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水分胁迫下新造地施磷深度对苦荞生长及根系分布的影响

薛小娇 张永清 马星星 杨甜 李平平 张文燕 王茹

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水分胁迫下新造地施磷深度对苦荞生长及根系分布的影响

    作者简介: 薛小娇 E-mail:xuexiaojiao915@126.com;
    通讯作者: 张永清, E-mail:yqzhang208@126.com
  • 基金项目: 国家自然科学基金项目(31571604);山西省应用基础研究项目(201801D221048)。

Effects of phosphorus application depth on the growth and root distribution of tartary buckwheat in infertile soil under water stress

    Corresponding author: ZHANG Yong-qing, E-mail:yqzhang208@126.com ;
  • 摘要:   【目的】  根系构型影响作物的抗旱能力,研究磷肥施用深度调节苦荞根系分布的可行性,为贫瘠干旱地区苦荞的生长提供科学养分管理措施。  【方法】  以‘黑丰1号’苦荞 (Fagopyrum tataricum L.) 为试验材料,进行根管土柱 (直径25 cm、高50 cm) 栽培试验,设置田间持水量65%~75% (W1)、45%~55% (W2) 和35%~45% (W3) 3种土壤水分条件,磷肥施用深度分别设置距离地表10 cm (P10)、20 cm (P20)、30 cm (P30) 以及3层均匀施用 (P-all) 4种方式,共有12个处理。在苦荞幼苗三叶一心期进行处理,生长22天后取样,测定根系构型,并记录生物量。  【结果】  干旱胁迫抑制了苦荞植株生长、干物质量的积累以及根系发育,其中W3水分条件抑制作用最为明显,导致苦荞株高、茎粗和叶面积较W1水分条件分别下降17.20%、18.03%和23.17%;根长、根表面积和根体积分别下降16.97%、20.39%和17.39%;地上部干物质量和根系干物质量分别下降39.16%、28.60%。干旱胁迫促进根系下扎,增加深层土壤中的根系分布。与W1水分条件相比,W2、W3水分条件下0—10和10—20 cm土层平均根长分别下降30.18%和27.55%、41.83%和41.02%,根系干物质量分别下降36.62%和33.61%、49.72%和48.11%;而20—30和30—45 cm土层中的苦荞平均根长则分别增加33.53%和42.52%、31.74%和50.95%,根系干物质量分别增加13.70%和26.84%、5.85%和28.64%。深层施磷促进施磷层土壤根系生长,与P-all处理相比,P10处理10—20 cm土层根长平均增加18.96%,P20处理20—30 cm土层平均增加32.39%,P30处理30—45 cm土层平均增加28.73%,根系干物质量依次分别增加26.62%、30.74%和24.65%。方差分析结果表明,各水分处理条件下,0—10和10—20 cm土层根系干物质量均表现为P10处理显著高于其他施磷处理,且其他处理间差异也达显著水平;而20—30、30—45 cm土层根系干物质量则表现为P20、P30施磷处理显著高于其他处理。  【结论】  水分和施磷深度对苦荞苗期植株生长以及根系分布均有显著影响。在干旱胁迫下,增加磷肥的施用深度可促进苦荞根系在20—45 cm深土壤中的分布,显著扩大根系对土壤养分和水分的获取空间,并最终促进苦荞的生长。本试验条件下,采样仅限于苦荞苗期,在水分胁迫条件下磷肥以10 cm的施肥深度效果最佳。
  • 图 1  不同水分胁迫和施磷深度下苦荞苗期不同土层的根长

    Figure 1.  Root length of tartary buckwheat seedlings in different soil layers under different water status and P application depths

    图 2  不同水分胁迫和施磷深度下苦荞苗期各土层根系干物质量

    Figure 2.  Dry mass in different soil layers of tartary buckwheat seedlings under different water stress and P application depth

    表 1  不同水分胁迫和施磷深度下苦荞苗期地上部的生长

    Table 1.  Shoot growth of tartary buckwheat seedlings under different water status and P application depths

    水分
    Water
    施磷深度
    P application depth
    株高 (cm)
    Plant height
    茎粗 (mm)
    Stem diameter
    叶面积 (cm2)
    Leaf area
    W1 P-all64.87 Ba6.36 Ba16.67 Ba
    P1069.60 Aa6.96 Aa20.25 Aa
    P2058.00 Ca5.78 Ca13.02 Ca
    P3049.67 Da4.81 Da10.31 Da
    W2 P-all60.53 Bb5.91 Bb15.03 Bb
    P1064.70 Ab6.41 Ab17.54 Ab
    P2056.27 Cb5.61 Cb11.89 Cb
    P3044.60 Db4.42 Db8.76 Db
    W3 P-all55.77 Bc5.31 Bc13.52 Bc
    P1060.13 Ac5.99 Ac14.87 Ac
    P2048.80 Cc4.85 Cc10.21 Cc
    P3035.80 Dc3.45 Dc7.69 Dc
    方差分析ANOVA
    水分Water (W)< 0.001< 0.001 0.001
    施磷深度P application depth (P)< 0.001< 0.001< 0.001
    W × P 0.025< 0.001 0.267
     注(Note):同列数据后不同大写字母表示同一水分条件下不同施磷深度间差异显著(P < 0.05),不同小写字母表示同一施磷深度下不同水分处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different capital letters in a column indicate significant difference among the P depth treatments under the same water status (P < 0.05), and different lowercase letters indicate significant difference among the water treatments under the same P application depth (P < 0.05).
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    表 2  不同水分胁迫和施磷深度下苦荞苗期植株根系生长状况

    Table 2.  Root growth of tartary buckwheat seedlings under different water status and P application depth

    水分
    Water
    施磷深度
    P application depth
    根长 (m)
    Root length
    根表面积 (cm2)
    Root surface area
    根体积 (cm3)
    Root volume
    W1 P-all169.61 Ba214.26 Ba34.47 Ba
    P10190.76 Aa261.25 Aa41.30 Aa
    P20135.31 Ca190.80 Ca26.55 Ca
    P30103.24 Da163.71 Da21.23 Da
    W2 P-all149.51 Bb202.98 Bb31.91 Bb
    P10169.11 Ab225.15 Ab34.24 Ab
    P20128.87 Cb177.69 Cb25.27 Cb
    P3095.56 Db122.50 Db19.43 Db
    W3 P-all146.23 Bc191.86 Bc30.04 Bc
    P10152.72 Ac203.26 Ac32.63 Ac
    P20120.27 Cc157.77 Cc23.28 Cc
    P3078.04 Dc107.87 Dc16.11 Dc
    方差分析ANOVA
    水分Water (W)< 0.001< 0.0010.001
    施磷深度P application depth (P)< 0.001< 0.001< 0.001
    W × P0.0440.0270.001
     注(Note):同列数据后不同大写字母表示同一水分条件下施磷深度间差异显著(P < 0.05),不同小写字母表示同一施磷深度下水分处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different capital letters in a column indicate significant difference among the P application depth treatments under the same water status, and different lowercase letters indicate significant difference among the water treatments under the same P application depth (P < 0.05).
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    表 3  不同水分胁迫和施磷深度下苦荞苗期的生物量 (g/pot, DW)

