杜振宇 邢尚軍 楊守軍 馮志敏 井大煒

(山東省林業(yè)科學(xué)研究院，濟(jì)南，250014) (中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院) (山東農(nóng)業(yè)大學(xué))

楊樹(shù)是我國(guó)速生豐產(chǎn)林工程的主要造林樹(shù)種，根系是林木生長(zhǎng)的中心。隨著林木長(zhǎng)高，其旁側(cè)根系向四周延伸的距離也在不斷增加。楊樹(shù)林分郁閉后，地下根系交織在一起，此時(shí)期根系逐漸老化，會(huì)降低楊樹(shù)根系的營(yíng)養(yǎng)吸收能力，從而影響樹(shù)木生長(zhǎng)。在楊樹(shù)郁閉后采用斷根措施去除老化側(cè)根，可能會(huì)誘發(fā)新根，促進(jìn)根系對(duì)養(yǎng)分的吸收，增加楊樹(shù)生長(zhǎng)量。這方面的研究鮮有涉及。

斷根是盆景藝術(shù)的必要組成部分，不但使植株矮化，而且也能刺激新根的發(fā)生以維持植株的生長(zhǎng)［1］。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，也常應(yīng)用根剪來(lái)對(duì)蘋(píng)果樹(shù)、梨樹(shù)、葡萄等果樹(shù)的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)進(jìn)行控冠［2－5］。斷根能提高光線通過(guò)樹(shù)冠的穿透率，改善蘋(píng)果顏色，減少收獲前的落果現(xiàn)象，被認(rèn)為是抑制營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的有效選擇［6］。冬棗是我國(guó)特有的優(yōu)質(zhì)鮮食棗樹(shù)品種［7］。在山東黃河三角洲主要產(chǎn)區(qū)，冬棗的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)非常旺盛，每年需要采用修枝和環(huán)剝措施，以促進(jìn)座果。但是這些措施易造成樹(shù)體衰弱，易患真菌和生理病害，也常發(fā)生環(huán)剝樹(shù)死的現(xiàn)象［8－9］。能否采用斷根措施減少冬棗過(guò)旺的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，以促進(jìn)其生殖生長(zhǎng)，目前尚無(wú)這方面的研究報(bào)道。

為探討斷根措施對(duì)楊樹(shù)和冬棗生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)作用，本試驗(yàn)中以 I107楊(Populus euramericanacv.Neva)和沾化冬棗(Zizyphus jujubaMill.cv.Zhanhua)為試材，研究了斷根對(duì)這兩種林木生長(zhǎng)的影響作用以及樹(shù)體對(duì)斷根的生理響應(yīng)，為斷根措施應(yīng)用于林木生長(zhǎng)調(diào)控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 楊樹(shù)試驗(yàn)

試驗(yàn)于2008年4月進(jìn)行。楊樹(shù)斷根試驗(yàn)設(shè)在山東省章丘市水寨鄉(xiāng)辛豐村。試驗(yàn)地土壤為砂質(zhì)潮土，基本理化性狀如下:pH=7.7(土水質(zhì)量比1∶2.5)，有機(jī)質(zhì) 4.21 mg/g，堿解氮 30.18 μg/g，速效磷 9.95 μg/g，速效鉀 101.02 μg/g。供試楊樹(shù)為 3 年生的I107楊人工林，株行距3 m×4 m，南北行向，林木生長(zhǎng)均勻，平均樹(shù)高8.91 m，平均胸徑10.03 cm。試驗(yàn)共設(shè)重度、中度和輕度3個(gè)斷根處理，分別在距離植株兩側(cè)60、80、100 cm的行間切斷根系(分別相當(dāng)于6倍、8倍和10倍胸徑)，斷根深度為30 cm，以未斷根處理為對(duì)照。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每處理重復(fù)3次，每個(gè)小區(qū)30株樹(shù)，小區(qū)之間設(shè)保護(hù)行。斷根時(shí)以樹(shù)干為基準(zhǔn)，在其行間兩側(cè)一定距離處利用銳器垂直切斷側(cè)根及須根，切口要保證平滑，以利于傷口愈合和須根生長(zhǎng)，按大田常規(guī)方法管理。

