全 文 ：　[收稿日期] 　2008-11-21;2009-02-24修回
　[基金项目] 　农业部“ 948”引进项目“优质出口苹果生产加工技术引进与示范”(2006-G28);西北农林科技大学拔尖人才支持计划项目
(200522)
　[作者简介] 　吴亚维(1974-),男 ,硕士 ,从事果树生理生态研究。 E-mail:yaweiw u2006@163.com
　＊通讯作者:邹养军(1969-),男,副教授 ,博士 ,从事果树抗性生理与生物技术改良研究。 E-mail:yangjunzou@126.com
[ 文章编号] 1001-3601(2009)03-0168-0118-03
土壤紧实度对楸子幼苗根系生长及活力的影响
吴亚维1 , 2 , 马锋旺1 , 邹养军1＊
(1.西北农林科技大学 园艺学院 , 陕西 杨凌 712100;2.贵州省果树科学研究所 , 贵州 罗甸 550100)
　　[ 摘　要] 为了研究土壤紧实度对果树幼苗期根系生长发育的影响 , 试验以楸子幼苗为材料 ,采用盆栽试验观测了 3 种土
壤紧实度(1.25 g/cm3 、1.40g/cm3和 1.55 g/ cm3)下楸子幼苗根系形态变化以及根系活力和生物量的变化。结果表明 ,随着土
壤紧实度增加 ,楸子幼苗移栽成活率降低 , 根系生长减慢 , 根系活力和根系生物量下降 , 尤其在 1.55g/cm3土壤容重下幼苗根
系生理功能受到显著影响 ,根冠比(R/ T)没有规律性变化;土壤紧实度影响楸子幼苗根系形态和生理功能代谢 , 高紧实度土壤
不利于楸子幼苗根系生长。[ 关键词] 土壤紧实度;楸子;根系;生活;活力[ 中图分类号] S152.4 +9 [ 文献标识码] A
The Effect of Soil Compaction on Root Growth and Root Activity of
Malus prunifolia Seedlings
WU Ya-wei1 , 2 , ZO U Yang-jun1 , MA Feng-wang1＊
(1.College of Horticulture , Northwest Agriculture and Forest University , Yang ling , Shanxi 712100;2.Guizhou
Fruit Institute , Luodian , Guizhou 550100 , China)
　　Abstract:The Malus pruni folia seedling s were cultured in pots with three different soil compactions to study the effect of soil
compaction on its root g row th and development by determining survival rate of transplanted seedlings , root morphological change, root
activity and biomass.The results showed that the survival rate of transplanted seedlings , root activity , root grow th speed and biomass
decreased with increase of soil compaction and the root physiological function was significantly affected under 1.55 g/cm3 o f soil
compaction.The soil compaction has the effect of root morpholog y and physiological function o f Malus pruni f olia seedlings and the
high soil compaction is no t beneficial to root g rowth of Malus pruni folia seedlings.
Key words:soil compaction;Malus pruni folia;roo t;g row th;activity
　　土壤紧实度(Soil compaction)是指土壤对机械
应力所表现出的特性 ,可通过土壤容重 、孔隙度和机