    Table 3.  Biomass of tartary buckwheat seedlings under different water status and P application depths

    水分
    Water
    施磷深度
    P application depth
    地上部干物质量
    Shoot dry biomass
    根系干物质量
    Root dry biomass
    W1 P-all10.752 Ba14.981 Ba
    P1012.938 Aa17.266 Aa
    P208.621 Ca12.786 Ca
    P303.013 Da9.185 Da
    W2 P-all8.596 Bb12.152 Bb
    P1010.935 Ab14.471 Ab
    P206.187 Cb10.248 Cb
    P302.476 Db7.519 Db
    W3 P-all7.431 Bc11.267 Bc
    P108.926 Ac13.562 Ac
    P203.268 Cc8.349 Cc
    P301.867 Dc5.532 Dc
    方差分析ANOVA
    水分Water (W)< 0.001< 0.001
    施磷深度P application depth (P)< 0.001< 0.001
    W × P0.1570.011
     注(Note):同列数据后不同大写字母表示同一水分条件下施磷深度间差异显著(P < 0.05),不同小写字母表示同一施磷深度下水分处理间差异显著(P < 0.05) Values followed by different capital letters in a column indicate significant differences among the P application depth treatments under the same water status, and different lowercase letters indicate significant differences among the water treatments under the same P application depth (P < 0.05).
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  • [1] 王祥龙, 苏翠翠, 马吉福, 陈学林. 延安新造耕地下不同品种马铃薯微量元素含量分析与评价[J]. 生物学通报, 2018, 53(11): 37–41. Wang X L, Su C C, Ma J F, Chen X L. Analysis and evaluation of trace elements in different varieties of potato under the new cultivated land in Yan'an[J]. Bulletin of Biology, 2018, 53(11): 37–41. doi:  10.3969/j.issn.0006-3193.2018.11.012
    [2] 陈怡平, 骆世明, 李凤民, 等. 对延安黄土沟壑区农业可持续发展的建议[J]. 地球环境学报, 2015, 6(5): 265–269. Chen Y P, Luo S M, Li F M, <italic>et al</italic>. Proposals on the sustainable development of agriculture in Yan'an gully regions[J]. Journal of Earth Environment, 2015, 6(5): 265–269. doi:  10.7515/JEE201505001
    [3] 刘铁辉. 陕西省子长县沟道土地的土壤肥力评价[J]. 水土保持通报, 2013, 33(4): 26–29, 36. Liu T H. Evaluation of soil fertility under different landuse in valleys and gullies in Zichang County of Shaanxi Province[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2013, 33(4): 26–29, 36.
    [4] 郎桂常. 苦荞麦的营养价值及其开发应用[J]. 中国粮油学报, 1996, (3): 9–14. Lang G C. Nutrition of bitter buckwheat and its popularization[J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 1996, (3): 9–14.
    [5] 赵刚, 唐宇, 马荣. 苦荞麦的营养和药用价值及其开发应用[J]. 农牧产品开发, 1999, (7): 17–18. Zhao G, Tang Y, Ma R. The nutritional and medicinal value of tartary buckwheat and it’s development and utilization[J]. Agriculture Products Development, 1999, (7): 17–18.
    [6] 田秀红, 任涛. 苦荞麦的营养保健作用与开发利用[J]. 中国食物与营养, 2007, (10): 44–46. Tian X H, Ren T. The function of health care and the utilization of development of tartary buckwheat[J]. Food and Nutrition in China, 2007, (10): 44–46. doi:  10.3969/j.issn.1006-9577.2007.10.015
    [7] 贾瑞玲, 马宁, 魏立平, 等. 50份苦荞种质资源农艺性状的遗传多样性分析[J]. 干旱地区农业研究, 2015, (5): 11–16, 89. Jia R L, Ma N, Wei L P, <italic>et al</italic>. Genetic diversity analysis on the agronomic characteristics of 50 tartary buckwheat germplasms[J]. Agricultural Research in the Arid Areas, 2015, (5): 11–16, 89. doi:  10.7606/j.issn.1000-7601.2015.05.03
    [8] 马祥, 刘勇, 魏小星, 等. 不同播期对苦荞‘黑丰1号’产量的影响[J]. 中国农学通报, 2019, 35(28): 7–10. Ma X, Liu Y, Wei X X, <italic>et al</italic>. Sowing dates: effects on yield of tartary buckwheat ‘Heifeng 1’[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2019, 35(28): 7–10. doi:  10.11924/j.issn.1000-6850.casb18080035
    [9] 闫小红, 尤云菲, 周兵, 等. 铝胁迫对苦荞种子萌发及幼苗生长特性的影响[J]. 江苏农业科学, 2019, 47(8): 68–71. Yan X H, You Y F, Zhou B, <italic>et al</italic>. Effects of Al stress on seed germination and seedling growth of <italic>Fagopyrum tataricum</italic>[J]. Jiangsu Agricultural Sciences, 2019, 47(8): 68–71.
    [10] 陆启环, 李发良, 张弢, 等. NaCl胁迫对19个苦荞品种生理特性及FtNHX1表达的影响[J]. 植物生理学报, 2017, (8): 1409–1418. Lu Q H, Li F L, Zhang T, <italic>et al</italic>. Effect of NaCl stress on physiological characteristics and FtNHX1 expression of nineteen tartary buckwheat varieties[J]. Plant Physiology Journal, 2017, (8): 1409–1418.
    [11] Xi B, Zhai L M, Liu J, <italic>et al</italic>. Long-term phosphorus accumulation and agronomic and environmental critical phosphorus levels in Haplic Luvisol soil, northern China[J]. Journal of Integrative Agriculture, 2016, 15(1): 200–208. doi:  10.1016/S2095-3119(14)60947-3
    [12] Bai Z H, Li H G, Yang X Y, <italic>et al</italic>. The critical soil P levels for crop yield, soil fertility and environmental safety in different soil types[J]. Plant and Soil, 2013, 372(1/2): 27–37.
    [13] Singh D K, Sale P W G, Routley R R. Increasing phosphorus supply in subsurface soil in northern Australia: Rationale for deep placement and the effects with various crops[J]. Plant and Soil, 2005, 269: 35–44. doi:  10.1007/s11104-004-2475-6
    [14] 赵亚丽, 杨春收, 王群, 等. 磷肥施用深度对夏玉米产量和养分吸收的影响[J]. 中国农业科学, 2010, 43(23): 4805–4813. Zhao Y L, Yang C S, Wang Q, <italic>et al</italic>. Effects of phosphorus placement depth on yield and nutrient uptake of summer maize[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2010, 43(23): 4805–4813. doi:  10.3864/j.issn.0578-1752.2010.23.005
    [15] 张永清, 李华, 苗果园. 施肥深度对春小麦根系分布及后期衰老的影响[J]. 土壤, 2006, 38(1): 110–112. Zhang Y Q, Li H, Miao G Y. Effect of fertilization depth on distribution and late senescence of root system of spring wheat[J]. Soils, 2006, 38(1): 110–112. doi:  10.3321/j.issn:0253-9829.2006.01.020
    [16] 路之娟, 张永清, 张楚. 干旱胁迫对不同苦荞品种苗期生长和根系生理特征的影响[J]. 西北植物学报, 2018, 38(1): 112–120. Lu Z J, Zhang Y Q, Zhang C. The seedling growth and root physiological traits of <italic>Fagopyrum tataricum</italic> cultivars under drought stress[J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2018, 38(1): 112–120. doi:  10.7606/j.issn.1000-4025.2018.01.0112
    [17] 郭肖, 宋毓雪, 张余, 等. 多效唑对苦荞主要农艺性状和产量的影响[J]. 上海农业学报, 2015, 31(6): 78–82. Guo X, Song S X, Zhang Y, <italic>et al</italic>. Effect of PPP333 treatment on main agronomic traits and yield of tartary buckwheat[J]. Acta Agriculturae Shanghai, 2015, 31(6): 78–82.
    [18] 陈杨, 李隆, 张福锁. 大豆和蚕豆苗期根系生长特征的比较[J]. 应用生态学报, 2005, 16(11): 2112–2116. Chen Y, Li L, Zhang F S. Root growth characteristics of soybean and faba bean at their seedling stage[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2005, 16(11): 2112–2116. doi:  10.3321/j.issn:1001-9332.2005.11.020
    [19] 马政华, 寇长林, 康利允. 不同水分条件下施磷位置对冬小麦生长发育及产量的影响[J]. 河南农业科学, 2016, 45(2): 49-55.

