滴灌施肥周期和毛管布設(shè)方式對(duì)蘋(píng)果樹(shù)細(xì)根直徑時(shí)空分布的影響

陳靜航，葉蕊蕊，孫建喜，羅利華，李 燦，吳 勇,胡田田

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100；2.全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心節(jié)水農(nóng)業(yè)處，北京 100125)

水肥一體化滴灌模式是實(shí)現(xiàn)水肥同時(shí)抵達(dá)根區(qū)土壤的一項(xiàng)先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)[1]，能在減少水資源浪費(fèi)的同時(shí)節(jié)約化肥的施用，提高水肥利用效率，從而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收[2]。滴灌施肥后的土壤濕潤(rùn)體是作物吸收水肥的主要區(qū)域，同時(shí)也是滴灌系統(tǒng)對(duì)作物根系的作用區(qū)域[3-4]。滴灌施肥技術(shù)參數(shù)，如施肥周期、毛管布設(shè)方式等，會(huì)影響土壤中水分和養(yǎng)分的分布[5]，從而影響植物根系的時(shí)空分布，進(jìn)而影響作物對(duì)養(yǎng)分的利用效率。

根系是果樹(shù)吸收必需養(yǎng)分和有效水分的主要器官，且細(xì)根(直徑<2 mm)承擔(dān)了根系大部分的生理功能[6]。直徑是細(xì)根重要的形態(tài)特征之一，不僅直接反映了其生長(zhǎng)發(fā)育狀況，還體現(xiàn)了細(xì)根的功能水平。細(xì)根直徑越小，氮含量越高，碳含量越低，非木質(zhì)化程度高，越容易衰老和死亡[7]。細(xì)根直徑減小的同時(shí)，也會(huì)增加自身根長(zhǎng)和根表面積，從而提高細(xì)根對(duì)土壤水分和養(yǎng)分的吸收效率[8]。當(dāng)土壤中水肥分布發(fā)生變化時(shí)，植物會(huì)通過(guò)增加或減小細(xì)根直徑來(lái)應(yīng)對(duì)環(huán)境變化[9]。曾宏達(dá)等[10]研究發(fā)現(xiàn)，土壤性質(zhì)具有明顯的空間變異性，且養(yǎng)分在空間上具有不同分布特征，而植物細(xì)根對(duì)土壤資源的覓食反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致細(xì)根的空間異質(zhì)性現(xiàn)象[11-12]。因此，對(duì)細(xì)根直徑時(shí)空分布進(jìn)行研究具有十分重要的科學(xué)意義。但根系埋藏在地下，不易研究，傳統(tǒng)的根系研究大多采用破壞性取樣，如挖掘法、剖面法和土鉆法等[13]，但這些方法均會(huì)干擾研究對(duì)象的正常生長(zhǎng)，同時(shí)無(wú)法對(duì)細(xì)根直徑的變化進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，可能導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果誤差較大。微根管法是一種能觀測(cè)植物根系在自然狀態(tài)生長(zhǎng)和死亡的新方法[14]，可在不破壞果樹(shù)生長(zhǎng)環(huán)境下持續(xù)反映細(xì)根直徑的變化動(dòng)態(tài)，具有成本低、操作簡(jiǎn)便以及可實(shí)現(xiàn)連續(xù)觀測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。

