黃 建，張玉玲，馮耀祖，王治國，付彥博

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊 830091；2.岳普湖縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，新疆岳普湖 844400)

0 引 言

【研究意義】核桃(JuglansregiaL .)是新疆主要栽培的堅果類果樹之一，主栽區(qū)主要集中在南疆環(huán)塔里木盆地的灌溉綠州區(qū)，以和田、喀什、阿克蘇三個地區(qū)種植最多，其中阿克蘇核桃種植面積占40%，居全疆第一。近幾年新疆大力發(fā)展林果業(yè)，目前，新疆核桃的種植面積已超過30萬hm2[1,2]。隨著種植面積的不斷擴(kuò)大，實(shí)際生產(chǎn)管理中存在施肥不合理或不施肥的現(xiàn)象，導(dǎo)致核桃不飽滿，空殼比率較高。根系是植物與土壤直接接觸的重要器官，是植物吸收水分及養(yǎng)分的重要組成部分[3,4]，為植物生長發(fā)育、新陳代謝等生理活動和蒸騰提供重要作用。研究不同樹齡核桃根系分布特征,對生產(chǎn)上核桃水肥管理具有重要的意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】前人研究主要集中在間套復(fù)合系統(tǒng)作模式下根系分布特征，如核桃—冬麥、核桃—花生等種植模式[5,6,7]，其研究結(jié)果表明，在間作系統(tǒng)中，核桃樹根系直徑、根表面積密度、根體積密度以及根干質(zhì)量密度在空間上的分布與單作趨勢基本一致，兩年生核桃根根系主要集中在0～40 cm土層；宋鋒惠[8]等研究5年生黑核桃根系表明，根系垂直最深分布達(dá)到150 cm土層，水平分布最遠(yuǎn)分布達(dá)到120 cm以上。距樹干0～80 cm，深0～70 cm的區(qū)域是黑核桃根系分布的主要區(qū)域，該土層應(yīng)該作為肥水管理的重點(diǎn)區(qū)域?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前有關(guān)新疆南疆地區(qū)不同種植年限核桃根系分布狀況尚未檢索到相關(guān)報道。研究阿克蘇地區(qū)單作核桃根系分布規(guī)律?！緮M解決的關(guān)鍵問題】采用根鉆法調(diào)查分析不同種植年限核桃根系時空分布特征，為指導(dǎo)該地區(qū)核桃的科學(xué)管理、施肥技術(shù)的改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材 料

選擇環(huán)塔里木盆地阿克蘇地區(qū)溫宿縣核桃林場 ( N41°25.358'，E80°14.389') 進(jìn)行，屬溫帶大陸性氣候，海拔1 012.6 m，年日照時數(shù)為2 800～3 831 h，平均年降水量42.4～94 mm，年蒸發(fā)量2 110.5 mm，相對空氣濕度50%，年平均氣溫10.7℃，10℃活動積溫約為4 113.1℃，極端最低氣溫為-28.4℃。

選擇當(dāng)?shù)刂饕?jīng)濟(jì)樹種核桃為供試材料。核桃樹栽植時間分別為1997、2002、2007、2012年，核桃樹品種為溫185，灌溉方式均為漫灌。

1.2 方 法

用根鉆法(根鉆直徑10 cm)分別對單作5、10、15、20年生核桃樹進(jìn)行取根樣的工作。取樣方法為行間兩棵核桃樹垂直線及左右各45°線上距核桃樹以每隔50 cm距離為取樣點(diǎn)取樣，取樣深度為 100 cm，每層20 cm。共采集土壤及根系樣品180個，取樣時間為2017年9月，核桃種植年限分別為5年、10年、15年、20年。圖1

圖1 核桃根系監(jiān)測點(diǎn)布置

Fig.1 Setting of monitoring points for walnut root system

將根鉆采集的根系混合樣品裝入塑料袋中并編號，取回后放入水中浸泡至少1h。對樣品進(jìn)行劇烈攪拌，并傾倒在0.2 mm的圓形篩，將篩懸浮在一個大的水盆中，連續(xù)振搖洗滌掉根部土壤(Southey，1992)。將根樣放入烘箱中于80℃烘至恒質(zhì)量，測其干質(zhì)量(精確到 0.001 g)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

根干質(zhì)量密度RDWD=Wd/Vs.

