阿拉尔垦区灰枣和酸枣根系分布特征差异研究

卢瑜珺 封明军 孙鹏程 王新建，2*

（1塔里木大学植物科学学院，新疆阿拉尔 843300；2新疆生产建设兵团南疆特色果树生产工程实验室，新疆阿拉尔 843300）

枣为鼠李科枣属植物，是我国特有果树，已有700多年的种植历史，种质资源丰富[1]。作为我国排名第1位的干果，枣对气候和土壤条件要求不严，且抗逆性强。因此，枣的种植和分布在我国非常普遍，在干旱地区和盐碱地种植，对土壤环境改良和经济发展具有促进作用。新疆枣产业发展迅速，塔里木盆地的邻近地区如若羌、阿克苏和阿拉尔垦区近年来一直是红枣的重要产地，枣产业对当地农户的收入具有重要影响[2]。

根系作为树木从外部环境中吸收水分和养分的主要通道，在生态系统养分和水分的竞争中发挥着非常重要的作用。植物水分和土壤养分竞争能力在很大程度上取决于植物根系在土壤中的拓展范围和生长特点，根的空间分布特征决定土壤植被与环境之间作用的大小，也是土壤、植物与环境的联系纽带之一[3]。大量研究证实，根系分布深度直接影响根系土壤部分的生产水平，因为其影响树木地下营养空间的大小以及对土壤养分和水分的利用。因此，研究灰枣和酸枣根系在土壤中的分布，以确定施肥、灌溉等土壤管理措施的深度和范围是非常重要的课题。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

调查地点为阿拉尔市塔里木大学园艺试验站、果树种质资源圃。 阿拉尔市（东经 80°30'～81°58'，北纬 40°22'～40°57'）位于新疆塔克拉玛干沙漠西北缘，属暖温带极端大陆性干旱荒漠气候区[4]。试验地土壤为沙壤土，灌溉方式为漫灌。

1.2 试验材料

供试枣树为生长健壮、树势相近、无病虫害的酸枣树及灰枣树（酸枣嫁接），树型均为小冠疏层形。

1.3 试验设计

酸枣树主干直径（离地面30 cm处）8.9 cm，冠幅东西3.1 m、南北3.3 m，树高3.5 m，树龄15年。根据其树冠枝展方向，在树冠最外围东向挖掘南北向剖面，第3条壕沟剖面距离主干1.2 m，第2条壕沟剖面距离主干1.4 m，第1条壕沟剖面距离主干1.7 m，是树冠最外围滴水线投影处。

灰枣树主干直径（离地30 cm处）19.1 cm，冠幅东西3.7 m、南北3.1 m，树高4.5 m，树龄15年。根据其树冠枝展方向，在树冠最外围北向挖掘东西向剖面，第3条壕沟剖面距离主干0.9 m，第2条壕沟剖面距离主干1.2 m，第1条壕沟剖面距离主干1.7 m，是树冠最外围滴水线投影处。

挖掘壕沟剖面时，先用铁铲、锄头挖掘壕沟，水平方向长100 cm，垂直方向深80 cm，然后用砖刀、铁铲修整剖面，再用螺丝刀掘露根系，用螺丝刀打格，采用方格网法使剖面成为10 cm×10 cm的网格，拍照、观察根系分布情况，用钢卷尺和游标卡尺测量其分布深度和广度。根系按直径大小分为5级：一级，直径0.5 mm以下的根系；二级，直径0.5～2.0 mm的根系；三级，直径2.1～5.0 mm的根系；四级，直径5.1～10.0 mm的根系；五级，直径10 mm以上的根系。

2 结果与分析

2.1 枣根系垂直分布差异分析

2.1.1 枣不同粗度根系在剖面总根系占比分析。从表1可以看出，在灰枣树的3个剖面中，根系最多的是第二剖面，即距离主干1.2 m处，树冠最外缘线内0.5 m，这是根系分布最集中的地方。以此剖面为主要观察面，第二剖面总根数为155条，为第一剖面总根数的209%，为第三剖面总根数的109%。按5级分布标准，一级根系数量最多，占总根数的52.9%，二级根系占比34.2%，三级根系占比11.0%，四级根系占比1.3%，五级根系占比0.6%。

