不同基因型油菜成熟期根系特征及其與根際土壤養(yǎng)分關(guān)系

平亞琴，海江波，陳欣宇，白銀萍，任慧莉，王春麗,楊建利

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌 712100；2.陜西省雜交油菜研究中心，陜西楊凌 712100)

不同基因型油菜成熟期根系特征及其與根際土壤養(yǎng)分關(guān)系

平亞琴1，海江波1，陳欣宇1，白銀萍1，任慧莉1，王春麗2,楊建利2

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌 712100；2.陜西省雜交油菜研究中心，陜西楊凌 712100)

為緩解西北風(fēng)沙區(qū)冬季地面裸露、風(fēng)蝕嚴(yán)重的問(wèn)題，以3種油菜類型共20個(gè)油菜品種為試材，在相同的栽培條件下于油菜成熟期分析油菜總根長(zhǎng)、根表面積、根體積、根干質(zhì)量、主根長(zhǎng)、主根直徑、直徑小于2 mm的總根長(zhǎng)、根尖數(shù)等根系指標(biāo)及油菜根際土的全氮、速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異，并進(jìn)行了相關(guān)性分析，旨在探索不同類型不同品種油菜根系差異以及根系對(duì)根際土壤養(yǎng)分的影響，進(jìn)而為選擇出根系發(fā)達(dá)的油菜類型和油菜品種增加相應(yīng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。結(jié)果表明，不同類型油菜、同一類型不同品種油菜間的根系指標(biāo)及根際土養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在顯著差異，表現(xiàn)為：(1)甘藍(lán)型和白菜型油菜的總根長(zhǎng)、根表面積、根尖數(shù)、直徑小于2 mm的總根長(zhǎng)普遍大于芥菜型，其中甘藍(lán)型油菜的根表面積相對(duì)芥菜型提高15.10%～94.00%；芥菜型油菜的根體積和根干質(zhì)量最大，其中芥菜型油菜平均根體積分別比白菜型、甘藍(lán)型油菜平均根體積提高11.26%、12.39%，平均根干質(zhì)量分別減少49.77%和43.14%；芥菜型和甘藍(lán)型油菜的主根長(zhǎng)和主根直徑普遍大于白菜型油菜。(2)3種油菜類型根際土壤全氮、速效鉀、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大體上符合芥菜型>白菜型>甘藍(lán)型的趨勢(shì),速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)表現(xiàn)為白菜型>芥菜型>甘藍(lán)型。(3)油菜總根長(zhǎng)、根表面積、根尖數(shù)、直徑小于2 mm的總根長(zhǎng)與各養(yǎng)分指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)；油菜根表面積、根長(zhǎng)、根尖數(shù)越大，養(yǎng)分吸收越多；芥菜型油菜主根發(fā)達(dá)，生物量大，可在土壤貧瘠、易風(fēng)蝕的區(qū)域種植用于防風(fēng)固土，培肥地力；甘藍(lán)型油菜根系表面積大，可在水肥條件較好的地方種植用于收獲經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

基因型；油菜；根系；土壤養(yǎng)分；根際

油菜是中國(guó)重要的油料作物，按農(nóng)藝性狀劃分為白菜型、芥菜型和甘藍(lán)型3種類型，主要集中于長(zhǎng)江流域、東北和西北地區(qū)，其產(chǎn)油量占國(guó)產(chǎn)油料作物的57%[1-2]。油菜的籽粒產(chǎn)量與根質(zhì)量、根體積、根系總吸收面積、根長(zhǎng)、一級(jí)側(cè)根數(shù)和根系活力有顯著的正相關(guān)關(guān)系[3-5]。單株干質(zhì)量、根系性狀(根長(zhǎng)、側(cè)根長(zhǎng)等)顯著影響甘藍(lán)型油菜的耐旱性，且不同品種間存在明顯的差異[6]。有研究顯示，芥菜型油菜與甘藍(lán)型油菜相比，主根長(zhǎng)較長(zhǎng)，直徑較粗，干旱情況下主根下扎更深，更加有利于根系水分的吸收，抗旱性也更強(qiáng)[7-8]。油菜整個(gè)生育期內(nèi)的殘根、落花、落葉總量，每公頃干物質(zhì)達(dá)2 175 kg，可作為很好的肥田作物[9]。根系的生長(zhǎng)和分布與作物品種的遺傳特性 (基因型)和環(huán)境條件均有明顯的關(guān)系，大豆、小麥、甘薯等多種作物研究表明，同一作物的不同品種在相同的栽培條件下，其根系的生長(zhǎng)、分布及生理功能均有顯著差異[10-14]。

