全 文 ：河北农业科学，2014，18 (6) :33 － 37
Journal of Hebei Agricultural Sciences 编辑 王燕霞
不同土壤条件对小甘菊根系生长的影响
戴永丽，黄俊华* (新疆农业大学林学与园艺学院，新疆 乌鲁木齐 830052)
摘要:为了使小甘菊在园林绿化中得到较好应用，在自然生境和栽培条件下对小甘菊生长期内土壤的水分
动态变化、pH值和主要养分含量进行了监测，并研究了不同土壤条件对小甘菊根系分布特征的影响。结
果表明:3 个研究区的土壤养分含量存在显著差异，其中，三坪农场土壤养分条件最好，雅山相对较差;
土壤水分变化存在差异，其中，雅山土壤含水量变化幅度最大，人民公园最小;水分对根系生长的影响呈
显著水平，在水分轻度缺乏时，小甘菊根系显著伸长，且向垂直方向伸展;土壤类型以及主要养分含量也
影响小甘菊的根系生长。
关键词:小甘菊;土壤含水量;主根长;总根长
中图分类号:S681. 9 文献标识码:A 文章编号:1008-1631 (2014)06-0033-05
The Influence of Different Soil Conditions on Ｒoot Growth of Cancrinia discoidea (Ledeb. )Poljak.
DAI Yong-li，HUANG Jun-hua*
(College of Forestry and Horticulture，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China)
Abstract:In order to get a better application of Cancrinia discoidea in the landscape，the soil moisture dynamic
change，pH and main nutrient content of Cancrinia discoidea in growing period under the nature habitat and
cultivation condition were measured to study the influence of soil condition on the root distribution characteristics of
Cancrinia discoidea. The results showed that the three study areas had significant differences in soil nutrient
content，among them， the soil nutrient conditions of Sanping farm was best， and Yashan was relatively
poor. There were differences of three study areas on soil moisture change，the soil moisture variation of Yashan was
maximum，and that of Peoples Park was minimum. The effect of moisture on root growth was significant，in mild
deficiency of water，the root of Cancrinia discoidea significantly elongated to the vertical direction，the soil types
and main nutrient content also affected root growth of Cancrinia discoidea.
Key words:Cancrinia discoidea (Ledeb. ) Poljak. ;Soil moisture content;Taproot length;The total root
length
收稿日期:2014-04-03
作者简介:戴永丽 (1988 －) ，女，河南商水人，硕士研究生在读，
主要从事园林植物与观赏园艺研究。E-mail:609767450@
qq. com。
通讯作者:黄俊华 (1973 －) ，女，新疆乌鲁木齐人，教授，主要从
事园林植物种质资源研究。E-mail:huangjunhua-7311 @
163. com。
根系是植物吸收水分和养分的主要器官，在植物
生长发育中起着不可忽视的作用［1］。研究表明，不
同栽培因子如土壤水分和养分等均会不同程度地影响
根系的生长发育与分布［2，3］。植物根系在土壤中的发
