限根栽培對枸杞根域溫度、生物量積累及營養元素吸收的影響

何昕孺，戴國禮，焦恩寧，張 波，黃 婷

(寧夏農林科學院 國家枸杞工程技術研究中心，銀川 750002)

限根栽培對枸杞根域溫度、生物量積累及營養元素吸收的影響

何昕孺，戴國禮，焦恩寧，張 波，黃 婷

(寧夏農林科學院 國家枸杞工程技術研究中心，銀川 750002)

以‘寧杞7號’為試材，研究限根栽培對枸杞苗根域溫度、生物量積累和營養元素吸收的影響。結果表明：在埋盆下，限根組的根域溫度均低于非限根；在根系活力上，限根組根系活力在展葉期高于非限根組，在現蕾期后低于非限根組；在生物量積累上，限根組在生育前期地上部鮮干質量、地下部鮮干質量、整株鮮干質量、根冠比均高于非限根組，生育后期根域空間越小，地上部物質積累越少，根冠比越大；在營養元素吸收上，限根栽培與非限根相比，限根栽培對氮吸收影響不明顯，對磷的吸收在生育后期有明顯抑制作用。

限根栽培；枸杞；根系；生物量積累；營養元素吸收

枸杞具有較高的食用和保健價值[1]，鮮果枸杞能夠保留大量活性營養成分，避免其在制干中的二次污染[2]，為滿足市場周年對枸杞鮮果的需求，枸杞設施栽培技術是枸杞鮮果產業發展急需解決的問題。限根栽培是利用一些物理或生態的方法將根系控制在一定的空間或體積中，有效地控制植物地上部分和地下部分以及營養器官和生殖器官同化物的分配[3]。王燦磊等[4]研究表明，以無紡布為限根材料限根栽培西瓜顯著提高了西瓜中可溶性固形物、出汁率、維生素C質量分數和類黃酮質量分數。李勇等[5]研究表明，雙容器和控根器限根均能促進桃樹光合產物向果實積累，增加結果枝、花芽數量，提高果實品質。盧彩玉等[6-7]研究表明，根域限制栽培可明顯改善‘巨玫瑰’葡萄果實著色、提高果實中可溶性糖質量分數、糖積累轉化酶的活性。王世平等[8]研究表明，根域限制在控制地上部營養生長、提高產量和果實品質等方面具有較好效果。

在設施栽培中，限根栽培應用較為廣泛，枸杞在設施栽培條件下，營養生長旺盛，新生枝條徒長，樹冠增大，易出現“只長葉，不開花”的“生長冗余”現象，從而影響枸杞鮮果的產量。因此，本試驗對1 a生枸杞苗根冠生長發育進行研究，探索不同根域空間限制對枸杞苗根域溫度、生物量積累和營養元素吸收的影響，旨在為限根栽培在鮮果產業發展及枸杞設施栽培上的應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為株高、長勢一致的‘寧杞7號’枸杞扦插苗。

1.2 試驗方法

于2015年4月在寧夏農林科學院園林場試驗基地進行試驗。試驗分為限根組和非限根組(CK)。限根組處理方法為挖深60 cm，寬120 cm的定植溝，將不同規格的花盆，大盆(A)規格為盆高30 cm，盆口內徑30 cm，盆底內徑25 cm；小盆(B)規格為盆高25 cm，盆口內徑25 cm，盆底內徑20 cm，放入溝內，定植溝用原土回填埋盆，盆內使用基質。CK組同樣挖深60 cm，寬120 cm的定植溝，用基質回填。每個處理定植75株，定植溝內種植2行，株距60 cm。

1.3 測定指標及方法

根域溫度測定: 用曲型地溫計測定根域溫度。定植后每2 d 于 8:00、14:00和19:00在地表下5、10和15 cm根域處分別測定,每處理3個重復,取平均值。計算日平均地溫。

根系活力：采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法[9]。

莖粗及果實大小：在果實成熟期，各處理選擇5株測地莖粗(土壤表面向上5 cm處標記)，采收果實20顆，測果實單果質量、縱橫徑。

生物量：于枸杞展葉期、現蕾期、盛花期、青果期、紅果期分別選取限根組和非限根組各3株進行整株采樣。測定地上部分與地下部分的鮮質量，干質量于稱量鮮質量后，105 ℃殺青30 min，在65 ℃烘至恒量后測定。根冠比=地下部干質量/地上部干質量。