    Ma Z H, Kou C L, Kang L Y. Influence of phosphorus application in different soil depth on growth and yield of winter wheat under different water conditions[J]. 2016, 45(2): 49-55.
    [20] 李凤民, 鄢珣, 郭安红, 等. 试论麦类作物非水力根信号与生活史对策[J]. 生态学报, 2000, 20(3): 510–513. Li F M, Yan X, Guo A H, <italic>et al</italic>. A discussion on the non-hydraulic root-sourced signals and life history strategy of wheat crops[J]. Acta Ecologica Sinica, 2000, 20(3): 510–513. doi:  10.3321/j.issn:1000-0933.2000.03.029
    [21] Moran J F, Becana M, Iturbe-Ormaetxe I, <italic>et al</italic>. Drought induces oxidative stress in pea plants[J]. Planta, 1994, 194(3): 346–352.
    [22] 丁红, 张智猛, 戴良香, 等. 不同抗旱性花生品种的根系形态发育及其对干旱胁迫的响应[J]. 生态学报, 2013, 33(17): 5169–5176. Ding H, Zhang Z M, Dai L X, <italic>et al</italic>. Responses of root morphology of peanut varieties differing in drought tolerance to water-deficient stress[J]. Acta Ecologica Sinica, 2013, 33(17): 5169–5176. doi:  10.5846/stxb201206120843
    [23] 信乃诠, 侯向阳, 张燕卿. 我国北方旱地农业研究开发进展及对策[J]. 中国生态农业学报, 2001, 9(4): 58–60. Xin N Q, Hou X Y, Zhang Y Q. Important progress on research development and countermeasures of dryland agriculture in North China[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2001, 9(4): 58–60.
    [24] 山仑, 徐萌. 节水农业及其生理生态基础[J]. 应用生态学报, 1991, 2(1): 70–76. Shan L, Xu M. Water-saving agriculture and its physio-ecological bases[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 1991, 2(1): 70–76. doi:  10.3321/j.issn:1001-9332.1991.01.012
    [25] 李晓林, 陈新平, 崔俊霞, 丁宝建. 不同水分条件下表层施磷对小麦吸收下层土壤养分的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 1995, 1(2): 40–46. Li X L, Chen X P, Cui J X, Ding B J. Uptake of nutrients from subsoil by wheat as affected P supply under different soil moistures[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 1995, 1(2): 40–46. doi:  10.3321/j.issn:1008-505X.1995.02.006
    [26] 庞春花, 张紫薇, 张永清. 水磷耦合对藜麦根系生长、生物量积累及产量的影响[J]. 中国农业科学, 2017, 50(21): 4107–4117. Pang C H, Zhang Z W, Zhang Y Q. Effects of water and phosphorus coupling on root growth, biomass allocation and yield of quinoa[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2017, 50(21): 4107–4117. doi:  10.3864/j.issn.0578-1752.2017.21.005
    [27] 陈晓影, 刘鹏, 程乙, 等. 基于磷肥施用深度的夏玉米根层调控提高土壤氮素吸收利用[J]. 作物学报, 2020, 46(2): 238–248. Chen X Y, Liu P, Cheng Y, <italic>et al</italic>. The root-layer regulation based on the depth of phosphate fertilizer application of summer maize improves soil nitrogen absorption and utilization[J]. Acta Agronomica Sinica, 2020, 46(2): 238–248.
    [28] 康利允, 沈玉芳, 岳善超, 李世清. 不同水分条件下分层施磷对冬小麦根系分布及产量的影响[J]. 农业工程学报, 2014, 30(15): 140–147. Kang L Y, Shen Y F, Yue S C, Li S Q. Effect of phosphorus application in different soil depths on root distribution and grain yield of winter wheat under different water conditions[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2014, 30(15): 140–147. doi:  10.3969/j.issn.1002-6819.2014.15.019
    [29] 康利允, 李世清. 分层供水施磷对冬小麦生长及水分利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2012, 45(1): 85–92. Kang L Y, Li S Q. Influence of water supply and phosphorus application in different depth on growth and water use efficiency of winter wheat[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2012, 45(1): 85–92. doi:  10.3864/j.issn.0578-1752.2012.01.010