根際土的養(yǎng)分狀況與根系吸收利用各養(yǎng)分的效率密切相關(guān)。有研究表明，不同油菜品種養(yǎng)分吸收效率和養(yǎng)分利用效率存在明顯的差別，且同一品種對(duì)不同養(yǎng)分的吸收利用效率也存在較大差異[15]。但相同的環(huán)境和栽培條件下，對(duì)有關(guān)不同基因型油菜根系狀況與根際土壤養(yǎng)分關(guān)系的研究甚少。本試驗(yàn)以3種油菜類型，共20個(gè)油菜品種為研究對(duì)象，采用大田試驗(yàn)與室內(nèi)分析相結(jié)合的方法比較分析各品種間根系指標(biāo)及根際土壤養(yǎng)分的差異，并進(jìn)行相關(guān)性分析，以期為緩解西北風(fēng)沙區(qū)冬季地面裸露及風(fēng)蝕嚴(yán)重的問(wèn)題提供相應(yīng)的建議。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2015-2016年在陜西省雜交油菜研究中心試驗(yàn)地進(jìn)行。該試驗(yàn)地屬于暖溫帶季風(fēng)半濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均降雨量為650 mm，年平均溫度為13.8 ℃。試驗(yàn)地土壤的養(yǎng)分狀況為全氮0.95 g/kg，全磷0.83 g/kg，全鉀18.42 g/kg，有機(jī)質(zhì)8.14 g/kg，速效磷21.00 mg/kg，速效鉀232 mg/kg。土壤為淤積性壚土，肥力均勻一致，前茬作物為小麥。

播種前分別施二銨12.5 kg/667m2，尿素10 kg/667m2，油渣50 kg/667m2，其中化肥播施，油渣撒施，施肥后進(jìn)行旋耕。

1.2 試驗(yàn)材料

供試油菜品種共20個(gè)，其中甘藍(lán)型6個(gè)(‘灃油737’‘秦優(yōu)10’‘秦優(yōu)33’‘秦油7號(hào)’‘蓉油11’‘蓉油8’)，芥菜型7個(gè)，白菜型7個(gè)，均由陜西省雜交油菜中心提供。芥菜型和白菜型油菜材料均用代號(hào)表示，代號(hào)來(lái)源見(jiàn)表1。

表1 白菜型和芥菜型油菜試驗(yàn)材料的來(lái)源

1.3 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)為大田種植，采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，以油菜品種為因素，共設(shè)20個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，共60個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)16 m2(2 m×8 m)。油菜行距30 cm，株距為20 cm。油菜生長(zhǎng)期間管理均按常規(guī)管理方法進(jìn)行。于油菜成熟期時(shí)，每個(gè)小區(qū)分別取5～10株油菜植株，剪掉地上部分，采用抖落法抖掉根部松散的土壤，后用毛刷將緊挨根系的土壤刷下來(lái)，混合后作為一個(gè)小區(qū)的根際土土樣，風(fēng)干并剔除其中根系后過(guò)篩待測(cè)；根系洗凈、冷藏待用。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 油菜根系的生物量及農(nóng)藝性狀測(cè)定 根干質(zhì)量用電子天平稱量，主根長(zhǎng)用直尺測(cè)量，主根直徑用游標(biāo)卡尺測(cè)量。

根系總根長(zhǎng)、直徑小于2 mm的總根長(zhǎng)、根系總表面積、根系總體積、根尖數(shù)測(cè)量：用 EPSON perfection V700 Photo 掃描儀對(duì)根系進(jìn)行掃描，電腦中的WINRHIZO PRO 分析軟件會(huì)自動(dòng)分析掃描結(jié)果得到相應(yīng)的特征參數(shù)。

1.4.2 根際土土壤養(yǎng)分測(cè)定 土壤全氮用半微量凱氏測(cè)定法，有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀容量法，速效磷用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法，速效鉀測(cè)定用醋酸銨浸提-火焰光度法[17]。

1.4.3 數(shù)據(jù)分析 采用Microsoft excel 2010和SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果用“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示，單因素方差分析后進(jìn)行多重比較(Turkey法)，顯著水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型和品種油菜根系特征差異

