全 文 ：中国生态农业学报 2010年 11月 第 18卷 第 6期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Nov. 2010, 18(6): 1199−1205


* 山东省自然科学基金项目(Y2007E12)和烟台市科技攻关项目(2010163)资助
刘贤赵(1970~), 男, 博士, 教授, 主要从事水土资源高效利用与生态环境演变的研究。E-mail: xianzhaoliu@sina.com
收稿日期: 2010-04-20 接受日期: 2010-08-13
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2010.01199
连续亏缺灌溉与根系分区灌溉对苹果幼树
根系生长的影响*
刘贤赵 1 刘德林 2
(1. 鲁东大学地理与规划学院 烟台 264025; 2. 河南理工大学应急管理学院 焦作 454003)
摘 要 利用传统盆栽方法, 于 2007 年 5~10 月在山东省烟台市农业科学院果树研究所实验果园进行了常规
灌溉[Conventional irrigation, CI, 在树盘两侧按 100%的蒸发量(直径为 120 mm的蒸发皿测定)进行灌溉]、根系
分区灌溉 (Partial root-zone irrigation, PRI, 灌溉水量为 CI 的 50%, 树盘两侧交替灌溉 )和连续亏缺灌溉
(Continuous deficit irrigation, CDI, 灌溉水量为 CI的 50%, 树盘两侧均匀灌溉)试验, 研究了 3种灌溉模式对 2
龄苹果幼树(品种为“长富 2号”)根系生长的影响。结果表明: PRI处理的根长比 CI和 CDI处理长, CDI处理
最短; PRI处理显著促进了直径<2 mm的吸收根的生长, 但吸收根对增加总根干物质量贡献不显著。3种灌溉
处理的苹果幼树根系生物量积累近似“S”形曲线。由于 PRI 处理的土壤含水量适宜, 土壤通气性较好, 其根
系活力、生长速度和最终根干物质量都明显大于其他处理; CI 处理土壤水分过于充足, 根系生长出现避水性,
因而根系生长相对缓慢, 根系活力下降, 根生物量介于 CDI和 PRI之间; CDI处理因土壤持续干旱, 根系活力
和根干物质量最小。3种灌溉处理的根冠比随灌溉时间的增加呈下降趋势, CI的下降幅度大于 CDI和 PRI, PRI
的根冠比最大(处理 90 d时以 CDI处理的根冠比最大), CI的根冠比最小, CDI介于二者之间。说明在供水量减
少 50%的情况下, PRI灌水方式可促进苹果幼树根系的生长, 而持续湿润或干燥均不利于根系的生长。
关键词 根系分区灌溉 连续亏缺灌溉 苹果幼树 根系生长速度 根系活力 根干物质量 根冠比
中图分类号: S275 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2010)06-1199-07
Effects of continuous deficit irrigation and partial root-zone irrigation
on root growth of young apple tree
LIU Xian-Zhao1, LIU De-Lin2
(1. College of Geography and Planning, Ludong University, Yantai 264025, China; 2. Emergency Management School,
Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454003, China)
Abstract A study was conducted to evaluate the effects of different irrigation patterns on root growth in 2-year-old apple trees
(Malus pumila Mill. cv. Changfu No. 2). In the traditional pot experiments, the 2-year-old apple trees were subjected to conventional
irrigation (CI; i.e., irrigation amount is 100% evaporation, measured with 120 mm diameter pans, on both sides of the root system),
continuous deficit irrigation (CDI; i.e., irrigation amount is 50% CI on both sides of the root system), and partial root-zone irrigation
(PRI; i.e., irrigation amount is 50% CI alternatively on one side of the root system) in Experimental Orchard of Fruit Research Insti-
tute, Yantai Academy of Agricultural Sciences in May to October of 2007. The results show that root length under PRI treatment is
longer than that under CI treatment. Apple root length is shortest under CDI treatment. PRI treatment significantly promotes growth
of absorbing roots with diameters less than 2 mm without obvious increase in total root dry weight. Curves of root biomass accumula-
tion in young apple trees follow a typical sigmoid curve, corresponding to the three irrigation treatments. It is noted that high apple root
growth rate and maximum root weight coincide with extremely high root vitality under PRI treatment. This is attributed to the good
soil aeration, resulting from suitable soil moisture conditions. Compared with PRI, slower root growth rate and lower root vitality are
observed under CI treatment due to beyond suitable soil water content. This coincides with lower root biomass, ranging between the
other two treatments. Both root activity and root weight are the lowest under CDI treatment, probably due to persistent dry soils. For
1200 中国生态农业学报 2010 第 18卷


