代麗麗，張傳生，石研

（山東省蒙陰縣國有天麻林場，山東蒙陰 276200）

黃櫨是一種常見的觀賞性景觀植物，因其葉子到秋天會展現(xiàn)出橙紅色，所以黃櫨還被稱之為紅葉。由于黃櫨具有喜陽、耐旱、耐寒以及能適應堿性土壤等特點，現(xiàn)已被廣泛應用到城市景觀設計中。黃櫨主要通過根系吸收營養(yǎng)，雖然在日常觀察中主要以黃櫨葉片的疏密程度、結構完整度以及干枯程度等現(xiàn)狀評價其是否健康，但同時也可通過黃櫨根系的情況判斷個體是否健康?，F(xiàn)階段針對黃櫨健康的研究多數(shù)集中在病蟲害防治以及葉片等角度，對其根系與個體間關系進行分析的研究相對較少。因此，立足于黃櫨根系結構角度研究黃櫨個體與根系結構的關系，以期為該領域的相關研究提供幫助。

1 研究地與研究對象概況

試驗選在阿克蘇水平衡試驗站（40°36′N，80°48′E）區(qū)間內進行。試驗區(qū)域內的平均海拔約為1030m，試驗地屬于阿克蘇河流域的沖洪積平原綠洲覆蓋范圍內，具有極端干旱區(qū)的一些氣候特征，并且太陽輻射強烈，全年日照時間約為2940h，降雨量少，年平均降水量在50mm 以下，地下水埋深約為2～4.5m，區(qū)域間還種植有胡楊和檉柳等作物[1-3]。

2 研究方法

2.1 試驗設計

試驗于2021 年5 月10 日正式開啟，共歷時94d。從兩方面進行探究，即地下水深埋程度對黃櫨根系的影響和黃櫨個體情況與根系間的關系。在地下水深埋試驗設計中需設置30cm、60cm 和90cm 3 個地下水埋深處理點，分別命名為A1、A2和A3，并對應砂土、砂壤土和黏壤土等3 種地區(qū)的土壤基質，土壤基質分別計為B1、B2和B3，共計9 個處理，每個處理均重復4 次[4-5]。土壤的理化性質參數(shù)見表1 所示（參數(shù)與黃櫨個體結構與根系間的關系共用）。

表1 試驗區(qū)域土壤的理化性質

受實驗區(qū)黃櫨個體生長情況限制，將對黃櫨研究區(qū)域下的植株分為大小2 個梯度，1 梯度為成年（大）黃櫨，2 梯度為未成年（?。S櫨。將黃櫨個體植株的健康程度分為3 個梯度，1 梯度為健康黃櫨，2 梯度為比較健康的黃櫨，3 梯度為不健康的黃櫨。為避免因立地條件差異導致研究植株存在生長差異，進而影響研究數(shù)據(jù)，需要綜合選擇同一朝向且林區(qū)存在大小不同、健康、較為健康以及不健康的黃櫨作為本次研究對象。黃櫨大小梯度劃分標準為：選取地面直徑為26.4±3.2cm 的黃櫨為第1 梯度，選擇地面直徑為12.0±2.2cm 的黃櫨為第2 梯度（為方便表述下文將以“大樹”表述第1 梯度，以“小樹”表述第2 梯度）。以現(xiàn)場取證數(shù)據(jù)將樹冠十分飽滿、葉片繁茂鮮艷有光澤并且無病蟲害的黃櫨植株劃分為健康梯度中；將樹冠較為飽滿葉色相對比較稠密、可以呈現(xiàn)不同程度的色澤且存在病蟲害威脅和枯枝比例并達到35%左右的黃櫨劃分為2 梯度；將樹冠存在明顯缺損、葉片脫落過半、葉片暗淡無光且病蟲害嚴重和枯枝比例在70%以上的黃櫨劃分在第3 梯度。