1.2 冬棗試驗(yàn)

試驗(yàn)于2008年4月進(jìn)行。冬棗斷根試驗(yàn)設(shè)在山東省濱州市林業(yè)局冬棗園基地，土壤為壤質(zhì)潮土，pH=7.5(土水質(zhì)量比1 ∶2.5)，有機(jī)質(zhì)10.25 mg/g，堿解氮 38.74 μg/g，速效磷 18.46 μg/g，速效鉀125.31 μg/g。試材為生長(zhǎng)正常，長(zhǎng)勢(shì)相近的6年生冬棗，砧木為酸棗，平均胸徑為7.5 cm，株高為2.1～2.5 m，株行距為3 m×3 m。冬棗試驗(yàn)也設(shè)置重度、中度和輕度3個(gè)斷根處理，分別為3、5、7倍胸徑(22.5、37.5、52.5 cm)斷根，斷根深度為20 cm，以未斷根處理為對(duì)照。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每處理重復(fù)3次，每小區(qū)20株樹(shù)，小區(qū)之間設(shè)保護(hù)行。切根方法同楊樹(shù)試驗(yàn)，常規(guī)方法管理。

1.3 分析方法

植株生長(zhǎng)情況調(diào)查和冬棗果實(shí)品質(zhì)測(cè)定:在試驗(yàn)實(shí)施時(shí)、當(dāng)年和第二年楊樹(shù)落葉后，分別調(diào)查楊樹(shù)試驗(yàn)各處理的胸徑和樹(shù)高生長(zhǎng)狀況，當(dāng)年落葉后的調(diào)查結(jié)果與試驗(yàn)實(shí)施時(shí)調(diào)查結(jié)果的差值為當(dāng)年生長(zhǎng)量，第二年落葉后的調(diào)查結(jié)果與當(dāng)年落葉后調(diào)查結(jié)果的差值為第二年生長(zhǎng)量;對(duì)于冬棗試驗(yàn)，在斷根當(dāng)年和第二年7月上旬取樣調(diào)查各處理冬棗的棗頭二次枝長(zhǎng)度和數(shù)量。在試驗(yàn)當(dāng)年和第二年冬棗收獲時(shí)，對(duì)各處理冬棗進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，同時(shí)取果實(shí)鮮樣100 g，貯于液氮罐用于果實(shí)品質(zhì)分析。果實(shí)中維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定采用2，6二氯靛酚滴定法，總糖的測(cè)定采用蒽酮比色法［10］。

葉片營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定:斷根后35、161 d分別對(duì)楊樹(shù)和冬棗斷根試驗(yàn)不同處理采集葉片樣品，采樣時(shí)每處理分別選取2～3株樹(shù)。每株樹(shù)采集樹(shù)冠南側(cè)上中部成熟葉片，每株取5～10片，混合均勻，帶回實(shí)驗(yàn)室。將葉片洗凈，置于烘箱中105℃殺青15 min，轉(zhuǎn)至80℃下烘至恒質(zhì)量，粉碎后貯藏于玻璃瓶中，采用常規(guī)方法測(cè)定葉片的N、P、K質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

葉片光合速率的測(cè)定:斷根處理后35、161 d分別對(duì)不同處理的楊樹(shù)和冬棗的光合速率進(jìn)行了測(cè)定。所用儀器為便攜式光合作用儀(Lci型，英國(guó)ADC公司生產(chǎn))，測(cè)定時(shí)選取樹(shù)冠外圍南部上中部葉片，每棵測(cè)定3～5片，每處理測(cè)定3株，10:00—14:00進(jìn)行測(cè)定，每小時(shí)測(cè)定1次，取4次測(cè)定的平均值。

生長(zhǎng)素測(cè)定:在楊樹(shù)斷根后35、161 d，分別摘取樹(shù)冠中部葉4～6片，置于液氮罐內(nèi)，帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定生長(zhǎng)素(IAA)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。在冬棗斷根后35、161 d，取棗頭二次枝頂端鮮樣2～4 g，立刻裝入液氮罐，用于IAA測(cè)定。所用儀器為美國(guó)產(chǎn)Agilent HP 1100 series型液相色譜儀，乙腈浸體，減壓濃縮，過(guò)C18柱［11］。

