北京综合试验站

张国军　王晓玥　任建成　戚元勇　彭义杰

　　摘 要：【目的】研究篱架‘顺行水平龙干形’葡萄根系分布规律，为该种植模式的配套肥水及土壤管理提供试验依据。【方法】以北京平原区典型沙壤土葡萄园6年生瑞锋无核自根苗葡萄树为试材，利用挖掘法并区隔根系：将距主干水平向外1m，深1.2m的土用水细心冲洗将根系与土壤分开，不时用竹竿标记并固定根的位置，以保证冲洗出来的根与在土壤中

的位置无较大变化，用水平细线区隔，分设水平方向4段，垂直方向4段，并分区剪取根系样品，测定根系长度、数量和干重。【结果】6年生瑞锋无核葡萄树主要的根系为1级根（直径≤2.0mm），占比达80%以上。主要吸收根系（1级根）在水平方向上以距主干40cm之内占比最大，可达70-90%，在40cm之外还存在一个占比达10-30%吸收根系分布区；吸收根系在垂直方向分布较均匀，0-40cm深度有56.9-58.5%，深于40cm还有约41.5-43.1%的分布。【结论】埋土区‘顺行水平龙干形’篱架栽培葡萄根系在水平方向上分布集中，而且延主干向外呈指数衰减。葡萄根系在垂直方向上分布广，纵向呈线性衰减。

　　关键词： 葡萄，埋土防寒区，顺行水平龙干形，根系分布

　　葡萄根系在土壤中的分布规律，是制订葡萄园土壤、肥料及水分高效管理的重要依据，对指导葡萄栽培生产具有重要的现实意义。我国北方传统葡萄产区，冬季干寒，葡萄枝蔓易失水抽干，同时根系也易受冻，需将葡萄枝蔓全部埋入土中方可安全越冬。埋土防寒产区葡萄树体的根系分布与当地的冬季绝对低温及持续时间、土壤类型等自然因素关系密切，栽培管理中所选用的架式、树形、肥水管理方式及品种等也对根系分布有重要影响。我国学者对北方埋土区葡萄的土壤类型、不同架式与树形、不同灌溉方式、不同树龄等与葡萄根系分布的关系有过相关报道。近年来，‘顺行水平龙干形’整形方式（篱架中应用也有称为‘厂’形或倒L形，棚架中或称T形）在我国葡萄埋土区的应用有明显增加的趋势，其在葡萄树体的树势调控、通透性、省力化枝蔓管理、病虫害防控、花果管理等方面有比较优势，在适宜于机械作业和果实品质一致性上则更具明显的优势，有望成为我国传统产区葡萄园改造升级的新型栽培模式。这种栽培模式要求有匹配度较高的成套栽培管理技术集成，其中，在整形、产量、品质及树体营养等方面已有相关研究报道，但在埋土防寒区该整形方式葡萄根系的分布规律研究显有报道，肥水和土壤管理仍然延用传统扇形或小棚架的习惯，自身的根系分布特点还不明晰。此外，一些传统供水方式的葡萄园有意改用更高效的滴灌供水系统，这两种供水方式在土壤湿润范围等方面差别较大，能否顺利衔接或过渡期如何设计供水制度，均需明确葡萄树的根系分布状况。为进一步完善该种植模式的土肥水管理制度，特别是确立和完善更科学、更实用的现代规模化葡萄种植使用的滴灌供水制度，我们开展了“顺行水平龙干形”篱架栽培葡萄树根系分布规律调查研究，以期为制订该种种植模式下全新的土肥水高效管理制度提供试验依据。

　　1　材料与方法

　　1.1　 试验材料

　　本试验在北京市农林科学院平谷基地进行，建园及生产管理较为严格，定植时开深、宽均为60cm的定植沟，施足腐熟的有机肥（鸡粪）作为底肥，从第三年起，单侧开沟施基肥，开沟位置在距主干基部40cm处，深度达40cm，宽约30cm补施基肥，共补施基肥三次，常规病虫害防治，园区土壤养分状况见表1。

　　1.2 　试验方法

　　于2014年秋后，采用改良挖掘法，选取主蔓基部粗度基本一致的6年生瑞锋无核葡萄树4株，均为自根苗，将距主干1m位置，深度达1.2m、宽度为30cm左右的土取出，用水细心冲洗沟与主干之间的根层，不时用竹竿标记冲洗出来根的位置，以保证冲洗出来的根与在土壤中的位置无较大变化，适时清理冲到沟边的土壤，直至将全株树的所有根系清洗出来。随后，用竹竿按距主干基部20cm定位各根区，用水平细线区隔，分设水平方向4段，垂直方向4段，并分区剪取根系样品，回实验室测定根系长度、数量和干重，并计算长度分布百分率、根长密度。以单株树为一重复，共选取4株树。根系分级方法按表2，用Excel进行统计分析。