    [30] Lunch J P. Steep, cheap and deep: An ideotype to optimize water and N acquisition by maize root systems[J]. Annals of Botany, 2013, 112(2): 347–357. doi:  10.1093/aob/mcs293
    [31] Mi G H, Chen F J, Wu Q P, Zhang F S. Ideotype root architecture for efficient nitrogen acquisition by maize in intensive cropping systems[J]. Science China Life Sciences, 2010, 53(12): 1369–1373. doi:  10.1007/s11427-010-4097-y
    [32] Mu X, Chen F, Wu Q, Mi G H. Genetic improvement of root growth increases maize yield via enhanced post-silking nitrogen uptake[J]. European Journal of Agronomy, 2015, 63: 55–61. doi:  10.1016/j.eja.2014.11.009
  • [1] 张瑞富杨恒山范秀艳张宏宇柳宝林刘晶 . 施磷深度和深松对春玉米磷素吸收与利用的影响. 植物营养与肥料学报, 2018, 24(4): 880-887. doi: 10.11674/zwyf.17388
    [2] 邹显花吴鹏飞贾亚运马静马祥庆 . 杉木根系对不同磷斑块浓度与异质分布的阶段性响应. 植物营养与肥料学报, 2016, 22(4): 1056-1063. doi: 10.11674/zwyf.15076
    [3] 王昕唐宏亮申建波 . 玉米根系对土壤氮、磷空间异质性分布的响应. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(5): 1058-1064. doi: 10.11674/zwyf.2013.0504
    [4] 靳军英张卫华黄建国* . 干旱对扁穗牛鞭草生长、营养及生理指标的影响. 植物营养与肥料学报, 2011, 17(6): 1545-1550. doi: 10.11674/zwyf.2011.1071
    [5] . 红壤施氮对玉米水分胁迫指数的影响. 植物营养与肥料学报, 2010, 16(5): 1114-1119. doi: 10.11674/zwyf.2010.0511
    [6] 柏彦超钱晓晴沈淮东薛巧云王娟娟陈峰汪孙军 . 不同水、氮条件对水稻苗生长及伤流液的影响. 植物营养与肥料学报, 2009, 15(1): 76-81. doi: 10.11674/zwyf.2009.0111
    [7] 孙园园孙永健吴合洲马均* . 水分胁迫对水稻幼苗氮素同化酶及光合特性的影响. 植物营养与肥料学报, 2009, 15(5): 1016-1022. doi: 10.11674/zwyf.2009.0505
    [8] 张立新李生秀 . 长期水分胁迫下氮、钾对夏玉米叶片光合特性的影响 . 植物营养与肥料学报, 2009, 15(1): 82-90. doi: 10.11674/zwyf.2009.0112
    [9] 易镇邪王璞屠乃美 . 夏播玉米根系分布与含氮量对氮肥类型与施氮量的响应 . 植物营养与肥料学报, 2009, 15(1): 91-98. doi: 10.11674/zwyf.2009.0113
    [10] 柏彦超王娟娟倪梅娟史春霞周明耀钱晓晴 . 水分及铵、硝营养对水稻幼苗氮素吸收的影响. 植物营养与肥料学报, 2008, 14(1): 184-188. doi: 10.11674/zwyf.2008.0130
    [11] 任新茂李存东孙红春刘灵娣刘连涛 . 水分胁迫对棉花光合产物在下部“铃–叶系统”中运转分配的影响 . 植物营养与肥料学报, 2008, 14(6): 1149-1153. doi: 10.11674/zwyf.2008.0619
    [12] 田秀英王正银 . 硒对苦荞硒、总黄酮和芦丁含量、分布与累积的影响 . 植物营养与肥料学报, 2008, 14(4): 721-727. doi: 10.11674/zwyf.2008.0416
    [13] 张立新李生秀 . 水分胁迫下氮、钾对不同基因型夏玉米氮代谢的影响. 植物营养与肥料学报, 2007, 13(4): 554-560. doi: 10.11674/zwyf.2007.0404
    [14] 周毅郭世伟宋娜张崇林李想沈其荣 . 供氮形态和水分胁迫对苗期—分蘖期水稻光合与水分利用效率的影响. 植物营养与肥料学报, 2006, 12(3): 334-339. doi: 10.11674/zwyf.2006.0308
    [15] 史清亮陶运平张筱秀杨晶秋周运宁苏景谦 . 微生物菌剂对苦荞产量与黄酮含量的影响. 植物营养与肥料学报, 2004, 10(3): 331-333. doi: 10.11674/zwyf.2004.0322
    [16] 汪洪金继运周卫 . 不同水分状况下施锌对玉米生长和锌吸收的影响. 植物营养与肥料学报, 2003, 9(1): 91-97. doi: 10.11674/zwyf.2003.0117
    [17] 张淑香金柯蔡典雄汪德水姚宇卿 . 水分胁迫条件下不同氮磷组合对小麦产量的影响. 植物营养与肥料学报, 2003, 9(3): 276-279. doi: 10.11674/zwyf.2003.0304
    [18] 李秧秧邵明安 . 小麦根系对水分和氮肥的生理生态反应. 植物营养与肥料学报, 2000, 6(4): 383-388. doi: 10.11674/zwyf.2000.0404
    [19] 石岩林琪李素美位东斌于振文余松烈 . 土壤水分胁迫对小麦养分分配及产量的影响. 植物营养与肥料学报, 1998, 4(1): 50-56. doi: 10.11674/zwyf.1998.0108
    [20] 董永华史吉平李广敏商振清韩建民 . ABA和6-BA对水分胁迫下玉米幼苗碳素同化关键酶的影响. 植物营养与肥料学报, 1997, 3(2): 182-188. doi: 10.11674/zwyf.1997.0213
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-12-23
  • 网络出版日期:  2020-09-24
  • 刊出日期:  2020-08-31