表1和表2為不同類型和品種油菜根系差異狀況。3種油菜類型的總根長(zhǎng)與直徑小于2 mm總根長(zhǎng)的趨勢(shì)基本相同，均表現(xiàn)為甘藍(lán)型和白菜型>芥菜型，其中白菜型油菜‘c293’‘c285’‘c281’的總根長(zhǎng)顯著高于其他品種。就各個(gè)類型來(lái)說(shuō)，白菜型油菜中‘c293’的總根長(zhǎng)最長(zhǎng)，其余品種與‘c293’相比降低13.44%～60.83%，且均差異顯著；芥菜型油菜中‘c369’的主根長(zhǎng)最長(zhǎng)，其余品種相對(duì)降低20.26%～68.99%,差異顯著；甘藍(lán)型油菜中‘秦油7號(hào)’與‘蓉油8號(hào)’主根長(zhǎng)最長(zhǎng)，顯著高于其他品種，6個(gè)品種的主根長(zhǎng)普遍較長(zhǎng)。

根尖數(shù)的總趨勢(shì)與總根長(zhǎng)相似，即甘藍(lán)型和白菜型>芥菜型。就各個(gè)油菜類型來(lái)說(shuō)，白菜型油菜‘c293’的根尖數(shù)最多，其他品種的根尖數(shù)相對(duì)降低30.62%～79.23%，且均差異顯著；芥菜型油菜‘c369’的根尖數(shù)最多，‘c340’‘c356’‘c357’‘c362’‘c363’‘c368’與‘c369’相比依次減少了79.03%、81.46%、52.80%、65.55%、82.54%、56.54%，且均差異顯著；甘藍(lán)型油菜各品種間的根尖數(shù)分布較為集中，差異均不顯著，其中最大的是‘蓉油8號(hào)’，其余品種相對(duì)其減少10.54%～32.30%。

根表面積決定根系與外界進(jìn)行物質(zhì)交換的潛在能力，尤其在被動(dòng)吸收過(guò)程中尤為重要。3種油菜類型的根表面積表現(xiàn)為甘藍(lán)型和白菜型>芥菜型，甘藍(lán)型油菜的根表面積相對(duì)芥菜型增高15.10%～94.00%。白菜型油菜品種中‘c285’的表面積最大，為147.15 cm2，‘c281’‘c293’與‘c285’相比其分別少了10.33%、1.65%，差異不顯著，其余品種相對(duì)‘c285’降低29.02%～45.55%，均達(dá)到顯著水平；芥菜型‘c357’的根表面積最大，顯著高于‘c356’‘c363’，與其余品種差異不顯著；甘藍(lán)型油菜根表面積普遍較大，最大的是‘蓉油8號(hào)’，其他品種相對(duì)‘蓉油8號(hào)’降低19.14%～35.04%，其中‘秦優(yōu)10號(hào)’‘秦油7號(hào)’‘蓉油11’與‘蓉油8號(hào)’無(wú)顯著差異。

表2 不同類型不同品種油菜的整根特征參數(shù)

注：不同小寫字母表示品種間差異顯著(P<0.05)。下表同。

Notes: Different lowercase letters indicate significant difference among different species(P<0.05). The same as below.

3種油菜類型的主根長(zhǎng)呈芥菜型和甘藍(lán)型>白菜型的大體趨勢(shì)。白菜型油菜‘c293’的主根長(zhǎng)最長(zhǎng)，其他品種相對(duì)‘c293’降低了21.40%～35.42%，且除‘c292’和‘c294’外其余品種差異均達(dá)到顯著水平；芥菜型油菜‘c363’的主根長(zhǎng)最長(zhǎng)， 與‘c357’‘c362’‘c368’差異不顯著；‘灃油737’‘秦優(yōu)10’‘秦優(yōu)33’‘秦油7號(hào)’‘蓉油11’與‘蓉油8號(hào)’相比，主根長(zhǎng)分別減少14.54%、0.79%、4.57%、26.66%、6.92%，且除‘秦油7號(hào)’外差異均不顯著。

3種類型油菜的主根直徑表現(xiàn)為芥菜型和甘藍(lán)型>白菜型。白菜型油菜中‘c281’的主根直徑最大，顯著高于除‘c285’外的其余品種，增幅為3.2%～44.4%。芥菜型油菜主根普遍較粗，其中‘c362’最大，且與其余6個(gè)品種間差異不顯著；甘藍(lán)型油菜‘蓉油8號(hào)’的主根直徑最大，其余品種主根直徑相對(duì)‘蓉油8號(hào)’降低幅度為2.482～6.025 mm，但差異均不顯著。