2.2 取樣方法

通過人工挖掘法收集標定的黃櫨植株根系樣本，統(tǒng)一以植株左邊方向為取樣點，實際根系取樣點應與樹干距離超過1/2，取樣樣方大小設計為30cm×30cm 的正方形區(qū)域，以避免對黃櫨植株正常生長產生影響。取樣樣方的土壤需要仔細挑選，分離出除黃櫨樹根以外的其他根系，將剩余的黃櫨根放入紙質密封袋中進行保存，然后將密封袋統(tǒng)一放入低溫保鮮盒中帶回實驗室進行下一步處理。在分揀過程中需要著重注意分揀方法，應最大限度地保障黃櫨根系的完整性[7]。

2.3 根系指標測定

測定新生根系的生長情況，試驗初期記錄目標黃櫨的根系，在94d 后對比根系找出新生根苗，將所有黃櫨根苗切割成地表和深埋根系2 大部分，然后取樣送入實驗室進行進一步分析。在實驗室內使用干凈的水沖洗表面覆土，然后使用吸水紙吸取表面水分，并用測距儀測量根系，測量內容為新生根莖長、各級根的長度以及連接長度，使用電子游標卡尺測量新生根莖的基徑和各級根的直徑，每次測定均重復3 次。

此外，還要利用Epson Expression12000XL 掃描儀和WinRhizPro 根系分析軟件測定黃櫨根系長度、表面積、體積、根尖、分支以及根系平均連接長度等元素[8-9]，同時需要劃分分別不同徑級的根系長度、表面積、體積以及根尖數(shù)量，如表2 所示。

表2 徑級分級標準

掃描完上述信息后,需要將全部根系放置在80℃的干燥箱中烘干至恒重，然后使用電子天平測定根系生物量（精確到0.001g），并通過已有數(shù)據(jù)計算出比根長、比根表面積以及比根體積等指標。

2.4 數(shù)據(jù)處理

以根系垂直分布模型為基礎計算本次試驗的根系參數(shù)[10]。用“a”代表試驗區(qū)黃櫨植株基部到根終端的連接數(shù)并稱之為拓撲長度，用“b”表示根系的平均拓撲長度，因b 與根系通道所有拓撲長度Pe 存在關聯(lián)，所以可用b=Pe/v0表示。由于a、b 受值變化的影響，因而通過線性轉換a、b，便可獲得修正的拓撲參數(shù)“qa”和“qb”，公式為：

上式中l(wèi)bv0=Inv0/In2；qa、qb的范圍為0～1。

當qa≈qb≈1 時表示根系呈鯡骨型分支；當qa≈qb≈0 時表示根系呈叉狀型分支。

使用隸屬函數(shù)值法綜合評價試驗黃櫨根系結構指標，計算式為：

上式中：Xi為測定值；Xman為最大值；Xmin為最小值。

使用Excel 表格匯總和整理數(shù)據(jù)，使用SPSS20.0 統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行方差計算；運用LSD 法實現(xiàn)對方差數(shù)據(jù)的多重比較。

3 結果與分析

3.1 地下水埋深對黃櫨根系構型的影響

由上述操作得出的各項指標參數(shù)匯總見表3 所示。

表3 地下水埋深和對黃櫨根系構型的雙因素方差分析

由表3 可知，根系的連接長度越長對根系在土壤空間中拓展與吸收水分的能力影響大。不同土質下黃櫨根系的連接長度在地下水埋深較淺的情況下具有生長不顯著性質，隨著地下水埋深度的增加，其基質對黃櫨根系連接長度的影響會更加明顯，為方便觀察現(xiàn)將幾組試驗點位的根系情況繪制成折線圖，如圖1 所示。

圖1 不同環(huán)境變量下的點位黃櫨根系生長情況

3.2 健康程度對黃櫨根系結構的影響

黃櫨根系結構與個體健康程度之間存在顯著影響。健康黃櫨根系結構與不健康黃櫨根系結構相比存在明顯差異，即健康黃櫨評價指標會高于不健康黃櫨的評價指標，3 個等級中不健康黃櫨根系結構的實際生長情況最差。健康黃櫨的根系比根長、比根表面積、比根體積、根系連接長度、根系根尖數(shù)、分枝數(shù)以及連接數(shù)等分別是較為健康與不健康黃櫨根系結構的2.47 倍、2.77 倍、1.76 倍、2.13 倍、1.30 倍、1.81 倍、4.86 倍；9.63 倍、4.25倍、4.27 倍、4.11 倍、4.13 倍、1.17 倍、1.42 倍，詳細數(shù)據(jù)見表4 所示。

