1、果树根系生理研究的应用果树根系生理研究的应用植物根系的功能植物根系的功能 （ 1 ） 固定植株固定植株 强大的根系可使植强大的根系可使植物固定于土壤中，不至于倒伏。物固定于土壤中，不至于倒伏。 （ 2 ） 吸收矿质养分和水分吸收矿质养分和水分 植物通植物通过根系从土壤中吸收多种矿质养分和水过根系从土壤中吸收多种矿质养分和水分，供植物生长之需。分，供植物生长之需。 （ 3 ） 运输功能运输功能 将水分、矿质养分、将水分、矿质养分、贮藏营养和其他生理活性物质输送至地贮藏营养和其他生理活性物质输送至地上部分，也将地上部的光合产物、有机上部分，也将地上部的光合产物、有机养分和生理活性物质送至根部。养分
2、和生理活性物质送至根部。 （ 4 ） 进行某些生物合成进行某些生物合成 例如将无机例如将无机氮转化为氨基酸和蛋白质；进行糖类和氮转化为氨基酸和蛋白质；进行糖类和淀粉的相互转化；合成某些激素如生长淀粉的相互转化；合成某些激素如生长素、细胞分裂素等。素、细胞分裂素等。（ 5 ） 积累贮藏养分积累贮藏养分 多年生和某些二多年生和某些二年生园艺植物的根系是积累贮藏养分的年生园艺植物的根系是积累贮藏养分的主要场所，如萝卜和胡萝卜的肉质根，主要场所，如萝卜和胡萝卜的肉质根，木本植物越冬期间根和枝条一样贮藏了木本植物越冬期间根和枝条一样贮藏了大量营养物质供翌年发芽开花用。大量营养物质供翌年发芽开花用。 （
3、6 ） 繁殖功能繁殖功能 很多园艺植物的根很多园艺植物的根系还可作为繁育后代的材料。如草系还可作为繁育后代的材料。如草本植物大丽菊、甘薯等块根可用于本植物大丽菊、甘薯等块根可用于繁殖后代；木本园艺植物枣、紫薇、繁殖后代；木本园艺植物枣、紫薇、香椿等的根易自然生成不定芽而形香椿等的根易自然生成不定芽而形成根蘖或用根作繁殖材料进行根插成根蘖或用根作繁殖材料进行根插来繁育后代。来繁育后代。果树根系研究的意义及现状果树根系研究的意义及现状 根系是植物的根系是植物的“根本根本” 根系是农业生产措施的主要调控根系是农业生产措施的主要调控中心中心 果树根系是提高果品产量和改善果树根系是提高果品产量和改善果实
4、品质的潜力所在果实品质的潜力所在 根系研究远落后于地上部研究根系研究远落后于地上部研究土壤与植物根系交互作用土壤与植物根系交互作用 土壤和植物根系间的相互作用是土壤圈物质循土壤和植物根系间的相互作用是土壤圈物质循环的重要方面。由于土壤和植物根系的交互作环的重要方面。由于土壤和植物根系的交互作用，用，形成根形成根- -土界面特定的微生态环境，土界面特定的微生态环境，它直它直接决定着植物从土壤中吸收物质的形态、数量、接决定着植物从土壤中吸收物质的形态、数量、迁移和转化等多种过程。迁移和转化等多种过程。 未来农业中有关的科技问题，如培育耐不良环未来农业中有关的科技问题，如培育耐不良环境的抗逆性品种，
5、合理的施肥、耕作、病虫害境的抗逆性品种，合理的施肥、耕作、病虫害防治等都与土壤和植物根系交互作用的根际环防治等都与土壤和植物根系交互作用的根际环境有关。境有关。 根据这一领域发展的进展，今后应着重根据这一领域发展的进展，今后应着重研究研究土壤与植物根系交互作用机理、动土壤与植物根系交互作用机理、动态平衡及微生态环境的特点，包括根态平衡及微生态环境的特点，包括根- -土土界面显微结构的研究；界面显微结构的研究；土土- -根交互作用下根交互作用下养分的动态及其对微生物系统的影响；养分的动态及其对微生物系统的影响；微生态环境中的有关理化过程；微生态环境中的有关理化过程；逆境胁逆境胁迫条件下，如低磷、
6、钾、铁条件下根系迫条件下，如低磷、钾、铁条件下根系和微生物特定分泌物的种类、数量、机和微生物特定分泌物的种类、数量、机理及分子生物学特性等；理及分子生物学特性等；根际微生物区根际微生物区系的活动规律及其对微生态环境的影响。系的活动规律及其对微生态环境的影响。 总之，土壤和植物根系交互作用是总之，土壤和植物根系交互作用是土壤土壤圈与生物圈之间的物质循环的新的研究圈与生物圈之间的物质循环的新的研究内容，内容，需要引入分子生物学及应用模拟需要引入分子生物学及应用模拟栽培新技术，栽培新技术，它的研究前景将开辟土壤它的研究前景将开辟土壤圈物质循环的新途径。圈物质循环的新途径。学生做植物根系实验学生做植物
