南疆不同树龄核桃树根系质量空间变化特征分析

黄 建，张玉玲，冯耀祖，王治国，付彦博

(1.新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所，乌鲁木齐 830091；2.岳普湖县农业技术推广中心，新疆岳普湖 844400)

0 引 言

【研究意义】核桃(JuglansregiaL .)是新疆主要栽培的坚果类果树之一，主栽区主要集中在南疆环塔里木盆地的灌溉绿州区，以和田、喀什、阿克苏三个地区种植最多，其中阿克苏核桃种植面积占40%，居全疆第一。近几年新疆大力发展林果业，目前，新疆核桃的种植面积已超过30万hm2[1,2]。随着种植面积的不断扩大，实际生产管理中存在施肥不合理或不施肥的现象，导致核桃不饱满，空壳比率较高。根系是植物与土壤直接接触的重要器官，是植物吸收水分及养分的重要组成部分[3,4]，为植物生长发育、新陈代谢等生理活动和蒸腾提供重要作用。研究不同树龄核桃根系分布特征,对生产上核桃水肥管理具有重要的意义。【前人研究进展】前人研究主要集中在间套复合系统作模式下根系分布特征，如核桃—冬麦、核桃—花生等种植模式[5,6,7]，其研究结果表明，在间作系统中，核桃树根系直径、根表面积密度、根体积密度以及根干质量密度在空间上的分布与单作趋势基本一致，两年生核桃根根系主要集中在0～40 cm土层；宋锋惠[8]等研究5年生黑核桃根系表明，根系垂直最深分布达到150 cm土层，水平分布最远分布达到120 cm以上。距树干0～80 cm，深0～70 cm的区域是黑核桃根系分布的主要区域，该土层应该作为肥水管理的重点区域。【本研究切入点】目前有关新疆南疆地区不同种植年限核桃根系分布状况尚未检索到相关报道。研究阿克苏地区单作核桃根系分布规律。【拟解决的关键问题】采用根钻法调查分析不同种植年限核桃根系时空分布特征，为指导该地区核桃的科学管理、施肥技术的改进提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 材 料

选择环塔里木盆地阿克苏地区温宿县核桃林场 ( N41°25.358'，E80°14.389') 进行，属温带大陆性气候，海拔1 012.6 m，年日照时数为2 800～3 831 h，平均年降水量42.4～94 mm，年蒸发量2 110.5 mm，相对空气湿度50%，年平均气温10.7℃，10℃活动积温约为4 113.1℃，极端最低气温为-28.4℃。

选择当地主要经济树种核桃为供试材料。核桃树栽植时间分别为1997、2002、2007、2012年，核桃树品种为温185，灌溉方式均为漫灌。

1.2 方 法

用根钻法(根钻直径10 cm)分别对单作5、10、15、20年生核桃树进行取根样的工作。取样方法为行间两棵核桃树垂直线及左右各45°线上距核桃树以每隔50 cm距离为取样点取样，取样深度为 100 cm，每层20 cm。共采集土壤及根系样品180个，取样时间为2017年9月，核桃种植年限分别为5年、10年、15年、20年。图1

图1 核桃根系监测点布置

Fig.1 Setting of monitoring points for walnut root system

将根钻采集的根系混合样品装入塑料袋中并编号，取回后放入水中浸泡至少1h。对样品进行剧烈搅拌，并倾倒在0.2 mm的圆形筛，将筛悬浮在一个大的水盆中，连续振摇洗涤掉根部土壤(Southey，1992)。将根样放入烘箱中于80℃烘至恒质量，测其干质量(精确到 0.001 g)。

1.3 数据处理

根干质量密度RDWD=Wd/Vs.