植株氮、磷、鉀測定分別用全自動定氮儀、可見分光光度計、火焰光度計測定[10]。

1.4 數據處理

采用SPSS 21和Excel 2003對數據進行處理和作圖。

2 結果與分析

2.1 不同根域空間栽培對枸杞苗根域溫度的影響

從圖1可以看出，不同根域空間栽培的土壤溫度的變化存在一定差異，非限根栽培組在5 cm、10 cm和15 cm處的土壤溫度基本均高于限根栽培組(個別點由于天氣原因除外)，在6月17日、7月12日處的差異比較明顯。從6月6日至7月21日，非限根栽培組在5 cm處的平均根域溫度與限根組A、B基本無差異，在10 cm處的平均根域溫度比限根組A、B分別高0.98 ℃和0.67 ℃，在15 cm處的平均根域溫度比限根組A、B分別高0.85 ℃和0.53 ℃。在不同根域空間栽培中，非限根組的根域日平均溫度維持在26.67～31.90 ℃，限根組A的根域日平均溫度為24.80～31.27 ℃，限根組B的根域日平均溫度為25.53～31.39 ℃。非限根組的日平均溫度比限根組A、B分別高0.62 ℃和0.35 ℃。可見，非限根的根域溫度易受天氣變化的影響，而限根栽培可以緩解這一影響。

2.2 不同根域空間栽培對枸杞根系活力的影響

從圖2可見，限根處理在展葉期提高了根系活力，但無顯著差異。現蕾期后，限根和非限根的根系活力均顯示下降趨勢，并且非限根的根系活力始終高于限根的，其中，CK與限根A的根系活力于盛花期后均有顯著差異，與限根B的根系活力只在紅果期有顯著差異。在紅果期限根組A、B的根系活力分別是CK的52.5%、42.0%。這表明限根栽培在生育前期可提高根系活力，在生育后期因根系生物量大而生長空間較小，使根系活力受到抑制。

不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著，下同。

Different letters show significant difference at 0.05 level,the same as below.

圖1 不同處理下枸杞苗的根域溫度
Fig.1 Root zone temperature of wolfberry seedling under different treatments

2.3 不同根域空間栽培對枸杞苗莖粗及果實大小的影響

由表1可知，在紅果期，限根組A的莖粗較CK高17.98%，限根組B的莖粗較CK低8.64%，均與CK無顯著差異，限根組A和B間差異顯著。從果實單果質量、縱橫徑、果形指數可以看出，限根組A的單果質量較CK高22.8%，果形指數較CK低，而限根組B的單果質量和縱橫徑、果形指數均低于CK。可見，較小的根域空間，降低枸杞果實的單果質量及果型指數。

2.4 不同根域空間栽培對枸杞苗物質積累的影響

由表2可知，限根組A的地上部、地下部、整株鮮質量始終高于非限根組，在青果期存在顯著差異；限根組B的地上部、地下部、整株鮮質量在展葉期、現蕾期均高于非限根組，在盛花期后，地上部鮮質量低于非限根組，而地下部的鮮質量高于非限根組。在干質量上，地上部干質量在相同的生育時期變化規律與地上部鮮質量變化基本一致，而限根組的地下部干質量在整個生育期內均高于非限根組。在根冠比上，限根組的根冠比均高于非限根組，隨著枸杞苗的生長發育，限根B根冠比大于限根A，說明越小的根域空間抑制地上部物質積累。可見適宜的根域空間限制，有利于物質量的積累，但根域空間過小，則會抑制物質量的積累。

2.5 不同根域空間栽培對枸杞苗營養元素吸收的影響

整個生育期內限根栽培對枸杞苗營養元素吸收的影響差異較大。從圖3可以看出，限根栽培對氮吸收的影響無明顯規律。限根A在展葉期的全氮質量分數顯著低于非限根組，盛花期略低于CK，其他生長期高于CK，在紅果期差異顯著；限根B從展葉期至盛花期的全氮質量分數高于非限根，在果實期低于CK。限根A在盛花期的全磷質量分數顯著高于非限根，其他生長期均顯著低于非限根；限根B在展葉期、盛花期的全磷質量分數顯著高于CK，在果實期顯著低于CK。限根組的全鉀質量分數在整個生育期內均顯著高于CK。綜上所述，在整個生育期內，限根栽培對氮的吸收影響不明顯，對磷的吸收在生育后期有明顯抑制作用，對鉀的吸收有顯著促進作用。

