根系修剪对作物生长发育影响的研究进展

王妮

摘 要：根系生长发育状况与作物产量紧密相关，合理调控根系的生长能促进作物地上部与地下部的协调发展，有利于提高产量。该文重点论述了以下问题：（1）根系修剪与土壤条件；（2）根系修剪与根系特征；（3）根系修剪与光合特性；（4）根系修剪与产量。最后，指出了目前根剪研究中尚存在的问题，并对今后的发展进行了展望。

关键词：根剪；土壤条件；根系特征；光合特性；产量

中图分类号 S5 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）09-31-02

修剪作为一项有效的调节果树生长发育的技术措施，早已为被人们所重视。从广义来看，它包括地上部与地下部的修剪。截止目前，人们对地上部的修剪给予了充分的重视，然而由于研究根系的特殊性，使得地下部修剪的报道较少。根剪在果树方面有着较长的研究历史与实践。通过抑制主根的生长，限制树体的营养生长，从而达到提高果树产量的目的。也有人利用根剪来进行冠层调控，适当修剪根系能限制树体的生长，以此来达到控冠的效果，从而使果树矮化适应密植栽培的要求[1]。

1 根系修剪与土壤条件

根剪处理后，首先，树木为了尽快恢复根系的正常生长和吸收能力，会将大部分同化物运输到根部，使根部具有较多有机物质，从而可提高根部的有机质含量，增加了根系分泌物。杨守军等[2]在6a生的冬枣上采用距树干3倍、5倍和7倍胸径距离的断根措施研究表明，同对照相比，3倍胸径距离根剪提高了根际土的有效NPK含量和pH值；减少了根际土中的细菌数和真菌数，处理间达到显著性差异水平；3倍胸径距离根剪抑制了根际土的过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶及脲酶活性；降低了有机质含量及根分泌物中氨基酸总量、有机酸总量和总糖含量。7倍胸径距离根剪，根际土中的各项指标与对照相比无明显差异。综合认为，3倍胸径距离根剪对根际土理化性状及生物学特性有较大的影响。由此可见，不同的断根措施对土壤理化性状的影响作用明显不同。

2 根系修剪与根系特征

王法宏[3]在小麦上的根剪研究认为，根剪直接影响小麦次生根的生长，减弱了根系的吸收能力，而根系的恢复状况与伤根程度及时间有关。根系分布的表现为根剪越早，表层根系分布的越少而中层和深层根系越多的变化规律，这有助于对深层土壤水分和养分的吸收。余松烈等[4]的研究认为，根剪7d后单株的次生根量增加的很少，根剪14d后能增长10%～14%，而且次生根的增长速度与恢复时间、温度密切相关，冬前根剪由于温度逐渐降低导致恢复时间较长。赵宁[5]对苗木切根的研究表明，切断主根抑制了主根的生长，但刺激增生了大量的毛细根和侧根，又因为地上部制造的养分集中供应到苗根，促使苗根的茁壮生长，从而形成一个庞大的造林有效根群。由此可知，不同的植物根剪后，都能刺激新根萌发，促进根系的再生长，增加切口处的新根数量和重量。根剪对地上部的营养生长具有显著的影响，其作用效果取决于根剪的强度。

3 根系修剪与光合特性

光合作用是植物生长最基本的生理过程之一，植物产量的提高都是通过各种农事活动直接或间接地改善植物的光合生理性能来实现的。因此，植物光合特性的研究就显得尤为重要。冯志敏[6]通过在欧美I-107杨人工林上的研究认为，断根14d后施肥处理的净光合速率明显高于对照，而断根或断根施肥处理在断根1个月后的净光合速率小于对照，但经过几个月的恢复时间，在8月份时已明显高于对照，其中80cm两侧断根施肥措施的提高幅度最大，说明施肥在80cm断根措施中的后期发挥作用最明显，有效地弥补了断根对根系的伤害。断根或断根施肥措施均不同程度地影响了树体的光合性能，可能是因为断根在短时间内影响了根系的正常生长，使根系吸收水分和养分的能力下降，从而降低了光合能力；但这种影响作用在树体根系恢复后的生长后期表现的并不明显，并能通过合理的施肥措施加以弥补，反而提高了树体的光合能力。由此表明，施肥与适当的断根措施相结合可以有效提高树木的光合能力。