the three irrigation treatments, root-shoot ratios decline with increasing treatment time. Root-shoot ratio is highest under PRI treatment
and lowest under CI treatment. PRI is most beneficial to root growth in young apple trees under 50% reduction in water supply.
Key words Partial root-zone irrigation, Continuous deficit irrigation, Young apple tree, Root growth rate, Root vitality, Root
dry weight, Root-shoot ratio
(Received April 20, 2010; accepted Aug. 13, 2010)
中国是世界苹果第一生产大国, 苹果也是中国
第一主产水果。2007 年全国苹果种植面积 1.96×106
hm2, 总产量 2.79×107 t, 种植面积和产量分别占水
果总面积和总产量的 18.7%和 26.5%[1], 苹果栽培面
积、总产量、人均占有量均居世界首位。其中位于
环渤海湾优势产区的苹果种植面积与产量 2008 年
分别占全国的 32.3%和 40.5%, 成为具有较强国际竞
争优势的苹果产业带, 苹果产业在该区农业 GDP中
占有很大比重。但由于该地区淡水资源相对短缺 ,
降水时空分布不均, 水分胁迫一直是限制果树生长
与产量形成的最重要影响因子之一。因此, 加强对果
园节水灌溉技术的研究是该区节水农业研究的重要
内容, 也是确保苹果丰产、稳产和优质的必要措施。
近年来, 随着根冠通讯理论和气孔调节理论研
究的逐步深入, 一种新型节水灌溉技术——根系分
区灌溉(Partial root-zone irrigation, PRI)被提出并成
功应用于农作物和桃、梨、葡萄、苹果等果树的产
量[2−5]、水分利用效率[6−8]、补偿效应[9−11]和根源信
号传导[12−14]等研究方面。尽管有关 PRI 技术在农作
物和部分果树上的应用已进行了大量研究, 但主要
集中在水分利用效率、产量和品质等方面[15−16], 而
关于 PRI 技术对果树根系生长性状和根系活力的影
响研究报道较少。Torrecillas等[17]认为根系是植物吸
收水分和营养物质、感知土壤环境的纽带, 根系的
生长情况和活力水平对果树的生长发育及产量的形
成具有至关重要的作用。在一定的水分范围内, 根
系生长与土壤水分状况呈正相关 , 当水分胁迫时 ,
根系活力下降, 进而影响根系分布、地上部生长和
产量[18]。因此, 明确不同土壤水分条件下植物根系
的生长动态对制定合理的灌溉管理措施具有重要意
义。PRI灌溉是一种局部灌水技术, 其基本方法和思
路是每次仅对植株部分根系灌水, 其余根系干旱胁
迫到一定程度时再交换灌水部位。湿区根系吸水维
持植株正常的生理活动, 干区根系感知、传递土壤
干旱信息, 从而使地上部做出应对干旱胁迫的措施,
最终达到节水并高产的目的。该技术具有土壤湿润
区小、灌水频繁和土壤水分运动较快等特点, 其特
殊的灌水方式和水分分布形式必然对根系的生长和
分布产生较大影响。但由于 PRI 灌水技术在国内外
推广应用的时间不长, 加上田间条件下根系受土壤
不可观测性等的限制, 使得对根系研究的广度和深
度远不及地上部分。目前不同灌溉方式对根系生长
和分布的影响研究主要集中在玉米、小麦、黄瓜等
农作物上[19−20], 而关于 PRI 灌水技术对苹果根系生
长和分布的影响研究较少。为此, 本文采用盆栽方
法探讨常规灌溉、持续亏缺灌溉和根系分区灌溉 3
种供水方式对苹果根系生长的影响, 以期为制定干
旱、半干旱地区果园灌溉管理措施, 提高果树水分
利用效率提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料与试验地点
选择 2年生“长富 2号”苹果(Malus pumila Mill.
cv. Changfu No. 2)幼树为研究对象。2007年 3月 22
日将生长基本一致的 75 株幼树带土移栽至内径 26
cm、高 24 cm的塑料盆中, 每盆 1株。盆内培养基
质为按草炭土︰河沙︰壤土=3︰1︰1配置的混合基
质。所用土壤含有机质 14.2 g·kg−1, 容重为 1.34
g·cm−3, 田间持水量为 24.5%(质量, 下同), pH 6.5。
将所有盆栽幼树置于烟台市农业科学院果树研究所
实验果园内(37°12′N, 120°44′E)进行相同光照和水
分管理, 于 2007 年 5 月 10 日搭建透明塑料遮雨棚,
进行试验处理。
1.2 试验设计
将苹果幼树随机分成 3 组, 每组 25 盆, 从 5 月
11 日至 10 月 11 日进行如下处理 : 1)常规灌溉
(Conventional irrigation, CI), 盆内土壤不分区, 在树
盘两侧按 100%的蒸发量(蒸发皿测定, 直径为 120
mm)进行灌溉, 土壤含水量下限控制在田间持水量
的 85%左右(土壤水分采用德国生产的 Trime土壤水
分速测系统进行监控); 2)连续亏缺灌溉(Continuous
deficit irrigation, CDI), 盆内土壤不分区, 灌溉水量
为 CI 的 50%, 树盘两侧均匀灌溉; 3)分区交替灌溉
(Partial root-zone irrigation, PRI), 盆内土壤用隔水
板纵向均匀分成两部分, 隔水板上部正中央有一半
径为 5 cm 的半圆用于果树分根, 灌溉水量也为 CI
的 50%, 树盘两侧交替灌溉, 当其中一侧根区土壤
含水量低于田间持水量的 50%时即对该区进行灌水,
上次灌过水的区域下次不灌水。各处理约 5~7 d灌溉
1 次, 采用恒量法灌水。为防止盆内土壤水分表面蒸
发, 每株连同盆体至主干基部用塑料袋捆绑严密。
从试验处理之日起, 每 30 d 为 1 个处理期, 每
第 6期 刘贤赵等: 连续亏缺灌溉与根系分区灌溉对苹果幼树根系生长的影响 1201


