秋季土壤水分變化對臺灣亞熱帶低海拔地區低需冷性梨樹地上部與根系 - 秋季土壤水分變化對臺灣亞熱帶低海拔地區低需冷性梨樹地上部與根系生長之影響

摘要

本研究於國立臺灣大學生物資源暨農學院附設農業試驗場園藝分場戶外進行，處理始於2007 年 10 月 8 日，結束於 2008 年 1 月 3 日，水分試驗期間調查測量植株地上部葉片與根系之生長，探討秋季土壤水分變化對臺灣亞熱帶低海拔地區低需冷性梨樹地上部與根系生長之影響。本試驗以2 年生，嫁接於鳥梨 (Pyrus lindleyi Rehder) 實生苗之蜜雪梨 (Pyrus pyrifolia Nakai cv. ‘Tainung No.2’) 裸根苗 為試驗材料，分別進行5 種灌溉處理，處理一為控制組 (CK)，該處理之土壤體積含水量 (θv) 維持於 30%-45%。處理二 (D) 之植株於灌溉後停止供水至 θv < 20%

再給水至 θv = 45%。處理三 (D+3F) 之植株於灌溉後停止供水至 θv < 20%時行淹水處理3 日。處理四 (LD+3F) 之植株於灌溉後停止供水至 θv = 25-30%時行淹水處理3 日。處理五 (D+5F) 之植株於灌溉後停止供水至 θv < 20%時行淹水處理 5 日。試驗結果如下，比較水分試驗期間各受試植株地上部葉片之生長可知，乾旱 (D) 與土壤水分劇烈變化 (D + 3F, D + 5F) 促進植株成熟葉提早脫落。而由水分試驗期間梨樹根系之生長可知，水分試驗前期各受試植株具2 至 3 次之生長高峰，於冬季水分試驗後期根系生長量降低，1 月後新生根大量死亡，各受試植株僅保留少數白色與黃色根越冬。比較水分試驗前期梨樹根系生長模式可知，劇烈土壤水分變化降低新生根存活率；CK、D、D + 3F、LD + 3F 與 D + 5F 處理於水分試驗前期之新生根總存活率分別為89.26±1.21%、82.95±2.43%、74.14±6.14%、92.28±2.10%

與68.08±4.30%，各處理間比較達顯著差異水準。比較水分試驗前期與後期各受試植株標定新生根維持白色比率與新生根存活力下降至50%所需之日數可知，CK、

D 與 LD + 3F 處理之標定新生根存活力高於 D + 3F 與 D + 5F 處理。分析水分試驗

前期植株宿存葉下降比例與標定新生根存活力兩者間之相關性可知，植株宿存葉下降比例與與新生根存活力呈顯著負相關；新生根存活力隨宿存葉比例下降而減少，水分試驗前期新生根維持白色比率、新生根存活率與植株宿存葉下降比例之決定係數分別為0.5562 與 0.7371。

關鍵字：秋根、新生根、宿存葉、新葉、體積土壤含水量

一、前言

砂梨為臺灣栽培面積最大之落葉果樹，主要種植區域依序為臺中縣、苗栗縣與新竹縣，合計佔全臺梨種植面積的89%，主要生產系統為平地的高接梨系統 (行政院農業委員會，2007; 廖，1995)。近年來由於高接梨栽培成本過高，加上氣候變遷與國土復育等限制，梨產業競爭力逐漸降低，故選拔品質優良，適合於低海拔栽培生產之低需冷性梨品種，可降低生產成本，提升梨產業競爭力。故行政院農業委員會農業試驗所與臺中區農業改良場自1976 年開始，分別以高品質之高需冷性梨與低需冷性之橫山梨進行雜交，以此自後裔中選育出數個適合於低海拔地區栽培之低需冷性梨新品種，例如：臺農一號 (明福梨)、臺種苗農二號 (蜜雪梨)、臺農三號 (玉金香梨)、臺中一號 (福來梨)、臺中二號 (晶圓梨)、臺中三號 (晶翠梨)，目前已陸續技術轉移推廣中 (行政院農業委員會農業試驗所，2007; 臺中區農業改良場，2009)。

臺灣本島介於北緯 21∘50'至 25∘20'間，於天文氣候帶之劃分處於熱帶和亞熱帶之間，作物生長受日射與低溫之限制較少，雨量則因受太平洋副熱帶高壓帶移動之影響而有明顯乾、濕季之區別。臺灣地區主要之水資源為雨水，年平均雨量約2500mm；降水期為 2-4 月的春雨、5-6 月的梅雨與夏秋的颱風雨 (中央氣象局，