7、根系实验“地膜覆盖、穴贮肥水地膜覆盖、穴贮肥水”技术技术 苹果主产区春季干旱现象正日趋严重，苹果主产区春季干旱现象正日趋严重，由于水资源的限制，许多苹果园难以及由于水资源的限制，许多苹果园难以及时供水或根本没有灌溉条件，严重影响时供水或根本没有灌溉条件，严重影响树体生长发育和产量品质。树体生长发育和产量品质。束怀瑞教授束怀瑞教授的的“地膜覆盖穴贮肥水技术地膜覆盖穴贮肥水技术”，被国家，被国家科委列为重点推广项目，在全国科委列为重点推广项目，在全国1717省市省市推广推广470470万亩，创经济效益万亩，创经济效益7.67.6亿元，该亿元，该成果获国家教委科技进步二等奖。成果获国家教委科技进步二
8、等奖。 一、一、 具体技术：将作物秸秆或杂草捆成直径具体技术：将作物秸秆或杂草捆成直径15152525厘厘米、长米、长30303535厘米的草把，放在水中或厘米的草把，放在水中或5 51010的尿液中浸透。在树冠投影边缘向内的尿液中浸透。在树冠投影边缘向内50507070厘厘米处，挖直径比草把稍大的贮养穴（坑穴呈圆形米处，挖直径比草把稍大的贮养穴（坑穴呈圆形围绕着树根）。围绕着树根）。 依树冠大小确定贮养穴数量，冠径依树冠大小确定贮养穴数量，冠径3.53.54 4米，挖米，挖4 4个穴；个穴；冠径冠径6 6米，挖米，挖6 68 8个穴。将草把立于穴中央，周围用混个穴。将草把立于穴中央，周围用混
9、加有机肥的土壤踩实（每穴加有机肥的土壤踩实（每穴5 5公斤土杂肥，混加公斤土杂肥，混加150150克过克过磷酸钙、磷酸钙、5050100100克尿素或复合肥），并适量浇水，然克尿素或复合肥），并适量浇水，然后整理树盘，使营养穴低于地面后整理树盘，使营养穴低于地面1 12 2厘米，形成盘子状。厘米，形成盘子状。 每穴浇水每穴浇水3 35 5公斤即可覆膜。将旧农膜裁开拉平，公斤即可覆膜。将旧农膜裁开拉平，盖在树盘上，一定要把营养穴盖在膜下，四周及盖在树盘上，一定要把营养穴盖在膜下，四周及中间用土压实。每穴覆盖地膜中间用土压实。每穴覆盖地膜1.51.52 2平方米，地平方米，地膜边缘用土压严，中央正
10、对草把上端钻一小孔，膜边缘用土压严，中央正对草把上端钻一小孔，用石块或土堵住，以便将来追肥浇水或承接雨水。用石块或土堵住，以便将来追肥浇水或承接雨水。 一般在花后（一般在花后（5 5月上中旬）、新梢停止月上中旬）、新梢停止生长期（生长期（6 6月中旬）和采果后月中旬）和采果后3 3个时期，个时期，每穴追肥每穴追肥5050100100克尿素或复合肥，将克尿素或复合肥，将肥料放于草把顶端，随即浇水肥料放于草把顶端，随即浇水3.53.5公斤公斤左右。左右。 进入雨季，撤去地膜，使穴内贮存雨水。进入雨季，撤去地膜，使穴内贮存雨水。一般贮养穴可维持一般贮养穴可维持2 23 3年，草把应每年年，草把应每年
11、换一次，发现地膜损坏后及时更换。再换一次，发现地膜损坏后及时更换。再次设置贮养穴时改换位置，逐渐实现全次设置贮养穴时改换位置，逐渐实现全园改良。园改良。 这项技术用地膜覆盖保护了土壤水分并这项技术用地膜覆盖保护了土壤水分并提高早春上层土壤的温度，因此草把营提高早春上层土壤的温度，因此草把营养穴中水肥气热条件适宜且稳定，根系养穴中水肥气热条件适宜且稳定，根系大量发生且吸收能力强，大量发生且吸收能力强，利用约利用约10%10%土壤土壤优化区域的根系吸收肥水，满足树体活优化区域的根系吸收肥水，满足树体活跃代谢的需要，跃代谢的需要，使树体春季形态建成快，使树体春季形态建成快，生长速率高，显著提高了产量
12、和品质，生长速率高，显著提高了产量和品质，此技术一般可节肥此技术一般可节肥3030，节水，节水707090%90%。 根系的有效营养空间根系的有效营养空间 王丽勤（王丽勤（19981998）将苹果实生苗进行分根）将苹果实生苗进行分根栽培栽培 ，结果发现对，结果发现对1/21/2根系供应高氮营根系供应高氮营养的植株，植株总干重、地上部生长量养的植株，植株总干重、地上部生长量显著显著高于全根低氮处理，而与全株高氮高于全根低氮处理，而与全株高氮处理接近，处理接近，地上部干重仅与高氮区根量地上部干重仅与高氮区根量相关，而与另外相关，而与另外1/21/2低氮区的根系无关，低氮区的根系无关，所以所以50%
13、50%的根系处于高营养区已可基本的根系处于高营养区已可基本满足地上部生长的需要。满足地上部生长的需要。 候立群（候立群（19991999）以盆栽幼树和田间结果大树）以盆栽幼树和田间结果大树为试材，进行了有机肥、氮肥分区处理，结为试材，进行了有机肥、氮肥分区处理，结果表明，苹果根区土壤有机质含量在果表明，苹果根区土壤有机质含量在1.51.52%2%的条件下，的条件下，根系最佳营养空间阈值在根系最佳营养空间阈值在202050%50%之间，幼树所需空间大于成年树，之间，幼树所需空间大于成年树，不同氮素不同氮素水平处理结果显示，高氮处理（水平处理结果显示，高氮处理（1.01.04.0g 4.0g N/