个处理期对各项指标进行 1 次测定, 每个处理每次
测定 5 个重复, 取每次测定的平均值作为结果进行
比较。
1.3 测定项目和方法
1.3.1 土壤水分 每处理选取 3 株幼树分别在其
东、西两侧监测土壤含水量的变化 , 测定深度为
0~20 cm, 每 2~3 d观测 1次, 灌水前后加测。CI和
CDI 处理土壤水分用东、西两侧测得的土壤含水量
的平均值表示。
1.3.2 根长、根干物质量和根系活力 每次取每个
处理的 5 个重复进行破坏性采样, 用网袋连同整株
植株带土带回实验室。用水顺着根系伸展方向冲掉
泥土 , 将根从土壤中分离 , 获得相对完整的根系 ,
然后对每株根系进行取样。根长测定采用直接测定
法, 取新鲜根样拉直测量长度, 精度控制在 0.1 cm;
根干物质量采用烘干法测定, 即将根系在 105 ℃杀
青后置于 80 ℃下烘干至恒量, 用分析天平测量; 植
株地上部分也在 105 ℃杀青后置于 80 ℃下烘干至
恒量, 用于计算根冠比。试验结束进行最后一次取
样时, 对采集的根系样品按根系的大小区分为直径
大于 2 mm的输导根和小于 2 mm的吸收根, 根系总
长度、总干物质量为输导根、吸收根两者之和。根
系活力采用 TTC法[21]测定。
1.4 数据处理
用 Excel软件处理数据制图, 用DPS7.05软件对
试验数据进行单因素方差分析和多重比较, 多重比
较用 Duncan法。
2 结果与分析
2.1 不同灌溉方式下土壤水分变化
3 种不同灌溉处理下苹果幼树 0~20 cm 土层土
壤水分随处理时间的动态变化见图 1。从图 1 可以
看出, 各灌溉处理的土壤含水量随灌水天数均呈上
下波动。CI 处理(图 1A), 由于灌水下限较高, 灌水
周期又与其他处理相同, 故 0~20 cm 土层含水量有
的已超过田间持水量 , 其平均值为 22.3%±0.19%,
变化范围为 17.2%~24.9%, 土壤含水量随时间波动
的幅度明显小于 CDI 和 PRI(图 1A、图 1B), 表明
CI 处理的灌水强度已超出了苹果幼树的耗水强度,
从而造成 0~20 cm 土层土壤含水量偏高。对于 PRI
处理而言(图 1B), 0~20 cm的土壤含水量波动幅度最
大, 波动范围为 9.8%~25.0%, 平均值为 17.5%±0.26%,
土壤水分状况较适于植物生长。这是因为 PRI 处理
每次仅给部分根系灌水(灌水量为 CI 的一半), 其余
部分根系要干旱到一定程度后才交换灌水部位, 因
而土壤水分波动幅度最大。对于 CDI 处理(图 1A),
土壤含水量变化在 4.9%~16.1%之间, 土壤含水量波
动幅度较大, 且平均值仅为 12.1%±0.15%, 说明土
壤含水量偏低, 表明 CDI 处理难以满足苹果幼树耗
水需求。在整个灌水处理期间, PRI灌溉处理的东侧
根区土壤含水量出现的峰值(或低值)与西侧根区土
壤含水量出现的低值(或峰值)相对应, 说明 PRI 处
理条件下灌水的部分根区与非灌水的部分根区存在
明显的土壤水分差值, 表明根系分区灌溉可以保证
果树根系一部分处于相对湿润区域而另一部分处于
相对干燥区域。
2.2 不同灌溉方式对苹果幼树根长的影响
根长是表征植物吸收土壤水分和养分的重要参
数之一, 根系越长, 吸收土壤水分和养分的面积越
大, 吸收能力越强。由于试验前供试果树初始根长
不完全一致, 为消除其对灌水处理结果的影响, 将
各苹果幼树的初始根长作为协变量进行协方差分
析。结果表明, 3种灌溉处理下, PRI灌水处理的根长
比 CI和 CDI处理偏长, 尤其是在 90~120 d之间(图
2A)。在处理 150 d, 直径小于 2 mm的吸收根根长在
不同灌溉处理之间差异显著(P<0.05), 并且与根总
长的变化趋势一致, 而直径大于 2 mm 的输导根差
异不明显(图 2B), 这表明 3 种灌溉处理对根长的影