表1 灰枣各级根数及其比例

从表2可以看出，酸枣树的3个剖面中，根系最多的是第二剖面，即距离主干1.4 m处，树冠最外缘线内0.3 m，这是根系分布最集中的地方。以此剖面为主要观察面，第二剖面总根数为178条，为第一剖面总根数的101%，为第三剖面总根数的131%。按5级分布标准，一级根系数量最多，占总根数的47.8%，二级根系占比42.7%，三级根系占比6.2%，四级根系占比2.2%，五级根系占比1.1%

表2 酸枣各级根数及其比例

2.1.2 不同深度土壤枣根系分布数量比较。从图1可以看出：灰枣根系分布于调查区域（0～80 cm）各个土层，分布比例较高的区域为20～30 cm土层且明显高于其他土层；密集分布区域在10～50 cm土层，此土层根系占整个垂直方向的85%，根系在此区域大量发生。

从图2可以看出：酸枣根系在垂直方向0～80 cm范围内均有分布，在0～60 cm土层占比集中（密集分布在0～40 cm区域），占整个垂直方向的80%，为根系的主要生长区域。

2.1.3 不同深度土壤根系级别分布分析。从图3可以看出，灰枣一级根系在0～80 cm土层均有分布，且30～50 cm土层占比显著高于其他土层，10～50 cm土层为根系分布相对密集区域，占整个垂直方向的72.01%。二级根系在垂直方向0～80 cm范围内均有分布，在30～60 cm土层占比最大（为65.2%），在10～30 cm和60～80 cm范围分别占在整个垂直方向的19.8%和15.0%。垂直方向上三级根系分布较少，40～60 cm土层所占比例显著高于其他土层。四级根系在垂直剖面0～80 cm范围内仅有少量分布，70～80 cm土层是集中分布区。五级根系在垂直剖面0～80 cm范围内极少，主要分布在70～80 cm土层。

从图4可以看出，在垂直剖面上，酸枣一级根系分布于调查范围内各土层，且0～40 cm土层占比显著高于其他土层，占整个垂直方向的73%；二级根系在垂直剖面0～80 cm范围内均有分布，在0～40 cm土层占比最大（为72.5%），在0～50 cm和60～80 cm范围分别占在整个垂直方向的78.7%和21.3%；三级根系在垂直剖面0～80 cm范围内分布较少，20～30 cm土层为相对密集的区域，占整个垂直方向的48.3%；四级根系在垂直剖面0～80 cm范围内仅有少量分布，20～40cm是分布区；五级根系在垂直剖面0～80cm范围内分布极少。

2.2 枣根系的水平分布差异分析

据观察，灰枣和酸枣根系在水平分布上有很大差异。灰枣根系在水平方向调查范围（0～100 cm）内均有分布，且与树干距离越远越稀疏，30～80 cm为密集分布区域，水平方向超过50%的根系分布在此区域，达到60%。酸枣根系在水平方向上0～100 cm均有分布，最密集的区域是10～70 cm，占比超过整个水平方向的75%，0～10、70～100 cm根系分布均匀。

2.2.1 灰枣根系水平分布分析。从图5可以看出，水平方向上0～100 cm范围内，灰枣一级根系分布较均匀，其中50～80 cm土层根系相对较为密集，占比51.6%；二级根系于水平方向上分布在各个调查土层范围内，最密集区域位于10～60 cm土层，占整个水平方向的62.66%；三级根系在水平方向0～90 cm范围内均有分布，整体上距离树干越远根系分布越稀疏，三级根系在50～70 cm土层分布密度最高，这一区域是三级根系的主要生长区域；四级根系在水平方向上0～100 cm范围内仅有少量分布；水平方向上0～100 cm范围内五级根系极少。

