李 夏

（德州学院 生态与园林建筑学院，山东 德州 253023）

水分是影响植物生存和生长发育的主要限制因子, 水分变化对植物体内水分平衡和植物形态结构具有重要意义[1]。在干旱地区，多数植物具有发达的根系, 这既是土壤水分胁迫的结果, 也是植物适应环境的表现。在土壤非生物逆境胁迫下, 根系是作物最先感受逆境胁迫的器官[2-4]。当根区水分受到胁迫时，根系首先感受到并迅速发出信号, 使整个植株对水分胁迫做出反应, 同时根系形态结构、化学成分等发生相应变化, 从而影响地上部的建成和产量形成, 进而改变根系形态和分布以适应环境胁迫[5]。根系形态和生根方式直接影响作物对水分的吸收[6], 根系扎得越深, 深层根系越多, 吸收土壤水分的能力就越强。可见，不同的水分供应对作物根系生长具有明显的调节作用。

1 灌溉与根系水平分布

作物根系具有明显趋水生长的习性，且形态上的可塑性非常大[7]。土壤水分含量及其分布对根系的生长发育具有重要的影响[8-9]。根幅反映植物根系在水平方向上获取资源能力的大小。张晓蕾等[10]对塔克拉玛干沙漠南缘骆驼刺幼苗根系生长和分布对不同灌溉量的响应研究发现，不同灌溉量下骆驼刺幼苗根幅在土层中的分布具有明显差异，各层根系基本在适度灌溉处理下水平拓展空间最大，而过度灌水处理下最小。从分布特征看，骆驼刺幼苗根幅随土壤深度增加呈“单峰型”变化，而且随着灌溉量的递减，根幅“峰值”在土层中出现深度有逐步增加的趋势。其中干旱胁迫处理时根幅峰值集中在80～100 cm，而过度灌水处理则下降到120～140 cm。田盼盼等[11]对干旱区不同灌溉方式下枣树根系分布特性的研究表明，在水平方向上滴灌处理的灰枣根系在距树干0～30 cm的范围内分布较多，在60～120 cm范围内分布较均匀；而沟灌处理的根系主要分布在0～60 cm范围，并随距树干距离的增加而减少。由于滴灌每次灌水时间较长，有利于水分在水平方向上的扩散，最大湿润半径在40 cm左右，相反沟灌则抑制了水分的水平扩散，使水分较多地集中在距树干邻近处，不利于根系向外扩张。但120～150 cm的根系相对于100～120 cm的根系减少并不显著，这可能是因为120～150 cm的根系生长在行中间，相邻枣树的根系相互重叠的结果。与沟灌相比，滴灌使距树干90～150 cm的根系增多，从而有利于对远处养分的吸收。由此可见，灌溉量和灌溉方式均对作物根系的水平延伸具有一定的影响。

2 灌溉与根系垂直分布

韦艳葵等[12]对意大利214杨人工林的研究认为，地下滴灌能使林木<10 mm根量(尤其是<2 mm细根量)大幅度增加，如地表以下20～50 cm土层地下滴灌区<10 mm根量大于常规灌溉的3倍，这是林地生产力提高的重要原因之一。从垂直分布来看，地下滴灌林木<10 mm根集中分布在20～50 cm，常规灌溉林木基本呈均匀分布状态。单立山等[13]在多枝柽柳幼苗上的研究发现，随着深度的增加，各灌溉量根系生物量逐渐减少；但随着灌溉量的减少，其深层次根系生物量有增加的趋势。各灌溉量地下生物量的分布与深度呈显著的负对数关系。采用数值拟合方法，对不同灌溉量条件下多枝柽柳根系消弱系数进行求解得出，随着灌溉量的减少，滴灌条件下柽柳根系消弱系数有增加的趋势。也有研究表明，干旱胁迫下骆驼刺幼苗的扎根深度最大，但各月根系生物量积累却有限，根系干重较适度灌溉降低38.8%，尤其是细根（<2 mm）萎缩严重，只占总根重的18.1%；各处理下，骆驼刺幼苗根系干重随土壤深度的增加而逐层递减，大量根系集中在0～40 cm的表层，并且灌溉量越多，根系消弱系数越小，这种集中趋势越明显[7]。可见，灌溉量和灌溉方式不同，对作物根系在土壤剖面中分布的影响有明显的差异。

