全 文 ：果 树 学 报 2009，26（5）: 593～596
Journal of Fruit Science
不同土壤紧实度对平邑甜茶
根系特征及氮代谢的影响
生利霞 1，2，冯立国 1，束怀瑞 2*
（1扬州大学园艺与植物保护学院，江苏扬州 225009； 2山东农业大学园艺科学与工程学院，
作物生物学国家重点实验室，山东泰安 271018）
摘 要： 以盆栽平邑甜茶为试材，研究了不同土壤紧实度对其幼苗根系特征和氮代谢的影响。结果表明，土壤紧实度
增加显著抑制平邑甜茶地下部分的生长，表现为根系长度、侧根数量以及延长根和黄褐色须根的质量、总表面积和
总长度均随着土壤容重的增加而降低，根系活力也随土壤容重的增加显著降低，叶片和根系硝态氮质量分数则随土
壤容重的增加而增加；叶片和根系中铵态氮质量分数的变化趋势一致，均是容重为 1.3 g·cm-3处理的最高，1.5 g·cm-3
处理次之，而紧实度小的 1.1 g·cm-3处理最低；叶片硝酸还原酶活性随着土壤容重的增加而降低，而根系硝酸还原酶
活性和叶片谷氨酰胺合酶活性以中等紧实度的 1.3 g·cm-3处理最高，1.5 g·cm-3处理显著低于其他处理，根系谷氨酰
胺合酶活性则随着容重增加而升高。 结果说明土壤紧实度能直接影响平邑甜茶植株的氮代谢活动，进而影响植株对
养分的吸收和利用。
关键词： 平邑甜茶； 土壤紧实度； 根系特征； 氮代谢
中图分类号：S661．1 文献标识码：A 文章编号：1009－9980(2009)05－593－04
Effect of soil compaction on root characters and nitrogen metabolism of
potted seedlings of Pingyitiancha （Malus hupehensis）
SHENG Li-xia1，2，FENG Li-guo1，SHU Huai-rui2*
（1College of Horticulture and Plant Protection，Yangzhou University，Yangzhou，Jiangsu 225009 China； 2College of Horticultural Science and
Engineering， State Key Laboratory of Crop Biology，Shandong Agricultural University，Tai’an，Shandong 271018 China）
Abstract: Experiment was conducted with potted seedlings of Pingyitiancha， a variety of Malus hupehensis Rehd. for study-
ing the effects of soil compaction （1.1， 1.3 and 1.5 g·cm-3） on the root characters and nitrogen metabolism of the seedlings.
The results showed that the root growth of the potted seedlings were inhibited as the soil compaction increasing，including
roots length and lateral root number，the total mass and area of primary and fine roots. The activity was decreased， while the
NO3--N contents in leaves and roots increased as the soil compaction increasing. The highest NH4+-N contents in leaves and
roots occurred in 1.3 g·cm-3 treatment， then the 1.5 g·cm-3 treatment and the 1.1 g·cm-3 treatment was the lowest. The NR
activity of leaf and GS activity of root was ranked as the following order: 1.1 g·cm-3 treatment＞1.3 g·cm-3 treatment＞1.5 g·cm-3
treatment，while the NR activity of root and GS activity of leaf were 1.3 g·cm-3 treatment＞1.1 g·cm-3 treatment＞1.5 g·cm-3
treatment. All these results showed that the soil compaction was a crucial factor affecting nitrogen metabolism，and the func-
tions of absorbing and utilizing nutrients in plants were affected subsequently.
