限根栽培下不同土壤對(duì)枸杞生長(zhǎng)的影響

劉 素，代紅軍，王振平，何 君

（1.寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏農(nóng)林科學(xué)院，寧夏 銀川 750002）

限根栽培技術(shù)是將根系置于一定范圍，通過控制根系體積和數(shù)量，改變根系分布和結(jié)構(gòu)，優(yōu)化根系功能。決定果樹生長(zhǎng)發(fā)育的靶體器官是根系[1]，通過限根栽培可以調(diào)節(jié)植株地上部和地下部、營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的關(guān)系[2]，從而克服傳統(tǒng)施肥的盲目性，做到有的放矢施肥。目前，研究人員已在多種果樹上開展了限根栽培試驗(yàn)，如楊桃[3]、葡萄[4]、柑桔[5]、桃[6]、櫻桃[7]等，此種栽培方法能抑制枝梢、葉片等營(yíng)養(yǎng)器官生長(zhǎng)，促進(jìn)花、果等生殖器官發(fā)育[8]，提高果實(shí)品質(zhì)，還能避免因化學(xué)調(diào)控可能帶來的環(huán)境污染問題。

枸杞是茄目茄科枸杞屬落葉灌木，高約1 m。枸杞有一定的藥用價(jià)值，其在寧夏的種植栽培歷史悠久[9-10]。寧夏屬于溫帶大陸性氣候，干旱少雨，土壤保水保肥性差。將限根栽培技術(shù)引入枸杞種植，對(duì)于提高水肥利用率具有重要意義，目前對(duì)枸杞進(jìn)行限根栽培的研究相對(duì)較少。本試驗(yàn)以寧杞1號(hào)[11—12]為材料，進(jìn)行不同土壤處理的限根栽培種植，研究限根栽培條件下不同土壤對(duì)枸杞成活、生長(zhǎng)及果實(shí)糖分的影響，以期為寧夏枸杞限根栽培技術(shù)提供試驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年4—9月在寧夏平羅沙湖枸杞觀光園試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)材料為寧杞1號(hào)。寧杞1號(hào)抗旱性、適應(yīng)性強(qiáng)。株行距為1 m×2 m。每處理小區(qū)面積為100 m2，水肥管理一致。當(dāng)?shù)毓庹粘渥?，積溫高，土壤屬砂質(zhì)土壤類型，中度鹽堿地，土壤耕作層（0～40 cm）pH均值為7.77，w（全鹽）=4.20 g/kg，w（有機(jī)質(zhì)）=16.20 g/kg，w（全氮）=1.14 g/kg，w（全磷）=0.79 g/kg，w（全鉀）=19.80 g/kg，w（速效氮）=86.50 mg/kg，w（速效磷）=21.00 mg/kg，w（速效鉀）=356.00 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以常規(guī)栽培為對(duì)照（CK），限根栽培處理設(shè)置5種土壤組合，分別為原土（N1）、原土1/2+砂土1/2（N2）、原土2/3+沙1/3（N3）、原土1/2+沙1/2（N4）、沙+表層蓋土（N5）。各處理均為1行長(zhǎng)勢(shì)較為一致的植株，在每處理中隨機(jī)選擇5株植株進(jìn)行標(biāo)記，測(cè)量各項(xiàng)指標(biāo)。試驗(yàn)地進(jìn)行滴灌，肥料隨水滴施。限根栽培操作方法：直接在試驗(yàn)地挖溝，一行80 m左右，中間壟起，鋪設(shè)塑料薄膜，再堆土進(jìn)行種植，利用隔離薄膜限制植株根系的生長(zhǎng)空間，使根系只在壟內(nèi)生長(zhǎng)。行距為2 m，壟的規(guī)格為面寬60 cm，底寬100 cm，高40 cm，壟容積為0.493 m3。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

每隔15 d統(tǒng)計(jì)枸杞苗成活率，對(duì)標(biāo)記植株測(cè)定生物量：①株高，采用卷尺測(cè)量；②莖直徑（距離地面5 cm處），采用游標(biāo)卡尺測(cè)量；③新梢長(zhǎng)度，新梢長(zhǎng)出后，挑選植株上、中、下部位的3個(gè)新梢進(jìn)行標(biāo)記，采用卷尺測(cè)量；④葉面積，待枸杞萌芽長(zhǎng)出5片葉，隨機(jī)選擇植株上、中、下部位的3片葉，使用直尺測(cè)量長(zhǎng)和寬，利用系數(shù)法[13]計(jì)算葉面積。

枸杞成熟后，測(cè)定果實(shí)百粒質(zhì)量；采用DNS比色法測(cè)定果實(shí)還原性糖；采用蒽酮比色法測(cè)定果實(shí)可溶性總糖。