育状况和分布格局是影响植物吸收水分与养分的重要
因素，植物根系的发育和分布不仅受其遗传特性的影
响，同时很大程度上还依赖于土壤水分的变化状
况［4］。因此，监测土壤水分含量及其变化，有助于
对园林植物进行合理灌溉与栽培管理。
小甘菊 〔Cancrinia discoidea (Ledeb. ) Poljak. 〕
为菊科小甘菊属一二年生草本，是早春开花的观赏性
植物［5］。小甘菊在早春季节迅速生长，并于夏初完
成生活史，因此被称为早春短命植物［6，7］。目前已有
学者对小甘菊的营养器官结构解剖学［8］，不同部位
的总黄酮提取与测定［9］，小甘菊自然更新、种子萌
发特点以及萌发期和生长期抗性［10］进行了研究，但
尚未见到对其生长期根系研究的报道。对小甘菊不同
生长阶段的根系动态及土壤水分动态进行监测，并通
过根系分析系统对根系进行分析，旨为小甘菊制订合
理的栽培管理措施奠定基础。
1 材料与方法
1. 1 研究区概况
DOI:10.16318/j.cnki.hbnykx.2014.06.022
河北农业科学 2014 年
研究区 3 个，分别位于乌鲁木齐雅玛里克山
(简称 “雅山”)、乌鲁木齐市人民公园 (简称 “人
民公园”)和三坪农场实验地 (简称“三坪农场”)。
雅山位于乌鲁木齐市西部，属中温带荒漠区，春
秋季较湿润，夏季干旱、热量充足，冬季漫长而寒
冷。根据 1983 ～ 1996 年雅山气象观测站和附近气象
站的记录，该区年平均温度 7. 5 ℃，极端最高温度
37. 7 ℃，极端最低温度 － 19. 1 ℃;年平均降水量
266. 9 mm，其中，春季积雪水和有效降水 (12 月 ～
翌年 5 月)占全年降水量的 45%;年平均蒸发量
2 731 mm，是年总降水量的 10. 2 倍。研究区位于雅
山西北坡，土质主要为粗砾质棕钙土，土壤板结，透
水性差，地下水深达百米，地表无径流。
人民公园是乌鲁木齐市内面积最大的公园，占地
9. 33 hm2。乌鲁木齐市气候全年盛行北风和西北风，
夏季风速大，冬季风速小，年平均风速 2 ～ 3 m /s;夏
季日照时间长，气温高，昼夜温差大;冬季日照少，
寒冷而漫长。
三坪农场位于乌鲁木齐市西郊，场区全年平均气
温 7. 2 ℃，1 月平均气温 － 17 ℃，7 月平均气温
24. 6 ℃，极端最高气温 42 ℃，极端最低气温 －
38 ℃;年平均≥10 ℃积温 3 400 ℃左右;全年日照时
数 2 829. 4 h;年平均降水量 228. 8 mm，年平均蒸发
量 2 647 mm。
1. 2 试验材料
试验材料为小甘菊。
1. 3 试验方法
1. 3. 1 试验设计 试验在土壤条件不同的 3 个区域
进行，其中，自然生境 1 个，栽培条件下的区域
2 个。2012 年 7 月在雅山采集小甘菊种子，且以雅山
的自然群落为研究对象，作为自然生境;2012 年
11 月将种子分别播种于人民公园和三坪农场，作为
栽培条件下的研究区域。翌年开始，在小甘菊生长期
内，连续采集 3 个研究区的小甘菊植株根系和生境土
壤样品，进行指标测定。
1. 3. 2 采样时间与采集方法 小甘菊的生命周期为
100 d左右，采样时间按每隔 6 d 连续采集植株根系
样本和各土层土壤样本，如遇大雨恶劣天气无法上山
时采样时间顺延 1 d，共采样 18 次。由于土壤理化性
质变化不活跃，故在小甘菊生命周期内每隔 20 d 采
样 1 次，共采样 6 次。
小甘菊根系分布在 0 ～ 30 cm 土层，根系样品采
集采用全挖法进行，根据生长阶段的不同，分别以植
株为中心挖取 5 cm × 5 cm × 5 cm、10 cm × 10 cm ×
10 cm、20 cm × 20 cm × 20 cm、30 cm × 30 cm × 30 cm
的根系样本，每次 3 个重复。将采集的根系样本带回
实验室，用水冲洗后，测量主根长度;再将根系在
LC-4800 根系扫描仪下进行图片扫描，将扫描图片导
入 WINＲHIZO根系分析系统分析总根长。
用于测定土壤含水量的土样采集，采取分层采样
法进行。沿根系采样点剖面按垂直深度 0 ～ 10 cm、
10 ～ 20 cm、20 ～ 30 cm分别采集土样，装入铝盒。采
用烘干法测定土壤含水量。
用于测定土壤理化性质的土样采集，采用 S型布
点进行，取样点 6 个，3 个重复。将采集的土壤样本
带回实验室自然风干，过 0. 5 mm 和 0. 25 mm 筛后进
行土壤理化性质指标测定。其中，pH 值测定采用酸
度计法;有机质含量测定采用重铬酸钾外加热法;碱
解氮含量测定采用扩散法;有效钾含量测定采用乙酸
铵提取法;速效磷含量测定采用碳酸氢钠浸提-硫酸
钼锑抗比色法。
1. 3. 3 数据分析 利用 Excel 软件整理数据并进行