數(shù)據(jù)處理:數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Excel 2003和SPSS 15.0，數(shù)據(jù)為3個(gè)重復(fù)的平均值，處理差異顯著性應(yīng)用單因素方差分析(ANOVA)和LSD多重比較法進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 斷根對(duì)楊樹(shù)和冬棗生長(zhǎng)的影響

斷根措施對(duì)楊樹(shù)的生長(zhǎng)產(chǎn)生了一定影響。由表1可以得出，重度斷根處理明顯降低了楊樹(shù)的胸徑生長(zhǎng)量，而中度斷根則顯著提高了其胸徑生長(zhǎng)量，輕度斷根處理沒(méi)有明顯影響作用。中度和輕度斷根均顯著增加了楊樹(shù)的樹(shù)高生長(zhǎng)量，以中度斷根的增幅較大。試驗(yàn)結(jié)果表明，距樹(shù)體基部?jī)蓚?cè)6倍胸徑距離斷根對(duì)楊樹(shù)根系傷害較大，影響到其正常生長(zhǎng)。相比之下，8倍胸徑距離斷根則促進(jìn)了楊樹(shù)的生長(zhǎng)。

表1 斷根對(duì)楊樹(shù)生長(zhǎng)的影響

棗頭二次枝的長(zhǎng)度和數(shù)量是衡量冬棗樹(shù)體競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)。由表2可見(jiàn)，3個(gè)斷根處理均明顯減少了冬棗二次枝的長(zhǎng)度和數(shù)量。隨著斷根距離的增加，抑制效應(yīng)逐漸減弱，輕度斷根的測(cè)定結(jié)果與對(duì)照接近，無(wú)顯著性差異。調(diào)查結(jié)果表明，冬棗適度斷根對(duì)其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)產(chǎn)生了明顯的抑制作用。

從表3看出，斷根措施在2008年未對(duì)冬棗產(chǎn)量產(chǎn)生顯著影響，只使產(chǎn)量略有提高;但在試驗(yàn)的第二年，重度斷根顯著增加了冬棗產(chǎn)量，其它兩個(gè)斷根處理的效果并不明顯。中度和重度斷根處理后，冬棗的Vc和總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)也有了顯著提高，以重度斷根處理提高幅度最大。調(diào)查和分析結(jié)果說(shuō)明，重度斷根不僅提高了冬棗產(chǎn)量，而且改善了其果實(shí)品質(zhì)。

表2 斷根對(duì)冬棗二次枝生長(zhǎng)的影響

表3 斷根對(duì)冬棗果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

2.2 斷根對(duì)楊樹(shù)和冬棗葉片N、P、K質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

葉片的營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)能在一定程度上反映樹(shù)木的水肥吸收能力。從表4可以看出，斷根后35 d時(shí)楊樹(shù)葉片N、P、K質(zhì)量分?jǐn)?shù)均明顯低于未斷根處理，表明這一措施在短時(shí)間內(nèi)抑制了楊樹(shù)根系對(duì)土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的吸收。在161 d時(shí)隨著根系生長(zhǎng)的恢復(fù)，其對(duì)N、P、K的吸收能力有了較大改善。從分析結(jié)果可知，中度斷根顯著增加了葉片的N和K質(zhì)量分?jǐn)?shù)，對(duì)P質(zhì)量分?jǐn)?shù)也有明顯提高作用，但沒(méi)達(dá)到顯著水平。

表4 斷根對(duì)楊樹(shù)葉片N、P、K質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響 mg·g－1

由表5可以看出，接受斷根處理35 d時(shí)，重度和中度斷根的冬棗葉片N、P、K質(zhì)量分?jǐn)?shù)較對(duì)照均有明顯下降，以重度斷根降低幅度最大，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別減少了5.6%、16.6%和10.3%。相比之下，輕度斷根提高了冬棗葉片的N、P、K質(zhì)量分?jǐn)?shù)。斷根后161 d時(shí)，重度和中度斷根處理的葉片N、P、K質(zhì)量分?jǐn)?shù)與未斷根處理間的差異達(dá)到顯著水平?？梢?jiàn)不同強(qiáng)度的斷根措施會(huì)對(duì)冬棗的樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)生迥然不同的影響。重度和中度斷根處理由于距樹(shù)干較近，去除的根量較大，較大幅度地減少了根系對(duì)養(yǎng)分離子的吸收，從而降低了葉片中的營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