2003)。臺灣地區之氣候環境雖高溫多濕，但因中央山脈南北貫穿全島，造成河流坡陡且短、水資源涵養能力低，若當季梅雨不顯著或侵臺颱風過少，則容易造成缺水 (吳，1996; 臺灣大學全球變遷研究中心，1997; Yu et al., 2002)。臺灣地區之降雨常受氣候帶與複雜地形之影響，山區常因地形抬升作用並配合部分天氣系統帶來短時間的極端降水 (陳，1993)，相對造成土壤淹水或過濕之現象。近年來臺灣地區之氣候環境明顯受全球氣候混亂（global climate disruption）影響，氣候型態逐漸走向極端化。臺灣本島地區因熱島效應與人為開發造成地表植被變化影響，氣溫上升速率為1.0-1.4 /℃ 百年，遠高於全球平均值 (0.6 /℃ 百年) (許等，1999)。

Liu 等(2009) 分析全球 17 個氣候區與臺灣地區極端降雨與全球溫度之關係發現，

全球溫度每上升1 度 K，臺灣地區前 10 %之強降雨則增加約 140 %，而前 10 %之小強度降雨則減少約70 %。強降雨的增加可能導致淹水，中、小雨為保持土壤濕潤及地下水之關鍵水源，其持續性減少也將導致乾旱威脅。

水分為作物生長的主要環境因子，土壤水分狀況直接影響果樹生長、開花及結實等過程，而水分的可利用性也為世界農業生產主要的環境限制因子之一 (Hsiao, 1973；1993; Jones et al., 1985; Kramer, 1983; Schaffer et al., 1992)。

Boyer(1982) 認為環境逆境中以乾旱逆境影響最大，指出乾旱限制植物生長和作物產量較其他單一環境因素來得嚴重。另一方面淹水導致土壤缺氧，作物於缺氧下可能產生生理及形態上的調適反應，長期可能使作物根部與地上部生長受抑制，

最終造成植株死亡 (Schaffer, 1998)。然而對大多數果樹而言，乾旱與淹水逆境均會影響植物體地上部生長，產生葉片缺水、低氣孔導度、低淨二氧化碳同化率等抑制地上部生長之作用 (Francisco et al., 2007; Jones et al., 1985; Schaffer et al., 1992)。根系對乾旱與淹水等土壤水分逆境相當敏感，常造成新根生長抑制與死亡 (Buwalda, 1993)。

對絕大多數溫帶地區栽培之落葉果樹而言，植物體地上部與根部之生長隨四季溫度變化而有季節性規律，地上部枝條與根系之生長期相近或重疊，例如：西洋梨 (Head, 1968)、二十世紀梨 (林，1960)、幸水梨 (平田，2000)、長十郎梨 (平田，2000)、桃 (Cockroft and Olsson, 1972)、蘋果 (橫田，2000)、奇異果 (Buwalda and Hutton, 1988) 與葡萄 (Freeman and Smart, 1976)……等等。然而臺灣亞熱帶低海拔地區秋、冬季之環境氣候不若溫帶地區規律，且臺灣平地多利用低需冷性落葉果樹栽培以避免低溫不足之問題，目前尚無研究提及秋、冬季亞熱帶低海拔地區低需冷性梨樹地上部與根部之生長模式。

對溫帶地區生長之落葉果樹而言，秋根之數量相對少於春根，但秋根之生長

與維持對植株隔年春季早期展葉、徒長枝之生長與隔年果實細胞分裂期營養之供應具重要之生長意義 (林，1960)，臺灣地區秋季常因颱風等強降雨之影響土壤水分變化劇烈，相對易造成作物淹水與排水後缺水等現象。目前尚無研究提及土壤水分變化對梨樹秋季根系生長之影響。

一般研究大多僅探討單一逆境變化對作物生長之影響，然而作物於土壤水分變化下之生長模式仍未明瞭。一般作物生理之研究方向多偏重於地上部之調查，

然而植物根系對固定植株與養、水分吸收具重要作用，但因土壤不可觀測性之限制，給根系生態學之研究帶來一定的困難。

果樹作物短期土壤缺水會消耗樹體累積之碳水化合物，增加作物根系生長量以尋找水分 (Buwalda, 1993; Buwalda and Lenz, 1992)，然而土壤淹水或低氧均會減低根系活力、抑制果樹新根生長，加速新根死亡 (Kozlowski, 1984; Schaffer, 1998;