图 1 不同灌溉方式下的土壤水分变化
Fig. 1 Variations of soil water content under different irrigation patterns
CI: 常规灌溉Conventional irrigation; CDI: 连续亏缺灌溉Continuous deficit irrigation; PRI: 分区交替灌溉 Partial root-zone irrigation. 下同 The same below.
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图 2 不同灌溉方式对苹果幼树根长的影响
Fig. 2 Effects of different irrigation patterns on root length of young apple trees

响主要是通过对吸收根生长的影响来实现的, 同时
也说明 PRI 处理通过干、湿交替使部分根系经受一
定程度的水分胁迫, 利用植物普遍存在的补偿生长
机制刺激了根系的生长, 从而分生出较多的毛细根
群(即吸收根), 增强了根系利用土壤养分、水分的能
力, 这可能是植物对环境的一种适应性反应。CDI
处理尽管土壤通气性好, 缺水也会刺激根系的生长,
但苹果树毕竟是一种需水量较多的植物, CDI 处理
每次灌水量只有 CI的一半而灌溉面积却与 CI相同,
且每次灌水都只能湿润上部, 过低的土壤水分使部
分根系长期得不到水分供应, 抑制了根系特别是吸
收根的生长, 使根长显著低于 CI和 PRI。而 CI处理
的土壤始终保持充足的水分供应, 土壤含水量过大
(图 1), 导致土壤通气不良, 也会抑制根系的伸长。
2.3 不同灌溉方式对苹果幼树根系生物量的影响
图 3 给出了 3 种灌溉处理下苹果幼树不同处理
期根系生物量的累积情况。图 3A显示, 各灌溉处理
的根系生物量积累呈近似“S”形曲线, Logistic方程
)]exp(1/[ cxbay −⋅+= (式中, x 为灌溉处理天数, y
为单株根干物质量)拟合的结果表明, 3 种灌溉处理
的苹果根系生长过程符合 Logistic曲线, R2均在 0.95
以上, 且在 P<0.05水平下达显著水平(表 1)。但不同
灌溉处理对根系生物量的影响存在明显差异。与 CI
相比, 在处理 30 d, PRI的根系生物量略高, 而 CDI
则略低, 但根系生物量差异不显著; 而在处理 60 d
后, 不同灌溉处理的根干物质量均表现出显著差异
性, PRI 处理根系生物量最大, CDI 处理的最低, CI
处理居于两者之间, 表明连续亏缺灌水和充分灌水
对根系生长均具有显著抑制作用, 而 PRI 处理明显
促进了根系的生长。但对于直径小于 2 mm 的吸收
根而言, 尽管 PRI 处理促进了吸收根的生长, 但各
灌溉处理之间吸收根干物质量不存在显著差异(图
3B), 表明不同灌溉处理对根系生物量的影响仍然
是由大于 2 mm 的输导根干物质量变化所致。就根
系生长速率而言, 在处理 60~90 d期间, 根系干物质
增长迅速, CI、CDI和 PRI处理所对应的单株根系平
均生长速率分别为 1.51 g·d−1、0.83 g·d−1和 1.98
g·d−1。在处理 90 d以后, 根系干物质增长变缓, CI、
CDI 和 PRI 处理所对应的单株根系平均生长速率分
别为 0.34 g·d−1、0.17 g·d−1和 0.83 g·d−1。说明
PRI 灌溉处理为苹果幼树生长提供了适宜生长的水
分环境, 通过干、湿交替灌水让部分根系经受一定
程度的干旱锻炼有效刺激了根系的生长, 使得苹果
幼树在整个处理期根系生长最快及最终干物质量也