3種類型油菜的根體積表現(xiàn)為芥菜型>白菜型>甘藍(lán)型。白菜型油菜‘c285’根體積最大，顯著高于除‘c293’外的其余品種，增幅為40.99%～58.03%；芥菜型油菜中根體積最大的是‘c368’， 其余品種較‘c368’降低16.13%～47.81%，且除‘c369’外差異均不顯著；甘藍(lán)型油菜根體積最小的‘秦油7號(hào)’比最大的‘蓉油8號(hào)’降低53.39%，且差異顯著。

根干質(zhì)量是衡量油菜地下部分生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)，3種油菜類型的根干質(zhì)量普遍表現(xiàn)為芥菜型>甘藍(lán)型和白菜型。白菜型油菜中‘c281’的根干質(zhì)量最大，顯著高于其他品種；芥菜型油菜根干質(zhì)量普遍較大，除‘c340’和‘c362’外均超過(guò)了3 g，其中‘c368’的根干質(zhì)量最大，其余品種均顯著低于‘c368’，降幅為26.08%～56.35%；甘藍(lán)型油菜中‘蓉油8號(hào)’的根干質(zhì)量最大，為3.34 g，其余品種與‘蓉油8號(hào)’相比降低16.16%～28.39%，且差異均達(dá)到顯著水平。以上分析表明，不同類型油菜的根長(zhǎng)、根表面積、根體積、主根直徑等指標(biāo)均存在差異?？傮w來(lái)看，芥菜型油菜主根發(fā)達(dá)，根干質(zhì)量較大，根表面積較??；甘藍(lán)型、白菜型油菜的總根長(zhǎng)、根表面積均較大，其中‘蓉油8號(hào)’根系發(fā)育尤為突出。

表3 不同類型不同品種油菜的整根特征參數(shù)

2.2 不同類型和品種油菜根際土壤養(yǎng)分比較

2.2.1 土壤全氮 土壤中的全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)代表土壤的供氮能力，是土壤肥力的主要指標(biāo)之一。3種類型油菜成熟期根際土全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)見(jiàn)圖1。就3種類型來(lái)說(shuō)，芥菜型油菜根際土全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于白菜型，白菜型高于甘藍(lán)型。就各個(gè)類型來(lái)說(shuō)，白菜型油菜根際土全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的是‘c294’，高于芥菜型油菜‘c363’和‘c369’，7個(gè)品種間表現(xiàn)為‘c294’>‘c285’>‘c291’>‘c281’>‘c290’>‘c292’>‘c293’；芥菜型油菜各品種根際土全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)表現(xiàn)為‘c357’>‘c356’>‘c362’>‘c340’>‘c368’>‘c363’>‘c369’，其余品種較‘c357’減少2.93%～15.06%；甘藍(lán)型油菜除‘秦油7號(hào)’和‘蓉油11’外根際土全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于白菜型油菜，甘藍(lán)型油菜各品種的根際土全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)較‘秦油7號(hào)’降低25.08%～41.20%，且品種間差異較大。

圖1 不同類型和品種油菜根際土全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.2.2 土壤速效磷 磷元素有利于促進(jìn)根系形成與生長(zhǎng)，提高植物抗逆性。由圖2可見(jiàn)，3種油菜類型中, 甘藍(lán)型油菜根際土速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)均小于除‘c293’‘c290’外的其他白菜型油菜品種，芥菜型油菜除‘c363’外根際土速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍小于白菜型，但芥菜型較甘藍(lán)型大。同一類型不同品種間根際土速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)相比：白菜型油菜以‘c281’為對(duì)照，其余品種根際土速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較對(duì)照高-33.64%～32.91%，其中‘c291’和‘c292’根際土速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于對(duì)照，‘c290’和‘c293’顯著低于對(duì)照；芥菜型型油菜以‘c357’為對(duì)照，則‘c363’和‘c362’的根際土速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于對(duì)照，其余品種與對(duì)照相比差異不顯著；甘藍(lán)型油菜以‘灃油737’為對(duì)照，則其余品種根際土速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較‘灃油737’減少1.92%～33.94%，除‘蓉油8號(hào)’外，其余品種根際土速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著低于對(duì)照。