已有研究表明，施肥周期和毛管布設(shè)方式對(duì)細(xì)根根長(zhǎng)密度和根重密度有顯著影響[15]，但對(duì)細(xì)根直徑的影響尚未可知。目前微根管根系監(jiān)測(cè)技術(shù)多用于森林生態(tài)系統(tǒng)研究，采用微根管技術(shù)研究蘋(píng)果樹(shù)的細(xì)根動(dòng)態(tài)變化鮮有報(bào)道?；诖耍狙芯坷梦⒏芊?，持續(xù)觀測(cè)不同滴灌施肥技術(shù)參數(shù)下蘋(píng)果樹(shù)細(xì)根直徑的動(dòng)態(tài)變化，探明毛管布設(shè)方式和施肥周期對(duì)蘋(píng)果樹(shù)細(xì)根直徑動(dòng)態(tài)變化和空間分布的影響，為蘋(píng)果生產(chǎn)選擇合適的滴灌施肥技術(shù)參數(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于陜西省延安市洛川縣西北農(nóng)林科技大學(xué)洛川蘋(píng)果試驗(yàn)站(35°47′4″N，109°21′44″E)，地處渭北黃土高原溝壑區(qū)，屬北溫帶大陸性濕潤(rùn)易干旱季風(fēng)氣候，平均海拔1 100 m。年均氣溫9.2℃，晝夜溫差15.7℃，日照時(shí)間2 552 h，多年平均降水量622 mm，無(wú)霜期167 d，雨熱同季，自然條件優(yōu)越。試驗(yàn)?zāi)陜?nèi)氣象資料如圖1。

圖1 試驗(yàn)?zāi)陜?nèi)氣象資料Fig.1 Meteorological data in the experimental year

供試蘋(píng)果樹(shù)于2014年栽植，2016年掛果，品種為‘延長(zhǎng)紅’(富士)。種植模式為2 m×4 m，樹(shù)行為南北方向，占地總面積1 733 m2。果園土壤類型為黑壚土，試驗(yàn)布設(shè)前土壤的基礎(chǔ)理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)7.33 g·kg-1，硝態(tài)氮8.96 mg·kg-1，銨態(tài)氮1.58 mg·kg-1，速效磷 17.40 mg·kg-1，速效鉀179.70 mg·kg-1。試驗(yàn)區(qū)蘋(píng)果修剪、拉枝、疏花疏果及病蟲(chóng)害防治等與當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)園一致。

1.2 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)采用水肥一體化方式灌水施肥，設(shè)毛管布設(shè)方式(P)和施肥周期(T)2個(gè)因素，毛管布設(shè)方式設(shè)置一行一管(P1)和一行兩管(P2)，施肥周期設(shè)置15 d(T1)和30 d(T2)，采用完全組合設(shè)計(jì)，共4個(gè)處理：一行一管施肥周期15 d(P1T1)、一行一管施肥周期30 d(P1T2)、一行兩管施肥周期15 d(P2T1)、一行兩管施肥周期30 d(P2T2)。共布置4個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，各小區(qū)面積約為124 m2，每個(gè)小區(qū)內(nèi)設(shè)5次重復(fù)。田間布置于2017年10月蘋(píng)果采收后開(kāi)始，本田間試驗(yàn)于2019年開(kāi)始進(jìn)行。一行一管布設(shè)為一條滴灌管被鐵絲固定在樹(shù)干上，距地面50 cm；一行兩管布設(shè)為兩條滴灌管分別鋪設(shè)在樹(shù)行兩側(cè)的地面，距樹(shù)干30 cm，其上覆蓋地布。蘋(píng)果園灌溉施肥系統(tǒng)包括水泵、吸肥泵、過(guò)濾器、干管、支管、毛管和滴頭。毛管管徑為16 mm，滴頭間距為0.3 m，滴頭流量為2 L·h-1。各處理灌水定額、灌溉定額和總施肥量相同。

