明，基質(zhì)含水量為50%時(shí)澆水，每盆施肥量為667 mg時(shí)，一品紅的根系形態(tài)參數(shù)顯著優(yōu)于其他處理。

對(duì)不同水、肥供應(yīng)的一品紅根系生理指標(biāo)的分析結(jié)果表明，基質(zhì)含水量為50%時(shí)澆水，每盆施肥量為667 mg或1 000 mg時(shí)，一品紅根系的各項(xiàng)生理指標(biāo)顯著高于其他處理，但2個(gè)處理間差異不顯著。

本試驗(yàn)從根系形態(tài)和生理指標(biāo)2個(gè)方面研究了不用澆水頻率和施肥量對(duì)一品紅盆花生長(zhǎng)的影響，基于節(jié)約能源的角度，得出基質(zhì)含水量為50%時(shí)澆水和每盆施肥量667 mg對(duì)一品紅的生長(zhǎng)有較好的促進(jìn)作用，這一結(jié)果為深入研究一品紅生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)水、肥的需求規(guī)律，實(shí)現(xiàn)一品紅盆花生產(chǎn)精準(zhǔn)控制提供了依據(jù)。

［1］陳曉遠(yuǎn)，劉曉英，羅遠(yuǎn)培.土壤水分對(duì)冬小麥根、冠干物質(zhì)動(dòng)態(tài)消長(zhǎng)關(guān)系的影響［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2003，36(12):1502－1507.

［2］崔巍，李志勇.優(yōu)化水肥及傳統(tǒng)水肥對(duì)冬小麥根系生長(zhǎng)及水氮利用效率的影響［J］.河南職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，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(duì)玉米根系生長(zhǎng)的影響［J］.中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，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(tài)與機(jī)能對(duì)養(yǎng)分的反應(yīng)［J］.福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2000，15(1):1 －6.

［7］董桂春，王余龍，吳華，等.供氮濃度對(duì)水稻根系生長(zhǎng)的影響［J］.江蘇農(nóng)業(yè)研究，2001，22(4):9 －13.

［8］樊小林，史正軍，吳平.水肥(氮)對(duì)水稻根構(gòu)型參數(shù)的影響及其基因型差異［J］.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)，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(duì)棉花根長(zhǎng)密度分布及產(chǎn)量的影響［J］.灌溉排水學(xué)報(bào)，2008，27(5):45 －47.

［11］方怡向，趙成義，串志強(qiáng)，等.膜下滴灌條件下水分對(duì)棉花根系分布特征的影響［J］.水土保持學(xué)報(bào)，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(yǎng)與快速繁殖［J］.植物生理學(xué)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(shù)對(duì)一品紅開(kāi)花和觀賞品質(zhì)的影響［J］.園藝學(xué)報(bào)，2006，33(3):583 －586.

［14］谷戰(zhàn)英，謝碧霞，張冬林，等.植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)盆栽一品紅生長(zhǎng)及觀賞品質(zhì)的影響［J］.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，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(zhǎng)規(guī)律及藥劑防治試驗(yàn)［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，47(3):303 －304.

［16］孫向麗，張啟翔.混配基質(zhì)在一品紅無(wú)土栽培中的應(yīng)用［J］.園藝學(xué)報(bào)，2008，35(12):1831 －1836.

［17］劉麗娜，徐程揚(yáng)，段永宏，等.北京市3種針葉綠化樹(shù)種根系結(jié)構(gòu)分析［J］.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30(1):34 －39.

［18］鄒琦.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)［M］.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000.