圖上不同小寫字母表示品種間差異顯著(P<0.05)。下圖同。

2.2.3 土壤速效鉀 鉀元素作為第3大營(yíng)養(yǎng)元素，可以提高肥料中氮的利用效率，增強(qiáng)作物抗逆性，在作物生長(zhǎng)過(guò)程中有重大作用。從圖3可看出，3種類型油菜根際土速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)大體上符合芥菜型>白菜型>甘藍(lán)型的趨勢(shì)，甘藍(lán)型油菜除‘蓉油11’外，其余品種的根際土速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著低于芥菜型和白菜型油菜各品種。白菜型油菜根際土速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)都集中在107.7～136.75 mg/kg范圍內(nèi)， ‘c291’的根際土速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于其余白菜型品種；芥菜型油菜根際土速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)都集中為108.05～145.55 mg/kg，最高的是‘c340’，各品種根際土速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)較‘c340’降低1.99%～25.76%，且除‘c356’和‘c357’外差異均達(dá)到顯著水平；甘藍(lán)型油菜根際土速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)都分布在73.9～115.1 mg/kg范圍內(nèi)，最大的是‘蓉油11’，其余品種較‘蓉油11’降低17.94%～35.79%，且均較其差異顯著。

圖3 不同類型和品種油菜根際土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.2.4 土壤有機(jī)質(zhì) 有機(jī)質(zhì)是植物營(yíng)養(yǎng)的主要來(lái)源之一，可促進(jìn)植物生長(zhǎng)，加快土壤微生物和土壤動(dòng)物的活動(dòng)，改善土壤物理性質(zhì)，提高土壤保肥性和緩沖性，是基礎(chǔ)養(yǎng)分中最能代表土壤狀況的指標(biāo)。土壤氮元素絕大部分也來(lái)自于有機(jī)質(zhì)。3種類型油菜根際土有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)表現(xiàn)為芥菜型>白菜型>甘藍(lán)型(圖4)。除白菜型油菜除‘c291’的根際土有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到14.00 g/kg 外，其余品種的都分布在8.53～9.85 g/kg范圍內(nèi)，顯著低于‘c291’，降幅為29.59%～39.02%；芥菜型油菜根際土有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)集中為10.31～11.73 g/kg，各品種與‘c357’相比降低0.78%～12.12%，但品種間不存在顯著差異；甘藍(lán)型油菜根際土有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大的為‘秦油7號(hào)’，其余品種的較其減少7.51%～40.10%，但‘秦油7號(hào)’‘蓉油11’與‘秦優(yōu)10’差異不顯著，與其余品種均差異顯著。

圖4 不同類型和品種油菜根際土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.3 油菜根系與根際土養(yǎng)分的相關(guān)關(guān)系

根據(jù)以上對(duì)根系和養(yǎng)分指標(biāo)的描述可初步推斷根系指標(biāo)與根際土養(yǎng)分間存在著某種特殊的關(guān)系，由此進(jìn)行指標(biāo)間的相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)表3。油菜總根長(zhǎng)、根表面積、根尖數(shù)、直徑小于2 mm總根長(zhǎng)與根際土各養(yǎng)分指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)，其中根尖數(shù)與全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，總根長(zhǎng)、根尖數(shù)、直徑小于2 mm根長(zhǎng)與速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著負(fù)相關(guān)；根體積與各養(yǎng)分指標(biāo)呈正相關(guān)；主根長(zhǎng)與根際土全氮、速效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān)，主根直徑與根際土養(yǎng)分指標(biāo)間的關(guān)系與總根長(zhǎng)相反。

在“2.1”中，分析各品種整根參數(shù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，各品種的根系指標(biāo)間存在相似的趨勢(shì)，表3的相關(guān)性分析進(jìn)一步說(shuō)明這一點(diǎn)：總根長(zhǎng)、根表面積、根尖數(shù)以及直徑小于2 mm的總根長(zhǎng)之間有極顯著的正相關(guān)關(guān)系；根體積與主根直徑呈極顯著正相關(guān)，與根干質(zhì)量呈顯著正相關(guān)；根干質(zhì)量與根體積、主根長(zhǎng)呈顯著正相關(guān)；主根直徑還與根表面積呈顯著正相關(guān)，這些結(jié)果均說(shuō)明根系指標(biāo)間存在明顯的相關(guān)關(guān)系，印證了開(kāi)始的推測(cè)。

表3 油菜根系各指標(biāo)與根際土壤養(yǎng)分的相關(guān)系數(shù)

注：**表示相關(guān)性在P<0.01水平上顯著，*表示相關(guān)性在P<0.05水平上顯著。

Note: ** indicates significant correlation between two indexes underP<0.01; * indicates significant correlation between two indexes underP<0.05.