在枸杞成熟期，每處理隨機(jī)選擇枸杞植株，對(duì)其根圍土壤進(jìn)行采樣。確定3個(gè)采樣點(diǎn)，先刮去2～3 mm表層土，再用鐵鏟取樣。取深20 cm、寬10 cm、厚1～2 cm的土片，各采樣點(diǎn)取土量一致。將采集的土樣攤放在塑料布上，捏碎大塊，揀掉石礫、動(dòng)植物殘?bào)w等雜物，充分混勻，然后采用“四分法”保留0.5 kg土樣，裝入袋中帶回實(shí)驗(yàn)室。使用DDS-308F型電導(dǎo)率儀測(cè)定土壤EC值；利用電位法測(cè)定土壤pH；采用烘干稱質(zhì)量法測(cè)定土壤含水率。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

利用Excel、Origin等軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理統(tǒng)計(jì)并制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)土壤特性的影響

由表1可知，各處理間土壤EC值差異顯著，CK的EC值顯著低于限根栽培處理N2—N5。試驗(yàn)地位于寧夏北部地區(qū)，土壤偏堿性。各處理間土壤含水率存在顯著差異，CK的土壤含水率顯著高于限根栽培處理。CK與N1均為原土栽培，而N1為限根栽培方式，其土壤EC值、pH、含水率與CK均存在顯著差異；處理N2為原土1/2＋砂土1/2，N2的土壤含水率低于N1。砂土通透性強(qiáng)，通氣良好，好氣性微生物活動(dòng)有利于土壤有機(jī)質(zhì)礦質(zhì)化加快，土壤毛管作用強(qiáng)；但其保肥性能差，養(yǎng)分含量低，作物后期易脫肥早衰。處理N3、N4、N5的土壤含水率依次降低，原因是沙土土質(zhì)疏松，透水透氣性好，但保水保肥能力差，適宜耕種的條件有限。

表1 不同處理對(duì)土壤特性的影響

2.2 不同處理枸杞苗成活率

由圖1可知，CK與處理N1的枸杞苗成活率相近。處理N2的枸杞苗成活率在前期較CK與N1相差不大，但由于砂土養(yǎng)分含量低，保肥性差，N2的枸杞苗成活率在生長(zhǎng)后期明顯下降。處理N3、N4的下降趨勢(shì)相近。N5為全沙處理，其保水保肥性差，枸杞苗成活率變化較大，下降趨勢(shì)明顯。此外，由于寧夏北部地區(qū)夏季溫度高，干旱少雨，限根栽培的植株根域溫度持續(xù)處在較高水平，使植株的生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制，因而枸杞苗成活率有所下降。

圖1 不同處理枸杞苗成活率

2.3 不同處理對(duì)枸杞植株生物量的影響

由圖2可知，限根栽培與常規(guī)栽培的植株地上部營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)差異較明顯。在枸杞生長(zhǎng)前期，限根處理的各生長(zhǎng)指標(biāo)與常規(guī)栽培的較為接近，甚至略高于常規(guī)栽培，但是到了枸杞生長(zhǎng)后期，由于常規(guī)栽培植株的根部不受空間限制，生長(zhǎng)發(fā)育更為旺盛，因此其各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)與限根處理的差異增大。而限根栽培植株的根系分布在有限范圍內(nèi)，根系較密集，根域較狹小，這使得植株的營(yíng)養(yǎng)集中供應(yīng)于生殖器官生長(zhǎng)發(fā)育，而營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，如株高增長(zhǎng)、葉面積增大、莖直徑增長(zhǎng)、新梢生長(zhǎng)，均因根部生長(zhǎng)受限而生長(zhǎng)緩慢甚至停滯。

圖2 不同處理對(duì)枸杞植株生物量的影響

2.4 不同處理對(duì)枸杞果實(shí)百粒質(zhì)量的影響

由表2可知，綠果期處理N2—N4的百粒質(zhì)量較其他處理差異顯著。在轉(zhuǎn)色期各處理果實(shí)百粒質(zhì)量發(fā)生較大變化，各處理間差異顯著。枸杞成熟后，處理N2、N3與其他處理間差異顯著。這說明在枸杞生長(zhǎng)發(fā)育后期，限制根域空間不僅能使新枝生長(zhǎng)適時(shí)停止，減少光合作用產(chǎn)物的浪費(fèi)，而且還能促進(jìn)果實(shí)上色和糖分積累，使果實(shí)百粒質(zhì)量高于常規(guī)栽培。

表2 不同處理對(duì)枸杞果實(shí)百粒質(zhì)量的影響

2.5 不同處理對(duì)枸杞果實(shí)糖分的影響

由表3可知，枸杞成熟后，限根處理的果實(shí)可溶性總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于常規(guī)栽培，其中處理N2與其他處理間差異顯著；限根處理的果實(shí)還原性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%左右，均高于常規(guī)栽培，但各處理間差異不顯著。這說明在枸杞生長(zhǎng)發(fā)育后期，限根處理的植株根系分布在有限范圍內(nèi)，根域狹小，這使得植株?duì)I養(yǎng)集中供應(yīng)于生殖器官生長(zhǎng)發(fā)育，光合作用產(chǎn)物利用率高，因此果實(shí)總糖分積累量高于常規(guī)栽培。