械阻力等指标进行评价 ,其中土壤容重(Soi l bulk
density)是反映土壤紧实度最直接的办法 ,土壤容
重和土壤紧实度直接相关 ,土壤容重提高 ,土壤紧实
度也增大[ 1] 。土壤紧实是农业生产中普遍存在的逆
境胁迫因子之一 。土壤容重的变化通过改变植物赖
以生存的土壤水 、肥 、气 、热等条件对植物的生长发
育产生影响 ,并通过根系产生的信息物质使得植株
生理生化过程发生变化[ 2] 。目前 ,关于土壤紧实度
的研究多集中在根系相对较浅 、生长周期短的作物
上 ,如玉米[ 3] 、棉花[ 4] 、小麦[ 5] 、蚕豆[ 6] 和黄瓜[ 7] 等 ,
而在果树方面的研究报道甚少 。关于土壤紧实对植
物根系影响的研究报道很多 ,对于土壤紧实对植物
根系活力以及根冠比的影响也有研究 ,但是研究结
果和观点并不统一。
楸子(Malus pruni folia)是蔷薇科苹果属植
物 ,主要特点是抗逆性强 ,开始结果年龄早 ,果实成
熟期早 ,种子播种后生长强壮 ,分枝多 ,根系深 ,做苹
果砧木 ,嫁接后生长快 ,结果早 ,是目前苹果的主要
砧木之一 。试验以楸子幼苗为材料 ,研究了不同土
壤紧实度下楸子幼苗前期根系形态 、根系活力以及
根冠比的动态变化 ,为进一步阐明土壤紧实度对植
物根系形态 、根系活力以及根冠比的影响提供理论
依据。
1 材料与方法
1.1 材料培养与处理
试验于 2007年 3-6月在西北农林科技大学园
艺学院园艺场进行 。2007年 3 上旬 ,将经层积露白
的楸子种子播于基质为沙子的营养钵中 , 4月 5日
选择规格以及生长势基本一致的楸子幼苗(2叶一
心期)移栽。取田间耕层土壤 , 风干过 2.5mm 筛
后 ,每 1 kg 土混入 0.5g 尿素和 0.67 g 过磷酸钙(含
P2O5 16%),再按 1.25g/cm 3 、1.40 g/cm3和 1.55 g/
cm
3土壤容重处理要求 ,将土装入陶瓷盆(盆口内径
16 cm ,盆高 18cm)中 ,盆土表面距盆沿 4cm(必要时
用木夯砸实)。移栽时先用直径 1 cm 的竹棍在盆中
土壤中钻一个直径约为 1cm 左右 ,深约 4 cm 的孔
洞 ,然后将楸子幼苗根系轻轻放入孔洞 ,而后灌入细
砂土(细土∶细砂=1∶1)填充空隙 ,浇透水 。每个
处理 45盆 ,分 3个小区 ,15 盆为 1个小区 。各处理
管理措施相同 ,浇水根据天气情况 ,每次浇水均以刚
刚浇透盆中土壤作为衡量标准。
1.2 测定项目与方法
5月 5日统计各个处理及小区的幼苗成活率 ,5
　贵州农业科学　2009 , 37(3):118～ 120　Guizhou Ag ricultural Science s
月 9日始每 7d 采样 1次 ,共 6次 。取样时倒出盆
土 ,用水冲洗掉根系上的土后迅速用冰盒带到实验
室进行:1)根系形态观察(照相);2)根系活力测定 ,
评价根系活力的指标很多 ,本试验采用 TTC 法进
行测定 ,该法可反映出根系氧化还原力[ 9] ;参照张宪
政[ 8]的方法 ,略作改动;3)根系干重与根冠比的测
算 ,先分别剪取植株地上部分和根系置于 80℃烘
24 h后称重 ,计算根冠比 。数据处理作图由 Excel
2000完成 ,用 DPS 3.01进行方差分析 ,并用 Dun-
car新复极差法进行显著性分析。
2 结果与分析
2.1 土壤紧实度对楸子幼苗移栽成活率的影响
由图 1看出 ,1.25 g/cm3 、1.40 g/cm3和 1.55 g/
cm3 3 个处理移栽的楸子幼苗成活率分别为
78.72%、68.48%和 60.00%,土壤紧实度越大幼苗
移栽成活率越低 ,说明土壤紧实对楸子幼苗移栽成
活有不利影响。土壤容重增加会使土壤孔隙度减小
和机械阻力增加 ,在该试验中采取的移栽方法基本
没有扰土 ,紧实度大的土壤使得楸子幼苗根系的营
养空间和生长空间受到限制 ,不利于根系的恢复与
生长 ,直接影响楸子幼苗的成活率 。
图 1 不同土壤紧实度下楸子幼苗移栽成活率
2.2 土壤紧实度对楸子幼苗根系活力的影响
根系是植物生命活动的重要器官 ,与植物的生
长和产量的形成有密切关系 ,根系活力泛指根系的
吸收 、合成 、氧化和还原等能力 ,是一种客观地反映
根系生命活动的生理指标 。由图 2看出 ,土壤紧实
图 2 不同紧实度下楸子幼苗的根系活力
度增加 , 楸子幼苗根系活力下降 , 1.25g/cm3和
1.40 g/cm3 2个处理之间根系活力差异不明显 ,但