由于試驗(yàn)?zāi)?2020—2021年)蘋(píng)果樹(shù)生育期的降雨量較大，同時(shí)試驗(yàn)果園實(shí)施地布覆蓋措施，抑制了土壤水分蒸發(fā)，0～80 cm土層土壤含水率維持在75%～85%田間持水率水平，能夠滿足果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育，無(wú)需額外灌溉。為保證肥料順利施入，灌水量依據(jù)肥料量設(shè)置，以滿足滴頭處液體電導(dǎo)率不超過(guò)3 mS·cm-1的安全稀釋濃度。當(dāng)施肥前一天遇上降雨時(shí)，酌情調(diào)整灌水量。施肥量設(shè)置：試驗(yàn)使用的氮肥為尿素，磷、鉀肥為磷酸二氫鉀，不足的鉀肥用氯化鉀補(bǔ)充。氮、磷、鉀肥每年總量(純量)分別為240、195、240 kg·hm-2，以滴灌方式施入。每年10月底額外溝施有機(jī)肥基肥(羊糞)15 kg·株-1，有機(jī)質(zhì)含量23.12%。為確保與施肥周期15 d的灌水量相同，施肥周期30 d的處理在不施肥時(shí)仍然正常灌水。各處理全生育期的施肥量和灌水量見(jiàn)表1(2020年由于疫情影響，幼果新梢期之前未灌水施肥，為使兩年施肥總量一致， 2020年調(diào)整了幼果新梢期之后的施肥比例)。

表1 2020—2021年蘋(píng)果試驗(yàn)灌水施肥情況Table 1 Apple experiment irrigation and fertilization in 2020-2021

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

2019年7月于每個(gè)小區(qū)分別選擇5棵長(zhǎng)勢(shì)良好且一致的蘋(píng)果樹(shù)，作為根系觀測(cè)的5次重復(fù)，在距樹(shù)干45 cm處的正南(S)、正西(W)及東北(X)的3個(gè)方向，與地面呈60°夾角埋入微根管。微根管長(zhǎng)1 m，地面以下部分90 cm，地上部分10 cm。露出地面10 cm的微根管用黑色塑料袋纏繞覆蓋，進(jìn)行遮光處理，并在頂端開(kāi)口處加蓋防塵蓋，避免灰塵和水分進(jìn)入(圖2)。

圖2 微根管田間布置圖Fig.2 Field layout of microroot canals

2020年5月開(kāi)始用PMT-Root 700根系生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Root 700，德國(guó))掃描并采集圖片。2020年5月31日—2021年11月10日期間，每15 d觀測(cè)1次，連續(xù)觀測(cè)27次(由于冬天土壤凍結(jié)和疫情影響，2020年12月至2021年3月數(shù)據(jù)缺失)。最大觀測(cè)深度約為88 cm(垂直深度約76 cm)，每22 cm為一層(垂直深度約19 cm)，共觀測(cè)4層。每管每次獲取4幀圖片，圖片尺寸為21.7 cm×22.0 cm。使用Root Analysis圖像分析軟件對(duì)圖片進(jìn)行分析，獲取細(xì)根直徑數(shù)據(jù)。將細(xì)根直徑分為0～0.5、0.5～1.0、1.0～1.5 mm和1.5～2.0 mm 4個(gè)級(jí)別，分別記錄4個(gè)級(jí)別直徑的細(xì)根出現(xiàn)的頻次，并計(jì)算4個(gè)級(jí)別直徑的細(xì)根頻率。

2.3 統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2016軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，用SPSS Statistics 17軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用Origin 2019繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘋(píng)果樹(shù)細(xì)根直徑的統(tǒng)計(jì)分析

不同試驗(yàn)處理下，蘋(píng)果樹(shù)細(xì)根直徑在2020年和2021年0～76 cm土層內(nèi)平均值的方差分析如表2所示，施肥周期和毛管布設(shè)方式及其二者的交互作用對(duì)細(xì)根直徑均無(wú)顯著影響。但2020年各處理的細(xì)根直徑均大于2021年，這可能是因?yàn)?020年調(diào)整的施肥比例影響了細(xì)根直徑的變化。

表2 試驗(yàn)處理對(duì)細(xì)根直徑的影響Table 2 Effect of experimental treatment on fine root morphology

