1. 引言
花生是我国重要的油料作物和经济作物,在种植业结构调整、提高农民收入、保障食用油脂供给安全中具有重要作用 [1] [2]。作物适时适量断根有利于减少营养体冗余生长 [3]、刺激新的不定根产生 [4]、促进植株良好生长 [5]、提高经济产量 [6]。断根技术已在小麦 [7]、水稻 [8]、大豆 [9]、玉米 [10] 等作物上应用均取得了较好效果。近年来,对花生断根也有一些研究,生育期间断根可控制植株地上部营养生长、减少无效花数量、促进干物质积累、提高荚果产量 [11] [12]。花生苗期断根可促进根系向深层土壤生长、延缓植株衰老 [13]。然而花生幼苗断根尤其是断主根对根系生长的影响,未见研究报道。因此,就花生幼苗不同主根长度时断主根对根系生长的影响进行研究,旨在探明花生幼苗不同时期断主根对根系生长的效应,为明确适宜的断根时期、断根促进根系生长提供依据。
2. 材料与方法
2.1. 试验材料
试验于2018年至2019年在青岛农业大学花生研究中心栽培生理实验室进行。供试花生品种为青花6号和青花7号。栽培基质为蛭石和珍珠岩以2:1比例混合而成。
2.2. 试验设计
设主根长度0.3 cm、2.5 cm、5 cm、10 cm、15 cm时切除根尖分生区(约3 mm) 5个断根处理,以不断主根为对照,分别以T1、T2、T3、T4、T5、CK表示。分别选用青花6号、青花7号大小一致的种子,用蒸馏水(20℃~25℃)浸泡4~4.5 h,置于25℃下保湿催芽,待种子发芽露白时,播于培养盒中,每个处理播种2盒,每盒播10粒,播种深度4 cm。播种后置于恒温培养箱中培养。培养盒深度为25~30 cm,以不影响幼苗根系生长为度。具体操作方法是,利用若干个直径15~20 cm的圆筒状装置,高度分别为2 cm、4.5 cm、9.5 cm、14.5 cm (比断根时的主根长度短0.5~1 cm),底部不封,放入培养盒中,装入基质,每个圆筒装置中心播种1粒种子,待主根分别长到2.5 cm、5 cm、10 cm、15 cm时,挖出圆筒装置,紧贴圆筒装置底部水平切去露出的根尖部分,再移回培养盒培养。出苗期(CK第一片真叶展开)每处理取10株(轻洗,保证根系完整性)调查不同处理根系生长。
2.3. 测定项目及方法
用直尺测量主、侧根长度,用计数法调查一级侧根数目,用根系扫描仪测定总根长和根表面积。
2.4. 数据处理
数据、图表处理在excel2013下进行,统计及差异显著性分析采用DPS数据处理系统。
3. 结果与分析
3.1. 断主根对花生幼苗主根生长的影响
由图1可见,在不同主根长度时断主根根尖后,主根基本不再伸长,两个品种表现一致。CK出苗时调查,青花6号T1、T2、T3、T4和T5处理的主根长度分别为0.3 cm、2.5 cm、5.0 cm、10.2 cm和15.2 cm,较CK处理的17.0 cm分别降低16.5 cm、14.5 cm、12.0 cm、7.0 cm和2.0 cm,只为CK的1.76%、14.71%、29.41%、60.00%和89.41%,差异均达极显著(P ≤ 0.01)水平。
注:图中小写英文字母不同示差异显著(P ≤ 0.05),大写英文字母不同示差异极显著(P ≤ 0.01),下同。Note: The lowercase English letters in the figure show significant differences (P ≤ 0.05), and the uppercase English letters show significant differences (P ≤ 0.01), the same applies below, the same below.
