全 文 ：介质转换对平邑甜茶生物量、根系特征
及氮代谢的影响
生利霞 1， 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，山东 泰安 271018）
摘 要： 以盆栽平邑甜茶实生苗为试材，研究了介质转换对其生物量、根系特征及氮代谢的影响。 结果表明：平邑甜
茶根系由粘土转入壤土后，其生物量增加，外层根系大量发生，也有利于侧根的水平发展，根系活力增强，根系的硝
酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合酶（GS）活性得到促进，但不利于侧根数量的增加，且根系总表面积下降；当平邑甜茶根
系由壤土转入粘土后，根系发生及代谢活动均受到抑制，NR、GS 活性下降；在粘土中生长有利于平邑甜茶根系氮素
积累，当根系发生介质转换后，无论转入壤土还是粘土，其氮素积累均受到抑制。 平邑甜茶根系由一种介质进入另一
种介质会打破其原有的生态适应，需通过一系列生理生化过程和新的形态建造过程建立新的生态适应型。
关键词： 平邑甜茶；介质转换；生物量；根系特征；氮代谢
中图分类号: S662.5 文献标识码: A 文章编号: 1672－0687（2009）04－0047－05
不同类型土壤的理化性质不同，对水分和养分的吸附及保持能力不同，这直接影响植物对水分和养分的
吸收[1～3]。 果树是多年生作物，一旦定植很少移栽，定植穴的土壤环境就是根系生活的基本环境，基本生长环
境的状况及变化直接影响着果树根系的发生、发育以及功能状况[4]。 我国许多果树都栽植在河滩、山地丘陵
和黄河冲积土等土壤条件较差的土地上[5]，局部改土便成了果园管理中较好的改善根域环境土壤管理措施。
此外，育苗、移栽过程中也存在介质转换问题。 研究果树根系在不同土壤条件下的表现及对土壤类型变化的
反应及适应能力，对于合理制定果园土壤管理措施，提高苗木栽植成活率，以及老弱树的复壮等具有重要意
义。 本试验以平邑甜茶（Malus hupehensis）实生苗为试材，研究了介质转换对其根系诱导、根系特征及氮代谢
的影响，旨在为苹果栽培管理提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与处理
平邑甜茶种子经层积催芽， 播种到育苗基质
中，于四叶一心期移栽。 采用内外层不同基质定植
幼苗，内部基质用直径 12 cm、高 12 cm 的筒形网袋
与外部基质相隔，网袋孔径 2 mm，根系可以穿透，
生长不受限制。 定植盆直径 30 cm，高 20 cm。 供试
基质为壤土和粘土，共设 4 组配比，分别为：A （内层∶外层=粘土∶壤土），B（内层∶外层=壤土∶粘土），C（内层∶外
层=粘土∶粘土），D（内层∶外层＝壤土∶壤土）。 每处理 6次重复。 2006年 4月定植，10月采样测定。 供试基质基
本营养情况见表 1。
表 1 试验用土壤基本营养情况
——————————
[收稿日期] 2008-12-20
[基金项目] 院士科研专项经费资助项目（200825558）
[作者简介] 生利霞（1978－），女，吉林抚松人，讲师，博士，研究方向：果树栽培生理与分子生物学。
* 通讯联系人：束怀瑞（E-mail：hrshu@sdau.edu.cn）。
第 26卷第 4期 苏 州 科 技 学 院 学 报 （自 然 科 学 版） Vol．26 No．4
2009年 12月 Journal of Suzhou University of Science and Technology （Natural Science） Dec． 2009


  