式中: RDWD为根干质量密度(g/m3)；Wd为根系干重(g)；Vs为土壤体积(m3)，其中根钻取土体积为0.001 57 m3，图形均采用Origin 8.5绘制。

2 结果与分析

2.1 5年生核桃树根质量密度(RDWD)空间变化特征

研究表明,5年生核桃树行间3个方向100 cm深根干质量密度来看，3方向的根干质量密度总量排序为Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，三个方向(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)根干质量密度总量分别为520.38、676.43 、678.34 g/m3。在方向Ⅰ上，根系主要集中在距树0～150 cm处，深度在0～40 cm；在方向Ⅱ上，根系主要集中在距树0～150 cm处，深度在0～60 cm；在方向Ⅲ上，根系主要集中在距树0～250 cm处，深度在0～60 cm；在取样土层的水平方向上随着离核桃树距离的增加，核桃根干质量密度先减小后增加，随着不同的距树的距离，核桃树根干质量密度差异显著。在取样土层的垂直方向上，0～100 cm土层中核桃树根干重随深度的增加而逐渐减少，核桃树根系基本集中地分布在0～40 cm的土层中，三个方向0～40 cm的土层中的根干质量密度分别约0～100 cm土层内根总生物量的89.10%、44.63%、84.60%。

从5年生核桃树根系干质量密度来看，根系主要集中在距树水平Ⅱ、Ⅲ方向上0～100 cm，深度为0～40 cm处，为5年生核桃树最佳施肥部位。图2

2.2 10年生核桃树根质量密度(RDWD)空间变化特征

研究表明,10年生核桃树行间3个方向100 cm深根干质量密度来看，3方向的根干质量密度总量排序为Ⅰ>Ⅲ>Ⅱ，三个方向(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)根干质量密度总量分别为2 050.32、1 231.21、1 595.54 g/m3。在方向Ⅰ上，根系主要集中在距树50～150 cm处，深度在0～20 cm和80～100 cm；在方向Ⅱ上，根系主要集中在距树0～250 cm处，深度在0～20 cm和80～100 cm；在方向Ⅲ上，根系主要集中在距树50～250 cm处，深度在0～60 cm；在取样土层的水平方向上随着离核桃树距离的增加，核桃根干质量密度先减小后增加再减小的趋势，随着不同的距树的距离，核桃树根干质量密度差异显著。在取样土层的垂直方向上，0～100 cm土层中核桃树根干重随深度的增加而逐渐减少再增加再减小的趋势，核桃树根系基本集中地分布在0～40 cm和80～100 cm的土层中，三个方向0～40 cm和80～100 cm土的土层中的根干质量密度分别约0～100 cm土层内根总生物量的75.98%、79.00%、71.66%。

从10年生核桃树根系干质量密度来看，根系主要集中在距树水平Ⅰ、Ⅲ方向上50～150 cm，深度为0～40 cm和80～100 cm处，为10年生核桃树最佳施肥部位。图3

图2 5年生核桃树根质量密度(RDWD)空间变化特征

Fig.2 Spatial variation characteristics of 5-year-old walnut root mass density (RDWD)

2.3 15年生核桃树根质量密度(RDWD)空间变化特征

研究表明,15年生核桃树行间3个方向100 cm深根干质量密度来看，3方向的根干质量密度总量排序为Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ，三个方向(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)根干质量密度总量分别为2 003.18、2 933.12 、2 210.83 g/m3。在方向Ⅰ上，根系主要集中在距树150～250 cm处，深度在20 cm～80 cm；在方向Ⅱ上，根系主要集中在距树150～250 cm处，深度在0～20 cm和80～100 cm；在方向Ⅲ上，根系主要集中在距树0～150 cm处，深度在0～20 cm和40～80 cm；在取样土层的水平方向上随着离核桃树距离的增加，核桃根干质量密度先减小后增加再减小的趋势，随着不同的距树的距离，核桃树根干质量密度差异显著。在取样土层的垂直方向上，0～100 cm土层中核桃树根干重随深度的增加而逐渐减少再增加再减小的趋势，核桃树根系基本集中地分布在20～80 cm的土层中，三个方向20～80 cm土的土层中的根干质量密度分别约0～100 cm土层内根总生物量的58.03%、70.95%、56.10%。