圖2 不同處理下枸杞苗的根系活力Fig.2 Root activity of wolfberry seedling under different treatments

處理Treatment莖粗/mmStemdiameter單果質量/gPer-fruitmass果實縱徑/mmFruitlength果實橫徑/mmFruitwidth果形指數FruitshapeindexA6.704±0.890a0.855±0.168a15.398±1.135a10.586±0.798a1.454±0.061aB5.682±0.48b0.570±0.101b14.040±0.600b9.316±0.652b1.507±0.127bCK6.220±0.600ab0.696±0.969b16.012±0.357a9.502±0.720b1.690±0.099b

注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note:Different lowercase letters show significant difference (P<0.05),the same as below.

表2 不同處理下枸杞幼苗的生物量積累Table 2 Biomass accumulation of wolfberry seedlings under different treatments

2.6 不同根域空間根系活力、生物量積累和營養元素吸收之間的相關性

從表3可以看出，與非限根相比，限根栽培提高了根系活力與生物量積累的相關性，并且根域空間越小，相關性越大，其中，根系活力與地上部干質量、地下部干質量呈負相關，地上部干質量與地下部干質量呈顯著性正相關。限根栽培的根系活力、生物量與氮吸收量的相關性不明顯，但提高了根系活力、生物量與磷、鉀吸收量的相關性。

3 討論與結論

限根栽培對果樹的調控作用，在一定程度上能夠協調營養生長和生殖生長之間的矛盾[11]。本試驗對枸杞幼苗限根栽培的研究結果表明，限根組的根域溫度整體略低于非限根組，可能是由于限根組是埋盆處理，使得盆內基質熱量向盆外擴散，這與曹兵等[12]的研究結果是一致。

限根栽培通過控制地下部根系的生長而控制地上部的營養生長，這在其他園藝作物上已得到證實[13]。本試驗結果得出，限根組在展葉期至現蕾期枸杞根系活力較高，盛花期開始下降，這是因為在前期根系生長空間相對較大，限根促發側根、須根的生長，并且限根栽培將根系限制在營養和水分均豐富的空間內，縮短了運移距離，相對增加根際吸收，提高根系吸收效率[13]，使得限根組的根系活力均高于非限根組的，而后期隨著根系生長，根系密度過大，根系生長受到抑制，根系活力下降并低于非限根組的。試驗中限根栽培的地上部、地下部、整株的干鮮質量及根冠比基本高于非限根的，而過小的根域空間，則會抑制地上部物質的積累。由于限根栽培促發了根系生長，促進了植株的生長速率，使得生物量積累高于非限根，在根域中根系密度大時，會控制地上部的生長，使得根冠比均大于非限根的根冠比。

圖3 不同處理對枸杞苗N、P、K質量分數的影響Fig.3 Effects of different root zone cultivation on N,P and K mass fraction of wolfberry seedling

處理Treatment項目Item地上部干質量Shootdrymass地下部干質量RootdrymassNPKA根系活力Rootactivity-0.819-0.811-0.0070.901*0.846地上部干質量Shootdrymass0.941*0.100-0.891*-0.795地下部干質量Rootdrymass0.941*0.236-0.948*-0.634B根系活力Rootactivity-0.898*-0.882*-0.2000.784-0.616地上部干質量Shootdrymass0.992*-0.102-0.879*0.705地下部干質量Rootdrymass0.992*-0.100-0.929*0.691CK根系活力Rootactivity-0.618-0.715-0.777-0.1310.158地上部干質量Shootdrymass0.960*0.7430.351-0.149地下部干質量Rootdrymass0.960*0.890*0.1750.071

注：*代表0.05相關顯著水平。

Note: * represents 0.05 significant level.

營養元素與植物生長發育有著密切的關系，是完成植物生命周期不可缺少的。限根栽培將根系控制在一定范圍內，勢必會影響其營養的吸收。本試驗中，不同根域空間栽培對氮磷鉀吸收趨勢不同，在整個生育期內，限根栽培對氮吸收的影響不明顯，對磷的吸收在生育后期有明顯抑制作用，對鉀的吸收有顯著促進作用，但較小的根域空間在生育前期吸收量高，生育后期吸收量低。王敏等[14]研究表明限根栽培抑制氮磷鉀的吸收，但程度不明顯。Wang等[15]研究發現，根域限制的巨峰葡萄除休眠期外的年生長周期，主干、母枝、葉片的氮素質量分數均較不限根栽培顯著降低。限根栽培對植物營養元素的吸收結果雖有差異，但大多數研究表明根系限制會對營養元素的吸收和分配產生影響。目前枸杞限根栽培的基礎性研究還不夠深入，其作用機理及對生殖生長、養分吸收分配的影響需要進一步研究。