Figure 1. Effect of main root cutting on the main root length of peanut
图1. 断主根对花生幼苗主根生长的影响
3.2. 断主根对花生幼苗侧根生长的影响
3.2.1. 侧根长度
在不同主根长度时断主根根尖,明显影响侧根伸长。不同处理对侧根伸长的影响不同,T2和T3处理对侧根伸长的影响较小,其他处理侧根长度明显低于CK,T1处理对侧根生长影响最大,两个品种表现一致。CK出苗时调查,青花7号T1、T2、T3、T4和T5处理的最长侧根长度分别为3.3 cm、7.3 cm、6.7 cm、5.3cm和6.4 cm,较CK的8.1 cm分别减少4.8 cm、0.8 cm、1.4 cm、2.8 cm和1.7 cm,减少145.45%、10.96%、20.89%、52.83%和26.56%,差异均达极显著(P ≤ 0.01)水平(图2)。
3.2.2. 侧根数目
由图3可见,不同主根长度时断主根根尖,对侧根发生影响不同,主根5 cm时断主根根尖,可明显刺激侧根发生,增加侧根数量;主根10 cm和15 cm时断主根根尖,对侧根发生影响较小;主根较短时断主根根尖,严重影响侧根发生,两品种表现一致。T3处理青花6号和青花7号的一级侧根数目分别为 82.3条/株和85.8条/株,较CK的69.1条/株和69.8条/株分别增加13.2条/株和16.0条/株,增加16.04%和18.65%;T4和T5处理的一级侧根数目只较CK分别减少7.13%、3.75%和15.37%、6.08%,差异均达极显著(P ≤ 0.01)水平。
![](//html.hanspub.org/file/4-2181361x11_hanspub.png)
Figure 2. Effect of main root cutting on lateral root length of peanut
图2. 断主根对花生幼苗侧根长度的影响
![](//html.hanspub.org/file/4-2181361x12_hanspub.png)
Figure 3. Effect of main root cutting on the number of lateral roots of peanut
图3. 断主根对花生幼苗侧根数目的影响
3.3. 断主根对花生幼苗根系总长度的影响
随着主根长度的增加,断主根根尖对总根长的影响减少,两品种表现一致。青花6号T1、T2、T3、T4和T5处理的总根长分别为59.9 cm、87.1 cm、89.5 cm、91.5 cm和116.2 cm,较CK处理的125.2 cm分别减少65.3 cm、38.1 cm、35.7 cm、33.7 cm和9.0 cm,减少109.02%、43.74%、39.89%、36.83%和7.75%;青花7号T1、T2、T3、T4和T5处理的总根长较CK处理的分别减少132.27%、27.60%、25.73%、22.26%和12.21%,差异均达极显著(P ≤ 0.01)水平(图4)。
![](//html.hanspub.org/file/4-2181361x13_hanspub.png)
Figure 4. Effect of main root cutting on the total length of root system
图4. 断主根对花生幼苗根系总长度的影响
3.4. 断主根对花生幼苗根系表面积的影响
断主根对根系表面积的影响与对总根长的影响相似,随着主根长度的增加,断主根根尖对根系表面积的影响减少,两品种表现一致。青花6号T1、T2、T3、T4和T5处理的根系表面积分别为14.98 cm2、20.73 cm2、26.3 cm2、25.4 cm2和29.8 cm2,较CK处理的34.68 cm2分别减少19.70 cm2、13.95 cm2、8.38 cm2、9.28 cm2和4.88 cm2,减少131.51%、67.29%、31.86%、36.54%和16.38%;青花7号T1、T2、T3、T4和T5处理的根系表面积分别为19.49 cm2、26.84 cm2、29.28 cm2、29.66 cm2和32.3 cm2,较CK处理的36.63 cm2分别降低87.94%、36.48%、25.10%、23.50%和13.41%,差异均达极显著(P ≤ 0.01)水平(图5)。
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Figure 5. Effect of main root cutting on surface area of root system
图5. 断主根对花生幼苗根系表面积的影响
4. 讨论与结论
在作物生长发育过程中进行适度断根可明显改善作物生长发育状况,有利于协调营养生长和生殖生长的关系、增加干物质积累、提高产量。适宜的断根处理可明显改善大豆的根系生长状况与吸收能力 [13] [14];谷子断根移栽可使地下部和地上部形成旱生结构、根系分支增多、根层增加、冠层结构得到明显改善 [15] [16];小麦起身期至返青期深耘断根可增加根系干重和地上部干重,提高产量 [17]。适度断根可促进花生根系向深层土壤的生长、延缓植株衰老、提高荚果产量 [18];断根可促进番茄苗根系再生,再生根总长度、根系表面积等均显著增加,提高壮苗指数 [19]。花生根系包括主根及侧根,根系不同部位受损伤对花生根系的影响也不同,适当的伤根对根系生长可以起到一定的促进作用。本研究结果表明,花生出苗时调查,主根5 cm时断根尖可促进幼苗侧根生长,增加侧根数量和侧根长度,必将对出苗后的植株生长和产量形成产生积极影响。侧根构成花生根系主体,担负着吸收水分、矿质养分及合成物质的功能,发达的侧根有利于合成植物所需的某些有机物、激素及植物碱,对植物的生长和发育具有重要影响。
在花生幼苗主根长5 cm时断主根根尖,可以明显刺激侧根发生,促进根系生长。
基金项目
国家花生产业技术体系建设专项(CARS-13-生态与土壤管理)、山东省重大科技创新工程项目(2018YFJH0601)。
NOTES
*通讯作者。