表5 斷根對(duì)冬棗葉片N、P、K質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響 mg·g－1

2.3 斷根對(duì)楊樹(shù)和冬棗葉片光合速率的影響

從表6看出，楊樹(shù)和冬棗葉片的光合速率在斷根處理35 d時(shí)較對(duì)照均有顯著降低，以重度斷根處理的下降幅度最大，其次為中度和輕度斷根處理;在161 d時(shí)，斷根對(duì)楊樹(shù)和冬棗葉片光合速率的影響出現(xiàn)較大差異。中度和輕度斷根處理顯著增加了楊樹(shù)葉片的光合速率，以中度斷根增幅最大;而重度和中度斷根顯著增加了冬棗葉片的光合速率，以重度斷根提高幅度最大?？梢?jiàn)斷根強(qiáng)度對(duì)不同林木的光合作用產(chǎn)生的影響也會(huì)不同，這同斷根措施對(duì)根系的損傷程度以及植株自身的生物學(xué)特性有關(guān)。

表6 斷根對(duì)葉片光合速率的影響μmol·m－2·s－1

2.4 斷根對(duì)楊樹(shù)葉片和冬棗棗頭二次枝頂端IAA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

生長(zhǎng)素大多集中在生長(zhǎng)旺盛的部位，能促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)以及RNA和蛋白質(zhì)的合成，表現(xiàn)為典型的頂端優(yōu)勢(shì)。分析結(jié)果表明(表7)，斷根處理在35 d時(shí)顯著降低了楊樹(shù)葉片中的IAA質(zhì)量分?jǐn)?shù)，斷根距離越近，降低幅度也越大;而在161 d時(shí)，中度和輕度斷根處理的葉片IAA質(zhì)量分?jǐn)?shù)則顯著高于對(duì)照處理，以中度斷根處理的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，表明中度和輕度斷根可顯著促進(jìn)楊樹(shù)葉片的生長(zhǎng)?？梢钥闯?，在35 d時(shí)冬棗試驗(yàn)3個(gè)斷根處理的棗頭二次枝頂端IAA質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著高于對(duì)照，說(shuō)明斷根在短期內(nèi)促進(jìn)了棗頭二次枝IAA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加;而在161 d時(shí)，與對(duì)照相比斷根處理的IAA質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有顯著降低，表明斷根顯著抑制了冬棗二次枝的生長(zhǎng)，斷根強(qiáng)度越大，抑制效果也越大。

3 結(jié)論與討論

楊樹(shù)人工林在郁閉后，會(huì)出現(xiàn)根系老化，相鄰兩行樹(shù)體的根系相互交織盤(pán)結(jié)，一定程度上影響了其對(duì)土壤中水分和養(yǎng)分的吸收，從而對(duì)生長(zhǎng)不利。如果對(duì)楊樹(shù)根系進(jìn)行適當(dāng)修剪，應(yīng)該會(huì)促進(jìn)毛細(xì)新根的萌發(fā)，提高根系營(yíng)養(yǎng)吸收能力。有研究表明，樹(shù)木斷根處理后，一方面為盡快恢復(fù)根系的吸收與生長(zhǎng)，將同化物大部分運(yùn)抵根部［12］，可提高根部有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，增加根系分泌物。另一方面，斷根刺激了斷根點(diǎn)重新長(zhǎng)出大量的側(cè)根和須根，增強(qiáng)了根系的吸水吸養(yǎng)能力，表現(xiàn)出后期樹(shù)高生長(zhǎng)量明顯增長(zhǎng)［13］。由于楊樹(shù)根系分布于土中，對(duì)其修剪非常困難，因此找出一套簡(jiǎn)便可行的斷根方法是必要的。本研究通過(guò)對(duì)楊樹(shù)人工林行間兩側(cè)不同距離處切斷側(cè)根，研究了3個(gè)不同強(qiáng)度斷根處理對(duì)楊樹(shù)生長(zhǎng)的調(diào)控作用。研究結(jié)果表明，兩側(cè)8倍胸徑距離處斷根更好地促進(jìn)了楊樹(shù)生長(zhǎng)，顯著提高了其胸徑和樹(shù)高生長(zhǎng)量，提高了根系對(duì)N、P、K養(yǎng)分的吸收利用，同時(shí)增強(qiáng)了葉片光合作用，顯著提高了葉片的IAA質(zhì)量分?jǐn)?shù)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)因根系老化而引起的林木早衰，適當(dāng)?shù)匦藜舾悼纱碳ば赂l(fā)生，繼而達(dá)到促進(jìn)地上部生長(zhǎng)的目的。