表格的绘制;利用 SPASS17. 0 软件进行相关性分析。
2 结果与分析
2. 1 研究区的土壤条件
2. 1. 1 不同环境条件土壤的理化性质 3 个研究区
的土壤养分含量存在显著差异 (图 1 ～ 3) ，其中，三
坪农场的土壤有机质和速效磷含量最高，且均显著
＞其他 2 个研究区，而雅山与人民公园之间的指标差
异均不显著;碱解氮含量顺序为三坪农场 ＞人民公园
＞雅山，且差异均达到了显著水平，这是因为三坪农
场为大型试验农场，氮肥施用量和施用频率较高，因
此该地区的土壤碱解氮含量较高，而雅山为自然生境
区域，氮肥施用量和频率均较低，导致该区域的土壤
碱解氮水平较低。3 个研究区的土壤 pH 值差异不显
著 (图 4)。可以看出，三坪农场土壤养分条件最好，
雅山相对较差。
图 1 不同环境条件土壤的有机质含量
Fig. 1 The organic matter content of soil under different
environmental conditions
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第 6 期 戴永丽等:不同土壤条件对小甘菊根系生长的影响
图 2 不同环境条件土壤的碱解氮含量
Fig. 2 The alkaline hydrolysis nitrogen content of soil
under different environmental conditions
图 3 不同环境条件土壤的速效磷含量
Fig. 3 The available phosphorus content of soil under
different environmental conditions
图 4 不同环境条件土壤的 pH值
Fig. 4 The pH of soil under different
environmental conditions
2. 1. 2 土壤水分垂直动态分布规律 土壤水分是影
响根系生长的重要因素，土壤水分过多或过少均会影
响根系生长，在土壤水分严重亏缺条件下根系生长与
养分吸收严重受阻［11］。在土壤垂直剖面上，上层土
壤受外界环境影响较大，随着土层深度的增加，土壤
受到外界环境的影响减弱，但是由于植被以及根系分
布和降水变化，使得土壤水分在垂直空间上表现出一
定的动态变化规律［12］。
小甘菊为早春开花的菊科短命植物，其能够利用
早春雨雪迅速完成生命周期，自 3 月下旬萌芽展叶至
7 月初死亡为整个生长期。雅山为自然生境，在小甘
菊生长期内，该研究区各土层的土壤含水量变化幅度
均相对较大 (图 5)。其中，0 ～ 10 cm 土层土壤含水
量为 9. 06% ～21. 68%，变化幅度较大，但变化规律
不明显;10 ～ 20 cm 土层土壤含水量为 9. 87% ～
19. 31%，整体呈下降趋势，但下降幅度有急有缓;
20 ～ 30 cm 土层土壤含水量为 9. 95% ～ 19. 85%，也
呈逐渐下降趋势，但变化幅度较其他 2 个土层相对
平缓。
人民公园隶属园林绿地，土壤养分条件较好，有
专业的园林工人进行养护管理，除自然降水外，更有
人工浇水，且研究区位于公园中央，温度相对较低，
蒸发量也相对较小。在小甘菊生长期内，该研究区各
土层的土壤含水量变化幅度相对较小 (图 6)。其中，
0 ～ 10 cm 土层土壤含水量为 12. 06% ～ 20. 36%，相
对波动最大;10 ～ 20 cm 和 20 ～ 30 cm 土层土壤含水
量总体呈下降趋势。
图 5 雅山土壤含水量的动态变化
Fig. 5 The dynamic changes of soil moisture in Yashan
图 6 人民公园土壤含水量的动态变化
Fig. 6 The dynamic changes of soil moisture
in the Peoples Park
三坪农场为大型试验田，管理较粗放，土壤养分
条件虽然较好，但土质属黄板土，偏粘性。在小甘菊
生长期内，该研究区内各土层的土壤含水量变化幅度
较人民公园略大 (图 7) ，其中，0 ～ 10 cm、10 ～
20 cm、20 ～ 30 cm土层土壤含水量的变化范围分别为
13. 17% ～ 19. 87%、12. 67% ～ 19. 79% 和 7. 97 ～
19. 98%。5 ～ 6 月 0 ～ 30 cm土层的土壤含水量大体随
土层的加深而降低。
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河北农业科学 2014 年
3 个研究区不同土层的土壤含水量以人民公园较
高，三坪农场次之，雅山最低。同一研究区不同土层
的土壤含水量也存在较大差异，尤其是三坪农场差异