式中: RDWD為根干質(zhì)量密度(g/m3)；Wd為根系干重(g)；Vs為土壤體積(m3)，其中根鉆取土體積為0.001 57 m3，圖形均采用Origin 8.5繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 5年生核桃樹根質(zhì)量密度(RDWD)空間變化特征

研究表明,5年生核桃樹行間3個方向100 cm深根干質(zhì)量密度來看，3方向的根干質(zhì)量密度總量排序?yàn)棰?Ⅱ>Ⅰ，三個方向(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)根干質(zhì)量密度總量分別為520.38、676.43 、678.34 g/m3。在方向Ⅰ上，根系主要集中在距樹0～150 cm處，深度在0～40 cm；在方向Ⅱ上，根系主要集中在距樹0～150 cm處，深度在0～60 cm；在方向Ⅲ上，根系主要集中在距樹0～250 cm處，深度在0～60 cm；在取樣土層的水平方向上隨著離核桃樹距離的增加，核桃根干質(zhì)量密度先減小后增加，隨著不同的距樹的距離，核桃樹根干質(zhì)量密度差異顯著。在取樣土層的垂直方向上，0～100 cm土層中核桃樹根干重隨深度的增加而逐漸減少，核桃樹根系基本集中地分布在0～40 cm的土層中，三個方向0～40 cm的土層中的根干質(zhì)量密度分別約0～100 cm土層內(nèi)根總生物量的89.10%、44.63%、84.60%。

從5年生核桃樹根系干質(zhì)量密度來看，根系主要集中在距樹水平Ⅱ、Ⅲ方向上0～100 cm，深度為0～40 cm處，為5年生核桃樹最佳施肥部位。圖2

2.2 10年生核桃樹根質(zhì)量密度(RDWD)空間變化特征

研究表明,10年生核桃樹行間3個方向100 cm深根干質(zhì)量密度來看，3方向的根干質(zhì)量密度總量排序?yàn)棰?Ⅲ>Ⅱ，三個方向(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)根干質(zhì)量密度總量分別為2 050.32、1 231.21、1 595.54 g/m3。在方向Ⅰ上，根系主要集中在距樹50～150 cm處，深度在0～20 cm和80～100 cm；在方向Ⅱ上，根系主要集中在距樹0～250 cm處，深度在0～20 cm和80～100 cm；在方向Ⅲ上，根系主要集中在距樹50～250 cm處，深度在0～60 cm；在取樣土層的水平方向上隨著離核桃樹距離的增加，核桃根干質(zhì)量密度先減小后增加再減小的趨勢，隨著不同的距樹的距離，核桃樹根干質(zhì)量密度差異顯著。在取樣土層的垂直方向上，0～100 cm土層中核桃樹根干重隨深度的增加而逐漸減少再增加再減小的趨勢，核桃樹根系基本集中地分布在0～40 cm和80～100 cm的土層中，三個方向0～40 cm和80～100 cm土的土層中的根干質(zhì)量密度分別約0～100 cm土層內(nèi)根總生物量的75.98%、79.00%、71.66%。

從10年生核桃樹根系干質(zhì)量密度來看，根系主要集中在距樹水平Ⅰ、Ⅲ方向上50～150 cm，深度為0～40 cm和80～100 cm處，為10年生核桃樹最佳施肥部位。圖3

圖2 5年生核桃樹根質(zhì)量密度(RDWD)空間變化特征

Fig.2 Spatial variation characteristics of 5-year-old walnut root mass density (RDWD)

2.3 15年生核桃樹根質(zhì)量密度(RDWD)空間變化特征

研究表明,15年生核桃樹行間3個方向100 cm深根干質(zhì)量密度來看，3方向的根干質(zhì)量密度總量排序?yàn)棰?Ⅲ>Ⅰ，三個方向(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)根干質(zhì)量密度總量分別為2 003.18、2 933.12 、2 210.83 g/m3。在方向Ⅰ上，根系主要集中在距樹150～250 cm處，深度在20 cm～80 cm；在方向Ⅱ上，根系主要集中在距樹150～250 cm處，深度在0～20 cm和80～100 cm；在方向Ⅲ上，根系主要集中在距樹0～150 cm處，深度在0～20 cm和40～80 cm；在取樣土層的水平方向上隨著離核桃樹距離的增加，核桃根干質(zhì)量密度先減小后增加再減小的趨勢，隨著不同的距樹的距離，核桃樹根干質(zhì)量密度差異顯著。在取樣土層的垂直方向上，0～100 cm土層中核桃樹根干重隨深度的增加而逐漸減少再增加再減小的趨勢，核桃樹根系基本集中地分布在20～80 cm的土層中，三個方向20～80 cm土的土層中的根干質(zhì)量密度分別約0～100 cm土層內(nèi)根總生物量的58.03%、70.95%、56.10%。