2.2 蘋(píng)果樹(shù)細(xì)根直徑動(dòng)態(tài)變化

對(duì)細(xì)根直徑平均值的方差分析發(fā)現(xiàn)，4個(gè)處理之間無(wú)顯著差異，這可能是因?yàn)槠骄蟮窒烁魈幚砑?xì)根直徑之間的差異，所以對(duì)細(xì)根直徑進(jìn)行分級(jí)處理。將細(xì)根直徑分為0～0.5、0.5～1.0、1.0～1.5 mm和1.5～2.0 mm 4個(gè)級(jí)別，分別計(jì)算4個(gè)級(jí)別直徑細(xì)根的出現(xiàn)頻率，分析不同直徑細(xì)根出現(xiàn)頻率的時(shí)空分布特征。圖3和圖4分別表示2020年6—11月和2021年4—10月各處理不同直徑的細(xì)根出現(xiàn)頻率隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化?？梢钥闯?，2020年和2021年細(xì)根直徑均集中在0.5～1.5 mm范圍內(nèi)(約為90%)，0～0.5 mm和1.5～2.0 mm級(jí)別的細(xì)根直徑占比很少。

注：圖中0～0.5、0.5～1.0、1.0～1.5 mm和1.5～2.0 mm分別表示4個(gè)不同級(jí)別的細(xì)根直徑。下同。Note: 0～0.5、0.5～1.0、1.0～1.5 mm and 1.5～2.0 mm indicate four different levels diameter of fine root, resepectively. The same as below.圖3 2020年各處理不同直徑細(xì)根出現(xiàn)頻率的動(dòng)態(tài)變化Fig.3 Dynamic changes of fine root frequency with different diameters under different treatments in 2020

圖4 2021年各處理不同直徑細(xì)根出現(xiàn)頻率的動(dòng)態(tài)變化Fig.4 Dynamic changes of fine root frequency with different diameters under different treatments in 2021

不同直徑細(xì)根的出現(xiàn)頻率在時(shí)間上呈現(xiàn)不同變化趨勢(shì)。在2020年7月之前，0～1.0 mm直徑細(xì)根的頻率隨時(shí)間的推移略有上升，1.0～2.0 mm直徑細(xì)根的頻率略有下降；7月之后，則表現(xiàn)出相反的規(guī)律。在2021年6月之前，0～1.0 mm直徑細(xì)根的頻率緩慢上升，1.0～2.0 mm直徑細(xì)根的頻率緩慢下降；6月之后規(guī)律相反。0～2.0 mm直徑細(xì)根在2020年與2021年表現(xiàn)出相似的變化規(guī)律，而變化臨界時(shí)間分別為7月和6月，這可能是兩年氣候條件差異所導(dǎo)致的。

毛管布設(shè)方式和施肥周期對(duì)細(xì)根直徑有不同影響。在2020年6—11月，施肥周期30 d條件下的0～0.5 mm直徑細(xì)根頻率小于施肥周期15 d處理，0.5～1.0 mm直徑細(xì)根頻率的規(guī)律相反(8月除外)；在2021年4—7月，施肥周期15 d條件下的0.5～1.0 mm直徑細(xì)根頻率大于施肥周期30 d的，1.0～1.5 mm直徑細(xì)根頻率的規(guī)律相反。說(shuō)明在2020年6—11月和2021年4—7月施肥周期30 d相較于15 d能增加細(xì)根直徑。在2020年7—8月和2021年8月，一行一管條件下的0.5～1.0 mm直徑細(xì)根頻率小于一行兩管的處理，1.0～1.5 mm直徑細(xì)根頻率的規(guī)律相反，說(shuō)明在這個(gè)時(shí)間段一行一管相較于一行兩管能增加細(xì)根直徑。