2.2.2 酸枣根系水平分布分析。从图6可以看出，在水平方向上，酸枣一级根系在0～100 cm范围内均有分布，占52.3%，其中0～20 cm、40～50 cm和60～70 cm土层的根系较密；二级根系在0～100 cm范围内均有分布，其中最密集的区域依然是20～90 cm范围内，占整个水平方向的71.4%，在10～20 cm和90～100 cm范围分别占整个垂直方向的12.7%和15.9%；三级根系在水平方向0～100 cm范围内均有分布，其中20～40 cm土层密度最大，占整个水平方向的35.69%；四级、五级根系在水平方向0～100 cm范围内仅有少量分布。

3 结论与讨论

试验结果表明，灰枣80%左右的根系主要分布在地面以下10～50 cm的土层中，为细小根，较少中根（5.1～10.0 mm）；0～10 cm土层有少量草根，未见根系；随着土层深度的增加，根系的分布量逐渐减少，60～80 cm的土层中主要分布少量0.5～5.0 mm粗的根系，有少量10 mm以上粗大根系。而酸枣80%左右的根系则主要集中在0～60 cm土层，密集分布区为0～40 cm，且有较多5.1～10.0 mm的中根出现，60～80 cm土层仅有极少粗根。

根的分布模式对理解树的动态发展具有重要作用。根的分布随树龄的不同而存在差异，其变化主要是指根的生物量分配在垂直方向和水平方向的变化。在根进化过程中，养分和空间的利用主要表现在根的结构上，垂直结构表现在层次结构上，水平结构主要表现在根的阶段性层次上[5]。枣树根系在土壤中也表现出明显的层次结构，地表以下10 cm左右为根系分布不稳定层，雨季分布量较多，其他时期分布量较少，地表以下10～40 cm为根系密集层，60 cm以下土层仅有少部分根系发生。许多研究表明，由于表层效应，表层的吸收根生成量远高于20～40 cm土层。优化土壤表层环境，确保一定量的根系稳定存在，同时减少消耗量，对于稳定高效地发挥根系功能是非常重要的。虽然在深厚的土壤中只有很小比例的根存在，但是其对树木水分的吸收起着重要的作用[6]。为了在干旱胁迫下最大限度地利用水分，以最小的耗水量达到最大的产量，耐旱品种优化根系结构，增加了根系在中下层的空间分布。枣树根系随距树干距离的增加而逐渐变得稀疏，随土层深度的增加呈先增加后减少的趋势。宋锋惠等[7]认为，不同树种的果树，根系分布规律也不同，但总的来说，无论在水平还是垂直方向，根系都集中分布在一定区域，且均随水平距离或垂直距离的增加呈递减趋势。李 宏等[8]研究表明，红枣根系水平分布于0～250 cm范围内，垂直分布于0～110 cm范围内。苗平生等[9]对油梨树根系分布观察发现，水平分布最远达树冠外源，垂直分布可达1 m以下的土层。杜玉虎等[10]研究表明：稀植梨园浅层（0～20 cm）土壤疏松肥沃，浅层吸收根大于下层；而密植梨园由于疏导根过多，使吸收根活动空间减小，故吸收根表层没有下层多（20～40 cm），本研究结果与其相似。李 楠等[11]对库尔勒香梨根系分布特征研究发现，库尔勒香梨根系生物量、根长密度和表面积在水平方向上随距离的增加而减小，但在垂直方向上表现分层的特征，本研究结果与其存在差异。

根的空间分布特征决定了植被土壤环境和作用的大小，其分布特征对土壤环境与复杂的地上部分的生长有重要影响，同时又受土壤生态环境条件的影响，是植物与环境的联系纽带，其中受水分和通气状况的影响尤为强烈[12]。根系不仅能将地面上巨大的林冠和树干固定在土壤上，还能吸收土壤中的水分和养分，为树木地上部的生长和生命活动提供必要的物质和能量，形成经济产量，这是根系从前期对空间和养分的低需求向后期对养分和空间的高利用的转变。

因此，生产中应在根系生长建立期对根苗采取翻耕土壤的措施，改善土壤环境，在相对应的生长期采取合理的灌溉和施肥措施增加根的深度和宽度，扩大根系生长范围，以便吸收更多的养分和水分。