　　2　结果与分析

　　2.1　 葡萄树各级根系的长度、数量与比例

　　按照葡萄各级根系的总长度统计显示（表3），葡萄的1级根长度最长，所占比重也最大，占所有根系的80%以上，是葡萄最主要的根系。2级根系所占比重均在10%左右，是葡萄根系中比重居第二位的根系。3级根系约占总根长的3%-6%，4级根占比约为0.4%-1.5%，5级根的比重更少。

　　从各级别根系长度的绝对值来看，1株6年生的葡萄树，1级根系的总长度为122m至208m之间，平均达到160m。2级根的总长度则要短很多，调查的各株树在18m至30m之间，表现较为一致，平均为24m。3级根差异较大，其中1株树的3级根系总长度可达14.8m，其余树3级根系的总长度仅为5-6m。4级根系总长度约为1-2m左右，5级根系很短，仅有1株树有12.5cm。

　　葡萄各级根系数量详见表4，从中可以看出，各株树的1级根系数量最多，分别达到4758条、3352条和2774条，均占所有根系数量的94%左右。2级根系的数量次之，平均为166条，3级根系为50条，4级根系10条，5级根系较少。

　　2.2　 葡萄粗根系在土壤中的空间分布特点

　　按根系长度（图1）来分析，葡萄3-5级根系主要集中分布在距根颈水平方向0-20cm范围之内，随着广度和深度的增加，葡萄粗根系的分布逐渐减少，垂直方向上分布的粗根较水平方向更多。2级根系的分布范围很广，调查的各区均有分布，但仍然以水平方向距根颈0-40cm范围为主。

　　2.3　 葡萄主要吸收根系在土壤中的分布特点

　　葡萄的主要吸收根为1级根，其在土壤中的水平分布如图2。在水平方向上，葡萄的吸收根系主要分布在距主干0-20cm范围之内，单株平均根系长度达84.5m，20-40cm范围之内，吸收根系的平均长度为38.34m，在40-60cm范围，有29.14m的吸收根系，大于60cm的区域仅有约8.26m的吸收根存在。就4株树的整体表现而言，整体趋势基本一致。将根系分布比例做图（图3）后发现，以主干为中心向外延伸，葡萄吸收根系呈现出典型的指数分布特征，R2=0.9967。即在0-20cm范围之内，吸收根系的比例平均达64.1%，20-40cm距离降低至23.3%，40-60cm时则只有8.7%，大于60cm时，更是减少到4.0%左右。在垂直方向上，葡萄的吸收根系分布更广，也更平均。深度在0-20cm时，平均吸收根系长度为46.43m，20-40cm时，吸收根系平均长度为34.29m，40-60cm时，吸收根系平均长度为35.21m，大于60cm时，平均吸收根系平均长度为44.31m（图4）。按每株树吸收根系在垂直方向上分布比例做图（图5）发现，葡萄主要吸收根系在垂直方向上呈现出典型的线性分布，R2=0.9416。即在0-20cm范围之内，吸收根系的比例平均达30.4%，在20-40cm距离时为27.4%，在40-60cm时为24.7%，大于60cm时，仍有约17.6%左右。

　　2.4　 葡萄主要吸收根系在土壤中的根长密度分布

　　将各区隔内的吸收根长度与相应的体积相比即得到根长密度，统计分析调查的4株树，根长密度在水平方向上的分布与主干的距离呈典型的指数分布特征，R2=0.9399。

距主干0-20cm的平均根长密度达10.5mm.cm-3以上，距离增大到20-40cm时，根长密度迅速降低至4.8mm.cm-3左右，在40-60cm时更降至3.5 mm.cm-3，在大于60cm时的根长密度仅有1 mm.cm-3左右（图6）。在垂直方向上，平均根长密度以土层深度40-60cm处最大，为7.7 mm.cm-3，其次为0-20土层深度，5.8 mm.cm-3，20-40cm处为4.28mm.cm-3，大于60cm深度时为2.19mm.cm-3（图7）。

