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剖析干旱胁迫———集根栽培技术理论(二)

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干旱胁迫对植物的伤害  
        1.改变膜的结构及透性  干旱使得细胞严重脱水,细胞膜因而收缩出现空隙和龟裂,引起膜透性改变,使细胞内容物质外渗。
        2.膨压降低,细胞分裂减慢甚至停止,因而细胞生长受抑止。
        3 光合作用减弱  水分不足使光合作用显著下降,直至趋于停止。干旱使光合作用受抑制的原因是多方面的,主要由于:水分亏缺后造成气孔关闭,CO2扩散的阻力增加;叶绿体片层膜体系结构改变,光系统Ⅱ活性减弱甚至丧失,光合磷酸化解偶联;叶绿素合成速度减慢,光合酶活性降低;水解加强,糖类积累。
        4水分的分配异常 干旱时植物组织间按水势大小竞争水分。一般幼叶向老叶吸水,促使老叶枯萎死亡。有些蒸腾强烈的幼叶向分生组织和其它幼嫩组织夺水,影响这些组织的物质运输。
        5 蛋白质分解,脯氨酸积累  干旱时植物体内的蛋白质分解加速,合成减少,这与蛋白质合成酶的钝化和能源(ATP)的减少有关。
        6破坏核酸代谢  随着细胞脱水,其DNA和RNA含量减少。主要原因是干旱促使RNA酶活性增加,使RNA分解加快,而DNA和RNA的合成代谢则减弱。核酸代谢受到破坏引起植物衰老甚至死亡。
        7 干旱时内源激素代谢失调,细胞分裂素含量降低,脱落酸含量增加,脱落酸含量增加还与干旱时气孔关闭、蒸腾强度下降直接相关。干旱时乙烯含量也提高,从而加快植物部分器官的脱落。
        8机械性损伤————细胞干旱脱水时,液泡收缩,对原生质产生一种向内的拉力,使原生质与其相连的细胞壁同时向内收缩,在细胞壁上形成很多折叠,损伤原生质的结构。如果此时细胞骤然吸水复原,可引起细胞质、壁不协调膨胀把粘在细胞壁上的原生质撕破,导致细胞死亡。?所以,干旱对细胞的机械性损伤可能会使植株立即死亡!!!
                细胞膜结构、抗氧化系统、渗透调节机制、植物激素等等。。。。。。都是科学家研究的事,果农一定觉得这些个东东太复杂了吧???而且,科学家都喜欢在实验室里捣鼓这些玩意,离现实生产实践太远了,咱不与他们扯皮。。。