从15年生核桃树根系干质量密度来看，根系主要集中在距树水平Ⅰ、Ⅲ方向上150～250 cm，深度为20～80cm处，为15年生核桃树最佳施肥部位。图4

图3 10年生核桃树根质量密度(RDWD)空间变化特征

Fig.3 Spatial variation characteristics of 10-year-old walnut root mass density (RDWD)

图4 15年生核桃树根质量密度(RDWD)空间变化特征

Fig.4Spatialvariationcharacteristicsof15-year-oldwalnutrootmassdensity(RDWD)

2.4 20年生核桃树根质量密度(RDWD)空间变化特征

研究表明,20年生核桃树行间3个方向100 cm深根干质量密度来看，3方向的根干质量密度总量排序为Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，三个方向(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)根干质量密度总量分别为4 027.39、4 098.09 、4 585.99 g/m3。在方向Ⅰ上，根系主要集中在距树50～150 cm处，深度在60～100 cm；在方向Ⅱ上，根系主要集中在距树50～150 cm处，深度在0～ 80 cm；在方向Ⅲ上，根系主要集中在距树50～200 cm处，深度在0～80 cm；在取样土层的水平方向上随着离核桃树距离的增加，核桃根干质量密度先增加再减小的趋势，随着不同的距树的距离，核桃树根干质量密度差异显著。在取样土层的垂直方向上，0～100 cm土层中核桃树根干重随深度的增加而逐渐增加的趋势，核桃树根系基本集中地分布在0～80 cm的土层中，三个方向0～80 cm的土层中的根干质量密度分别约0～100 cm土层内根总生物量的76.63%、88.80%、86.26%。

从20年生核桃树根系干质量密度来看，根系主要集中在距树水平Ⅱ、Ⅲ方向上0～150 cm，深度为0～ 80 cm处，为20年生核桃树最佳施肥部位。图5

图5 20年生核桃树根质量密度(RDWD)空间变化特征

Fig.5 Spatial variation characteristics of 20-year-old walnut root mass density (RDWD)

3 讨 论

研究表明，通过对南疆阿克苏地区温宿县不同种植年限核桃根系的空间分布特征调查分析，发现南疆不同种植年限核桃的根系随种植年限的增加，水平方向及垂直深度呈现递增的趋势，根系干质量总数也随之增加。王磊[9]等通过对5年生核桃根系采用分层分段挖掘法研究根系分布特征，核桃树根系主要分布在水平方向上0～120 cm，占总根系分布的90.84%，在垂直分布上主要分布深度在0～90 cm，占总根长分布的 78.75%。距离树干水平60 cm和垂直60 cm处是核桃树根系分布密集区。这些结果与研究结果存在一定差异，而研究5年生核桃树根系主要分布在距树水平Ⅱ、Ⅲ方向上0～100 cm，深度为0～40 cm处。差异对主要原因是因为灌溉方式对不同，一为滴管，而研究为漫灌，通过对比发现，漫灌比滴管对核桃树根系要在水平方向上分布的更远，而在垂直方向上分布对更浅。同时，赵经华[10]研究10年生核桃根系分布特征表明，微灌和地面灌的有效根系在水平方向 0～120 cm，在垂直方向0～90 cm。这些结果与研究中10年生核桃距树水平Ⅲ方向上的根系分布一致。

4 结论

4.1 对阿克苏地区5年生漫灌核桃根系调查表明，根系主要集中在距树水平Ⅱ、Ⅲ方向上0～100 cm，深度为0～40 cm处；10年生核桃根系主要集中在距树水平Ⅰ、Ⅲ方向上50～150 cm，深度为0～40 cm和80～100 cm处；15年生核桃树根系主要集中在距树水平Ⅰ、Ⅲ方向上150～250 cm，深度为20～80 cm处；20年生核桃树根系主要集中在距树水平Ⅱ、Ⅲ方向上0～150 cm，深度为0～ 80 cm处。根系集中分布区为不同年限核桃树最佳施肥部位。

4.2 在漫灌条件下，核桃根系随着种植年限的增加，其根系分布集中区在水平和垂直方向上逐渐增加。