14、10kgN/10kg土壤）则以土壤）则以50%50%营养空间的生物效应最营养空间的生物效应最大；苹果根系在富有机肥、氮肥区迅速增殖，大；苹果根系在富有机肥、氮肥区迅速增殖，出现补偿生长效应，但随富肥区容积的增大，出现补偿生长效应，但随富肥区容积的增大，这种效应减弱。适宜营养空间过大，加强植这种效应减弱。适宜营养空间过大，加强植株的营养生长。株的营养生长。 优化局部土壤环境优化局部土壤环境 土壤瘠薄干旱、土层浅等现象普遍存土壤瘠薄干旱、土层浅等现象普遍存在于现有苹果园中，将果园土壤进行在于现有苹果园中，将果园土壤进行全园改良，并供给足够的肥水是不现全园改良，并供给足够的肥水是不现实的，从上述根系
15、有效土壤空间的试实的，从上述根系有效土壤空间的试验中还看到，充足供应肥水会使根系验中还看到，充足供应肥水会使根系生长冗余，因而是没有必要甚至是负生长冗余，因而是没有必要甚至是负效应的。效应的。 因此应将有限的肥水用于改良土壤的因此应将有限的肥水用于改良土壤的局部环境，为局部环境，为202050%50%的根系创造最的根系创造最适的营养空间。适的营养空间。地膜覆盖穴贮肥水技地膜覆盖穴贮肥水技术、滴灌罐灌、隔行交替灌溉、沟状术、滴灌罐灌、隔行交替灌溉、沟状轮替施肥等均应用了优化局部土壤的轮替施肥等均应用了优化局部土壤的原理。原理。其中其中“地膜覆盖、穴贮肥水技地膜覆盖、穴贮肥水技术术”利用约利用约1
16、0%10%土壤优化区域的根系土壤优化区域的根系吸收肥水，满足树体活跃代谢的需要，吸收肥水，满足树体活跃代谢的需要，使树体春季形态建成快，生长速率高，使树体春季形态建成快，生长速率高，显著提高了产量和品质。显著提高了产量和品质。 果树根系生态变异大，对环境反果树根系生态变异大，对环境反应及其敏感应及其敏感 需要探索维持地上部生长发育的需要探索维持地上部生长发育的有效根量和营养空间。有效根量和营养空间。 二、节水农业二、节水农业 干旱是人类面临的共同问题，在干旱地区发干旱是人类面临的共同问题，在干旱地区发展经济作物，关系环境改善和国计民生。针展经济作物，关系环境改善和国计民生。针对干旱地区果树生产
17、发展需要，需要对果树对干旱地区果树生产发展需要，需要对果树生产进行聚类分析，划分出若干干旱类型区，生产进行聚类分析，划分出若干干旱类型区，提出适合不同类型区栽培的果树品种及砧木提出适合不同类型区栽培的果树品种及砧木种类和不同立地条件下节水保水配套栽培技种类和不同立地条件下节水保水配套栽培技术模式，包括术模式，包括有机质或地膜覆盖、穴贮肥水，有机质或地膜覆盖、穴贮肥水，配方施肥，生草，喷施抗蒸腾剂，使用保水配方施肥，生草，喷施抗蒸腾剂，使用保水剂，发枝素，矮化节能修剪，病虫防治等技剂，发枝素，矮化节能修剪，病虫防治等技术术。对提高旱地果树的产量与品质有重要的。对提高旱地果树的产量与品质有重要的价
18、值。价值。果树节水栽培途径主要有以下几种：果树节水栽培途径主要有以下几种： （1 1）节水灌溉：喷灌。喷灌似降雨，均匀）节水灌溉：喷灌。喷灌似降雨，均匀缓和，不产生地表径流和渗漏，可节约用水缓和，不产生地表径流和渗漏，可节约用水20%20%以上，不破坏土壤结构。同时可调节果园以上，不破坏土壤结构。同时可调节果园的小气候，防止高温和干热风对果树的危害。的小气候，防止高温和干热风对果树的危害。滴灌。采用滴灌法水分经过滴头直接湿润根滴灌。采用滴灌法水分经过滴头直接湿润根际土壤，大大减少水分损耗和蒸发；能节约用际土壤，大大减少水分损耗和蒸发；能节约用水水50%50%左右，越是干旱的地区节水效益越明显。
19、左右，越是干旱的地区节水效益越明显。地下管道灌水是借鉴传统的沟灌技术改进的，地下管道灌水是借鉴传统的沟灌技术改进的，管道上按植株开喷水孔。在条件差的果园采管道上按植株开喷水孔。在条件差的果园采用穴灌、树盘灌溉。用穴灌、树盘灌溉。 （2 2）保水措施：果园地面覆草。能够）保水措施：果园地面覆草。能够含蓄自然降水，减少地面蒸腾，稳定地含蓄自然降水，减少地面蒸腾，稳定地温，保持土壤水分。果园覆地膜。早温，保持土壤水分。果园覆地膜。早春浇水后覆地膜，具有早春提高土温、春浇水后覆地膜，具有早春提高土温、促进根系早长、蓄水保墒、壮树增产的促进根系早长、蓄水保墒、壮树增产的作用。穴灌加盖地膜。即穴贮肥水。作