        下面进入正题,上面的科学分析你先初步有一个概念,然后我来与你分析最基本的进程。。。
一)果树干旱阶段分析
        2017年山东遇上春旱,正是多种水果果实膨大期,农民集中抢浇,大小河溪瞬间断流,很多果树浇不上水,果树是啥表现?1,焦叶,2落果,3死树。。。但有没有人注意到一个细节?果园背景上的自然界树木,却是生机勃勃(自然界树木无需考虑人类生产需求,深扎根,营养储备充足),好像根本没有感受到一丝干旱气息。。。
        为什么会这样呢?
        中国的传统种植观念,深耕地广施肥,根系广泛分布在田间广阔的土壤中(北方的果树根系可能还会大面积浮长),在风调雨顺的年份,这并不会有什么问题,一旦遇上干旱,毛病就集中涌现了。。。
        1 第一阶段,遇上干旱,土壤失水比果树更快(草木蒸腾,大气蒸发,阳光烘烤),广泛分布在在田间广阔的土壤中的毛细根面临土壤对水份的竞争,为避免根尖幼嫩细胞脱水,被迫释放大量的根系分泌物以湿润保护根尖,这将大大加剧光合同化物的消耗,但在干旱胁迫的条件下,树叶的光合作用受抑制下降甚至于停止,果树营养合成跟不上根系消耗,树叶发育消耗,果实生长消耗,只能从储备库(根系上年积累的能量)抽调,这将进一步促使根系健康衰弱!
        2第二阶段,干旱继续,根尖在与土壤的水分竞争中败下阵来(传统方式种植的果园水平营养根广泛分布在地表0-40厘米的表层土壤中,在干旱条件下,这部分土壤失水速度是最快的),幼嫩细胞脱水老化,为避免生命受损,启动自我保护机制,水平营养根不再荫发新根细胞,减少或停止从土壤中吸收养分与水份,营养储备消耗转化供应垂直根发育(垂直根发育以获取土壤深层水分)为主导,垂直根深扎土壤深层,通气性差,无氧呼吸状态下,对能量消耗更大!!!树体因此进入整体弱势状态。。。
同时,细胞膨压降低,细胞分裂减慢甚至停止,因而细胞生长受抑止,果树停止生长,为减少整体营养消耗,保全生命力,生理落果!
        3第三阶段,干旱进一步发展,水分不足使叶片光合作用显著下降,直至趋于停止,果树进一步衰弱,根系呼吸效率进一步下降,能量与水分严重亏缺,叶子产生焦黄与脱落现象(内源激素代谢失调,细胞分裂素含量降低,脱落酸含量增加),又进一步减少营养合成,树体进入根系,树势,树叶能量综合缺乏的恶性循环!
        4第四阶段,细胞干旱脱水,液泡收缩,对原生质产生一种向内的拉力,使原生质与其相连的细胞壁同时向内收缩,在细胞壁上形成很多折叠,损伤原生质的结构(外在表现为叶子干焦,嫩梢失水皱缩)。如果此时细胞骤然吸水复原,可引起细胞质、壁不协调膨胀把粘在细胞壁上的原生质撕破,导致细胞死亡,干旱对细胞的机械性损伤可能会使植株立即死亡(在这个阶段,植株处于一个非常危险的状态,突如其来的一场大雨或者是大水浇灌都可能直接致死)!!!
二)果农应对干旱误区分析
        通过近几十年的干旱天气分析,真正的绝对干旱是极少发生的,果农因为种植模式的原因,造成直接经济损失却是主要因素,下面我与你详细分析:
        在干旱的第一阶段,往往是花期,不浇水以避免大量落花是共识,但在干旱地区,春灌时间不由人,由于花后大伙集中用水,一些地势较高的果园就没法用上水,再加上人都有侥幸心理,总会祈求老天风调雨顺,又担心浇灌过后再降雨,造成春梢旺长,影响收成,很容易就错过最佳浇水期!
        在干旱的第二阶段,由于垂直根的大量发育,吸收深层土壤水分,在表面上看不出果树明显偏弱(水平营养根的老化深藏土壤,不容易觉察),反而迎合了果农树强不结果,树弱花满枝的心态。。。所以,在这个时候,大家是满心欢喜,幸福满满的。。。
        老天不作美,干旱持续,进入第三阶段,深层土壤也出现缺水状态,继水平营养根老化以后,深层垂直根也进入老化状态,整树进入营养不良状态,(根系无储备或储备很少,叶子也无法进行有效光合作用)叶子开始表现出病态,人们开始着急,四处寻水,但干旱持续状态下,地表水干涸,地下水也供不应求(山东栖霞一车水150元的天价就此发生),进入全民抗旱模式(另一类说法是全民恐慌模式,缺水的拼命找水,不缺水的怕亏本,也担心干旱持续,能多浇上一遍算一遍,这个不合理浇水也造成果树营养分配不合理,再加上由于树叶表现不良,为保果强用保果药,或滥用激素,最后造成当年果实风味不佳的不良后果),接下来又犯难了,千辛万苦拉来哪么一小车水,该怎么浇呢?广浇浅浇?不成,刚刚分析过,在干旱的第二阶段水平营养根已经进入老化状态,失去吸收功能,这么浇充其量不过是给果树洗把脸,不可能解渴!!!而且表层土壤在干旱状态下蒸发量非常大,等于是无用功!!!集中深浇?果树根系在哪?好像遍地都是!!!但有效根在哪?也不知道。。。这下好了,树那么多,该浇那棵,病树弱树好像不值得救,壮树好像又能不浇。。。另外,明知果树垂直根深层发育后呼吸不畅,这么一大水浇下去,会不会让本来就已经非常虚弱的根系憋死???
        在进退拮据之下,干旱进入第四阶段,在这个阶段,绝收已经是必然(果树抛弃一切负荷,进入深层睡眠状态,休生养息,以求安然度过危机),人们从求雨进入到祈求别突降大雨的心态,(如果此时细胞骤然吸水复原,可引起细胞质、壁不协调膨胀把粘在细胞壁上的原生质撕破,导致细胞死亡,干旱对细胞的机械性损伤可能会使植株立即死亡),树落叶后,还可以缓慢调节树势,重新发芽,只是今年与明年的收成差点而已,但若树死了,就得重新种植,又要好几年才能再进入盛果期,果农又如何受得起这折腾???
三)集根栽培的抗旱机制
        使用集根栽培,利用灌溉设施将肥水(必须充分稀释,以避免烧根)从树干与树根结合处以低流量缓缓注入,借助根土间的空隙通道,以及主干,主根,侧根,须根之间的联系,将水肥少量且高频次(无降雨情况下每周至少一次)供应至树干底部。果树主根与侧根表面的感知细胞发现树干底部形成水肥富集区,就会活跃起来,发育出密集且高效的毛细根。对于远离主干的果树根系,则不进行浇灌与肥料供应,任其自然老化退化。
        由于集根栽培根系集中,果树水肥气热根菌诸因素高效耦合,对营养源(根系吸收营养元素状态与转化效率均可通过水肥供给量与频次,实现精准控制)控制非常合理,从而实现营养流分配更符合人的意愿(树势控制),同时,果树对水分的利用效率非常高,所以需要的灌溉量也比传统灌溉节约95%以上,(避免了无效蒸发与非必要灌溉),所以无论旱情如何发展,也无论在果树进入干旱的任何阶段,都可以以非饱和灌溉形式介入根系发育进程,促进根系健康生长与优秀的生长环境,相对于传统种植广泛而无序的根系分布,在抗旱机制与抗旱应对方面,都有非常优厚的物理与生化基础条件,在极端气候变化频发的现阶段,如何保证生产持续稳定地增长,更应值得现代果农深思!
        