2.3 蘋(píng)果樹(shù)細(xì)根直徑的垂直變化

圖5和圖6分別表示2020年和2021年各處理不同直徑的細(xì)根出現(xiàn)頻率在0～19、19～38、38～57 cm和57～76 cm 4個(gè)不同土層深度的垂直分布?？梢钥闯觯┓手芷趯?duì)不同直徑細(xì)根出現(xiàn)頻率的影響在不同土層深度有不同表現(xiàn)。在2020年0～19cm和19～38cm土層，相較于施肥周期30d，15d處理的0～0.5mm直徑細(xì)根頻率顯著提高，而0.5～1.0 mm直徑細(xì)根頻率顯著降低；在57～76 cm土層，施肥周期15d較30d處理的0～1.0 mm直徑細(xì)根頻率提高，而1.0～2.0 mm直徑細(xì)根頻率降低。在2021年38～57cm和57～76cm土層，施肥周期15d較30d處理的0.5～1.0 mm直徑細(xì)根頻率顯著提高，而1.0～1.5 mm直徑細(xì)根頻率顯著降低。以上結(jié)果說(shuō)明，在2020年和2021年大部分土層中，施肥周期30d較15d均能增加細(xì)根直徑。

圖5 2020年各處理不同直徑細(xì)根出現(xiàn)頻率垂直分布特征Fig.5 Vertical distribution characteristics of fine root frequency with different diameters under different treatments in 2020

圖6 2021年各處理不同直徑細(xì)根出現(xiàn)頻率垂直分布特征Fig.6 Vertical distribution characteristics of fine root frequency with different diameters under different treatments in 2021

毛管布設(shè)方式對(duì)不同直徑細(xì)根出現(xiàn)頻率在不同土層有不同影響。在2020年0～19 cm和19～38 cm土層，一行一管較一行兩管顯著提高了0～0.5 mm直徑細(xì)根頻率，而顯著降低了0.5～1.0 mm直徑細(xì)根頻率。在2020年57～76 cm土層和2021年38～57 cm土層中，一行一管較一行兩管顯著降低了0.5～1.0 mm直徑細(xì)根頻率，而顯著提高了1.0～1.5 mm直徑細(xì)根頻率。綜上可知，在淺中層土壤(0～38 cm土層)中，一行兩管有利于增加細(xì)根直徑；在中深層土壤(38～76 cm土層)中，一行一管有利于增加細(xì)根直徑。

2.4 蘋(píng)果樹(shù)細(xì)根直徑的水平變化

圖7和圖8分別表示2020年2021年不同處理不同直徑細(xì)根頻率在不同水平方向(S、W、X)的分布?？梢钥闯?，在2020年，施肥周期15 d處理的0～0.5 mm直徑細(xì)根頻率在S、W和X方向上均明顯高于施肥周期30 d，0.5～1.0 mm直徑細(xì)根頻率在S和X方向上均明顯低于施肥周期30 d。相較于一行兩管，在2021年S和X方向上，一行一管處理的0.5～1.0 mm直徑細(xì)根頻率降低，1.0～1.5 mm直徑細(xì)根頻率均提高。不同處理之間，2020年，一行一管施肥周期30 d處理的0～0.5 mm和0.5～1.0 mm直徑細(xì)根頻率在3個(gè)方向上均小于一行兩管施肥周期30 d，反之，1.0～1.5 mm直徑細(xì)根頻率均大于一行兩管施肥周期30 d。在2020和2021年W方向上，一行一管施肥周期15 d處理的0.5～1.0 mm直徑細(xì)根頻率最大，1.0～1.5 mm和1.5～2.0 mm直徑細(xì)根頻率最小。綜上，在2020年S和X方向上，相較于施肥周期30 d，15 d會(huì)減少細(xì)根直徑；在2021年S和X方向上，相較于一行兩管，一行一管會(huì)增加細(xì)根直徑；在15 d條件下，一行一管布設(shè)方式會(huì)增加細(xì)根直徑，而一行兩管會(huì)減小細(xì)根直徑；一行一管施肥周期15 d處理較其他處理會(huì)減小W方向上的細(xì)根直徑。

圖7 2020年各處理不同直徑細(xì)根出現(xiàn)頻率水平分布特征Fig.7 Horizontal distribution characteristics of fine root frequency with different diameters under different treatments in 2020