20、用。穴灌加盖地膜。即穴贮肥水。 分根交替灌溉分根交替灌溉 果树分根区果树分根区 （Partial root Partial root dryingdrying）灌溉技术是）灌溉技术是 20 20 世纪世纪 90 90 年代初开始发展的一种节水灌溉技年代初开始发展的一种节水灌溉技术，术， 澳大利亚、新西兰、以色列、澳大利亚、新西兰、以色列、南非、美国及中国等都有学者进行南非、美国及中国等都有学者进行该技术的相关研究。该技术的相关研究。 1 1、果树分根区灌溉技术的原理、果树分根区灌溉技术的原理 现代果树生产目标之一是在保证产量与现代果树生产目标之一是在保证产量与品质的前提下提高水分利用效率。植物
21、品质的前提下提高水分利用效率。植物吸收的水分，除了极少比例用于自身代吸收的水分，除了极少比例用于自身代谢外，绝大多数通过气孔蒸腾散失掉了。谢外，绝大多数通过气孔蒸腾散失掉了。开发果树分根区灌溉技术的出发点，就开发果树分根区灌溉技术的出发点，就是试图通过控制灌水，是试图通过控制灌水，人为地解决通过人为地解决通过气孔的水分蒸腾和二氧化碳吸收的矛盾。气孔的水分蒸腾和二氧化碳吸收的矛盾。 植物气孔开闭调节的研究表明，植物气孔开闭调节的研究表明， 脱落酸脱落酸 （ABAABA） 和叶片水势共同和叶片水势共同参与调节气孔的开闭，参与调节气孔的开闭， 从而影响从而影响植物的水分利用效率。植物的水分利用效率。
22、植物在干旱植物在干旱胁迫下，根系会合成胁迫下，根系会合成 ABA ABA 运输到运输到地上部调节气孔的关闭，使蒸腾减地上部调节气孔的关闭，使蒸腾减少，少， 以适应不良逆境条件。以适应不良逆境条件。 对植物的根系进行分根干旱胁迫试验对植物的根系进行分根干旱胁迫试验表明，如果将一部分根系进行适度的表明，如果将一部分根系进行适度的干旱胁迫，而对另一部分根系充分灌干旱胁迫，而对另一部分根系充分灌溉，则被干旱胁迫的根系可以合成脱溉，则被干旱胁迫的根系可以合成脱落酸调节气孔开闭，使气孔导度降低，落酸调节气孔开闭，使气孔导度降低，蒸腾减少，达到节水的目的，而这种蒸腾减少，达到节水的目的，而这种程度的气孔导度
23、下降对气体交换的影程度的气孔导度下降对气体交换的影响不大；响不大； 但是，另一部分充分供水的根系却能够但是，另一部分充分供水的根系却能够满足对地上部水分的供应，使叶片维持满足对地上部水分的供应，使叶片维持一定的膨压，从而不影响正常的生理活一定的膨压，从而不影响正常的生理活动。动。 将这种分根干旱胁迫技术扩展到大将这种分根干旱胁迫技术扩展到大田，对作物根系进行分根区交替灌田，对作物根系进行分根区交替灌溉，一部分根区土壤始终处于适度溉，一部分根区土壤始终处于适度干旱状态，另一部分有充足的水分干旱状态，另一部分有充足的水分供应，就发展成了分根区灌溉技术供应，就发展成了分根区灌溉技术最初的模型。最初的
24、模型。 这样，虽然植物的蒸腾耗水量减少了，这样，虽然植物的蒸腾耗水量减少了，但由于净光合速率不降低或者降低很少，但由于净光合速率不降低或者降低很少，从而使作物的产量和品质受到较少的影从而使作物的产量和品质受到较少的影响。响。 果树栽培中由于有较大的株行距，研究果树栽培中由于有较大的株行距，研究人员多实行隔行交替灌溉，使一部分根人员多实行隔行交替灌溉，使一部分根系分布区土壤始终处于适度干旱状态，系分布区土壤始终处于适度干旱状态，达到分根区干旱效果。达到分根区干旱效果。 目前采用分根区灌溉的果园，大多都有目前采用分根区灌溉的果园，大多都有完善的监控系统来控制灌溉时期和灌水完善的监控系统来控制灌溉时
25、期和灌水量。量。2 2、果树、果树 PRD PRD 灌溉条件下的生理反应灌溉条件下的生理反应 有关果树有关果树PRD灌溉条件下的生理反应灌溉条件下的生理反应方面的研究已经有很多，方面的研究已经有很多， 但随着试材、但随着试材、处理方法和试验地点的不同，处理方法和试验地点的不同， 研究结研究结果的差异也较大。果的差异也较大。一方面，一方面， 在在PRD条条件下降低的参数有：件下降低的参数有： 叶片气孔导度，叶片气孔导度， 蒸腾速率，蒸腾速率， 新梢顶部、芽、根系中玉新梢顶部、芽、根系中玉米素和玉米素核苷的含量，米素和玉米素核苷的含量， 新梢生长新梢生长速率，特别是侧梢的生长速率，速率，特别是侧梢
