代麗麗，張傳生，石研

（山東省蒙陰縣國有天麻林場，山東蒙陰 276200）

黃櫨是一種常見的觀賞性景觀植物，因其葉子到秋天會(huì)展現(xiàn)出橙紅色，所以黃櫨還被稱之為紅葉。由于黃櫨具有喜陽、耐旱、耐寒以及能適應(yīng)堿性土壤等特點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用到城市景觀設(shè)計(jì)中。黃櫨主要通過根系吸收營養(yǎng)，雖然在日常觀察中主要以黃櫨葉片的疏密程度、結(jié)構(gòu)完整度以及干枯程度等現(xiàn)狀評(píng)價(jià)其是否健康，但同時(shí)也可通過黃櫨根系的情況判斷個(gè)體是否健康?，F(xiàn)階段針對(duì)黃櫨健康的研究多數(shù)集中在病蟲害防治以及葉片等角度，對(duì)其根系與個(gè)體間關(guān)系進(jìn)行分析的研究相對(duì)較少。因此，立足于黃櫨根系結(jié)構(gòu)角度研究黃櫨個(gè)體與根系結(jié)構(gòu)的關(guān)系，以期為該領(lǐng)域的相關(guān)研究提供幫助。

1 研究地與研究對(duì)象概況

試驗(yàn)選在阿克蘇水平衡試驗(yàn)站（40°36′N，80°48′E）區(qū)間內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)的平均海拔約為1030m，試驗(yàn)地屬于阿克蘇河流域的沖洪積平原綠洲覆蓋范圍內(nèi)，具有極端干旱區(qū)的一些氣候特征，并且太陽輻射強(qiáng)烈，全年日照時(shí)間約為2940h，降雨量少，年平均降水量在50mm 以下，地下水埋深約為2～4.5m，區(qū)域間還種植有胡楊和檉柳等作物[1-3]。

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2021 年5 月10 日正式開啟，共歷時(shí)94d。從兩方面進(jìn)行探究，即地下水深埋程度對(duì)黃櫨根系的影響和黃櫨個(gè)體情況與根系間的關(guān)系。在地下水深埋試驗(yàn)設(shè)計(jì)中需設(shè)置30cm、60cm 和90cm 3 個(gè)地下水埋深處理點(diǎn)，分別命名為A1、A2和A3，并對(duì)應(yīng)砂土、砂壤土和黏壤土等3 種地區(qū)的土壤基質(zhì)，土壤基質(zhì)分別計(jì)為B1、B2和B3，共計(jì)9 個(gè)處理，每個(gè)處理均重復(fù)4 次[4-5]。土壤的理化性質(zhì)參數(shù)見表1 所示（參數(shù)與黃櫨個(gè)體結(jié)構(gòu)與根系間的關(guān)系共用）。

表1 試驗(yàn)區(qū)域土壤的理化性質(zhì)

受實(shí)驗(yàn)區(qū)黃櫨個(gè)體生長情況限制，將對(duì)黃櫨研究區(qū)域下的植株分為大小2 個(gè)梯度，1 梯度為成年（大）黃櫨，2 梯度為未成年（?。S櫨。將黃櫨個(gè)體植株的健康程度分為3 個(gè)梯度，1 梯度為健康黃櫨，2 梯度為比較健康的黃櫨，3 梯度為不健康的黃櫨。為避免因立地條件差異導(dǎo)致研究植株存在生長差異，進(jìn)而影響研究數(shù)據(jù)，需要綜合選擇同一朝向且林區(qū)存在大小不同、健康、較為健康以及不健康的黃櫨作為本次研究對(duì)象。黃櫨大小梯度劃分標(biāo)準(zhǔn)為：選取地面直徑為26.4±3.2cm 的黃櫨為第1 梯度，選擇地面直徑為12.0±2.2cm 的黃櫨為第2 梯度（為方便表述下文將以“大樹”表述第1 梯度，以“小樹”表述第2 梯度）。以現(xiàn)場取證數(shù)據(jù)將樹冠十分飽滿、葉片繁茂鮮艷有光澤并且無病蟲害的黃櫨植株劃分為健康梯度中；將樹冠較為飽滿葉色相對(duì)比較稠密、可以呈現(xiàn)不同程度的色澤且存在病蟲害威脅和枯枝比例并達(dá)到35%左右的黃櫨劃分為2 梯度；將樹冠存在明顯缺損、葉片脫落過半、葉片暗淡無光且病蟲害嚴(yán)重和枯枝比例在70%以上的黃櫨劃分在第3 梯度。

