果树枝条是宝贵的农业资源,含有丰富的营养物质。据估算,我国苹果栽培面积达250万公顷,每年都会产生大量的废弃苹果枝条,这些苹果枝条多被遗弃,造成了极大的资源浪费。本试验以修剪下来的苹果枝条作为还田材料,紧密围绕苹果园中"枝条—土壤—根系"的相互关系开展研究,通过分析还田过程中苹果枝条结构和养分变化特征、土壤质量变化规律和动态土壤环境对砧木根系行为的影响,评价苹果枝条还田的生理生态效应,探讨苹果园中生物资源利用的未来发展方向,为其在果树生产中的应用提供理论依据。主要研究结果如下:1.使用扫描电子显微镜、X-射线衍射、傅里叶红外光谱等技术观察和分析苹果枝条的降解进程。结果表明,枝条的纤维素含量在还田3年后大量减少,从39.04%下降为9.71%,木质素分子结构大量崩解,化学键断裂。枝条残体中的养分被释放到土壤中,其中P、K和Ca相对含量分别下降了34.12%、39.44%和27.90%。对降解木质素类微生物的筛选和鉴定表明,对苹果枝条中木质素降解发挥重要作用的微生物为土壤真菌中的木霉属(Trichoderma)。2.枝条还田可以稳定土壤温度、提高土壤含水量,改善土壤物理性质。应用主成分分析、person相关分析和土壤质量评价分析等手段结合模糊数学方法,对土壤质量进行基于化学指标的综合评价。结果表明,苹果园中修剪下来的枝条还田对表层土壤(0-20 cm)的质量影响较为明显,枝条还田3 a后果园土壤质量较CK提高8.75%,但20-40 cm土层的土壤质量综合指数变化相对较小。随着还田时间的延长,枝条残体降解过程中的养分释放对改良以土壤化学性质为主导的土壤质量具有关键作用。对土壤微生物群落结构的分析表明,还田1a和还田3 a的微生物群落相似度较高,还田3 a后,均匀度指数、物种丰富度指数、优势度指数均增加,其中0-20 cm增加为对照的1.02、1.02和1.01倍。苹果枝条在土壤中的腐殖化提高了土壤中微生物的活性,增强了土壤微生物对不同碳源的利用能力,进而稳定了土壤生态系统。3.随枝条还田时间延长,土壤中根皮苷含量增加,0-20 cm土层,年均变化幅度为3.24mg·kg-1;20-40cm土层,年均变化幅度为1.16mg·kg-1。但本研究中枝条还田引起的根皮苷积累对进入结果期的苹果植株并没有产生明显的伤害。模拟相应浓度处理山定子幼苗,根皮苷浓度的增加恶化了植株的根际环境,根系细胞抗氧化酶系统受到抑制,H202、O2-等活性氧过量积累,最终不同程度抑制了山定子的生长。故在选择覆盖枝条还田时,可以对成年果园进行枝条覆盖,避免对一二年生的幼年树覆盖。4.比较不同枝条还田方式对山定子根系行为的影响。随着枝条还田时间的延长,覆盖还田处理表层土壤中根系出现轴根生长比较长,侧根生长量比较高的综合表型。线粒体呼吸代谢关键酶活性降低。粉碎混匀还田后可以维持山定子根系较为完整的线粒体结构,延缓砧木幼苗的衰老和线粒体功能的衰退,生长季末期,复合体Ⅰ、复合体Ⅱ、复合体Ⅲ、复合体Ⅳ及交替氧化酶、.ATP合酶活性分别为对照的1.14、1.21、1.02、1.28、1.20和1.40倍,延长了根系吸收养分的有效时间。综合比较,枝条粉碎混匀还田的效果好于枝条覆盖还田。短期内枝条还田处理就对盆栽幼苗的根系行为和功能表现出明显的促进效应。