圖8 2021年各處理不同直徑細(xì)根出現(xiàn)頻率的水平分布特征Fig.8 Horizontal distribution characteristics of fine root frequency with different diameters under different treatments in 2021

3 討 論

細(xì)根是果樹(shù)吸收、輸導(dǎo)和貯存水分和養(yǎng)分的重要器官，在果樹(shù)生理代謝上充當(dāng)著重要角色，細(xì)根直徑等形態(tài)特征對(duì)果樹(shù)的生長(zhǎng)和分布具有十分重要的指示作用，并且能反映部分環(huán)境變化信息[16]。本研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)根直徑具有季節(jié)性變化特征，7月之前(2021年為6月)小直徑細(xì)根增加，而7月之后大直徑細(xì)根增加。Barbaroux等[17]研究了樹(shù)體地上部與地下根系的碳分配，結(jié)果表明在春季小直徑細(xì)根會(huì)利用上一年秋季較大直徑細(xì)根貯存的碳水化合物來(lái)進(jìn)行生長(zhǎng)發(fā)育。Comas等[18]研究發(fā)現(xiàn)，土壤環(huán)境變化和不同時(shí)期細(xì)根對(duì)碳的需求共同影響了樹(shù)體對(duì)細(xì)根的碳分配。因此，細(xì)根直徑的季節(jié)性變化可能與植物的生理活動(dòng)有關(guān)，在春季，植物為從土壤中獲取更多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)支持樹(shù)體的生長(zhǎng)發(fā)育，會(huì)減少細(xì)根中的碳投入，誘導(dǎo)小直徑細(xì)根增加，以提高細(xì)根對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收效率[19]；在夏季和秋季，樹(shù)體對(duì)養(yǎng)分的需求不再迫切，細(xì)根的碳分配增加，小直徑細(xì)根的增加量減少，而大直徑細(xì)根開(kāi)始增多，為次年春天細(xì)根的發(fā)生貯存碳水化合物[20]。另外，細(xì)根直徑的季節(jié)性變化還可能溫度有關(guān)，前人研究發(fā)現(xiàn)，增溫對(duì)細(xì)根直徑具有正面影響[21]，本研究中7月后的平均氣溫要高于7月前(圖1)，故7月之后相較于7月之前細(xì)根直徑有所增加。對(duì)于2020年和2021年細(xì)根直徑變化的臨界點(diǎn)分別為7月和6月，也可能與2020年和2021年開(kāi)始施肥時(shí)間不同有關(guān)，即2021年從萌芽期開(kāi)始施肥，較2020年從幼果新梢期開(kāi)始施肥有所提前，故2021年直徑變化的臨界點(diǎn)也早于2020年。