4 根系修剪与产量

20世纪60年代，余松烈等[4]研究认为，高产田冬小麦返青期的深耘根剪方式对小麦植株具有先抑制后促进的双重调节作用，小麦增产6.9%～9.1%。陈培元等[7]研究得出，根剪措施减少了单位面积的穗数，而显著增加了穗粒数和单粒重，并且根剪越早增加单粒重、穗粒数的幅度就越大，深耘根剪就是通过适当减少单位面积的穗数、增加穗粒数和单粒重，从而使小麦显著的增产。此外，实现高产、稳产还与根剪促进了根系生理活性的提高，从而延缓了植株的衰老有密切关系。但是如果切除或损伤种子根，一般均会减产，而且越早的切除或损伤，减产就会越严重[8]。不难发现，国内大多数关于根剪与作物生长发育和产量关系的研究都得出，适当的根剪措施可以促进生长并提高产量。但国外关于根剪的研究多集中在断与不断及不同部位断的影响上，且结果不尽相同。有些研究表明切掉一定比例的根系后，对地上部生长的副作用并不明显[9]；而有一些研究则认为，虽然根剪能影响根冠比，而植物有恢复到原有平衡的能力[10]。

5 存在的主要问题

关于作物根系的研究虽然已经开展了30a左右，但各种根系修剪措施对作物生长发育和产量影响的研究结论并不完全一致，有的表现出根剪和产量之间的正向效应，有的则表现出负向效应。这可能与试验方法、供试作物种类、根剪强度、根剪时间以及土壤条件等因素的不同有关[2]。因为根系生长环境的特殊性，给试验研究带来了相当大的障碍，目前不仅相关研究的进展速度非常缓慢，而且研究的作物种类仅仅局限在一个很小的范围内，同时研究的深度不够，大多集中在一些常规的形态与生理指标上，缺乏机理性的深入研究。所以，在今后的研究工作中，必须拓宽研究的作物种类，并且要从分子水平上揭示根剪对作物影响的机理机制，从而更好更有效地实现根系生长的合理调控。

参考文献

[1]Richard P，Sunley R J.Nitrogen nutrition and the role of root-shoot nitrogen signaling particularly in symbiotic systems [J].J.Exp.Bot.，roots special issue：2001，52，435-443.

[2]杨守军，刘德玺，孙玉波，等.根剪对冬枣根际土理化性状及生物学特性的影响[J].水土保持学报，2009，23（5）：215-218.

[3]王法宏.高产小麦生育后期根系活性的空间分布与衰老的关系及调控[D].泰安：山东农业大学博士论文，1998.

[4]余松烈，介新华，刘希运，等.冬小麦深耘断根增产作用的研究[J].中国农业科学，1985，4：30-35.

[5]赵宁.不同育苗方式及切根对苗木根系形态的影响[D].郑州：河南农业大学，2006.

[6]冯志敏. 杨树丰产郁闭林的营养及根系调控研究[D].泰安：山东农业大学博士论文，2009.

[7]陈培元，后谷宇，谢伯泰.冬小麦根系的研究[J].陕西农业科学，1980（6）：42-46.

[8]苗果园，张云亭，尹钧，等.黄土高原旱地冬小麦根系生长规律的研究[J].作物学报，1989，15（2）：104-115.

[9]Thoughton A. The effect of the prevention of the production of additional root axes on the growth of plants of Lolium perenne [J].Annals of Botany，1978，42：269-276.

[10]Brouwer R. Function equilibrium：sense or nosense [J].Neth. J. Agric. Sci.，1983，31：335-348. （责编：张长青）endprint