Key words: Pingyitiancha（Malus hupehensis）； Soil compaction； Root character； Nitrogen metabolism
土壤紧实度是衡量土壤紧实程度的指标， 一般
用容重表示。 它和土壤质地共同影响着土壤的通气
性、温度、水分及耕作性质，并进一步影响着土壤微
生物的数量与活性、 土壤养分的转化及植物对养分
的吸收等状况 [1-2]，其对植物生长发育及产量的影响
已成为全球关注的农业生产问题之一。
机械化操作、人工田间作业时频繁踩踏、不当的
耕作措施、土壤干旱等因素，容易使果园土壤出现过
于紧实的现象。 土壤紧实度提高，土壤硬度增大，孔
隙度降低，土壤水分和气体质量分数降低，机械阻力
也增加[3-4]，从而影响作物的生长代谢。 研究表明，土
壤容重增大，平邑甜茶生长受抑，叶片内部光能机构
收稿日期： 2009－01－05 接受日期: 2009－06－14
作者简介： 生利霞，女，博士，讲师，主要从事果树栽培生理与生物技术研究。 E-mail: lxsheng@yzu.edu.cn
觹 通讯作者。 Author for correspondence． Tel: 0538-8242364， E-mail: hrshu@sdau.edu.cn
DOI:10.13925/j.cnki.gsxb.2009.05.028
果 树 学 报 26 卷
表 1 不同土壤紧实度对平邑甜茶根系特征的影响
Table 1 Effect of different soil compaction on root morphology of M. hupehensis Rehd. seedlings
功能下降 [5]；玉米叶片扩展速率降低，植株变小 [4]；生
姜根系活力降低、光合作用减弱、叶片的电解质渗漏
率及 MDA 质量分数升高，从而加速生姜衰老 [6]；降
低蚕豆幼苗的根、茎干质量 [7]，及黄瓜根系干物质积
累[8]；影响根系的生长发育及生理代谢[2]。
平邑甜茶是苹果生产中应用比较广泛的砧木，
具有高度无融合生殖能力，实生苗个体一致性好，易
于检测处理间的差异 [9]。 我们以平邑甜茶（Malus
hupehensis Rehd.）为试材，研究不同土壤紧实度对其
幼苗根系特征及氮代谢的影响， 旨在为苹果栽培及
果园管理提供指导。
1 材料和方法
1.1 土壤紧实度处理
试验于 2006 年 4—10 月在山东农业大学果园
进行。盆栽用土为普通壤土加适量有机肥（有机质质
量分数为 3.54%， 速效氮 87.05 mg·g-1、 磷 135.23
mg·g-1、钾 115.7 mg·g-1），试验设 3 个土壤紧实度处
理，按不同容重配比，分别为 1.1 g·cm-3、1.3 g·cm-3和
1.5 g·cm-3，用 A、B、C表示，各处理 6次重复。根据土
壤紧实度要求、 盆钵体积及土壤含水量计算出每个
处理所需的土壤量依次为 6.22 kg、7.35 kg 和 8.48
kg，然后装盆（必要时采用木夯锤击）。 陶瓷盆内径
30 cm，内高 19 cm，每处理土壤装至离盆边 3 cm 处。
经层积露白的平邑甜茶种子播种于育苗基质中，待
长至四叶一心时定植于供试基质中，每盆栽 1 株，常
规管理。 于 10月进行测定。
1.2 测定方法
将洗净的植株从茎基部剪断，用吸水纸吸干。统
计侧根条数，用游标卡尺测定主根直径，之后将白色
新根（延长根）和黄褐色须根剪下分别称重，待测样
品置于 4℃冰箱中备用。
用国产 NUScan 700平板扫描仪进行根系扫描、
照相 。 样品图像用 Detta-T SCAN 根系分析系统
（Detta-T Device Lad，Cambrdge，UK）进行分析处理，
记录根系的长度、表面积和根直径。
取混合的黄褐色须根，采用 TTC 比色法 [10]测定
根系活力；铵态氮（NH4+-N）质量分数、硝态氮（NO3--
N） 质量分数、 硝酸还原酶 （NR） 和谷氨酰胺合酶
（GS）活性的测定参照现代植物生理学实验指南 [11]的
方法。
以上指标测定均 3次重复，原始数据及作图采用
Excel 2003完成，用 DPS软件进行差异显著性分析。
2 结果与分析
2.1 不同土壤紧实度对平邑甜茶幼苗根系特征的
影响
从表 1看出，随着土壤容重的增加，平邑甜茶幼
苗主根的长度、侧根数量、最长侧根和最短侧根的长
度均显著降低。而主根的直径以 B处理最大、A处理
次之，C处理最小。
延长根和黄褐色须根的质量随着土壤容重的增
处理
Treatment
主根长度
Length of taproot
/mm
主根直径
Diameter of taproot
/mm
侧根数量
Number of lateral root
/strip
最长侧根长
Length of the longest lateral root
/cm
最短侧根长
Length of the shortest lateral root
/cm
A
B
C
63.27±4.56 a
38.33±3.28 b
21.17±3.02 c
3.93±0.42 b
4.88±0.38 a
3.89±0.40 b
6.00±1.83 a
4.67±1.35 b
3.33±1.42 c
59.23±5.22 a
42.47±4.87 b
21.83±3.14 c
29.23±3.11 a
21.80±2.65 b
16.00±2.43 c
注: 邓肯氏显著性检验，不同小写字母表示差异显著（α=0.05）。 下同。
Note: Duncan’s multiple test，Different letters indicate significant difference at 5％ leve1. The same below.