3 灌溉与硝态氮运移

灌溉方式和灌溉量影响了水分的运移规律，而土壤盐分的变化与水分运动是分不开的，温度势梯度下土壤盐分的迁移仍然以水分运动为基础[14]，因此灌溉方式和灌溉量还会对盐分的运移产生影响。韦彦等[15]以黄瓜为试材，研究了畦灌、滴灌和渗灌三种灌溉条件下灌溉水的去向、硝态氮淋洗、根层土壤硝态氮的运移、根系分布及产量和水分利用效率。结果表明，滴灌和渗灌减少了水分的深层渗漏量和土面蒸发量，增加了植株的蒸腾量，促使更多的水分被植株吸收利用；滴灌和渗灌分别节水25.9%和32.0%，水分利用效率提高 49.9%和 68.7%；并减少了硝态氮的淋洗量，促使养分更多的分布于根层，对保护地下水环境具有重要意义。孙丽萍等[16]在常规灌溉、常规灌溉量下浮20%和50%三个灌水量条件下，进行了相似的研究，得出基本一致的变化规律。姜东燕等[17]研究了大田条件下灌溉量对小麦土壤硝态氮含量的影响。结果表明，增加灌溉量，0～200 cm土层硝态氮含量呈先降后升又降的趋势。0～80 cm土层硝态氮含量显著低于对照，而80～200 cm土层硝态氮含量显著高于对照。随灌溉量的增加，土壤硝态氮向深层运移加剧，在成熟期，0～80 cm土层硝态氮含量降低，120～200 cm土层硝态氮含量升高，并在120～140 cm土层硝态氮含量出现高峰。

4 灌溉与产量

贾黎明等[18]研究了北京沿河沙地I-214杨树人工林地下滴灌和常规灌溉林地树木生长表明，同常规灌溉相比，地下滴灌可以显著增加树木的生长量，提高林地生产力。2000年(栽植第四年)，地下滴灌区的树木平均胸径、树高和单株材积分别达到了21.18 cm、14.23 m和0.1815 m3，比常规灌溉增加54.5%、36.9%和247.6%；林地生产力达到22.78～25.81m3/（hm2·a），比常规灌溉增加3.9～4.6倍。也有人对I-69杨人工林的研究表明，供水大大促进了林木生长，其树高、胸径和材积的年增长量均随供水量的提高而增加。1983—1986年其树高、胸径、材积分别比对照增加17.2%～24.6%、10.7%～22.1%和22.0%～42.6%。供水还影响到树体的结构，有利于同化产物向枝条中运愉与积累，促进了树干、枝条、叶数与叶面积的增长[19]。格日勒等[20]研究发现，通过浇水灌溉的抚育措施, 能提高樟子松的成活率和发挥早期快速生长潜力。杨启良等[21]在小桐子上的研究认为，在节约灌溉量达10.7%时，仍然能使茎粗/株高和壮苗指数分别增加24.7%和27.6%，根系、冠层和总干物质质量分别增加22.3%、18.3%和19.2%，差异均达到显著水平。

综上所述，不同的灌溉量和灌溉方式对作物根系的水分分布、垂直分布、硝态氮运移和产量均具有明显的影响。目前，国内外关于灌溉技术的研究范围较广，主要集中于园艺作物和农作物，在经济林木上也有关于滴灌的研究，但由于成本高、技术性强且不易操作，所以并未得到推广应用。因此，针对林木生产，探索一种成本低、简单易操作、便于推广应用的灌溉措施更具有理论和实践意义。

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