        如果你有兴趣了解更多集根栽培技术,可以翻看我之前在水果邦的文章:
第一篇:重新认识果树
第二篇:灌水施肥,你真的做对了吗?
第三篇:揭密果树根系的奥妙
第四篇:探索神秘的根际(集根栽培技术理论一)





落果减产.jpg
自然对比干旱.jpg
高温干旱使根尖大量脱水进而枯萎.jpg

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集根法我思考后是肯定可行的,滴灌浇水就是。只不过个人觉得不全面,它缺少很多部分与至构成一个完整的体系理论。你前面提到束根法的缺点,我倒觉得束根法没有什么不对的,它与集根法可以是相互关系,集根法本就是从束根方法上的创新或者延伸。又可以是适用范围不同而独立应用,从种植对象不同,果树品种根系,果树从小苗到成树等不同而改变。
    之前看到一篇邦友将5年以上葡萄树挖开了解其根系范围已便决定栽培间距。根系大多在半米深,但侧向伸长从主茎到根梢超过1.5米,总范围直径在3米内。请问以你刚才所提到的“从树干我树根结合部进行注入,借助根土间的茎隙…….” 最终水,水肥扩散渗透的范围有多大?这个范围能否满足并最终替代原有根系范围摄取的营养?
    再提一点对束根的看法,树苗时3加仑花盆就能满足2年的需要时,为什么要5加仑的?到了5加仑可以满足未来2年需求时,为什么要换半米大,半米深的?以此类推,直到更大。所以说集根法只是束根法的延伸。但这些都不重要,重要的是我们要如何节水,节肥,但又不影响到产品质量性能等。哪怕是有影响但在节水节肥的费用高过影响到的
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产量,哪怕只有几个点都是值得。所以你说的只是一部分,并不是一个体系解决方案。
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饭吃完了,继续一下。作为一个管理者,都是从如何改进节约成本入手,其实种植园就是一个企业。任何一个改进工艺都有可能给企业直接的降低成本。
要是有种植园倒是可以实验一下,弄个园内的统一品种10棵成树就可以搞个为期3年的试验。头年对每棵测试树体进行产量统计,果实收后直接进行改造(当然一整体改进方案要有,最好多方案,测试组多,就都实施。少就从中选个最优的。)。第二年进行实施方案对水,水肥的量,果收成统计等并进行原有管理方法对比。第三年,第四年继续按照之前的参数管理,收成后进行统计。按照果树的产果周期整整三年的统计数据应该可以得出结论。
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果树根系深扎漫长应该使果树抗旱力提高,当然理论前题是根不浮在表层土。我们应该提高土壤团粒结构,比如生草和覆盖,这样土壤和森林接近,抗旱力提高。
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理论性很强,有很多值得学习的地方。
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