表3 不同處理對(duì)枸杞成熟期果實(shí)糖分的影響

3 討論

限根栽培通過將作物根系限制在一定介質(zhì)或空間中，使其體積和數(shù)量增長(zhǎng)受限，從而調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)發(fā)育，以達(dá)到高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的目的[14]。從栽培優(yōu)勢(shì)看，限根栽培可以促進(jìn)作物生殖生長(zhǎng)，有效減少生長(zhǎng)冗余，避免植株?duì)I養(yǎng)浪費(fèi)，從而提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)。限根栽培使植株地上部和地下部成為一個(gè)統(tǒng)一整體，相互聯(lián)系又互相制約，一方的正常生長(zhǎng)發(fā)育以另一方的正常生長(zhǎng)發(fā)育為前提，限制一方的生長(zhǎng)，勢(shì)必會(huì)影響另一方的生長(zhǎng)，因而通過限制根系生長(zhǎng)抑制營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)從而促進(jìn)果實(shí)發(fā)育，不但影響根冠比，還影響果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量經(jīng)濟(jì)系數(shù)[15]。從栽培技術(shù)看，限根栽培可有效控制水肥，避免其流失，做到精準(zhǔn)灌溉，水分不流失，實(shí)現(xiàn)節(jié)水栽培。從栽培條件看，限根栽培可以不受土壤條件限制，在一些地下水位高、土壤鹽堿化嚴(yán)重或土傳病害嚴(yán)重的地區(qū)都可以進(jìn)行[16]。此外，限根栽培的根域容積小，還能提高土壤有機(jī)質(zhì)利用效率。但限根栽培不適用于粗放式種植，須進(jìn)行精耕細(xì)作，因此不適宜進(jìn)行大面積大田種植。試驗(yàn)中的壟式限根栽培操作方法較為簡(jiǎn)便，但這一方法只適合于冬季較溫暖土壤沒有結(jié)凍的地區(qū)，而在夏季限根栽培受根域土壤水分、溫度穩(wěn)定性等條件的限制較大。限根栽培方式有沉降式、平臺(tái)式、半沉式、溝槽式、坑式[17]等，應(yīng)根據(jù)不同氣候條件選擇適宜的方式。此外，應(yīng)根據(jù)限根栽培對(duì)肥水的要求選擇適宜的灌溉方式，使根際分泌物處于一個(gè)動(dòng)態(tài)清理過程，否則會(huì)過度抑制生長(zhǎng)。

限根栽培通過控制地下部根系的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)而控制地上部的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)[18]，這在其他園藝作物上已得到驗(yàn)證[19]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，枸杞根域溫度持續(xù)較高，會(huì)使枸杞生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制，導(dǎo)致成活率下降，這與黃婷等[20]的研究結(jié)果相符。限根栽培有利于促進(jìn)枸杞苗生長(zhǎng)發(fā)育前期的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，而在生長(zhǎng)發(fā)育后期，根域空間受限，則抑制了地上部的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)[21]。這是因?yàn)樵谧魑锷L(zhǎng)前期，限根處理促進(jìn)側(cè)根、須根生長(zhǎng)，并且根系生長(zhǎng)空間的營(yíng)養(yǎng)和水分較豐富，使植株的生長(zhǎng)發(fā)育與常規(guī)栽培差距不大，甚至略高于常規(guī)栽培。而到了生長(zhǎng)發(fā)育后期，葉片蒸騰使根域水分降低快，不斷的水分脅迫使新枝適時(shí)停止生長(zhǎng)，從而導(dǎo)致株高、新梢長(zhǎng)度、葉面積、莖直徑均低于常規(guī)栽培。

限根栽培將作物根系限制在一定空間內(nèi)，這提高了肥料利用率，避免了盲目施肥對(duì)作物生長(zhǎng)和果實(shí)品質(zhì)造成的不良影響，從而提高了果實(shí)品質(zhì)[22]。本試驗(yàn)中，限根處理的成熟期枸杞百粒質(zhì)量均顯著高于常規(guī)栽培，各處理之間存在顯著差異，果實(shí)總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)60%。這是因?yàn)樵谵D(zhuǎn)色期前后，葉片的蒸騰作用使限根栽培植株狹小的根際空間的土壤含水量快速降低，避免了土壤含水量過高造成的植株貪青旺長(zhǎng)及果實(shí)成熟不良現(xiàn)象，從而促進(jìn)了果實(shí)上色和糖分積累[23]。有研究表明，根系生長(zhǎng)受限會(huì)對(duì)果實(shí)糖分種類產(chǎn)生影響。目前，枸杞限根栽培的基礎(chǔ)性研究還不夠深入，其作用機(jī)理及對(duì)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、生殖生長(zhǎng)和果實(shí)品質(zhì)的影響有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

與常規(guī)栽培相比，限根栽培有利于促進(jìn)枸杞幼苗生長(zhǎng)發(fā)育前期的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，在生長(zhǎng)發(fā)育后期則抑制植株地上部營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，促進(jìn)生殖生長(zhǎng)，從而提高果實(shí)糖分積累量，使果實(shí)百粒質(zhì)量有所增長(zhǎng)。試驗(yàn)中，限根栽培下原土1/2+砂土1/2處理的優(yōu)勢(shì)比其他4種處理明顯，全沙+表層蓋土處理的各項(xiàng)指標(biāo)明顯較低。