图 3 不同灌溉方式对苹果幼树根系干物质量的影响
Fig. 3 Effects of different irrigation patterns on root dry mass of young apple trees
第 6期 刘贤赵等: 连续亏缺灌溉与根系分区灌溉对苹果幼树根系生长的影响 1203


表 1 不同灌溉方式下苹果幼树根系干物质积累的 Logistic模型拟合参数
Tab. 1 Parameters of logistic models for root dry matter accumulation of young apple trees under different irrigation patterns
拟合参数 Fitting parameters 处理
Treatment a b c
F值
F value
P值
P value
R2
CI 172.452 2.511 0.022 22.868 0.042 0.958
CDI 95.919 1.908 0.022 26.130 0.037 0.963
FRI 347.287 3.639 0.014 35.638 0.027 0.973
CI: 常规灌溉Conventional irrigation; CDI: 连续亏缺灌溉Continuous deficit irrigation; PRI: 分区交替灌溉 Partial root-zone irrigation. 下同
The same below.

最大。而 CI处理由于土壤湿度过大, 有可能超出了
苹果幼树适宜生长的土壤水分范围, 不能满足根系
生长对土壤通气的需要, 导致根系生长较缓慢, 从
而使 CI表现出较低的根生物量。对于 CDI处理而言,
由于连续的水分亏缺使苹果幼树部分根系长期得不
到充足的水分供应, 促进了根的木栓化, 致使其根
生长速率最慢和根生物量最低。
2.4 不同灌溉方式对苹果幼树根冠比的影响
表 2 显示, 不同灌溉处理导致苹果幼树地下部
分生物量与地上部分生物量比的不同。同一灌水处
理下不同处理期的根冠比不同, 处理 30~120 d, 苹
果树根冠比随处理时间延长逐渐下降, 且 CI处理下
降幅度比 CDI处理和 PRI处理大, CI处理下降 0.27,
CDI处理和 PRI处理分别下降 0.25和 0.23; 至 150 d,
由于植株地上部趋于衰老, 叶片脱落较多, 导致根
冠比略有增大。3种灌溉处理相比, CI处理因苹果植
株地上部新梢生长相对旺盛, 叶面积较大, 地上生
物量相对较多, 而地下部由于土壤水分过多, 土壤
通气不良, 根系在土壤水分已超过适宜范围的环境
中生长受阻, 即根系生长出现避水性 [20], 导致根系
生长缓慢而使 CI处理的根冠比最小; CDI处理由于
灌水量少, 且每次灌水只湿润上部, 土壤长期处于
水分亏缺状态, 土壤含水量相对偏低, 迫使植株把
有限的水分优先供给了根系的发育, 显著抑制了植
株地上部的营养生长, 导致根冠比 CI 大, 表明连续
亏缺灌溉虽然对苹果幼树地上部分和地下部分同时
有抑制作用, 但对地上的抑制作用要大, 这可能与
植物冠层比根系对水分胁迫敏感有关; 而 PRI 处理
由于灌水量适中, 在促进地上部生长的同时, 通过
干、湿交替有效地刺激了根系的补偿生长功能, 使
根系生长最快, 从而有利于根系向深土层下扎分生
出更多的侧生毛细根, 形成比较发达的根系, 最终
导致 PRI 的根冠比最高(在处理 90 d 时以 CDI 处理
的根冠比最大)。