綜上所述，限根栽培有利于促進枸杞苗生育前期的營養生長，在生育后期，根域空間過小，則抑制地上部的營養生長和營養元素的吸收。本試驗中，限根栽培雖抑制根系活力，但可以滿足生長所需營養的吸收，促進生物量的積累，對氮的吸收無明顯影響，在生育后期對磷的吸收有明顯抑制作用，促進鉀的吸收。

Reference：

[1] 王亞軍,安 魏,石志剛,等.枸杞藥用價值的研究進展[J].安徽農業科學,2008,36(30):13213-13214.

WANG Y J,AN W,SHI ZH G,etal.Research progress in wolfberry medicinal properties[J].JournalofAnhuiAgriculturalSciences,2008,36(30):13213-13214(in Chinese with English abstract) .

[2] 李曉鶯,何 軍,曹有龍.枸杞鮮果銷售面臨的難題及解決辦法[J].北方園藝,2010(23):175-716.

LI X Y,HE J,CAO Y L.Challenges and solutions of wolfberry fruit sales[J].NorthernHorticulture,2010(23):175-176(in Chinese).

[3] 楊洪強,李林光,接玉玲.園藝植物的根系限制及其應用[J].園藝學報,2001,28(S):705-710.

YANG H Q ,LI L G ,JIE Y L.Root restriction of horticultural plant and its application[J].ActaHorticulturaeSinica,2001,28(S):705-710(in Chinese with English abstract).

[4] 王燦磊,孫 磊,冷 平,等.無紡布限根栽培對西瓜根域溫度、植株生長和果實品質的影響[J].中國農業大學學報,2011,16(3):81-86.

WANG C L,SUN L LENG P,etal.Root zone temperature,plant growth and fruit quality of watermelon affected by nonwoven-fabric root restriction cultivation[J].JournalofChinaAgriculturalUniversity,2011,16(3):81-86(in Chinese with English abstract).

[5] 李 勇,方偉超,朱更瑞,等.雙容器與控根器限根對桃樹生長發育的影響[J].果樹學報,2014,31(2):213-220.

LI Y,FANG W CH,ZHU G R,etal.Effect of rooting-zone restriction with pot-in-pot and root-control device on the growth anddevelopment of peach[J].JournalofFruitScience,2014,31(2):213-220(in Chinese with English abstract).

[6] 盧彩玉,黃春輝,鄭小燕,等.根域限制對巨玫瑰葡萄果實外觀、色素及內在品質的影響[J].果樹學報,2009,26(5):719-724.

LU C Y,HUANG CH H,ZHENG X Y,etal.Effects of root restriction on visual quality,pigments and inner quality of Jumeigui grape berries[J].JournalofFruitScience,2009,26(5):719-724(in Chinese with English abstract).

[7] 盧彩玉,鄭小燕,賈慧娟,等.根域限制對‘巨玫瑰’葡萄果實可溶性糖含量及相關代謝酶活性的影響[J].園藝學報,2011,38(5):825-832.

LU C Y,ZHENG X Y ,JIA H J ,etal.Effects of root restriction on soluble sugar contents and related enzyme activities in ‘Jumeigui’grape berries[J].ActaHorticulturaeSinica,2011,38(5):825-832(in Chinese with English abstract).

[8] 王世平,張才喜,羅菊花,等.果樹根域限制栽培研究進展[J].果樹學報,2002,19(5):298-231.

WANG SH P,ZHANG C X ,LUO J H,etal.Advances in research of rooting-zone restricted fruit growing[J].JournalofFruitScience,2002,19(5):298-231(in Chinese with English abstract) .

[9] 李合生.植物生理生化實驗原理和技術[M].北京:高等教育出版社,1999:119-120.

LI H SH .Plant Physiological and Biochemical Experiment Principle and Technology [M].Beijing:Higher Education Press,1999:119-120 (in Chinese).

[10] NY/T2017-2011.中華人民共和國農業行業標準[S].北京:中華人民共和國農業部,2011.

NY/T2017-2011.The Agricultural Industry Standard of the People’s Republic of China [S].Beijing:Ministry of Agriculture of the People’s Republic of China,2011(in Chinese).