本研究發(fā)現(xiàn)，施肥周期15 d較30 d在時(shí)空分布上趨向于減小細(xì)根直徑。細(xì)根直徑的變化會(huì)受土壤有效資源分布的影響。施肥周期改變了單次施肥量和施肥時(shí)間，在施肥周期縮短條件下，較高的施肥灌溉頻率使根區(qū)土壤中水分和養(yǎng)分在時(shí)間和空間上分配更均勻充足，而延長(zhǎng)施肥周期，會(huì)導(dǎo)致根區(qū)土壤的水氮分布不均[22]。于立忠等[23]在日本落葉松人工林的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，氮添加處理會(huì)顯著減小細(xì)根的平均直徑，這與本文研究結(jié)果類似。分析認(rèn)為，土壤有效養(yǎng)分較為充足時(shí)，細(xì)根呼吸速率提高，碳投入不能滿足呼吸作用的消耗，反而會(huì)導(dǎo)致細(xì)根直徑減小[24]；而土壤有效養(yǎng)分欠充足時(shí)，細(xì)根會(huì)通過(guò)增加直徑延長(zhǎng)壽命，同時(shí)保存原有的養(yǎng)分[25]。而郝倩葳等[26]研究發(fā)現(xiàn)，氮添加處理會(huì)增加3級(jí)根的細(xì)根直徑。Liu等[27]以14個(gè)亞熱帶樹(shù)種為研究對(duì)象發(fā)現(xiàn)，氮素對(duì)細(xì)根直徑無(wú)顯著影響。細(xì)根直徑對(duì)養(yǎng)分的差異化響應(yīng)可能與養(yǎng)分對(duì)細(xì)根的限制程度和不同樹(shù)種對(duì)養(yǎng)分的吸收策略有關(guān)。果樹(shù)會(huì)通過(guò)調(diào)整細(xì)根直徑使獲取資源的效率最優(yōu)。當(dāng)養(yǎng)分適宜時(shí)，細(xì)根可能采取“獲取型”資源獲取策略[20]，通過(guò)減小根系直徑、增加細(xì)根數(shù)、擴(kuò)大根表面積來(lái)增加對(duì)土壤資源的利用范圍，提高對(duì)養(yǎng)分的吸收速率；當(dāng)養(yǎng)分過(guò)高或過(guò)低時(shí)，限制了細(xì)根的生理活動(dòng)，細(xì)根可能采取“保守型”資源獲取策略，通過(guò)增加細(xì)根直徑，延長(zhǎng)細(xì)根壽命，降低呼吸消耗，來(lái)減少對(duì)養(yǎng)分的消耗。

本研究發(fā)現(xiàn)，一行兩管在淺中層土壤(0～38 cm土層)中會(huì)增加細(xì)根直徑，一行一管在中深層土壤(38～76 cm土層)中會(huì)增加細(xì)根直徑。前人研究表明，毛管布設(shè)方式會(huì)影響水分和養(yǎng)分在土層空間的運(yùn)移[5]，一行兩管條件下濕潤(rùn)峰的垂直運(yùn)移距離為55 cm，一行一管處理的濕潤(rùn)峰則會(huì)運(yùn)移至77 cm，且一行兩管下土壤水分和養(yǎng)分布更均勻[22]，故一行兩管處理的水氮分布在淺中層土壤中更均勻，一行一管處理的水氮分布在中深層土壤中更充足。細(xì)根直徑的變化與土壤養(yǎng)分的分布密切相關(guān)，當(dāng)土壤中有效氮含量增加時(shí)，植物可能通過(guò)增加細(xì)根直徑和細(xì)根吸收面積來(lái)獲取足夠養(yǎng)分，同時(shí)，增加細(xì)根直徑可以增加細(xì)根的運(yùn)輸能力[28]。因此，在淺中層土壤中一行兩管能增加細(xì)根直徑，在中深層土壤中一行一管能增加細(xì)根直徑。

4 結(jié) 論

1)細(xì)根直徑主要集中在0.5～1.5 mm范圍內(nèi)，0～0.5 mm和1.5～2.0 mm直徑細(xì)根占比很少。在夏季之前，直徑≤1.0 mm的細(xì)根增加，而夏季之后，直徑>1.0 mm的細(xì)根迅速增加。

2)施肥周期30 d較15 d在2020年6—11月和2021年4—7月均能增加細(xì)根直徑；在大部分土層中，施肥周期30 d會(huì)增加細(xì)根直徑，施肥周期15 d會(huì)減小細(xì)根直徑；在2020年正南和東北方向上，施肥周期15 d會(huì)減小細(xì)根直徑，施肥周期30 d會(huì)增加細(xì)根直徑。

3)一行一管較一行兩管在2020年和2021年8月均能增加細(xì)根直徑；在淺中層土壤(0～38 cm土層)中，一行兩管趨向于增加細(xì)根直徑，在中深層土壤(38～76 cm土層)中，一行一管趨向于增加細(xì)根直徑；在2021年正南和東北方向上，一行一管有利于增加細(xì)根直徑，一行兩管則會(huì)減少細(xì)根直徑。