较大。3 个研究区 0 ～ 10 cm 土层的土壤含水量变化
均无明显规律，说明该土层土壤含水量受外界降水和
温度等因素影响较大。
图 7 三坪农场土壤含水量的动态变化
Fig. 7 The dynamic changes of soil moisture
in Sanping Farm
2. 2 小甘菊根系的分布特征
2. 2. 1 小甘菊主根长的动态变化 主根长在一定程
度上反映了根系的入土深度，反映出根系垂直分布的
范围，也是根系生长强弱的重要指标。在小甘菊生长
期内，3 个研究区小甘菊的主根长度范围为 1. 67 ～
23. 35 cm，基本分布在 0 ～ 30 cm 土层内，其侧根主
要分布在 0 ～ 10 cm 土层内，属于浅根系植物。任珺
等［13］对新疆地区短命植物特征进行研究发现，短命
植物的根系一般分布在 10 ～ 30 cm土层内，很少超出
40 cm，因此在长期适应环境的过程中短命植物发育
形成了较浅根系。
图 8 小甘菊主根长的动态变化
Fig. 8 The dynamic change of taproot length
of Cancrinia discoidea
2. 2. 2 小甘菊总根长的动态变化 总根长是各级根
系长度的总和。在小甘菊生长期内，3 个研究区域
中，人民公园的小甘菊总根长最大 (图 9) ，达到了
1 901. 40 mm，主要是由于须根较多;雅山地区次之，
主要是因为该区域的土壤条件较差，导致根系向深层
土壤延伸，而向四周扩展的根系较少;三坪农场小甘
菊的总根长最小，仅为 1 087. 57 mm，这可能是由于
土壤板结而阻碍了根系生长。
图 9 小甘菊总根长的动态变化
Fig. 9 The dynamic change of total root length
of Cancrinia discoidea
3 结论与讨论
3. 1 土壤养分条件对小甘菊根系生长的影响
根系是吸收养分的主要器官，土壤养分条件影响
着根系的分布。根系具有向肥性。土壤肥沃，根系一
般较浅、粗壮，且分叉较多［14］。通过对 3 个研究区
小甘菊生境内的土壤理化性质进行分析发现，土壤养
分条件影响根系尤其是侧根的生长，三坪农场的土壤
养分条件虽然较好，但因土质偏粘性，易板结，从而
影响了根系生长;而另外 2 个研究区的土壤均属沙性
土，在养分条件相对较好的人民公园生长的小甘菊主
根长度虽然 ＜雅山研究区，但总根长度却 ＞雅山研究
区。良好的土壤条件促进了侧根生长，而侧根主要分
布在 0 ～ 10 cm 土层内，因此在小甘菊栽培中应加强
该土层的养分管理。
3. 2 土壤水分对小甘菊根系生长的影响
根系的生长发育与土壤水分密切相关。在根系生
长发育早期，适度增加或减少水分会相应地减缓或促
进根系特别是侧根的生长。张建波等［15］在紫花苜蓿
上研究发现，土壤水分状况直接影响根系的生长与构
型分布。雅山研究区的土壤水分变化幅度较大，该区
的小甘菊根系主根长相对于其他 2 个研究区较长，说
明根系在受到水分胁迫时，会刺激根系向下生长来寻
找水分。人民公园研究区的小甘菊总根长最大，但其
主根长 ＜雅山研究区，这是因为该区有人工灌溉且土
壤保水性较好，水分条件一直处于较高水平，小甘菊
根系不需要向下生长来寻找水分，但其须根量较大，
使得总根长度较大。李向义［16］在对短命植物与立地
条件的研究中发现，土壤水分条件是影响根系分布的
主要条件。短命植物根系的生长发育与土壤水分密切
相关，本研究结果与李向义的研究结果相符。
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第 6 期 戴永丽等:不同土壤条件对小甘菊根系生长的影响
短命植物在我国主要分布于新疆北部，是新疆植
物区系中一类独特的植物，其具有生长发育节律快、
各物候阶段紧凑、营养周期短的特点。小甘菊为早春
开花的草本植物，在夏季来临前迅速完成生命周期，
以种子形式休眠度过干旱。其花色艳丽，将其应用于
园林绿化中可增加春季景观，具有观赏价值。小甘菊
根系分布较浅，水分是影响小甘菊根系分布的主要因
素，因此在园林应用时应于 4 ～ 5 月加强水分管理。
3. 3 小甘菊主根长与总根长的关系
研究发现，4 月初 (展叶期)为小甘菊主根生长
速度较快的时期，而此时期总根长变化幅度不明显，
说明小甘菊在生长初期根系垂直方向生长较快，抑制
了侧根的生长。4 月下旬 (花蕾期)小甘菊各营养器
官生长发育较快。张立运［17］对新疆短命植物进行的
研究结果表明，短命植物为春雨型植物，在早春利用
雨雪迅速生长，4 ～ 5 月生长繁茂，在该时期根系的
水平生长与垂直生长发育都较快。本研究结果与张立
运的研究观点一致。
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