是1.55 g/cm3处理的楸子幼苗的根系活力一直显著
低于 1.25 g/cm3和 1.40 g/cm3 ,并且与另外 2个处
理差异显著 ,说明土壤容重达到1.55 g/cm3时 ,楸子
幼苗根系活力明显受到抑制 。
2.3 土壤紧实度对楸子幼苗根系形态的影响
从图 3看出 ,随着土壤紧实度增加 ,楸子根系生
长速度减慢 ,根系长度下降 ,而且生长根 、吸收根以
及根系总量减少 ,根系颜色加深 ,说明楸子幼苗根系
形态在不同土壤紧实度下会发生变化 ,而且根系正
常的生理生化代谢也会受到影响 。其中 , 1.40 g/
cm3土壤容重处理的楸子幼苗根系形态发生了变
化 ,但没有出现明显的黑褐化现象 ,而 1.55 g/cm3土
壤容重处理的楸子植株不仅根系形态产生了显著的
变化 ,而且根系颜色呈现黑褐色。说明 ,在 1.55 g/
cm3土壤容重条件下楸子幼苗根系的生理生化代谢
会受到明显的伤害 。
2.4 土壤紧实度对楸子幼苗生物产量以及根冠比
的影响
由图 4看出 ,随着土壤紧实度的增加 ,楸子幼苗
根系的干重均显著下降 ,5月 23日之前 ,3个处理的
植株之间的差异比较小 ,5 月 23 日至 6 月 13日 ,3
个处理间的差异加大 , 总的表现为 1.25g/cm3 >
1.40 g/cm3 >1.55 g/cm3 ,其中 ,处理间差异均达到
了显著和极显著水平。 R/T 值在 5月 23日之前表
现为1.55 g/cm3 >1.40 g/cm3 >1.25g/cm3 ,即高土
壤容重下楸子幼苗的 R/ T 值高于低容重土壤中生
长 的幼苗 , 5月23日至6月13日 , 1.5 5g/ cm3的
图 3 土壤紧实度对楸子幼苗根系形态的影响
·119·　第 3 期 吴亚维 等　土壤紧实度对楸子幼苗根系生长及活力的影响
图 4 不同土壤紧实度下楸子幼苗根系干重和根冠比
R/ T 值一直低于另外 2个处理 。
3 结论与讨论
1)通过分期对根系形态的观察 ,发现紧实土壤
中生长的楸子幼苗根系生长减慢 、根系长度缩短以
及根系数量减少 ,研究结果与在其他作物[ 4 , 10-17] 上
的报道是一致的 。本试验中 ,生长在 1.55 g/cm3容
重土壤中楸子幼苗的根系有些呈现黑褐色 ,说明有
根系呼吸可能受到影响 ,代谢发生了变化从而产生
了有毒物质使得根系受到了伤害。这一点也可以从
所测定的植株根系活力可以得到印证 。T TC 法可
反映出根系氧化还原能力 , TTC 还原能力测定的是
与呼吸有关的琥珀酸脱氢酶 ,所以 T TC 还原能力
与呼吸作用有一定的相关性[ 9] 。试验中 1.55 g/cm3
的楸子幼苗的根系活力一直显著低于另外 2 个处
理 ,说明 1.55g/cm3的土壤容重下植株根系呼吸受
到了抑制 。土壤容重对于根系生长的影响直接影响
到幼苗整体的生长发育 ,紧实土壤中土壤孔隙减小 ,
根系生长受到抑制 ,根系伸展范围的减少又会影响根
系对水分和养分的吸收能力[ 18] ,因而该试验中楸子
幼苗的根系干重表现为随着土壤容重增大呈现下降
趋势。
2)土壤容重对根冠比的影响表现为不明
显[ 19] 、增大[ 20] 、减小[ 5] ,或者呈二次曲线关系[ 21] 的
报道都有 ,刘晚苟等[ 22] 认为 ,造成这些结果出现差
异的原因可能是由于各研究中土壤水分状况不一致
造成的。本试验中根冠比值表现为 5 月 23日以前
在 3个处理中 1.55 g/cm3处理的最大 ,而 5月 30日
以后最小 ,原因可能是前期生长在紧实土壤中的楸
子幼苗为了存活 ,在其生理结构上作出了适应性调
整 ,使根冠比加大从而使得根系的吸收能力能够满
足地上部生长的需求 ,但是 5 月 30 日至 6月 13 日
期间 ,1.55g/cm3处理的楸子幼苗根冠比值较另外 2
个处理的低 ,但是总体而言 , 3个处理的 R/T 值变
化没有明显的规律性 。目前 ,关于土壤紧实度对于
植物根冠比值影响的报道还存在分歧 ,植物根冠比
值的变化受多种因子综合调控 ,因而土壤紧实对植
物根冠比值的影响还需做进一步研究。
[ 参 考 文 献]
[ 1 ] Vepraskas M J.Plant response mechanisms to soil compact ion
[ C] //Wilkinson R E.Plant-Environment Inter- action.New
York:Marcel Dekker , Inc ,1994:263-287.