26、的生长速率， 叶面叶面积等。积等。 另一方面，在另一方面，在 PRD条件下升高的指标条件下升高的指标为：为： 根系和叶片中根系和叶片中 ABA 的含量，的含量， 木木质部汁液质部汁液pH， 根系在土壤深层的发根系在土壤深层的发育，育， 树冠结果部位的透光率，果实的树冠结果部位的透光率，果实的着色度、酚类物质的含量、品质，水着色度、酚类物质的含量、品质，水分利用效率。分利用效率。 以一年生嘎拉苹果组培苗为试材，以一年生嘎拉苹果组培苗为试材， 用改良用改良的的Hoagland营养液加营养液加 20聚乙二醇聚乙二醇6000 进进行半根渗透胁迫模拟行半根渗透胁迫模拟PRD灌溉条件，灌溉条件， 结果结果
27、表明，表明， PRD条件下植株叶片的条件下植株叶片的日出前水势日出前水势与对照不存在显著差异，与对照不存在显著差异， 但日水势变化动但日水势变化动态在大部分的情况下显著低于对照，态在大部分的情况下显著低于对照， 表明表明在白天根系吸收水分的速率仍低于对照，在白天根系吸收水分的速率仍低于对照， 仅仅到夜间树体的水势才得到了恢复。仅仅到夜间树体的水势才得到了恢复。 PRD处理还导致处理还导致叶片温度较对照显著地增叶片温度较对照显著地增高。高。 目前，目前， 葡萄是用于葡萄是用于PRD研究最多的果研究最多的果树树种。树树种。Loveys 等在澳大利亚用西拉等在澳大利亚用西拉 （ Shiraz） 、赤
28、霞珠、赤霞珠 （Cabernet sauvignon） 和雷司令和雷司令 （Riesling） 等等葡萄品种的滴灌园，葡萄品种的滴灌园， 进行进行PRD灌溉与传灌溉与传统调亏灌溉的比较研究。结果表明，统调亏灌溉的比较研究。结果表明， 调调亏灌溉亏灌溉虽然控制了树势，虽然控制了树势， 提高了葡萄及提高了葡萄及所酿酒的品质，所酿酒的品质， 但果实的大小、产量受但果实的大小、产量受到影响，到影响， 其节水效果不及其节水效果不及PRD灌溉。灌溉。 相比之下，相比之下， PRD灌溉不仅使灌溉用水量减少灌溉不仅使灌溉用水量减少了一半，了一半， 而且使产量和果实大小都没有受到而且使产量和果实大小都没有受到影
29、响；影响； 就酿酒所要求的品质而言，如果没有就酿酒所要求的品质而言，如果没有提高，提高， 也至少维持在原有灌溉水平。也至少维持在原有灌溉水平。在葡萄在葡萄牙，牙， Souza等人的研究结果也显示，等人的研究结果也显示， PRD灌灌溉使用水量明显减少，溉使用水量明显减少， 对葡萄的品质也没有对葡萄的品质也没有影响，影响， 但产量略有降低。但产量略有降低。以黑莓为试材的研以黑莓为试材的研究表明，究表明， 其产量并没有受到其产量并没有受到PRD灌溉的影响。灌溉的影响。在苹果上，在苹果上， PRD比其他调亏灌溉对树体生长比其他调亏灌溉对树体生长发育的影响要小，发育的影响要小， 但其效果取决于灌溉的时但
30、其效果取决于灌溉的时间和频率。研究涉及的其他植物包括梨、玉间和频率。研究涉及的其他植物包括梨、玉米、番茄、辣椒等。米、番茄、辣椒等。 调亏灌溉或调控亏水度灌溉（调亏灌溉或调控亏水度灌溉（RDIRDI）是是一种新的果园节水灌溉管理技术。生一种新的果园节水灌溉管理技术。生长的某些阶段，减少灌溉水量，抑制长的某些阶段，减少灌溉水量，抑制果树枝条的过旺生长，减少果树修剪果树枝条的过旺生长，减少果树修剪量，避免养分过分向枝条倾斜，而使量，避免养分过分向枝条倾斜，而使更多的养分积累到果实生长，不但可更多的养分积累到果实生长，不但可节约灌溉用水，增加产量，还可增大节约灌溉用水，增加产量，还可增大果实的体积和
31、改善品质。果实的体积和改善品质。 3 3、在果树上的应用前景、在果树上的应用前景 果树根系深而庞大，有较大的株行果树根系深而庞大，有较大的株行距，从理论上讲比大田作物更有利距，从理论上讲比大田作物更有利于采用分根区灌溉技术。如果现有于采用分根区灌溉技术。如果现有的果园已经具备滴灌和微量喷灌设的果园已经具备滴灌和微量喷灌设施，对其加以改进，使其达到隔行施，对其加以改进，使其达到隔行分区灌溉，其实施成本是较低的。分区灌溉，其实施成本是较低的。 但是，新建果园要实现分根区灌溉，但是，新建果园要实现分根区灌溉，其最初的投资仍然很高。同时，分根其最初的投资仍然很高。同时，分根区灌溉需要动态监测土壤的含水