加呈下降趋势（表 2）。 其中 B、C 处理的延长根质量
分别比 A 处理低 57.01％和 65.42％， 黄褐色须根质
量分别比 A 处理低 47.22％和 58.06％。 延长根和黄
褐色须根的总表面积和总长度也随着土壤容重的增
加显著降低，而延长根直径以中等紧实度 B 处理最
大，A 处理次之，C 处理最小， 黄褐色须根直径则随
着土壤容重的增加而增加，B、C 处理分别比 A 处理
高 18.52％和 22.22％。 这进一步说明了土壤紧实度
增加会显著降低平邑甜茶地下部分的生物量。
2.2 不同土壤紧实度对平邑甜茶根系活力的影响
随着土壤容重增加， 平邑甜茶黄褐色须根的根
系活力显著降低，B、C 处理根系活力分别比 A 处理
低 24.06％和 43.01％（图 1），说明土壤紧实度增加降
低了黄褐色须根的代谢活动。
2.3 不同土壤紧实度对平邑甜茶叶片和根系氮代
谢的影响
2.3.1 对叶片和根系硝态氮、 铵态氮质量分数的影
响 从图 2 可知，不同处理平邑甜茶叶片和根系硝
态氮质量分数的变化趋势一致， 由高到低的次序为
C＞B＞A，B、C 处理叶片硝态氮质量分数分别比 A 处
594
5 期
图 4 不同土壤紧实度对平邑甜茶 NR 活性的影响
Fig. 4 Effect of different soil compaction on NR activity of
M. hupehensis Rehd. seedling
图 5 不同土壤紧实度对平邑甜茶 GS 活性的影响
Fig. 5 Effect of different soil compaction on GS activity
ofM. hupehensis Rehd. seedling
表 2 不同土壤紧实度对平邑甜茶延长根和黄褐色须根特征的影响
Table 2 Effect of different soil compaction on morphology of extensive root
and tawny fibrous root of M. hupehensis Rehd. seedlings
生利霞等: 不同土壤紧实度对平邑甜茶根系特征及氮代谢的影响
处理
Treatment
延长根质量
Mass of extensive
root/g·plant-1
黄褐色须根质量
Mass of tawny
fibrous root
/g·plant-1
表面积
Root area/cm2·plant-1
长度
Root length/m·plant-1
直径
Diameter/mm
延长根
Extensive root
黄褐色须根
Tawny fibrous
root
延长根
Extensive root
黄褐色须根
Tawny fibrous
root
延长根
Extensive root
黄褐色须根
Tawny fibrous
root
A
B
C
1.07±0.22 a
0.46±0.18 b
0.37±0.13 b
3.60±0.29 a
1.90±0.17 b
1.51±0.20 c
8.49±0.82 a
3.09±0.46 b
1.36±0.21 c
87.07±3.03 a
60.02±4.22 b
28.38±3.59 c
2.45±0.59 a
0.86±0.28 b
0.44±0.21 c
27.15±3.17 a
22.41±2.53 b
8.68±1.24 c
0.35±0.06 a
0.36±0.05 a
0.31±0.06 a
0.27±0.04 b
0.32±0.06 a
0.33±0.05 a
根
系
活
力
Ro
ot
ac
tiv
ity
/μ
g·
g-
1 ·
h-
1
处理 Treatment
图 3 不同土壤紧实度对平邑甜茶铵态氮质量分数的影响
Fig. 3 Effect of different soil compaction on NH4+-N content