水分胁迫下新造地施磷深度对苦荞生长及根系分布的影响

    作者简介:薛小娇 E-mail:xuexiaojiao915@126.com
    通讯作者: 张永清, yqzhang208@126.com
  • 1. 山西师范大学生命科学学院,山西临汾 041004
  • 2. 山西师范大学地理科学学院,山西临汾 041004
  • 基金项目: 国家自然科学基金项目(31571604);山西省应用基础研究项目(201801D221048)。
  • 摘要:   【目的】  根系构型影响作物的抗旱能力,研究磷肥施用深度调节苦荞根系分布的可行性,为贫瘠干旱地区苦荞的生长提供科学养分管理措施。  【方法】  以‘黑丰1号’苦荞 (Fagopyrum tataricum L.) 为试验材料,进行根管土柱 (直径25 cm、高50 cm) 栽培试验,设置田间持水量65%~75% (W1)、45%~55% (W2) 和35%~45% (W3) 3种土壤水分条件,磷肥施用深度分别设置距离地表10 cm (P10)、20 cm (P20)、30 cm (P30) 以及3层均匀施用 (P-all) 4种方式,共有12个处理。在苦荞幼苗三叶一心期进行处理,生长22天后取样,测定根系构型,并记录生物量。  【结果】  干旱胁迫抑制了苦荞植株生长、干物质量的积累以及根系发育,其中W3水分条件抑制作用最为明显,导致苦荞株高、茎粗和叶面积较W1水分条件分别下降17.20%、18.03%和23.17%;根长、根表面积和根体积分别下降16.97%、20.39%和17.39%;地上部干物质量和根系干物质量分别下降39.16%、28.60%。干旱胁迫促进根系下扎,增加深层土壤中的根系分布。与W1水分条件相比,W2、W3水分条件下0—10和10—20 cm土层平均根长分别下降30.18%和27.55%、41.83%和41.02%,根系干物质量分别下降36.62%和33.61%、49.72%和48.11%;而20—30和30—45 cm土层中的苦荞平均根长则分别增加33.53%和42.52%、31.74%和50.95%,根系干物质量分别增加13.70%和26.84%、5.85%和28.64%。深层施磷促进施磷层土壤根系生长,与P-all处理相比,P10处理10—20 cm土层根长平均增加18.96%,P20处理20—30 cm土层平均增加32.39%,P30处理30—45 cm土层平均增加28.73%,根系干物质量依次分别增加26.62%、30.74%和24.65%。方差分析结果表明,各水分处理条件下,0—10和10—20 cm土层根系干物质量均表现为P10处理显著高于其他施磷处理,且其他处理间差异也达显著水平;而20—30、30—45 cm土层根系干物质量则表现为P20、P30施磷处理显著高于其他处理。  【结论】  水分和施磷深度对苦荞苗期植株生长以及根系分布均有显著影响。在干旱胁迫下,增加磷肥的施用深度可促进苦荞根系在20—45 cm深土壤中的分布,显著扩大根系对土壤养分和水分的获取空间,并最终促进苦荞的生长。本试验条件下,采样仅限于苦荞苗期,在水分胁迫条件下磷肥以10 cm的施肥深度效果最佳。

    English Abstract

    • 黄土高原沟壑区是我国主要的中、低产田之一。降水量少且分配不均、水土流失严重、土壤瘠薄、干旱频发、粮食产量低而不稳,当地的粮食需求量与实际供应量之间的矛盾日益加剧[1]。近些年,我国政府在黄土高原部分沟壑区开展了治沟造地工程项目,以根治水土流失。但在使用机械化里切外垫的方法造地的过程中,黄土母质性生土露出,土壤结构遭到破坏,再次加剧了新造地土壤贫瘠,尤其是土壤氮、磷含量匮乏,再加上干旱的外界环境条件,不利于新造地地区农业发展[2-3],并最终影响到了黄土高原沟壑区治沟造地的效果。因此,研究黄土高原地区不同水分条件下新造地土壤培肥,促使根系通过改变自身的原有空间构型而使根系向下深扎,扩大根系觅水和觅肥的空间,促进作物生长,具有重要的理论与现实意义。

      苦荞 (Fagopyrum tataricum L.) 为蓼科 (Polygonaceae) 荞麦属 (Fagopyrum) 杂粮作物[4],并被人们称为“五谷之王”、“药用之王”。在黄土高原地区,由于苦荞有抗旱、耐瘠薄、生育期较短、适应能力强等特点而具有明显的区位优势,并已成为当地农业发展具有代表性的重要杂粮之一。但目前有关苦荞的研究主要集中在药用价值与营养价值[5-6]、种质资源[7]、栽培措施[8]、金属元素和盐类对其的影响[9-10]等方面,而关于苦荞对逆境响应方面的研究较少,尤其是研究不同水肥管理模式下苦荞对于瘠薄地区的适应性方面更是鲜有报道。

      磷是作物生长必需的大量元素之一,磷肥的不当使用不仅不会增产,还会造成资源的浪费,乃至环境的污染[11-12]。关于深层施肥对植株生长及根系分布的影响,国内外学者做了大量的研究。Singh等[13]认为,干旱胁迫下磷肥深施 (10~15 cm) 处理与浅施 (5~7 cm) 处理相比,春小麦地上部生物量和产量均增加;赵亚丽等[14]通过采用桶栽和大田相结合的方法,研究发现充分供水条件下磷肥集中深施 (15 cm) 显著提高夏玉米产量、养分吸收量及磷的利用效率;张永清等[15]研究表明,通过调节施肥深度可以改变小麦在不同土层深度的根系分布,且在施肥层次中根系所占的比例较大。纵观前人的研究可以发现,有关施磷深度对作物生长影响方面的研究主要集中在大宗作物上,而苦荞等小杂粮作物被认为“抗逆”因而更多被种植在逆境土壤上,相关研究却相对较少,研究施磷对杂粮作物根系的调控作用,进而探索扩大其觅水、觅肥空间的可能性,对黄土高原旱薄区农业发展具有重要的现实意义。为此,本试验针对黄土高原新造地土壤的特点,拟采用根管土柱模拟试验的方法,以山西省黄土高原地区主栽苦荞品种‘黑丰1号’为供试材料,探讨不同水分胁迫下黄土高原新造地施磷深度对苦荞根系分布及幼苗生长的影响,旨在为当地苦荞旱作栽培及水肥管理提供技术支持和理论依据。

      • 供试苦荞选用黄土高原地区大面积栽培的‘黑丰1号’品种。供试土壤采用黄土母质上发育而成的石灰性褐土距地表3 m以下养分含量较低的生土,以最大限度地模拟新造地土壤条件。供试土壤田间持水量为21.6%、有机质含量2.23 g/kg、全氮含量0.06 g/kg、速效磷含量2.35 mg/kg、速效钾含量91.04 mg/kg。根管土柱试验在山西师范大学室外防雨棚内进行,使用直径为25 cm、高50 cm的PVC管为根管模拟大田环境,PVC圆柱桶底部用塑料布封底,埋入土中,上沿高出地面约5 cm,每土柱装过筛后的风干土30 kg。