32、量，区灌溉需要动态监测土壤的含水量，控制好干湿交替的程度和交替周期，控制好干湿交替的程度和交替周期，管理的技术要求很高。管理的技术要求很高。所以，经济条所以，经济条件的制约和管理的复杂，也成为推广件的制约和管理的复杂，也成为推广的制约因素。的制约因素。 实际上，在中国果树生产中已经得到了大面实际上，在中国果树生产中已经得到了大面积推广的积推广的定位灌溉定位灌溉（包括滴灌和微量喷灌在（包括滴灌和微量喷灌在内）在一定程度上就是一种特殊的分根区灌内）在一定程度上就是一种特殊的分根区灌溉技术。溉技术。 定位灌溉时，在果树整个生命周期里仅仅灌定位灌溉时，在果树整个生命周期里仅仅灌溉一部分土壤，在干旱和半
33、干旱地区，这就溉一部分土壤，在干旱和半干旱地区，这就意味着大部分的根系经常处于水分亏缺状态，意味着大部分的根系经常处于水分亏缺状态，仅有少部分根系处在良好的水分条件下，其仅有少部分根系处在良好的水分条件下，其生理生化反应和生长发育调控与通常所进行生理生化反应和生长发育调控与通常所进行的全部根系处于水分胁迫状况下存在显著差的全部根系处于水分胁迫状况下存在显著差异。异。 与地面灌溉和全园喷灌相比较，果树采与地面灌溉和全园喷灌相比较，果树采用滴灌或微量喷灌栽培，营养生长减缓，用滴灌或微量喷灌栽培，营养生长减缓，但是果树生长速度不减慢，对采收时产但是果树生长速度不减慢，对采收时产量、果实大小和品质无不
34、良影响，或产量、果实大小和品质无不良影响，或产量和品质甚至有较大的提高，这就是说，量和品质甚至有较大的提高，这就是说，在保证果树产量与品质的前提下大幅度在保证果树产量与品质的前提下大幅度地提高了水分利用效率。地提高了水分利用效率。4 4、待研究的问题、待研究的问题 现已有充足的证据表明，现已有充足的证据表明， 减少灌溉量减少灌溉量的情况下，的情况下， 果树叶片气孔导度、营养果树叶片气孔导度、营养生长、叶果比、果实大小、产量和果生长、叶果比、果实大小、产量和果实的成分都要发生不同程度的改变。实的成分都要发生不同程度的改变。而以往有关而以往有关 PRD灌溉的研究大多都是灌溉的研究大多都是在与对照相
35、比在与对照相比 （ 通常是与传统的全园通常是与传统的全园灌溉或者滴灌相比）灌溉或者滴灌相比） ， 只灌溉了只灌溉了50或者更少的水量。或者更少的水量。 实际上，这一减少的灌溉量已经足以使实际上，这一减少的灌溉量已经足以使气孔导度和新梢生长速率降低，但以往气孔导度和新梢生长速率降低，但以往的研究大多都忽略了减少灌溉水量本身的研究大多都忽略了减少灌溉水量本身对果树生长发育所造成的影响。也就是对果树生长发育所造成的影响。也就是说，当灌溉水量减少时，即使不进行说，当灌溉水量减少时，即使不进行 PRDPRD灌溉，也可以达到同样的效果。灌溉，也可以达到同样的效果。 所以，如果能够所以，如果能够证明在相同的
36、灌水量的证明在相同的灌水量的前提下，前提下，PRDPRD灌溉确实优于传统的技术，灌溉确实优于传统的技术， 那么其大面积的推广才是有意义的。那么其大面积的推广才是有意义的。GU GU 等利用长相思葡萄进行的研究表明，等利用长相思葡萄进行的研究表明， 是是减少的灌溉量决定了树体反应，使蒸腾减少的灌溉量决定了树体反应，使蒸腾减少，营养生长减缓，而不是减少，营养生长减缓，而不是PRDPRD灌溉本灌溉本身。身。 另外一个问题就是所产生的另外一个问题就是所产生的ABA ABA 在大田条件下可否持续地调控气孔在大田条件下可否持续地调控气孔开闭亦有待于证明。同时，一些研开闭亦有待于证明。同时，一些研究指出，受
37、胁迫根系究指出，受胁迫根系ABAABA合成并没合成并没有显著地增加，但叶片的净光合速有显著地增加，但叶片的净光合速率明显降低，使问题更加复杂化。率明显降低，使问题更加复杂化。三、根系限制及其应用三、根系限制及其应用 根系限制：根系限制：直接调控根系生长发育的一项栽直接调控根系生长发育的一项栽培技术，培技术，指人为地把植物根系限制在一定介指人为地把植物根系限制在一定介质或空间中，控制其体积和数量，改变分布质或空间中，控制其体积和数量，改变分布与结构，优化功能，通过根系调节整个植株与结构，优化功能，通过根系调节整个植株生长发育，从而实现高产高效优质的目的。生长发育，从而实现高产高效优质的目的。这项
38、技术对于常规园艺生产和盆栽艺术以及这项技术对于常规园艺生产和盆栽艺术以及盐碱地、涝洼地的植物栽培具有重要意义，盐碱地、涝洼地的植物栽培具有重要意义，对于正在兴起的果树保护地栽培也有重要的对于正在兴起的果树保护地栽培也有重要的应用价值。应用价值。1 1、根系限制的技术和方式、根系限制的技术和方式 1 1）容器限制）容器限制: :盆景果树和花卉的根系主要通过盆景果树和花卉的根系主要通过这种方式限制。这种方式限制。 2 2）养分和水分限制）养分和水分限制: :利用根系的趋水性和趋肥利用根系的趋水性和趋肥性，通过水肥供应而限制根系的生长范围。性，通过水肥供应而限制根系的生长范围。一一方面方面在特定区域