2.2 取樣方法

通過人工挖掘法收集標(biāo)定的黃櫨植株根系樣本，統(tǒng)一以植株左邊方向?yàn)槿狱c(diǎn)，實(shí)際根系取樣點(diǎn)應(yīng)與樹干距離超過1/2，取樣樣方大小設(shè)計(jì)為30cm×30cm 的正方形區(qū)域，以避免對(duì)黃櫨植株正常生長產(chǎn)生影響。取樣樣方的土壤需要仔細(xì)挑選，分離出除黃櫨樹根以外的其他根系，將剩余的黃櫨根放入紙質(zhì)密封袋中進(jìn)行保存，然后將密封袋統(tǒng)一放入低溫保鮮盒中帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行下一步處理。在分揀過程中需要著重注意分揀方法，應(yīng)最大限度地保障黃櫨根系的完整性[7]。

2.3 根系指標(biāo)測(cè)定

測(cè)定新生根系的生長情況，試驗(yàn)初期記錄目標(biāo)黃櫨的根系，在94d 后對(duì)比根系找出新生根苗，將所有黃櫨根苗切割成地表和深埋根系2 大部分，然后取樣送入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行進(jìn)一步分析。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用干凈的水沖洗表面覆土，然后使用吸水紙吸取表面水分，并用測(cè)距儀測(cè)量根系，測(cè)量內(nèi)容為新生根莖長、各級(jí)根的長度以及連接長度，使用電子游標(biāo)卡尺測(cè)量新生根莖的基徑和各級(jí)根的直徑，每次測(cè)定均重復(fù)3 次。

此外，還要利用Epson Expression12000XL 掃描儀和WinRhizPro 根系分析軟件測(cè)定黃櫨根系長度、表面積、體積、根尖、分支以及根系平均連接長度等元素[8-9]，同時(shí)需要?jiǎng)澐址謩e不同徑級(jí)的根系長度、表面積、體積以及根尖數(shù)量，如表2 所示。

表2 徑級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

掃描完上述信息后,需要將全部根系放置在80℃的干燥箱中烘干至恒重，然后使用電子天平測(cè)定根系生物量（精確到0.001g），并通過已有數(shù)據(jù)計(jì)算出比根長、比根表面積以及比根體積等指標(biāo)。

2.4 數(shù)據(jù)處理

以根系垂直分布模型為基礎(chǔ)計(jì)算本次試驗(yàn)的根系參數(shù)[10]。用“a”代表試驗(yàn)區(qū)黃櫨植株基部到根終端的連接數(shù)并稱之為拓?fù)溟L度，用“b”表示根系的平均拓?fù)溟L度，因b 與根系通道所有拓?fù)溟L度Pe 存在關(guān)聯(lián)，所以可用b=Pe/v0表示。由于a、b 受值變化的影響，因而通過線性轉(zhuǎn)換a、b，便可獲得修正的拓?fù)鋮?shù)“qa”和“qb”，公式為：

上式中l(wèi)bv0=Inv0/In2；qa、qb的范圍為0～1。

當(dāng)qa≈qb≈1 時(shí)表示根系呈鯡骨型分支；當(dāng)qa≈qb≈0 時(shí)表示根系呈叉狀型分支。

使用隸屬函數(shù)值法綜合評(píng)價(jià)試驗(yàn)黃櫨根系結(jié)構(gòu)指標(biāo)，計(jì)算式為：

上式中：Xi為測(cè)定值；Xman為最大值；Xmin為最小值。

使用Excel 表格匯總和整理數(shù)據(jù)，使用SPSS20.0 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差計(jì)算；運(yùn)用LSD 法實(shí)現(xiàn)對(duì)方差數(shù)據(jù)的多重比較。

3 結(jié)果與分析

3.1 地下水埋深對(duì)黃櫨根系構(gòu)型的影響

由上述操作得出的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)匯總見表3 所示。

表3 地下水埋深和對(duì)黃櫨根系構(gòu)型的雙因素方差分析

由表3 可知，根系的連接長度越長對(duì)根系在土壤空間中拓展與吸收水分的能力影響大。不同土質(zhì)下黃櫨根系的連接長度在地下水埋深較淺的情況下具有生長不顯著性質(zhì)，隨著地下水埋深度的增加，其基質(zhì)對(duì)黃櫨根系連接長度的影響會(huì)更加明顯，為方便觀察現(xiàn)將幾組試驗(yàn)點(diǎn)位的根系情況繪制成折線圖，如圖1 所示。

圖1 不同環(huán)境變量下的點(diǎn)位黃櫨根系生長情況

3.2 健康程度對(duì)黃櫨根系結(jié)構(gòu)的影響

黃櫨根系結(jié)構(gòu)與個(gè)體健康程度之間存在顯著影響。健康黃櫨根系結(jié)構(gòu)與不健康黃櫨根系結(jié)構(gòu)相比存在明顯差異，即健康黃櫨評(píng)價(jià)指標(biāo)會(huì)高于不健康黃櫨的評(píng)價(jià)指標(biāo)，3 個(gè)等級(jí)中不健康黃櫨根系結(jié)構(gòu)的實(shí)際生長情況最差。健康黃櫨的根系比根長、比根表面積、比根體積、根系連接長度、根系根尖數(shù)、分枝數(shù)以及連接數(shù)等分別是較為健康與不健康黃櫨根系結(jié)構(gòu)的2.47 倍、2.77 倍、1.76 倍、2.13 倍、1.30 倍、1.81 倍、4.86 倍；9.63 倍、4.25倍、4.27 倍、4.11 倍、4.13 倍、1.17 倍、1.42 倍，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表4 所示。