      • 试验设3个水分条件、4个磷施用深度,共12个处理。土壤含水量水平参照路之娟等[16]的方法,设正常供水 (W1,控制土壤含水量为田间持水量的65%~75%);中度干旱 (W2,控制土壤含水量为田间持水量的45%~55%);重度干旱 (W3,控制土壤含水量为田间持水量的35%~45%) 3个土壤含水量处理。施磷深度设磷肥全部施在距离地表10 cm处 (P10)、20 cm处 (P20)、30 cm处 (P30) 和3层均匀施入磷肥 (P-all)。完全随机排列,每个处理8次重复,共96个土柱。土柱装土时,先将用塑料布封底后的根管埋入事先挖好的土坑中,上沿高出地面约5 cm,然后开始装土。P30处理,先装土至15 cm厚 (风干土10 kg),施磷,然后装入剩余土壤;P20处理,先装土25 cm厚 (风干土16.7 kg),施磷,然后再装入剩余土壤;P10处理,先装土35 cm厚 (风干土23.4 kg),施磷,然后装入剩余土壤;P-all处理,将磷肥分为3等份,分别在15、25、35 cm处施入。为了保障试验不受其它营养元素的影响,每个土柱均底施N 0.2 g/kg、K2O 0.2 g/kg土,供试氮、磷、钾肥分别为尿素 (N 46%)、过磷酸钙 (P2O5 15%) 和硫酸钾 (K2O 52%)。氮、钾肥称好后与过筛沙土搅拌均匀后装入管内。试验实施时,选取健康成熟、饱满均一的苦荞种子,经3%的过氧化氢消毒5 min,蒸馏水冲洗3次并浸泡24 h后,按常规方法适时播种,每土柱播种21粒 (2019年5月8日),所有土柱等量浇水以保证种子顺利出苗。待两叶一心时 (2019年5月18日) 间苗,每土柱留苗6株,随机排列,三叶一心时 (2019年6月3日) 开始分梯度控水。采用称重法控制水分,每天称重一次,对下降到水分指标下限的土柱进行定量灌水,使每土柱都维持在对应的土壤含水量水平。控水期间,如遇雨天则用塑料薄膜进行防雨,以防自然降水对试验造成影响。

      • 于苗期 (2019年6月25日) 将地上部刈割后保鲜备用,将土柱挖出;打开PVC管后分别截取0—10、10—20、20—30、30—45 cm土层,将截取下来的土层放置在42目的尼龙袋中,用水反复冲洗,使袋中的土全部冲走,然后取出根,用流水冲洗干净备用。采用英国产Delta-TSCAN根系分析系统测定根系的长度、表面积、体积参数;株高采用直尺测量,茎粗采用游标卡尺测量,叶面积用叶面积仪测定,植株地上部干物质量与根系干物质量采用烘干称重法测定。

      • 用Microsoft Excel和SPSS 19.0软件对数据进行统计分析,用LSD法比较处理间在0.05水平上的差异显著性。

      • 株高和茎粗是苦荞重要的农艺性状,对苦荞抗倒伏性乃至产量的高低具有重要的影响[17]。由表1可知,水分和施磷深度显著影响苦荞苗期地上部生长,且两者对株高和茎粗交互作用均达显著水平。干旱胁迫显著抑制了苦荞苗期地上部的生长,与W1处理相比,W2与W3处理株高、茎粗和叶面积分别平均降低6.62%、6.52%和11.67%,17.20%、18.03%和23.17%。适当深施磷肥能够显著缓解作物在逆境中的受胁迫程度,与P-all处理相比,P10处理显著提高了不同水分处理下的株高、茎粗和叶面积,平均提高7.32%、10.13%和16.45%,而P20、P30处理则显著降低了不同水分处理下的株高、茎粗和叶面积,原因可能是由于在苗期根系生长时间较短,下扎到20 cm以下土层深度的根系数量受限,所以导致苦荞植株没有吸收到足够的养分。方差分析结果表明,苦荞幼苗的株高、茎粗和叶面积在不同水分和不同施磷处理之间均达到显著差异水平 (P < 0.05)。以上结果表明,水分胁迫下适当深施磷肥可以缓解作物在干旱逆境中的受胁迫程度,使植株地上部营养器官更好的生长。

        表 1  不同水分胁迫和施磷深度下苦荞苗期地上部的生长

        Table 1.  Shoot growth of tartary buckwheat seedlings under different water status and P application depths

        水分
        Water
        施磷深度
        P application depth
        株高 (cm)
        Plant height
        茎粗 (mm)
        Stem diameter
        叶面积 (cm2)
        Leaf area
        W1 P-all64.87 Ba6.36 Ba16.67 Ba
        P1069.60 Aa6.96 Aa20.25 Aa
        P2058.00 Ca5.78 Ca13.02 Ca
        P3049.67 Da4.81 Da10.31 Da
        W2 P-all60.53 Bb5.91 Bb15.03 Bb
        P1064.70 Ab6.41 Ab17.54 Ab
        P2056.27 Cb5.61 Cb11.89 Cb
        P3044.60 Db4.42 Db8.76 Db
        W3 P-all55.77 Bc5.31 Bc13.52 Bc
        P1060.13 Ac5.99 Ac14.87 Ac
        P2048.80 Cc4.85 Cc10.21 Cc
        P3035.80 Dc3.45 Dc7.69 Dc
        方差分析ANOVA
        水分Water (W)< 0.001< 0.001 0.001
        施磷深度P application depth (P)< 0.001< 0.001< 0.001
        W × P 0.025< 0.001 0.267
         注(Note):同列数据后不同大写字母表示同一水分条件下不同施磷深度间差异显著(P < 0.05),不同小写字母表示同一施磷深度下不同水分处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different capital letters in a column indicate significant difference among the P depth treatments under the same water status (P < 0.05), and different lowercase letters indicate significant difference among the water treatments under the same P application depth (P < 0.05).
      • 根长、根表面积和根体积是分析根系生长最常用的指标,能直接反映出根系与外界环境的关系[18]。由表2可知,干旱胁迫显著抑制了苦荞苗期地下部的生长,与W1处理相比,W2、W3处理下根长、根表面积和根体积均显著降低 (P < 0.05),W2处理下上述各指标平均下降9.33%、12.25%和10.28%,而W3处理则平均下降16.97%、20.39%和17.39%。由此可以看出:水分胁迫越严重,每个指标下降的幅度就越大。适当深施磷肥能够使水分胁迫下的根系向下深扎,从而更好地利用下层土壤中的水分,使得苦荞在水分胁迫条件下仍能较好地生长。从不同施磷深度看,与P-all处理相比,P10处理显著提高了不同水分条件下的根长、根表面积和根体积 (P < 0.05),分别平均提高10.15%、13.23%和12.19%。而P20和P30处理的磷肥集中分布在下层土壤,再加上磷素自身的移动性较弱,所以P20、P30处理较P-all处理相比,苗期的总根长、根表面积和根体积均显著下降 (P < 0.05)。水分和施磷深度的交互作用显著影响苦荞苗期的根长、根表面积和根体积,所有处理中以P10W1处理的根长、根表面积和根体积最高,而P30W3最低。