39、供给充足的肥水可诱导根系向在特定区域供给充足的肥水可诱导根系向这一区域集中，如穴贮肥水的营养穴中根系密这一区域集中，如穴贮肥水的营养穴中根系密集，功能强盛集，功能强盛; ;用滴灌形式通过局部的水分和养用滴灌形式通过局部的水分和养分供应也可以实现对根系的限制。分供应也可以实现对根系的限制。另一方面另一方面限限制肥水供应，造成水肥饥饿，可抑制根系的生制肥水供应，造成水肥饥饿，可抑制根系的生长和扩展，如桃树果实硬核期限制浇水，可减长和扩展，如桃树果实硬核期限制浇水，可减少根量，但对产量及单果质量没有明显影响。少根量，但对产量及单果质量没有明显影响。 3 3）地下水位限制）地下水位限制: :高的地下水
40、位会限制高的地下水位会限制根系向下延伸，如果水位过高，限制过根系向下延伸，如果水位过高，限制过度，根系会早衰度，根系会早衰; ;而适当降低地下水位，而适当降低地下水位，如低洼地、海涂和稻田进行起垄栽培，如低洼地、海涂和稻田进行起垄栽培，可使果树正常生长，利于早结果早丰产。可使果树正常生长，利于早结果早丰产。 4 4）利用土壤阻隔）利用土壤阻隔: :土壤下层存在石板、土壤下层存在石板、石块等硬质材料，不利于根系向下延伸。石块等硬质材料，不利于根系向下延伸。 5 5）化学药剂限制）化学药剂限制: :利用一些铜或钴制剂，利用一些铜或钴制剂，如如碳酸铜、硫酸铜、环烷酸铜、硫酸钴和氯化碳酸铜、硫酸铜、环
41、烷酸铜、硫酸钴和氯化钴钴等化学药品抑制根系生长而达到限根的目等化学药品抑制根系生长而达到限根的目的。的。 6 6）机械处理）机械处理: :定植时弯曲根、圈根、根系打定植时弯曲根、圈根、根系打结、撕裂垂直根等能起到限根的作用。结、撕裂垂直根等能起到限根的作用。 7 7）利用培养介质）利用培养介质: :条件优越的溶液培养植物条件优越的溶液培养植物根系发达，生长冗余突出，改变营养液的成根系发达，生长冗余突出，改变营养液的成分、分、pHpH值和通气条件等能够减少冗余，起到值和通气条件等能够减少冗余，起到限根的作用。调整固体介质的紧实程度、通限根的作用。调整固体介质的紧实程度、通气性和介质温度等也会达到
42、限制根系生长的气性和介质温度等也会达到限制根系生长的目的。目的。 8 8）通过地上部限制根系）通过地上部限制根系: :例如牧草刈割，例如牧草刈割，果树地上部修剪等都会降低根系的生长果树地上部修剪等都会降低根系的生长速度速度; ;增加花量、提高坐果率、加大负载增加花量、提高坐果率、加大负载量等同样会限制根系的生长。量等同样会限制根系的生长。 9 9）增加植株密度）增加植株密度: :密植可以减小根系的密植可以减小根系的有效土壤空间，对根系也有一定的限制有效土壤空间，对根系也有一定的限制作用。作用。 10)10)利用植物相克利用植物相克( Allelopathy ):( Allelopathy ):
43、杂草杂草及其它植物通过竞争水分和养分或其特及其它植物通过竞争水分和养分或其特殊的分泌物也可限制园艺植物的根系生殊的分泌物也可限制园艺植物的根系生长。长。2 2、根系限制的理论依据、根系限制的理论依据 1）植物地上地下部的相关性）植物地上地下部的相关性 植物地上部与地下部是一个有机整体，植物地上部与地下部是一个有机整体，始终保持着一种动态平衡，并形成特定始终保持着一种动态平衡，并形成特定根根/冠比。盆栽实践中，通过根系限制使冠比。盆栽实践中，通过根系限制使植株矮小，早已被广泛应用。我国和日植株矮小，早已被广泛应用。我国和日本柑橘栽培中也有利用限制主根生长，本柑橘栽培中也有利用限制主根生长，使树体
44、矮化早结果的经验。使树体矮化早结果的经验。2）根系局部营养空间与植株整体生长发育）根系局部营养空间与植株整体生长发育 由于土壤条件的差异，大多数情况下只由于土壤条件的差异，大多数情况下只有一部分根系处在最适宜的环境中，能有一部分根系处在最适宜的环境中，能够正常发挥其功能，但这并不影响整个够正常发挥其功能，但这并不影响整个植株的正常生长发育。田园土壤管理也植株的正常生长发育。田园土壤管理也只能对部分土壤进行改良，活化根系的只能对部分土壤进行改良，活化根系的局部营养空间。对苹果而言，在土壤环局部营养空间。对苹果而言，在土壤环境因子稳定协调的状态下，其最佳营养境因子稳定协调的状态下，其最佳营养空间可