表 2 不同灌溉方式对苹果幼树根冠比的影响
Tab. 2 Effects of different irrigation patterns on root-shoot ratio of young apple trees
处理天数 Treatment days (d) 处理
Treatment 30 60 90 120 150
CI 0.82±0.10a 0.74±0.09a 0.62±0.07b 0.55±0.03b 0.57±0.03b
CDI 0.86±0.13a 0.78±0.08a 0.74±0.04a 0.61±0.04ab 0.63±0.04ab
PRI 0.90±0.11a 0.76±0.08a 0.71±0.07ab 0.67±0.03a 0.82±0.03a
同列不同字母表示处理间差异显著(P<0.05) Different letters in the same column mean significant difference among treatments at P<0.05 level.

2.5 不同灌溉方式对苹果幼树根系活力的影响
由图 4可以看出, 3种灌水方式下苹果幼树随处
理时间延长, 根系活力呈上升趋势, 但到处理后期
根系活力均趋下降。不同灌溉处理对根系活力影响
的差异明显, 除在灌溉处理 30 d外, PRI灌溉方式下
的根系活力均显著高于 CI和 CDI处理; 随着灌溉处
理时间的延长, CDI 处理的根系活力均显著低于其
他处理。如在处理 120 d, PRI的根系活力达到 6.75
μg·g−1·h−1, 与 CI、CDI 相比分别提高 170%和
50%。说明在苹果幼树的生长发育过程中, CDI处理
由于灌水量少, 且每次灌水均湿润上部, 较严重的
水分亏缺显著抑制了根系活力, 使根系活力明显下

图 4 不同灌溉方式对苹果幼树根系活力的影响
Fig. 4 Effects of different irrigation patterns on root
activity of young apple trees
1204 中国生态农业学报 2010 第 18卷