　　3　讨论

　　3.1　 葡萄根系空间分布与土肥水管理方式

　　我们调查的地块，土壤为多年冲积形成的潮土，土层厚度约为100cm，在其下为沙层，间或有厚度不等的土层夹在沙层内。土壤通透性能良好，是北京平原地区较典型的葡萄园用地。调查发现，葡萄的粗大根系并不多，每株树的粗根仅有3-4条，起着骨架支撑的作用，并且集中分布在距主干较近的浅层区，粗大根系虽然不多，但每株树都有不等数量的较粗根系直立向下深达沙层中。大量的葡萄根系为具有吸收功能的细根（1级根），其分布范围与土壤管理和肥水制度相一致。这与刘俊等的调查一致，葡萄根系的集中分布区域处于施肥灌水处（棚架水平方向上距干1.5m处），深度以20-60cm分布更为集中。按照我们的土壤管理方式，行内清耕，每年生长季节要进行多次的灌水与中耕锄草作业，这些作业调节了近根颈处土壤的热量、水分、空气等要素，因此，根颈处（0-20cm）有大量的吸收根系存在，该区域的吸收根系占水平吸收根系总量的64%，占垂直吸根系的30%。该结果与马文娟研究结果高度一致，葡萄根系主要分布在0-40cm的土层中，占总根量的86.7%。在距主干水平方向40-60cm处，有近8.7%的吸收根系存在，这与另外一项作业施肥密切相关，每年在距主干40cm的位置交替开沟深施基肥，改变了这一区域土壤的营养状况和土壤结构，但受深度、灌水等影响，此区域根系占比并不大。

　　王凯等研究认为，超过4年生‘赤霞珠’葡萄树的根系在垂直方向上延伸缓慢甚至停止延伸。为防止葡萄根系连年上移，减少冬季根系冻害，秋后葡萄园深开沟施基肥与沟灌供水常常结合在一起应用，有时也在埋土防寒沟内补施肥料，沟施基肥是最主要的施肥方式之一，生长季节的灌水也以沟灌为主。这种肥水管理方式，劳动强度大，施肥质量（深度、均匀度等）受人为因素影响较大，常常出现施肥深浅不一，施肥效果差的情况。

　　我们的调查选用了破坏性的挖掘法，并尽可能地原位区隔根系，这与大多数前人壕沟式分断法有较大区别，最主要是能将近主干处的根系，无论是垂直还是水平方向都能很好地展现出来，我们的调查结果更集中分布在近主干处也与调查方法有关，我们认为，为获得更完整和更真实的调查数据，挖掘法还是最可靠的，只是会牺牲几株葡萄树。

　　3.2　 葡萄根系分布与滴灌设备选择

　　此次根系调查，一是为摸清该种种植方式下葡萄根系的自然分布特性，为葡萄园常规土壤与肥水管理提供试验依据；二是为滴灌供水方式的田间设计，如滴灌带布设宽度（间距）、滴头流量（渗水深度）、滴头间距及滴灌带种类的选择等提供第一手资料。调查的结果与滴灌供水的实际效果吻合度较高，主要吸收根系分布在距主干较近处，滴灌供水可满足80%以上的吸收根，因此，每行葡萄树仅布设一条滴灌带即可，其湿润范围基本能够满足葡萄的主要吸收根系，不需要特殊的设计。

　　这一结果也为传统灌溉（漫灌或沟灌）葡萄园向滴灌供水系统改造升级提供了参考依据，在埋土防寒区，这种整形方式葡萄根系的水平和垂直分布范围均比较有限，在改为滴灌供水的初期，不会因为滴灌与原供水方式的湿润范围差别过大而出明显的转换期现象。关于埋土防寒区葡萄滴灌供水与沟灌供水方式下的根系分布差异还应进一步加以研究，滴灌供水制度尤其是防止根系上浮方面也应有针对性的探索，以确保常规埋土作业下葡萄根系不受冻害，连年安全越冬。

　　3.3　 根据根系分布特点调整土肥水管理方式

　　根据葡萄树根系实际在土壤中的分布特点及规律，可以转变葡萄园的施肥与土壤管理制度。在埋土防寒区，定植时开深沟是必要的，以提高土壤有机质含量或针对性地改良土壤，葡萄树可有较直立根系深入土壤中。每年的施肥方式也应有针对性的转变，即改变原来每年在距主干较远位置（40cm处或更远）的深施基肥办法，尤其不能远离有效埋土覆盖宽度施肥，以表面施肥结合深翻为主即可（可机械作业），利用滴灌给水或自然降雨使肥力下渗到葡萄主要吸收根系分布层的40-60cm左右范围，生长季节配合根际区域的表层适当材料覆盖以减少土壤表面蒸发，提高水分利用效率。这样，可大大提高劳动效率和肥水利用效率，同时减少劳动力成本，行间可进行自然生草或覆盖方式管理，葡萄园的整个土壤管理制度将转变为省力高效和更为科学的轨道上来。

　　4　结论

　　在北京平原区沙壤土中，‘顺行水平龙干形’篱架埋土越冬栽培的葡萄树，根系集中分布在埋土防寒区域内，在水平方向上延主干向外呈指数衰减，在垂直方向上分布范围较广，纵向呈现出线性衰减。