        表 2  不同水分胁迫和施磷深度下苦荞苗期植株根系生长状况

        Table 2.  Root growth of tartary buckwheat seedlings under different water status and P application depth

        水分
        Water
        施磷深度
        P application depth
        根长 (m)
        Root length
        根表面积 (cm2)
        Root surface area
        根体积 (cm3)
        Root volume
        W1 P-all169.61 Ba214.26 Ba34.47 Ba
        P10190.76 Aa261.25 Aa41.30 Aa
        P20135.31 Ca190.80 Ca26.55 Ca
        P30103.24 Da163.71 Da21.23 Da
        W2 P-all149.51 Bb202.98 Bb31.91 Bb
        P10169.11 Ab225.15 Ab34.24 Ab
        P20128.87 Cb177.69 Cb25.27 Cb
        P3095.56 Db122.50 Db19.43 Db
        W3 P-all146.23 Bc191.86 Bc30.04 Bc
        P10152.72 Ac203.26 Ac32.63 Ac
        P20120.27 Cc157.77 Cc23.28 Cc
        P3078.04 Dc107.87 Dc16.11 Dc
        方差分析ANOVA
        水分Water (W)< 0.001< 0.0010.001
        施磷深度P application depth (P)< 0.001< 0.001< 0.001
        W × P0.0440.0270.001
         注(Note):同列数据后不同大写字母表示同一水分条件下施磷深度间差异显著(P < 0.05),不同小写字母表示同一施磷深度下水分处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different capital letters in a column indicate significant difference among the P application depth treatments under the same water status, and different lowercase letters indicate significant difference among the water treatments under the same P application depth (P < 0.05).
      • 生物量是反映植物生长好坏最直接的指标,较高的生物量可以为作物高产奠定基础[19]。由表3可知,水分和施磷深度的交互作用显著影响根系干物质量,干旱处理抑制了苦荞苗期的正常生长,表现为干物质积累量在同一施磷深度均低于正常水分处理,且随着干旱程度的加剧,积累量呈降低的趋势。从不同水分处理看,与W1处理相比,W2处理下的地上部干物质量、根系干物质量平均下降20.18%、18.13%,而W3处理则平均下降39.16%、28.60%。适宜的施磷深度会促进苦荞苗期干物质量的积累,在同一水分条件下,地上部干物质量和根系干物质量均为P10处理下最大,且不同处理之间的差异达显著水平 (P < 0.05)。方差分析结果表明,苦荞幼苗的地上部干物质量和根系干物质量在不同水分和不同施磷深度处理之间也均达到显著差异水平 (P < 0.05)。以上结果表明:水分胁迫下适当深施磷肥可促使根系向下深扎,使植株吸收更多的水分和养分,从而提高植株的干物质积累量。生长前期在10 cm处集中施磷,保障了苦荞在苗期可以得到充足的养分供应,为后期根系向下生长奠定了基础。

        表 3  不同水分胁迫和施磷深度下苦荞苗期的生物量 (g/pot, DW)

        Table 3.  Biomass of tartary buckwheat seedlings under different water status and P application depths

        水分
        Water
        施磷深度
        P application depth
        地上部干物质量
        Shoot dry biomass
        根系干物质量
        Root dry biomass
        W1 P-all10.752 Ba14.981 Ba
        P1012.938 Aa17.266 Aa
        P208.621 Ca12.786 Ca
        P303.013 Da9.185 Da
        W2 P-all8.596 Bb12.152 Bb
        P1010.935 Ab14.471 Ab
        P206.187 Cb10.248 Cb
        P302.476 Db7.519 Db
        W3 P-all7.431 Bc11.267 Bc
        P108.926 Ac13.562 Ac
        P203.268 Cc8.349 Cc
        P301.867 Dc5.532 Dc
        方差分析ANOVA
        水分Water (W)< 0.001< 0.001
        施磷深度P application depth (P)< 0.001< 0.001
        W × P0.1570.011
         注(Note):同列数据后不同大写字母表示同一水分条件下施磷深度间差异显著(P < 0.05),不同小写字母表示同一施磷深度下水分处理间差异显著(P < 0.05) Values followed by different capital letters in a column indicate significant differences among the P application depth treatments under the same water status, and different lowercase letters indicate significant differences among the water treatments under the same P application depth (P < 0.05).
      • 水分和养分直接影响作物根系在土层中的分布,也是农业生产中最常用的根系调控措施。本试验条件下,水分和施磷深度显著影响苦荞苗期根系在土壤中的分布。随着土壤深度的增加,土层内的根变少,但在施磷点附近苦荞的根急剧增加,并使根系分布模式发生变化。

        方差分析表明,水分、施磷深度以及两者的交互作用显著影响各个土层的根长,W1处理0—10、10—20、20—30和30—45 cm土层的苦荞苗期平均根长分别为57.01、46.06、24.98 和 21.69 m,干旱胁迫条件下,表层根系的根长减少,而深层根长相对增多,且这种根系分布模式有利于根系对深层土壤水分和养分的吸收利用。不同水分条件下,改变施磷深度后根长分布也存在差异,与W1处理相比,W2、W3处理的0—10和10—20 cm土层平均根长分别下降30.18% 和 27.55%、41.83%和41.02% (P < 0.05),而20—30和30—45 cm土层则增加33.53%和42.52%、31.74%和50.95% (P < 0.05)。施磷深度对苦荞苗期根长的空间分布也产生巨大的影响,从图1可以看出,无论处于哪种水分条件下,相比P-all处理,P10、P20和P30处理分别增加了施磷土层的根长,P10处理10—20 cm土层根长平均增加18.96%,P20处理20—30 cm土层平均增加32.39% (P < 0.05),P30处理30—45 cm土层平均增加28.73% (P < 0.05)。

        图  1  不同水分胁迫和施磷深度下苦荞苗期不同土层的根长

        Figure 1.  Root length of tartary buckwheat seedlings in different soil layers under different water status and P application depths