3 結(jié)論與討論

根系是作物吸收水分、養(yǎng)分以及合成各種生理活性物質(zhì)的重要器官，根系的形態(tài)特征、生理特征對(duì)各功能的發(fā)揮起著重要的作用[18]。本研究表明不同類型油菜間、同一類型不同油菜品種間的根長(zhǎng)、直徑、根尖數(shù)、表面積、根體積等都存在差異。3種油菜類型的總根長(zhǎng)、根表面積、根尖數(shù)和直徑小于2 mm的總根長(zhǎng)均表現(xiàn)為甘藍(lán)型和白菜型>芥菜型，且4個(gè)指標(biāo)之間均呈現(xiàn)極顯著的正相關(guān)關(guān)系，這與張瑛等[5]的結(jié)果基本一致。芥菜型油菜的主根長(zhǎng)和主根直徑稍大于甘藍(lán)型油菜，這與前人研究結(jié)果基本一致[7]，但芥菜型油菜‘c369’‘c356’‘c340’的主根長(zhǎng)和主根直徑略小，這可能與所選品種的遺傳特性有關(guān)系。白菜型油菜各品種間根系發(fā)育狀況差異較大，其中‘c293’‘c285’‘c281’主根、側(cè)根發(fā)育均較好。芥菜型油菜的根體積和根干質(zhì)量最大，這可能與芥菜型油菜植株高大，主根發(fā)達(dá)有密切關(guān)系。

植物根系對(duì)養(yǎng)分的吸收主要受其形態(tài)和生理特征以及土壤微環(huán)境的影響[19]。本研究表明，3種油菜類型根際土壤的全氮、速效鉀、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大體上符合芥菜型>白菜型>甘藍(lán)型的趨勢(shì)；白菜型油菜根際土的速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，甘藍(lán)型較低，這可能跟油菜根系分泌的有機(jī)酸類型與數(shù)量有密切關(guān)系，土壤物理環(huán)境也可能導(dǎo)致這個(gè)結(jié)果[20-24]。本研究也表明油菜總根長(zhǎng)、根表面積、根尖數(shù)、直徑小于2 mm總根長(zhǎng)與各養(yǎng)分指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明較高的表面積、根長(zhǎng)、根尖數(shù)可促進(jìn)根際土養(yǎng)分的吸收，進(jìn)而降低土壤中養(yǎng)分累積量，這也可為速效鉀、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的趨勢(shì)提供相應(yīng)的解釋：即甘藍(lán)型油菜根際土養(yǎng)分較芥菜型低，可能是因?yàn)楦仕{(lán)型油菜與芥菜型油菜相比，根表面積、總根長(zhǎng)、根尖數(shù)偏大，細(xì)根、毛根較多，養(yǎng)分吸收效率高[25-27]，致使土壤中養(yǎng)分消耗較大，累積量變少。油菜根際土速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)與根系各指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系與F?hse等[28]的研究結(jié)果不一致，這可能是由于所選作物品種不同或取樣過(guò)程中造成根毛等脫落導(dǎo)致結(jié)果差異造成的[29]。

甘藍(lán)型油菜根表面積較大，根際土養(yǎng)分累計(jì)量較少，根體積、根干質(zhì)量較芥菜型較低，說(shuō)明甘藍(lán)型油菜吸收的養(yǎng)分主要分配至地上部分，供莖稈生長(zhǎng)和角果發(fā)育；而芥菜型油菜根長(zhǎng)較短，毛根、側(cè)根偏少，根際土土壤養(yǎng)分吸收較少致使累積量較高，但主根發(fā)達(dá)，根體積、根干質(zhì)量較大，取樣過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其莖稈高而細(xì)，說(shuō)明芥菜型油菜根系吸收養(yǎng)分雖較少，但分配到根系的相對(duì)較多，這也促使其耐旱性增強(qiáng)。