表4 黃櫨個(gè)體健康程度與黃櫨根系結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)性

較為健康和不健康的黃櫨根系與健康黃櫨根系相比，其G1～G7下根長、表面積以及根尖數(shù)均分別下降約78.2%、84.8%、78.6%、82.6%、73.1%和87.2%，其中不健康黃櫨在G1范圍內(nèi)的根系比根長、根系比根表面積以及根系根尖數(shù)分別比健康黃櫨低58.3%、52.4%和34.2%。

3.3 樹木形狀大小對(duì)黃櫨根系生長情況的影響

由表4 可知，黃櫨樹木形狀的大小同樣與其根系結(jié)構(gòu)存在聯(lián)系。其中，1 梯度下的黃櫨根系比根長、根系比根表面積、根系比根體積、根系連接均長、根尖數(shù)、分枝數(shù)以及連接數(shù)等指標(biāo)與小樹指標(biāo)比分別低71.7%、54.5%、35.3%、6.8%、59.2%、26.2%和30.2%。另外，1梯度與2 梯度間黃櫨根系結(jié)構(gòu)的各指標(biāo)存在較大差異。在G1～G3范圍中2 梯度黃櫨根系結(jié)構(gòu)的各指標(biāo)以及所占比例均高于1 梯度的根系結(jié)構(gòu)，而在G5～G7范圍中則低于1 梯度的根系結(jié)構(gòu)。其中，在G1級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)2 梯度的根系長度、表面積、體積以及根尖數(shù)的所占比例是1 梯度的3.68 倍、2.16 倍、3.02 倍、3.46 倍和2.34倍、3.72 倍，2.74、1.08 倍，而1 梯度在G5～G7范圍內(nèi)的根系長度、表面積、體積以及根尖數(shù)所占比例是2 梯度的1.25 倍、2.14 倍、1.71 倍、1.51 倍和1.87 倍、1.17 倍、1.07 倍、2.72 倍，由此可證明1 梯度黃櫨與2 梯度黃櫨相比存在細(xì)根比例降低但粗根增多的現(xiàn)象。

4 結(jié)論與討論

從黃櫨個(gè)體的健康程度與樹木大小的角度與其根系結(jié)構(gòu)進(jìn)行影響性對(duì)比分析，以此方式佐證黃櫨根系結(jié)構(gòu)對(duì)個(gè)體生長的影響。從研究結(jié)果中能得出，黃櫨大小受自身根系結(jié)構(gòu)影響，其比根長和比根面積會(huì)直接影響個(gè)體的生長情況。黃櫨的健康程度可以由分枝數(shù)、根系連接數(shù)、根系平均長度以及根尖數(shù)等因素得出。

黃櫨根系的比根長、根系比根表面積、根系連接長度、根系根尖數(shù)、分枝數(shù)以及連接數(shù)等因素都會(huì)隨著個(gè)體的老化而縮減。植物的根系是植物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的重要部分，同時(shí)也是地上部分賴以生存的基礎(chǔ)，即黃櫨根系結(jié)構(gòu)吸收營養(yǎng)物質(zhì)與水分的能力是可以直接映射黃櫨個(gè)體生長情況的重要指標(biāo)。黃櫨根系結(jié)構(gòu)中比根長因素與黃櫨從土壤中吸取營養(yǎng)物質(zhì)效率緊密相關(guān)。根系分枝數(shù)和連接數(shù)可表示黃櫨根系在地下延伸的廣度，同時(shí)分枝數(shù)與連接數(shù)同樣可表明黃櫨的個(gè)體生長發(fā)育情況。因此，隨著黃櫨根系各項(xiàng)指標(biāo)的下降，在一定程度上表示黃櫨個(gè)體健康程度也出現(xiàn)變化。

在本研究中，黃櫨直徑在0.0～0.1mm 的不健康，其細(xì)根比例會(huì)低于健康級(jí)別的黃櫨。同時(shí)，2 梯度下黃櫨根系結(jié)構(gòu)的特征指標(biāo)在0.0～0.5mm 級(jí)別內(nèi)，會(huì)明顯高于大樹指標(biāo)。由此可證明，隨著黃櫨個(gè)體健康程度的不斷下降，其根系組織能力也會(huì)隨之減弱。因此，可證明黃櫨個(gè)體生長情況與根系結(jié)構(gòu)之間存在直接聯(lián)系，黃櫨根系結(jié)構(gòu)的生長情況可以直接影響其健康程度和植株大小。