[11] 高清華,葉正文,李世誠,等.限根結合地膜覆蓋對設施果樹根際溫度變化的影響[J].上海農業學報,2005,21(3):80-82.

GAO Q H,YE ZH W ,LI SH CH ,etal.Effects of root confinement combined with plastic film covering on variation of root system temperature of fruit tree[J].ActaAgriculturaeShanghai,2005,21(3):80-82(in Chinese with English abstract).

[12] 曹 兵,徐澤華,宋麗華,等.土壤溫度變化對枸杞苗木生長的影響[J],農業科學研究,2009,30(3):1-4.

CAO B ,XU Z H ,SONG L H ,etal.Effect of soil temperature change on growth ofLyciumbarbarumseedlings[J].JournalofAgriculturalSciences,2009,30(3):1-4(in Chinese with English abstract) .

[13] 舒海波,賀紹興,王懷松,等.園藝作物限根栽培技術研究進展[J].農科科技通訊,2009(4):85-88.

SHU H B ,HE SH X ,WANG H S,etal,Research advances of root-zone restricted technique in hoticulture crops[J].BulleninofAgricultureScienceandTechnology,2009(4):85-88(in Chinese with English abstract) .

[14] 王 敏,李建設,高艷明.限根栽培對日光溫室櫻桃番茄植株生長和品質的影響[J].西北農業學報,2014,23(7):131-137.

WANG M ,LI J SH ,GAO Y M .Effects of root restriction cultivation in greenhouse on the growth and quality of cherry tomato[J].ActaAgriculturaeBoreali-occidentalisSinica,2014,23(7):131-137(in Chinese with English abstract).

[15] WANG S P,OKAMOTO G,HIRANO K.Effects of rooting-zone restriction on the change in carbohydrates and nitrogenous compounds in Kyoho grapevines during winter dormancy and early shoot growth[J].JournalofJapaneseSocietyforHorticulturalScience,1998,67:577-582.

(責任編輯：史亞歌 Responsible editor:SHI Yage)

Effects of Root-limited Cultivation on Root Zone Temperature,Biomass Accumulation and Nutrients Absorption of Wolfberry

HE Xinru,DAI Guoli,JIAO Enning,ZHANG Bo and HUANG Ting

(Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Science,National Wolfberry Engineering Research Center,Yinchuan 750002,China)

Taking the ‘Ning qi 7’as a tested material,study the effects of root-limited cultivation on root zone temperature,biomass accumulation and nutrients absorption of wolfberry seedlings.The results showed that compared with the non root-limited counterpart,root-limited treatment had lower temperature of root zone, higher root activity at leaf extension stage the florescence and lower root activity after squaring stage.At the early growth stage,the biomass accumulation indexes,including shoot dry and fresh mass ,root dry and fresh mass ,whole dry and fresh mass ,and root-shoot ratio,were higher in root-limited treatment than non root-limited treatment,however, with the decrease of root zone at the later growth stage,the less shoot matter accumulated,and root-shoot ratio increased.During the whole growth period,root-limited cultivation had no effect on potassium uptake,but the phosphorus uptake had inhibited at the late growth stage,and the uptake of potassium was promoted.

Root-limited cultivation;Lyciumbarbarum; Root; Biomass accumulation; Mineral nutrients absorption

HE Xinru,female,master,research assistant.Research area:wolfberry breeding and cultivation.E-mail：hhexinru@163.com

DAI Guoli,male,master,research assistant fellow.Research area:wolfberry breeding.E-mail：dg120065wfc@163.com

日期：2016-12-29

網絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20161229.1008.034.html

2015-12-03

2016-02-17

寧夏回族自治區自然科學基金(NZ14200)；寧夏農林科學院科技創新先導資金項目(NKYG-15-07)；寧夏回族自治區枸杞育種專項(2013NYYZ0102)。

何昕孺，女，碩士，研究實習員，從事枸杞育種與栽培方面研究。E-mail：hhexinru@163.com

戴國禮，男，碩士，助理研究員，從事枸杞育種方面研究。 E-mail:dgl2006swfc@163.com

S567.1

A

1004-1389(2017)02-0281-06

Received 2015-12-03 Returned 2016-02-17

Foundation item The Natural Science Foundation of Ningxia(No.NZ14200); The Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Science and Technology Innovation Pilot Project Funds(No.NKYG-15-07); The Wolfberry Breeding Special Funds of Ningxia(No.2013NYYZ0102).