因此，實(shí)際生產(chǎn)中，若地域土壤貧瘠，風(fēng)蝕嚴(yán)重，則可選擇生物量大、主根發(fā)達(dá)、耐干旱的芥菜型油菜以防風(fēng)固土，培肥地力，例如‘c368’‘c363’‘c357’；若水肥條件較好，以收獲地上部分為目的，可選擇根系表面積大，細(xì)根、毛根較多的甘藍(lán)型油菜。進(jìn)一步開(kāi)展多年，多點(diǎn)，多品種，多因素試驗(yàn)將有助于更深入地探究不同基因型油菜根系特征差異及對(duì)土壤養(yǎng)分間的影響，為實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)不同的目的選擇不同的品種提供更可靠的理論依據(jù)。

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(責(zé)任編輯：潘學(xué)燕 Responsible editor:PAN Xueyan)

Correlationship between Root Characteristics and Rhizosphere Nutrient under Different Rapeseed Genotypes in Mature Period

PING Yaqin1, HAI Jiangbo1, CHEN Xinyu1, BAI Yinping1, REN Huili1, WANG Chunli2and YANG Jianli2

(1.College of Agronomy, Northwest A&F University, Yangling Shaanxi 712100, China; 2.Hybrid Rapeseed Research Center of Shaanxi Province, Yangling Shaanxi 712100, China)

In order to relieve serious erosion of bare soil in the northwest sand area, 20 rapeseed varieties, belonging to three rapeseed types, were used as materials to measure root indexes, including the total root length, root surface area, root volume, root dry mass, main root length, main root diameter, the total root length of diameter less than 2 mm, root tips numbers, and nutrient indexes of rhizosphere soil such as total nitrogen mass fraction, available phosphorus mass fraction, available potassium mass fraction and organic matter under the same cultivation pattern in mature period. The correlation analysis was carried out to explore relationship between root system indexes and soil nutrients of rapeseed rhizosphere. The results showed that indexes of rapeseed root and soil nutrient of rhizosphere had obvious differece among different types and different varieties within the same type of rapeseed. (1)Compared withBrassicajunceaL.,BrassicanapusL. andBrassicacampestrisL. had higher total root length, root surface area, root tips number, the total root length of diameter less than 2 mm generally, specifically, the root surface area ofBrassicanapusL. was 15.10%-94.00% higher than that ofBrassicajunceaL.;BrassicajunceaL. had the largest root volume and root dry mass, and 11.26% and 12.39% higher for average root volume and 49.77% and 43.14% higher for average root dry mass thanBrassicacampestrisL. andBrassicanapusL. , respectively; the main root length and main root diameter ofBrassicajunceaL. andBrassicanapusL. were higher than those ofBrassicacampestrisL.; (2)The total nitrogen, available potassium and organic matter mass fraction of rhizosphere soil in three types of rapeseed showed same trend:BrassicajunceaL.>BrassicacampestrisL. >BrassicanapusL.; available phosphorus mass fraction had a descending order ofBrassicacampestrisL.,BrassicajunceaL., andBrassicanapusL. (3)Correlation analysis showed that the total root length, root surface area, root tips number, total root length of diameter less than 2mm had a negative correlation with nutrient indexes. Higher root surface area, root length and root tip number were able to promote nutrient uptake, decreasing the nutrient mass fraction in the soil. It was suggested thatBrassicajunceaL. could be cultivated to fix sand and increase soil fertility in area with bare soil and easily eroded;BrassicanapusL. could be planted for economic output in area with better water and fertilizer condition.

Genotype; Rapeseed; Root; Soil nutrition; Rhizosphere

PING Yaqin, female, master student. Research area: efficient cropping system.E-mail:18829841704@163.com

HAI Jiangbo, male, master supervisor. Research area: efficient and agro-ecological farming system.E-mail:haijiangbo@126.com

日期：2017-05-22

2016-07-21

2016-09-20

陜西省科技廳攻關(guān)項(xiàng)目(2014k01-03-04)。

平亞琴，女，碩士研究生，研究方向?yàn)楦咝ХN植制度。E-mail:18829841704@163.com

海江波，男，碩士生導(dǎo)師，主要從事高效農(nóng)作制度及農(nóng)業(yè)生態(tài)研究。E-mail:haijiangbo@126.com

S565.4

A

1004-1389(2017)05-0718-10

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20170522.0857.018.html

Received 2016-07-21 Returned 2016-09-20

Foundation item Project of science and Technology Department of Shaanxi Province(No.2014k01-03-04).