表7 斷根對(duì)楊樹(shù)葉片和冬棗二次枝頂端生長(zhǎng)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響 ng·g－1

林木根系修剪目前多應(yīng)用于蘋(píng)果、梨等果樹(shù)的控冠技術(shù)研究，在棗樹(shù)上還沒(méi)有研究報(bào)道。本研究對(duì)冬棗的斷根效果進(jìn)行了初步探討，發(fā)現(xiàn)在冬棗樹(shù)基兩側(cè)3倍胸徑距離處斷根能有效地抑制棗頭二次枝的生長(zhǎng)和數(shù)量。Feree［14］的研究也發(fā)現(xiàn)，根系的嚴(yán)重切除能降低果樹(shù)的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。斷根降低了根系對(duì)養(yǎng)分的吸收，根系不可能在同一時(shí)間既支持根的發(fā)展又保持枝條的生長(zhǎng)，而是儲(chǔ)備更多的資源用于根的發(fā)展，因此造成了枝條數(shù)量和長(zhǎng)度的減少［13］。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，抑制效應(yīng)有所減弱。本試驗(yàn)通過(guò)分析認(rèn)為3倍胸徑斷根是調(diào)控營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的最佳距離，在斷根后當(dāng)年雖然沒(méi)有明顯提高冬棗產(chǎn)量，但在次年的增產(chǎn)效果卻達(dá)到顯著水平，而且改善了果實(shí)品質(zhì)。由于冬棗斷根以抑制營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為目的，所以斷根強(qiáng)度相對(duì)楊樹(shù)要大一些，斷根后冬棗植株在一定時(shí)間內(nèi)不能吸收足夠的水分和養(yǎng)分，導(dǎo)致光合速率相應(yīng)降低［15］。棗頭一次枝頂端生長(zhǎng)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)在斷根后35、161 d出現(xiàn)了迥然不同的變化，35 d時(shí)斷根顯著增加了IAA質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而161 d時(shí)卻顯著降低了IAA質(zhì)量分?jǐn)?shù)?？赡苁怯捎诟祰?yán)重切除，短期內(nèi)導(dǎo)致生長(zhǎng)素向地下部輸送量減少，在棗頭二次枝上有所積累，所以在35 d時(shí)斷根處理沒(méi)有降低反而增加了IAA質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

本研究對(duì)斷根措施在兩種不同經(jīng)濟(jì)林木的經(jīng)營(yíng)管理中進(jìn)行了應(yīng)用效果研究，但研究目標(biāo)截然不同。楊樹(shù)斷根的目的是促進(jìn)其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，通過(guò)改善根系的吸收功能，提楊樹(shù)的生長(zhǎng)量;而冬棗斷根是為了抑制其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，促進(jìn)其生殖生長(zhǎng)，提高冬棗果實(shí)產(chǎn)量。研究結(jié)果表明，只要斷根強(qiáng)度適宜，斷根措施是能夠?qū)崿F(xiàn)這兩種不同生長(zhǎng)調(diào)控目標(biāo)的。應(yīng)當(dāng)指出的是，本試驗(yàn)只在這兩種樹(shù)木上進(jìn)行了兩年的初步研究，還不能提出一套完善的根剪調(diào)控措施，對(duì)于如何確定楊樹(shù)整個(gè)輪伐期和冬棗盛果期內(nèi)適宜的斷根時(shí)間、次數(shù)和強(qiáng)度，尚需在以后的研究中進(jìn)一步深入探討。

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