Schaffer et al., 1992)。砂梨為中度耐淹水作物，短期淹水應對植株影響有限，但植 株根系仍可能會受損，作物須消耗地上部碳水化合物以維持根系正常運作

(Andersen et al., 1984; Buwalda, 1993; Schaffer et al., 1992)。故假設：梨樹於土壤水 分變化劇烈之環境，樹體地上部與根系所受之影響較單獨由乾旱或淹水所造成之逆境嚴重。

為了解秋季臺灣低海拔地區土壤水分變化對低需冷性梨樹生長之影響，本試驗擬以蜜雪梨 (Pyrus pyrifolia Nakai cv. ‘Tainung No.2’) 為植物材料，利用植盆設計根窗並進行水分控制與根系觀測，觀察比較梨樹於不同土壤水分變化下地上部與根系之生長，探討秋季亞熱帶低海拔地區土壤水分變化下低需冷性梨樹地上部與根系之生長模式。

二、材料與方法

(一) 試驗地點與植物材料

本試驗於國立臺灣大學生物資源暨農學院附設農業試驗場園藝分場 (25.00’N, 121.32’E) 露天進行。試驗區之海拔高度約 20 公尺，水分試驗期間 (2007/10/8～

2008/1/1, DAT0～DAT85) 之環境氣溫可參考圖 2.3。受試植株為 2 年生，嫁接於鳥梨 (Pyrus lindleyi Rehder) 實生苗之蜜雪梨 (Pyrus pyrifolia Nakai cv. ‘Tainung No.2’) 裸根苗。受試植株於 2007 年 2 月 8 日定植於體積 56 公升，上部直徑 35 公分，下部直徑28 公分，高度 44 公分，厚 0.2 公分，聚丙烯 (Polypropylene, PP) 材質之圓形黃色塑膠桶 (如圖附 5) ，塑膠桶底層置 5 公分高之墊材；材質為長 3 公分，寬2 公分，聚苯乙烯 (Polystyrene, PS) 材質之保麗龍包裝填充物，以促進栽培容器底部之排水與通氣。植盆間之行株距為100 公分。土壤栽培介質為體積比：

砂粒 (sand) 40%、坋粒 (silt) 40%、黏粒 (clay) 20%，土壤酸鹼值 6.00±0.017，於七星山系西側 (25.12’N, 121.53’E; elevation 164 m) 採集之黃壤土 (Yellow soils)，

土壤之田間容水量 (Field capacity) 為 45%vol。試驗植株於休眠期定植，定植後植株統一修剪至70 公分高。試驗前植株每週灌溉 2～3 次，降雨時則不灌溉。試驗前施肥與病蟲害管理按一般田間管理模式進行。

(二) 試驗方法

為模擬長期土壤水分變化對梨樹根部生長之影響，故將受試植株定植於植盆內以便控制土壤水分變化。水分試驗自2007/10/8 開始，結束於 2008/1/1，共計 85 日，分5 種灌溉處理，處理一為控制組 (CK)，該處理之土壤體積含水量 (θv) 維持於30%～45%。處理二 (D) 之植株於灌溉後停止供水至 θv < 20% 再給水至 θv

= 45%。處理三 (D + 3F) 之植株於灌溉後停止供水至 θv < 20% 時行淹水處理 3 日。處理四 (LD + 3F) 之植株於灌溉後停止供水至 θv = 25～30% 時行淹水處理 3 日。處理五 (D + 5F) 之植株於灌溉後停止供水至 θv < 20% 時行淹水處理 5 日。

於水分試驗期間各處理皆重覆以上之灌溉模式，短期 (DAT0～DAT10) 土壤體積含水量之日變化可參考圖附2。受試植株進行淹水處理時以樹幹基部 5 公分完全浸

没於水中為準。水分試驗期間植盆口以長90 公分，寬 65 公分，厚 0.06 公釐， PE 材質之透明塑膠布包覆以防止外界環境降水干擾試驗進行 (如圖附 6)。處理進行至 2008 年 1 月 1 日為止，試驗期間進行植株地上部 (shoot growth) 與地下部 (root growth) 生長之觀測與分析。本試驗採用完全逢機設計 (complete randomized design, CRD)，各處理以 1 植株為 1 重覆，計 5 重覆。水分試驗期間植盆內體積土

在文檔中秋季土壤水分變化對臺灣亞熱帶低海拔地區低需冷性梨樹地上部與根系生長之影響 (頁 55-120)