表4 黃櫨個體健康程度與黃櫨根系結構的關聯(lián)性

較為健康和不健康的黃櫨根系與健康黃櫨根系相比，其G1～G7下根長、表面積以及根尖數(shù)均分別下降約78.2%、84.8%、78.6%、82.6%、73.1%和87.2%，其中不健康黃櫨在G1范圍內的根系比根長、根系比根表面積以及根系根尖數(shù)分別比健康黃櫨低58.3%、52.4%和34.2%。

3.3 樹木形狀大小對黃櫨根系生長情況的影響

由表4 可知，黃櫨樹木形狀的大小同樣與其根系結構存在聯(lián)系。其中，1 梯度下的黃櫨根系比根長、根系比根表面積、根系比根體積、根系連接均長、根尖數(shù)、分枝數(shù)以及連接數(shù)等指標與小樹指標比分別低71.7%、54.5%、35.3%、6.8%、59.2%、26.2%和30.2%。另外，1梯度與2 梯度間黃櫨根系結構的各指標存在較大差異。在G1～G3范圍中2 梯度黃櫨根系結構的各指標以及所占比例均高于1 梯度的根系結構，而在G5～G7范圍中則低于1 梯度的根系結構。其中，在G1級別標準范圍內2 梯度的根系長度、表面積、體積以及根尖數(shù)的所占比例是1 梯度的3.68 倍、2.16 倍、3.02 倍、3.46 倍和2.34倍、3.72 倍，2.74、1.08 倍，而1 梯度在G5～G7范圍內的根系長度、表面積、體積以及根尖數(shù)所占比例是2 梯度的1.25 倍、2.14 倍、1.71 倍、1.51 倍和1.87 倍、1.17 倍、1.07 倍、2.72 倍，由此可證明1 梯度黃櫨與2 梯度黃櫨相比存在細根比例降低但粗根增多的現(xiàn)象。

4 結論與討論

從黃櫨個體的健康程度與樹木大小的角度與其根系結構進行影響性對比分析，以此方式佐證黃櫨根系結構對個體生長的影響。從研究結果中能得出，黃櫨大小受自身根系結構影響，其比根長和比根面積會直接影響個體的生長情況。黃櫨的健康程度可以由分枝數(shù)、根系連接數(shù)、根系平均長度以及根尖數(shù)等因素得出。

黃櫨根系的比根長、根系比根表面積、根系連接長度、根系根尖數(shù)、分枝數(shù)以及連接數(shù)等因素都會隨著個體的老化而縮減。植物的根系是植物吸收營養(yǎng)物質的重要部分，同時也是地上部分賴以生存的基礎，即黃櫨根系結構吸收營養(yǎng)物質與水分的能力是可以直接映射黃櫨個體生長情況的重要指標。黃櫨根系結構中比根長因素與黃櫨從土壤中吸取營養(yǎng)物質效率緊密相關。根系分枝數(shù)和連接數(shù)可表示黃櫨根系在地下延伸的廣度，同時分枝數(shù)與連接數(shù)同樣可表明黃櫨的個體生長發(fā)育情況。因此，隨著黃櫨根系各項指標的下降，在一定程度上表示黃櫨個體健康程度也出現(xiàn)變化。

在本研究中，黃櫨直徑在0.0～0.1mm 的不健康，其細根比例會低于健康級別的黃櫨。同時，2 梯度下黃櫨根系結構的特征指標在0.0～0.5mm 級別內，會明顯高于大樹指標。由此可證明，隨著黃櫨個體健康程度的不斷下降，其根系組織能力也會隨之減弱。因此，可證明黃櫨個體生長情況與根系結構之間存在直接聯(lián)系，黃櫨根系結構的生長情況可以直接影響其健康程度和植株大小。