ofM. hupehensis Rehd. seedling
图 2 不同土壤紧实度对平邑甜茶硝态氮质量分数的影响
Fig. 2 Effect of different soil compaction on NO3--N content
ofM. hupehensis Rehd. seedling
硝
态
氮
质
量
分
数
Co
nt
en
to
fN
O 3
- -
N/
m
g·
g-
1
图 1 不同土壤紧实度对平邑甜茶根系活力的影响
Fig. 1 Effect of different soil compaction on root activity
ofM. hupehensis Rehd. seedling
理高 11.43％和 63.27％， 根系硝态氮质量分数分别
比 A 处理高 28.12％和 28.39％； 叶片和根系铵态氮
质量分数的变化规律一致（图 3），均是 B 处理最高，
C处理次之，A 处理最低。 以上说明随着土壤紧实度
增加，平邑甜茶叶片和根系硝态氮质量分数增加，铵
态氮质量分数也呈增加趋势， 但以中等紧实度的 B
处理质量分数最高。
2.3.2 对叶片和根系 NR、GS 活性的影响 从图
4，5 可知， 平邑甜茶叶片 NR 活性随着土壤容重的
增加而降低，B、C 处理分别比 A 处理低 11.04％和
39.94％。 而根系 NR 活性和叶片 GS 活性 B 处理最
高，C处理显著低于其他处理， 根系 GS活性则随着
容重增加而升高，B、C 处理分别比 A 处理高 80％和
90％。 这说明土壤紧实度能直接影响植株氮代谢活
性，进而影响植株对养分的吸收和利用。
3 讨 论
本试验中，随着土壤容重增加，平邑甜茶植株根
NR
活
性
NR
ac
tiv
ity
/U
·
g-
1
GS
活
性
GS
ac
tiv
ity
/U
·
g-
1
部位 Part
铵
态
氮
质
量
分
数
Co
nt
en
to
fN
H
4+
-N
/m
g·
g-
1
叶片 Leaves 根系 Roots部位 Part
叶片 Leaves 根系 Roots
部位 Part
叶片 Leaves 根系 Roots
部位 Part
叶片 Leaves 根系 Roots
595
系的长度以及延长根和黄褐色须根的总表面积显著
降低，黄褐色须根变得短粗，这与前人的研究结果一
致[7，12]。 另外，随土壤紧实度增加，黄褐色须根根系活
力也显著下降， 这可能因为土壤紧实度增加使土壤
孔隙变小、板结程度提高，土壤中氧气浓度降低，因
而根系活力明显下降。
随着土壤容重增加， 平邑甜茶叶片和根系硝态
氮质量分数增加， 铵态氮质量分数以中等紧实度的
B处理为最高， 这可能是因为生长在紧实土壤中的
作物根系变短变粗，同时根系分泌大量的黏性物质，
使根系和土壤紧密相连， 而这种紧密的接触可以有
效地提高根系对土壤中营养物质的吸收[1]，同时平邑
甜茶叶片和根系 NR 活性则随着土壤容重增加而降
低，从而促进叶片和根系中氮素的积累。 而根系 GS
活性则随着容重的增加而升高， 这可能是因为容重
增加， 根系遭受的阻力增加， 根系活力降低， 造成
NR 活性降低，但同样由于根系与土壤接触紧密，使
得根系对营养物质的吸收增加，从而最终诱导其 GS
活性增加。
综上所述，随着土壤紧实度增加，平邑甜茶根系
活力、主根的长度、最长侧根和最短侧根的长度、侧
根数量、延长根和黄褐色须根的质量均显著降低；土
壤紧实度能直接影响平邑甜茶植株氮代谢活动，进
而影响植株对养分的吸收和利用， 随着土壤紧实度
增加，其叶片和根系硝态氮质量分数增加，铵态氮质
量分数以中等紧实度的处理为最高， 说明适当的增
加容重可以增强其根系的吸收功能。 关于更高土壤
紧实度处理对平邑甜茶的影响尚需进一步研究。
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