45、以接近空间可以接近10% ，处于最佳营养空，处于最佳营养空间的这部分根系完全能够满足整个植株间的这部分根系完全能够满足整个植株的需要。的需要。 穴贮肥水可以提高局部土体的肥水供应穴贮肥水可以提高局部土体的肥水供应强度，使根系功能持续稳定发挥，因而强度，使根系功能持续稳定发挥，因而促进整个植株的生长发育，实现果树的促进整个植株的生长发育，实现果树的丰产优质。对于农业生产而言，植物长丰产优质。对于农业生产而言，植物长出的部分并非都是有用的，总有一些多出的部分并非都是有用的，总有一些多余的部分，即所谓余的部分，即所谓“生长冗余生长冗余”，根系，根系也不例外。实现丰产优质，只要充分发也不例外。实现丰产
46、优质，只要充分发挥一定量根系的作用就足够了。挥一定量根系的作用就足够了。3）生长冗余与根系限制）生长冗余与根系限制 自然界中植物个体之间不断地进行着光、水、自然界中植物个体之间不断地进行着光、水、肥等资源的竞争，而增加竞争力需要消耗自身肥等资源的竞争，而增加竞争力需要消耗自身已固定的资源已固定的资源( (光合同化产物光合同化产物) )，例如，光照不，例如，光照不足时，增加株高可提高竞争力，而水分有限时，足时，增加株高可提高竞争力，而水分有限时，形成庞大的根系则能够在竞争中获胜。从农业形成庞大的根系则能够在竞争中获胜。从农业生产角度看，通过竞争而自然选择的结果则是生产角度看，通过竞争而自然选择的
47、结果则是生长冗余的出现生长冗余的出现( (产生过多的器官产生过多的器官) )。对于人类。对于人类而言，这种冗余特性是一种巨大浪费，不利于而言，这种冗余特性是一种巨大浪费，不利于提高经济产量。提高经济产量。 据据PassiouraPassioura估算，每公顷估算，每公顷500 kg500 kg的根量对的根量对于小麦水分吸收来说已经足够，但通常根系于小麦水分吸收来说已经足够，但通常根系生物量达到了每公顷生物量达到了每公顷2 0002 000一一3 000 kg3 000 kg，有，有1 1 5005002 500 kg2 500 kg的巨大冗余的巨大冗余; ;每制造每制造1g1g根系干根系干物质
48、所需的同化物是制造物质所需的同化物是制造1g1g地上部干物质所地上部干物质所需的两倍，而且单位生物量的根系呼吸速率需的两倍，而且单位生物量的根系呼吸速率远远大于地上部，由此可见根系冗余的巨大远远大于地上部，由此可见根系冗余的巨大浪费。浪费。果树整形修剪，许多作物的摘心、打果树整形修剪，许多作物的摘心、打顶、抹稍、去分粟等都是在减少冗余。顶、抹稍、去分粟等都是在减少冗余。 果树矮化栽培和小冠整形也是这一原理的应果树矮化栽培和小冠整形也是这一原理的应用。用。矮秆作物、短枝型果树品种等高产的主矮秆作物、短枝型果树品种等高产的主要原因也与生长冗余小、经济系数高有关。要原因也与生长冗余小、经济系数高有关
49、。庞大的根系有利于作物适应干旱，但产量可庞大的根系有利于作物适应干旱，但产量可能下降。据调查，春小麦根量与籽粒产量存能下降。据调查，春小麦根量与籽粒产量存在显著负相关在显著负相关; ;丰水年份，大根系品种产量低，丰水年份，大根系品种产量低，而小根系品种产量高。果树栽培中选用矮化而小根系品种产量高。果树栽培中选用矮化砧木可以早果高产，而矮化砧木根量明显小砧木可以早果高产，而矮化砧木根量明显小于乔化砧木。适当限制根系生长，会减少生于乔化砧木。适当限制根系生长，会减少生长冗余，实现作物高产。长冗余，实现作物高产。3 3、限根对植株生长发育的影响、限根对植株生长发育的影响 限根对地上部的影响限根对地上
50、部的影响 限根明显减小植株生长限根明显减小植株生长量。量。 限根对根系和根限根对根系和根/ /冠的影响冠的影响 限根植株主根生限根植株主根生长受阻，但侧根生长明显，数量增加，并且初长受阻，但侧根生长明显，数量增加，并且初生根逐渐被不定根代替，但根干质量、鲜质量生根逐渐被不定根代替，但根干质量、鲜质量下降、干物质积累减少。下降、干物质积累减少。 限根对开花结果的影响限根对开花结果的影响 一般限根后植株总花一般限根后植株总花芽数、花芽密度、花序数量增加。芽数、花芽密度、花序数量增加。 限根反应的时间限根反应的时间 植物对限根反应的植物对限根反应的迟早，因种类而不同，也与容器大小迟早，因种类而不同，