   
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2009 年苏州科技学院学报（自然科学版）
1.2 试验方法
将洗净的植株从茎基部剪断，用吸水纸吸干。用 1/100天平分别测定地上、地下部分总质量，计数侧根条
数，用游标卡尺测定主根直径，之后将内外两层的细根剪下分别称重，以根系生长延伸方向与垂直地面方向
的夹角为主要侧根的生长角度，用量角器测定主要侧根生长角度。
洗净的根系用吸水纸吸干，称取 1 g 平铺于透明硬塑料膜上，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（Delta-T Device Lad，Cambridge，UK）进行分析处理，记
录幼苗的根长、根表面积和根直径。
根系活力测定参照赵世杰等[6]的方法进行；根系硝态氮（NO3--N）含量、铵态氮（NH4+-N）含量及硝酸还原
酶（NR）和谷氨酰胺合酶（GS）活性的测定以外层细根为试材，参照现代植物生理学实验指南[7]的方法进行。
指标测定均采用 3 次重复，原始数据及作图采用 Excel 2003 完成，差异显著性分析用 DPS软件完成。
2 结果与分析
2.1 基质转换对平邑甜茶生物量及根系特征的影响
从表 2可见，内外层均为壤土处理的平邑甜茶，其地上和地下部鲜重最高，由粘土转入壤土处理次之，由
壤土转入粘土处理最低，说明转入粘土不利于其鲜重的增加；内外均为粘土的平邑甜茶，其侧根数量和内层
细根量显著高于内外均为壤土处理，另外，由粘土转入壤土处理的侧根数量和内层细根量也是所有处理中最
低的，说明转入壤土会明显降低平邑甜茶的侧根数和内层细根量；而纯粘土处理和由壤土转入粘土处理的侧
根角度和外层细根量显著低于纯壤土处理和由粘土转入壤土处理， 说明转入粘土非常不利于平邑甜茶外层
细根量的增加和侧根的水平发展。
以上结果说明介质转换影响了平邑甜茶的生物量及部分根系特征，且不同的转换对其影响不同。转入壤
土有利于平邑甜茶生物量的增加，也有利于外层细根量的增加和侧根的水平发展，但不利于侧根数和内层细
根量的增加。
从表 3 可知，内外均为粘土处理的内层细根表面积和长度显著高于内外均为壤土处理，外层细根的总表
面积和长度却显著低于后者，说明对于生长在粘土中的植株来说，其内层根系的吸收作用不可忽视。 由粘土
转入壤土处理的内层细根表面积、长度以及直径均显著低于其他处理，但其根系由内层的粘土进入外层的壤
土后，细根量大大升高，细根总表面积、长度和直径均显著高于由壤土转入粘土和内外均为粘土处理，但仍低
于内外均为壤土处理，说明平邑甜茶根系由土质紧实的粘土进入通气状态好的壤土后，可以诱导外层根系大
量发生，而内层根系由于生存环境较差以及外层根系在功能上的替代使其数量减少，总表面积下降。 由壤土
转入粘土处理 B 的内层细根量最多，表面积、长度以及直径均高于其他处理，而当其根系由壤土进入粘土
后，细根的总表面积、长度却显著低于其他处理，表明当平邑甜茶根系由壤土转入粘土后，根系的发生受到抑
制，而内层根系由于生存环境较好可以得到充分的生长。
2.2 基质转换对平邑甜茶内、外层细根根系活力的影响
从图 1 可知，内外均为粘土处理 C 的内外层根系活力均低于内外均为壤土处理 D，说明在通气条件良
好的壤土中生长的根系代谢活动较旺盛。由粘土转入壤土处理的内部细根根系活力高于内外均为粘土处理，
但低于由壤土转入粘土处理和内外均为壤土处理，外部细根的根系活力也低于内外均为壤土处理而高于 B、



  

 


  




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注：邓肯氏显著性检验，不同小写字母表示差异显著（α=0.05）。
表 2 介质转换对平邑甜茶生物量及部分根系特征的影响
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第 4期

 
 
   

  

 

 
 

 