        图1图2可知,根系干物质量分布的变化规律与根长分布的变化规律相同。方差分析表明,水分条件与施磷深度均极显著影响各个土层根系干物质量 (P < 0.01),且水分和施磷深度的交互作用也显著影响各个土层根系干物质量 (P < 0.05)。与W1处理相比,W2、W3处理下0—10和10—20 cm土层平均根系干物质量均显著降低,分别下降36.62%和33.61%、49.72%和48.11%,而20—30和30—45 cm土层则增加13.70%和26.84%、5.85%和28.64% (P < 0.05),说明干旱胁迫会导致浅层根系干物质量减少,而深层根系干物质量相对增多,这种根系分布模式会促进根系对深层土壤水分和养分的吸收利用。施磷土层的根系干物质量增加,使根系分布模式发生改变,下层施磷有利于促进深层根系发育,从图2可以看出,无论处于哪种水分条件下,相比P-all处理,P10、P20和P30处理分别增加了施磷土层的根系干物质量,P10处理下10—20 cm土层根系干物质量平均增加26.62%,P20处理20—30 cm土层平均增加30.74%,P30处理30—45 cm土层平均增加24.65%。LSD法比较表明,无论哪种水分条件下,0—10和10—20 cm土层根系干物质量均以P10处理显著高于其他处理,其他处理间差异也显著,而20—30、30—45 cm土层均以施磷点P20、P30处理根系干物质量最高。

        图  2  不同水分胁迫和施磷深度下苦荞苗期各土层根系干物质量

        Figure 2.  Dry mass in different soil layers of tartary buckwheat seedlings under different water stress and P application depth

        结果表明,干旱胁迫增加了深层土壤的根系,促进根系下扎,深层施磷可以使施磷点附近的根系增多,从而改变根系的分布模式。

      • 作物根系的形态结构直接体现出作物生长发育水平和作物对土壤水分和矿质元素的吸收能力[20]。在逆境环境中,根系的下扎深度、根系的分支以及根毛的多少都会直接决定作物根系对土壤水分和养分吸收能力的强弱,较长的根长、较大的根表面积和根体积都会有利于作物对水分和养分的吸收利用[21-22]。在旱地农作中合理施肥以调控根系在土壤中的分布,提高土壤深层水分的利用率,是“以肥调水,以水促肥”的机理所在[23]。本研究表明,不同水分条件与施磷深度之间的互作对苦荞生长与根系分布产生明显的影响。

        已有研究认为提高对深层土壤水分的利用效率是提高旱地作物生产效率的重要途径[24],但前提条件是作物根系必须下扎到深层土壤中,深层根系的下扎量直接影响植物对深层土壤养分的利用[25]。在相同施磷深度下,随着干旱胁迫的加剧,苦荞的各个指标均呈下降的趋势,但较正常水分条件下,干旱胁迫促进了深层根系的伸长生长,增加了深层根系生物量,使植株吸收更多的水分和养分,提高植株的抗旱性,这应该是植物自身的一种适应性表现。关于水分与施磷深度对苦荞苗期植株干物质量的积累与分配研究结果表明,在相同施磷深度下,地上部干物质积累量均表现为在正常水分条件下达到最大,且显著高于其他处理,显示出了充足的水分供应对促进营养器官生长的重要作用。根系质量在各个施磷深度水平下的表现也与地上部干物质积累量的规律相同,这可能是由于充足的水分条件使得光合作用增强,促进了有机物的积累,使植株的干物质量增多[26]

        从不同施磷深度看,无论水分条件如何,深层施磷均会促进苦荞深层根系的生长,且根系的各个参数均在P10条件下达到最大值,表明无论灌溉与否,在农作中均可通过改变磷肥的施用深度,增大根系与土壤的接触面积,从而提高作物根系对深层土壤的水分和养分的吸收利用,这与陈晓影等[27]研究结果相一致。本研究中,与P-all处理相比,P20与P30处理均显著降低了苦荞在不同水分条件下的株高、茎粗、叶面积和干物质积累量,原因可能是在苗期根系生长时间较短,下扎到20 cm以下土层深度的根数量受限,且磷素自身的移动性较弱,所以导致苦荞植株没有吸收到足够的养分。

        水分和磷素是作物能够良好生长的重要物质条件,二者缺一不可。干旱胁迫处理抑制表层根系生长,但深施磷肥则促进施磷层附近的根系生长,从而表现出明显的趋肥性,表明干旱胁迫下深施磷肥会增加根系在深层土壤中的分布,促进根系向下深扎,这与康利允等[28]研究结果相一致。苦荞苗期根系干物质积累量与土壤水分含量和施磷深度密切相关 (图2),与正常水分处理相比,干旱胁迫处理会导致苦荞表层根系干物质量下降,而深层根系干物质量相对增加,如果深施磷肥则会进一步增加深层根系的分配比例,说明水分胁迫和深施磷肥会促进苦荞深层根系发育,且两者之间是正交互作用,这与康利允等[29]研究结果相一致。本研究结果表明,水分条件和施磷深度的交互作用影响苦荞苗期地上部和根系的生长以及干物质量积累,所有处理中P10W1处理下的各项指标的值达到最高,而P30W3处理下最低,原因一方面是由于干旱胁迫抑制了植株对水分和养分的吸收利用;另一方面是由于苦荞在生长初期,根系大部分都聚集在表层,下扎到深处的根系数量受限,而且作物对磷素营养的临界期往往又多在幼苗期,所以P20与P30处理使苦荞植株在苗期缺少养分供给,直接影响了苦荞的生长。总体而言,较深的根系分布能够提升作物对深层土壤水分和养分的吸收利用,进而提高植株的水肥利用效率,并增强植株的抗旱性以及植株的抗倒伏性。反之,如果植物的根系较浅且生长在土壤瘠薄或环境胁迫较严重的地方,则会导致植株缺乏营养或加重胁迫程度[30-32]。由此可见,适当的调控土壤水分条件和施磷深度去改变苦荞苗期的根系构型,是促进植株后期生长,提高苦荞抗逆性和水肥利用效率的重要途径之一。

      • 水分和施磷深度影响着苦荞苗期的生长和根系分布,并且两者之间有显著的交互作用。改变磷肥的施用深度可有效调控苦荞苗期的根系分布。干旱条件下,适当深施磷肥一方面可以起到“以肥调水”的作用,另一方面可以使苦荞在出苗后的磷素营养临界期内尽可能早的得到一定的磷素供给,使苗期根系生长发育良好,为下一步向深层生长奠定基础。在本试验条件下,磷肥的施用深度以10 cm较为适宜。

    参考文献 (32)

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