[ 2 ] 刘晚苟 ,山 仑 ,邓西平.植物对土壤紧实度的反应[ J] .植物
生理学通讯 , 2001 , 37(3):254-260.
[ 3 ] 贺明荣 ,王振林.土壤紧实度变化对小麦籽粒产量和品质的影
响[ J] .西北植物学报 , 2004 , 24(4):649-650.
[ 4 ] 李潮海 ,周顺利.土壤容重对玉米苗期生长的影响[ J] .华北农
学报 , 1994 , 9(2):49-54.
[ 5 ] 宋家祥 ,庄恒扬 ,陈后庆 ,等.不同土壤紧实度对棉花根系生长
的影响[ J] .作物学报 , 1997 , 23(6):719-726.
[ 6 ] 南志标 ,赵红洋 ,聂 斌.黄土高原土壤紧实度对蚕豆生长的
影响[ J] .应用生态学报 , 2002 , 13(8):935-938.
[ 7 ] 孙 艳 ,王益权 ,杨梅同 ,等.土壤紧实胁迫对黄瓜根系活力和
叶片光合作用的影响[ J] .植物生理与分子生物学学报 , 2005 ,
31(5):545-550.
[ 8 ] 张宪政.作物生理研究法[ M ] .北京:农业出版社 , 1990.
[ 9 ] 张 雄.用 T TC(红四氮唑)法测定小麦根和花粉活力及其应
用[ J] .植物生理学通讯 , 1982(3):48-50.
[ 10] 张兴义 ,隋跃宇.土壤压实对农作物影响概述[ J] .农业机械学
报 , 2005 , 36(10):161-164.
[ 11] Atw ell B J.T he ef fect of soil com paction on wh eat du ring
early ti llering.I.grow th , developmen t and root s t ructure
[ J] .New Physiologis t , 1990 , 115(1):29-35.
[ 12] Bengough A G , Young I M.Root elongat ion of seedling peas
through layered soil of di ff erent penet rat ion resi stances[ J] .
Plan t and S oi l , 1993 , 149:129-139.
[ 13] Kahnt G.Effect of homogen eous and heterogeneous soi l com-
paction on shoot and root grow th of f ield bean and soy-bean
[ J] .Journal of Agronomy and C rop Science , 1986 , 157(2):
105-113.
[ 14] Bengough A G , M ackenzie C J , Elangw e HE.Biophysics of
the grow th response of pea roots to changes in penetration re-
sistance[ J] .Plant and soil , 1994 , 167:135-141.
[ 15] Rosolem C A , S chiochet M A , Souza L S , et al.Root grow th
an d cotton nut rit ion as af fected by limin g and soi l com paction
[ J] .Commun S oi l Sic Plan t Anal , 1998 , 29(12):169-177.
[ 16] Bengough A G , Mu llins C E.The resi sit ance ex perienced by
root s g row ing in a p res surized cell-area appraisal[ J] .Plant
an d S oil , 1990 , 123:73-82.
[ 17] Materechera S A , Dexter A R , Als ton A M.Penet ration of
very st rong soi ls by seedling root s of di ff erent pla- nt species
[ J] .Plan t and S oi l , 1991 , 135:31-41.
[ 18] Marsch ner H.Mineral nut riti on of higher plants[ C] .Aca-
demic Press , London , 1995:889.
[ 19] Goodman A M , Ennos A R.T he effect s of soi l bulk den sity
on th e morphology an d anchorage mechanics of the root sys-
tems of su nf lower and maize[ J] .Ann Bot , 1999 , 83:293-302.
[ 20] Mulh olland B J , Black C R , Taylor I B , et al.Effect of s oil
compact ion on barley (Hordeum vulgare L.)g row th Ⅱ:Are
increased xylem sap ABA con cen trat ions involved in maintai-
ning leaf expan sion compacted soil[ J] .J Exp Bot , 1996, 297:
551-556.
[ 21] 孙 艳 ,王益权 ,冯嘉玥 ,等.土壤紧实胁迫对黄瓜生长产量及
养分吸收的影响[ J] .植物营养与肥料学报 , 2006 , 12(4):559-
564.
[ 22] 刘晚苟 ,山 仑.不同土壤水分条件下容重对玉米生长的影响
[ J] .应用生态学报 , 2003 , 14(11):1906-1910.
(责任编辑:聂克艳)
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