 
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C处理。 说明平邑甜茶根系由粘土进入壤土后，根系活力增强，其内层根系活力也由于外层根系环境的改善
而提高。 由壤土转入粘土处理的内层根系活力比内外均为壤土处理低，但高于由粘土转入壤土处理和内外
均为粘土处理，而其外层根系活力则是所有处理中最低的，说明由壤土转入粘土后，根系由较好的环境条件
转入较差的，代谢活动受到抑制。
2.3 基质转换对平邑甜茶细根氮代谢的影响
2.3.1 对细根硝态氮和铵态氮含量的影响
从图 2、图 3 中可知，内外均为粘土处理中栽植的平邑甜茶植株的硝态氮含量、铵态氮含量均高于内外
均为壤土处理中栽植的植株。 当其根系由粘土转入壤土后，硝态氮和铵态氮含量低于内外均为壤土处理和
内外均为粘土处理，而由壤土转入粘土处理也表现出同样的趋势，说明在粘土中生长有利于平邑甜茶根系氮
素的积累，当根系发生介质转换后，无论转入的是壤土还是粘土，其氮素积累均受到抑制。
2.3.2 对外层细根 NR、GS活性的影响
如图 4 所示，各处理 NR、GS 活性高低变化一致，纯粘土处理的 NR、GS 活性低于纯壤土处理，说明生长
在壤土中的根比粘土中的氮代谢活跃。由粘土转入壤土处理的 NR、GS活性最高，由壤土转入粘土处理最低，
说明从粘土转入到壤土中，平邑甜茶根系的 NR、GS 活性得到促进，而从壤土进入到粘土中后，其根系 NR、
GS活性受到抑制，氮代谢受阻。
注：邓肯氏显著性检验，不同小写字母表示差异显著（α=0.05）。
表 3 介质转换对平邑甜茶细根特征的影响
生利霞等：介质转换对平邑甜茶生物量、根系特征及氮代谢的影响 49
2009 年苏州科技学院学报（自然科学版）
3 讨论
果树生产过程中，在育苗、移栽以及局部改土等情况下，果树根系经常会遇到介质转换的问题。 果树根
系对环境条件反应非常敏感，不同介质培养的根系差异很大，在由一种介质转换到另一介质时表现出显著的
差异而影响生长[8]。 本试验结果表明，在纯粘土中生长的平邑甜茶植株，其生物量低于在纯壤土中生长的植
株，由粘土转入壤土的植株，生物量有所提高但仍低于纯壤土中生长的植株。 而由壤土转入粘土的植株，生
物量显著降低。 这与吕德国[9]的研究结果基本一致。
根据本试验的结果，分析认为，平邑甜茶之所以在不同介质转换后出现生物量上的差异，是因为内外均
为壤土处理的通气良好、充足，根系活力高于内外均为粘土处理，且其氮代谢活跃，导致其生物量高；由粘土
转入壤土的根系，生长环境条件得到改善，根系大量发生，总吸收能力增加，根系功能受到刺激、根系活力得
到促进，进而加强了其氮代谢水平，NR、GS 活性升高，最终增加了生物量；而由壤土转入粘土处理的根系从
条件较好的壤土环境进入了质地紧实且养分含量较低的粘土环境中，根系生长代谢受到抑制，活力降低、发
根功能受到抑制，根量少，总吸收能力降低，且其外层根系 NR、GS活性明显最低，氮代谢受阻，最终导致其生
物量降低。
果树根系是“生态变异大、对环境反应敏感、功能性不完整的补偿结构”[5]，其生长发育在特定的土壤条
件下会形成特定的功能适应型[10]。而当土壤的环境条件发生变化后果树根系便会产生不适应，需要进行一系
列的调整重新建立起新的适应型[9]。 本试验研究结果也表明，平邑甜茶根系由一种基质进入另一种基质会打
破其原有的生态适应，必须通过一系列的生理生化过程和新的形态建造过程建立新的生态适应型。 当由较
差的环境转换到较好的环境时，对其根系的生长，尤其是细根的生长代谢是有利的。
参考文献：
[1] 河北农业大学. 果树栽培学总论[M]. 北京：农业出版社，1998：132-136.
[2] 束怀瑞. 果树栽培生理学[M]. 北京：农业出版社，1993：166.
[3] 李银科，刘世增，贺访印，等. 土壤类型对沙葱幼苗出土和生长的影响[J]. 中国农业科技导报，2009，11（1）：108-112.
[4] Fitter A H，Stickland T R. Architectural analysis of plant root systemsⅡ [J]. Influence of nutrient supply on architecture in contrasting plant
species，1991，118：383-389.
[5] 束怀瑞. 我国果树业生产现状和待研究的问题[J]. 中国工程科学，2003，5（2）：45-48.
[6] 赵世杰，刘华山，董新纯. 植物生理学实验指导[M]. 北京：中国农业科技出版社，1998：149-161.
[7] 汤章城. 现代植物生理学实验指南[M]. 北京：科学出版社，2004：138-158.
[8] 束怀瑞，王丽琴. 中国科学技术前沿（第六卷）[M]. 北京：高等教育出版社，2003：501-526.
[9] 吕德国. 土壤转换对二年生平邑甜茶根系发生与功能的影响[J]. 园艺学报，2000，27（2）：135-136.
[10] 吕德国. 苹果根系密度的研究[D]. 泰安：山东农业大学，1993.
Effect of Soil Changing on the Biomass, Root Characteristics and Nitrogen
Metabolism of Malus Hupehensis
SHENG Li-xia1, FENG Li-guo1, SHU Huai-rui2
（1.College of Horticulture and Plant Protection，Yangzhou University，Yangzhou 225009，China； 2.College of
Horticultural Science and Engineering，Shandong Agricultural University，Taian 271018，China）
Abstract： A pot culture experiment is conducted to investigate the effects of soil changing on the biomass, root
characteristics and nitrogen metabolism of Malus hupehensis seedlings. The results show that when the seedlings
are changed from clay to loam, the root biomass increases, outer root substantially induced and NR and GS activ -
50
第 4期
ities of outer fine roots enhanced, the lateral root developing to the horizontal; however, the number of lateral
roots and total surface area of root decreases. When the growing soil is changed from loam to clay, both the root
development and metabolism are inhibited, NR and GS activities decreasing, but it is beneficial to nitrogen accu-
mulation. Nevertheless, the soil changing (from clay to clay or from clay to loam) shows that the nitrogen accumu-
lation is inhibited. In conclusion, the ecological adaptation of Malus hupehensis roots alters when the seedling is
changed from one medium to another, and the root system has to establish a new root architecture to adapt new
environment through a series of physiological and biochemical process.
Key words： Malus hupehensis；soil changing；biomass；root characteristics；nitrogen metabolism
责任编辑：李文杰
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