降; 而 PRI 灌溉处理通过对根系的干、湿交替锻炼,
使部分根系经受一定程度的土壤干旱后通过复水
刺激根系的吸水补偿功能 , 提高根系的传导能力 ,
使根系活力显著增强; 相反, CI处理因土壤水分充
足, 根系在土壤水分已超过适宜范围的环境中生长
受阻 , 即根系生长出现避水性 [20], 因而根系活力
较低。
3 讨论
土壤水分是影响植物根系生长发育的重要因素,
然而关于水分条件对果树根系生长发育影响的研究
较少且不深入。张承林等[22]通过盆栽沙培对荔枝幼
树的研究表明, 水分胁迫显著抑制了荔枝幼树各级
侧根生长, 而对须根生长有明显的促进作用; Espe-
leta 和 Eissenstat[23]也发现, 在干旱胁迫条件下柑橘
幼树的须根根长、根密度和根生物量显著增加。在
本研究中, CDI处理由于土壤含水量持续偏低, 导致
根系生长缓慢、根系活力下降和根生物量降低, 这
与 Abrisqueta 等[24]和 Ruiz-Canales 等[25]对桃、杏的
研究结果一致。但本研究却并未发现 CDI处理能明
显促进吸收根(<2 mm)生长的情况, 这与 Abrisqueta
等 [24]在大田进行的连续亏缺灌溉对 4 年生桃树的
研究结果相似。其原因可能是由于 CDI处理每次灌
水量太少, 且只能湿润上部土层, 过分的水分亏缺
使部分根系长期得不到水分供应, 从而抑制了根系
生长。
PRI处理虽然灌水量也只有CI处理的 1/2, 但湿
润一侧的根系区域得到了与 CI处理相同的水分, 而
干燥一侧在保持一定水分的前提下增加了土壤的通
气性, 这样 PRI通过对根系的干、湿交替灌溉, 形成
适宜的土壤环境, 不仅对苹果幼树根系生长具有促
进作用 , 显著增加吸收根的根长和提高根系活力 ,
而且良好的通气状况也为土壤微生物提供了充足的
氧气, 有利于加快土壤有机质的分解, 为苹果根系
提供了可利用的矿质元素, 使根区保持在最适宜生
长的状态, 促使根系在与冠层竞争时表现出相对较
强的优势。另一方面, PRI处理干燥一侧的根系有可
能合成了大量的脱落酸(Abscisic acid, ABA), ABA
的积累降低了气孔开度, 减少了 PRI 处理下植物的
水分散失, 抑制了过于旺盛的营养(茎叶)生长, 从而
使根冠比增加, 进而优化了根冠比, 这与对甜椒进
行 PRI 处理时可有效提高根冠比的结论一致[26]。表
明 PRI 灌溉能有效刺激果树根系的吸水补偿功能,
有利于果树获取更多的土壤水分和养分, 这与前人
对梨树进行 PRI 灌溉研究时发现分区交替灌溉中湿
润侧根系存在强烈的吸水补偿效应的结果相似[3]。
张承林等[22]的研究表明, 水分胁迫会同时抑制
荔枝幼树地上和地下部生长, 且对根系的抑制显著
大于地上部分, 表现为根冠比下降。而在本研究中,
PRI 处理虽然抑制了苹果幼树地上部新梢的生长和
显著减少了新叶的数量, 但促进了地下根系的生长,
表现为根冠比大于 CI和 CDI处理, 这与 Cadenas等
[27]报道的水分胁迫下柑橘根系的生长和 Loveys等[14]
报道的根系分区灌溉葡萄的生长结论一致, 即干湿
交替灌水条件下, 柑橘、葡萄的营养生长明显受到
抑制, 但根冠比增加。说明尽管干旱胁迫有可能使
果树的地上部和地下部同时受到抑制, 但适度干旱
能使根量增加, 根冠比增大 [14], 这可能与果树冠层
比根系对水分胁迫更敏感有关。此外, PRI处理通过
显著增加吸收根(<2 mm)的根长, 为植株获取更多
的水分、养分以弥补因土壤水分不足而带来的水分
亏缺, 从而在总体上提高了苹果幼树的抗旱能力。
有研究表明 [28], 植物经受一定程度的水分胁迫后 ,
体内通过产生一些信号物质如 ABA 等来调节叶片
气孔开张、减少水分蒸腾, 也可能产生其他信号物
质促进根系生长和根毛发育等, 从而促进对水分的
吸收, 达到补偿。但根系对这种水分胁迫的补偿具
有时间效应和强度效应, 随着水分胁迫的延长和干
旱程度的加重, 处在干燥区生长的根系, 其吸收功
能所受抑制作用就会加强, 如果超出植物的耐受阈
值则植物的生长将会受到严重抑制, 从而明显减少
对植物的水分、养分供应, 相应地减少植物光合产
物的合成及向根系的分配 , 这一点已从本试验中
CDI连续亏缺处理的结果得到证实。
综上所述, PRI处理在促进苹果幼树根系生长上
具有明显的优势, 主要是由于这种灌溉方式改善了
土壤的透气性和水分环境, 提高了根系活力, 显著
增加了吸收根根长和输导根干重, 进而增加总根生
物量和根冠比, 克服了土壤长时间持续湿润或连续
干燥不利于整个根系生长发育的缺点, 促进了苹果
幼树生长 , 提高了其应对轻度干旱环境条件的能
力。值得一提的是 PRI 灌溉技术的最终目标是提高
果树(或作物)产量和改善品质, 因此应以 PRI 对土
壤水分、果树生理生态影响等指标作为灌溉的依据,
即如何根据这些定量指标综合考虑灌溉水量和灌溉
时间, 以实现精量灌溉, 最终达到节水、丰产、优质
的目的。此外, 由于本试验结果是在盆栽条件严格
控制下得到的, 与大田会有一定的差异, 因此大田
条件下不同灌溉处理方式对果树根系生长的影响还
有待于继续深入研究。
第 6期 刘贤赵等: 连续亏缺灌溉与根系分区灌溉对苹果幼树根系生长的影响 1205


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