從15年生核桃樹根系干質(zhì)量密度來看，根系主要集中在距樹水平Ⅰ、Ⅲ方向上150～250 cm，深度為20～80cm處，為15年生核桃樹最佳施肥部位。圖4

圖3 10年生核桃樹根質(zhì)量密度(RDWD)空間變化特征

Fig.3 Spatial variation characteristics of 10-year-old walnut root mass density (RDWD)

圖4 15年生核桃樹根質(zhì)量密度(RDWD)空間變化特征

Fig.4Spatialvariationcharacteristicsof15-year-oldwalnutrootmassdensity(RDWD)

2.4 20年生核桃樹根質(zhì)量密度(RDWD)空間變化特征

研究表明,20年生核桃樹行間3個方向100 cm深根干質(zhì)量密度來看，3方向的根干質(zhì)量密度總量排序?yàn)棰?Ⅱ>Ⅰ，三個方向(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)根干質(zhì)量密度總量分別為4 027.39、4 098.09 、4 585.99 g/m3。在方向Ⅰ上，根系主要集中在距樹50～150 cm處，深度在60～100 cm；在方向Ⅱ上，根系主要集中在距樹50～150 cm處，深度在0～ 80 cm；在方向Ⅲ上，根系主要集中在距樹50～200 cm處，深度在0～80 cm；在取樣土層的水平方向上隨著離核桃樹距離的增加，核桃根干質(zhì)量密度先增加再減小的趨勢，隨著不同的距樹的距離，核桃樹根干質(zhì)量密度差異顯著。在取樣土層的垂直方向上，0～100 cm土層中核桃樹根干重隨深度的增加而逐漸增加的趨勢，核桃樹根系基本集中地分布在0～80 cm的土層中，三個方向0～80 cm的土層中的根干質(zhì)量密度分別約0～100 cm土層內(nèi)根總生物量的76.63%、88.80%、86.26%。

從20年生核桃樹根系干質(zhì)量密度來看，根系主要集中在距樹水平Ⅱ、Ⅲ方向上0～150 cm，深度為0～ 80 cm處，為20年生核桃樹最佳施肥部位。圖5

圖5 20年生核桃樹根質(zhì)量密度(RDWD)空間變化特征

Fig.5 Spatial variation characteristics of 20-year-old walnut root mass density (RDWD)

3 討 論

研究表明，通過對南疆阿克蘇地區(qū)溫宿縣不同種植年限核桃根系的空間分布特征調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)南疆不同種植年限核桃的根系隨種植年限的增加，水平方向及垂直深度呈現(xiàn)遞增的趨勢，根系干質(zhì)量總數(shù)也隨之增加。王磊[9]等通過對5年生核桃根系采用分層分段挖掘法研究根系分布特征，核桃樹根系主要分布在水平方向上0～120 cm，占總根系分布的90.84%，在垂直分布上主要分布深度在0～90 cm，占總根長分布的 78.75%。距離樹干水平60 cm和垂直60 cm處是核桃樹根系分布密集區(qū)。這些結(jié)果與研究結(jié)果存在一定差異，而研究5年生核桃樹根系主要分布在距樹水平Ⅱ、Ⅲ方向上0～100 cm，深度為0～40 cm處。差異對主要原因是因?yàn)楣喔确绞綄Σ煌?，一為滴管，而研究為漫灌，通過對比發(fā)現(xiàn)，漫灌比滴管對核桃樹根系要在水平方向上分布的更遠(yuǎn)，而在垂直方向上分布對更淺。同時，趙經(jīng)華[10]研究10年生核桃根系分布特征表明，微灌和地面灌的有效根系在水平方向 0～120 cm，在垂直方向0～90 cm。這些結(jié)果與研究中10年生核桃距樹水平Ⅲ方向上的根系分布一致。

4 結(jié)論

4.1 對阿克蘇地區(qū)5年生漫灌核桃根系調(diào)查表明，根系主要集中在距樹水平Ⅱ、Ⅲ方向上0～100 cm，深度為0～40 cm處；10年生核桃根系主要集中在距樹水平Ⅰ、Ⅲ方向上50～150 cm，深度為0～40 cm和80～100 cm處；15年生核桃樹根系主要集中在距樹水平Ⅰ、Ⅲ方向上150～250 cm，深度為20～80 cm處；20年生核桃樹根系主要集中在距樹水平Ⅱ、Ⅲ方向上0～150 cm，深度為0～ 80 cm處。根系集中分布區(qū)為不同年限核桃樹最佳施肥部位。

4.2 在漫灌條件下，核桃根系隨著種植年限的增加，其根系分布集中區(qū)在水平和垂直方向上逐漸增加。