節(jié)水灌溉對(duì)矮化密植桃樹(shù)生理及生長(zhǎng)的影響

魏雅芬　王穎　王建軍

摘要 新型節(jié)水灌溉技術(shù)在果樹(shù)栽培及園林綠化中的推廣應(yīng)用，是緩解城市生態(tài)用水量與水資源供給不足問(wèn)題，保障城市綠地生態(tài)效益正常發(fā)揮最有效的方法和途徑。于2016年生長(zhǎng)季對(duì)比研究滴灌、痕量灌溉2種不同灌溉方式灌水定額相等以及痕量灌溉2個(gè)不同灌水定額情況下對(duì)矮化密植桃樹(shù)不同階段的光合生理活性及生長(zhǎng)狀況的影響。結(jié)果表明：痕量灌溉對(duì)于桃樹(shù)根系分布層土壤水分的補(bǔ)給十分有效；灌水定額相等情況下，痕量灌溉處理下桃樹(shù)的凈光合速率顯著高于滴灌；矮化密植桃樹(shù)痕量灌溉灌水定額因生長(zhǎng)季節(jié)而異，旺盛生長(zhǎng)季應(yīng)以每株12 L為宜，其他季節(jié)可調(diào)減少20%，降低至每株10 L。

關(guān)鍵詞 矮化密植；桃樹(shù)；痕量灌溉；生理；滴灌；凈光合速率

中圖分類(lèi)號(hào) S662.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）04-0049-03

Abstract Application of water saving irrigation techniques in orchard and urban forestry was regarded as an efficient approach to relief severe water shortage，and even an effective guarantee for the development of urban forest and green space.The effects of two different water saving irrigation methods （drip irrigation and trace irrigation） and two irrigation quota of trace irrigation on net photosynthetic rate and growth were tested during the growing season in 2016.The results showed that soil water in deeper layers for trace irrigation treatment is much higher；net photosynthetic rate of trace irrigation was significantly higher compared with that of drip irrigation with the same irrigation quota；the most effective trace irrigation quota of peach trees is 12 liter per individual in July，and the amount can be reduced to 10 liter per individual for other time periods during the growing season.

Key words dwarf and close planting；peach tree；trace irrigation；physiology；drip irrigation；net photosynthetic rate

隨著北京城市規(guī)模的逐漸擴(kuò)大和人口的不斷增加，水資源短缺問(wèn)題日益突出。為把北京建設(shè)成國(guó)際一流的綠色宜居之都，未來(lái)幾年將建成大面積的城市森林及綠地。預(yù)計(jì)至2020年，全市林木覆蓋率將達(dá)到55%，園林綠化將成為城市用水大戶(hù)，節(jié)水灌溉成為園綠化行業(yè)發(fā)展的首要任務(wù)[1]。

截至2015年，全市果樹(shù)面積達(dá)13.33萬(wàn)hm2，約占林木總量的9%。作為北京市重要經(jīng)濟(jì)林木的果樹(shù)，既能生產(chǎn)果品滿(mǎn)足人們?nèi)粘ＯM(fèi)的需求，又是果農(nóng)重要的經(jīng)濟(jì)來(lái)源，同時(shí)兼具固碳釋氧、凈化空氣、減少噪音、調(diào)節(jié)氣候、美化環(huán)境等生態(tài)效益[2-3]。因此，果樹(shù)綠化的社會(huì)價(jià)值不容小覷，果樹(shù)種植培育技術(shù)在園林建設(shè)中變得越來(lái)越重要，其普及和推廣已刻不容緩。近年來(lái)，矮化密植技術(shù)在北京蘋(píng)果、桃樹(shù)等果樹(shù)栽培中得到大力推廣。果樹(shù)矮化密植栽培與傳統(tǒng)的喬化栽培相比，具有樹(shù)體矮小、結(jié)果早、便于管理、單位面積產(chǎn)量高等諸多優(yōu)點(diǎn)而深受廣大果農(nóng)的歡迎[4]。實(shí)際生產(chǎn)中，受水資源不足影響，創(chuàng)造適合矮化密植果樹(shù)生長(zhǎng)的條件，摸索適宜的田間水分管理模式，是保證果樹(shù)生產(chǎn)效益、實(shí)現(xiàn)果樹(shù)增產(chǎn)、延長(zhǎng)經(jīng)濟(jì)壽命的重要前提。

痕量灌溉是一種新型的高效節(jié)水灌溉技術(shù)，為推廣該技術(shù)在北京地區(qū)果園及綠地中的應(yīng)用，先后開(kāi)展了大量的工作[5-6]。研究結(jié)果表明，與地表滴灌相比，痕量灌溉更有利于果樹(shù)根系分布層土壤水分的補(bǔ)給[7-8]。然而，有關(guān)痕量灌溉條件下矮化密植果樹(shù)生理、生長(zhǎng)特性的研究仍然缺乏。本文以北京地區(qū)常見(jiàn)果樹(shù)——桃樹(shù)為研究對(duì)象，制定滴灌及痕量灌溉節(jié)水灌溉制度，并進(jìn)行田間水分管理試驗(yàn)。以試驗(yàn)期間不同發(fā)育階段的葉片凈光合速率及凈光合速率日進(jìn)程、樹(shù)木生長(zhǎng)狀況為指標(biāo)，對(duì)2種不同灌溉方式的灌溉成效進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而為果樹(shù)痕量灌溉制度的制定提供數(shù)據(jù)支撐及理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2015年6月至2016年9月在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)通州農(nóng)業(yè)節(jié)水試驗(yàn)站（北緯39°42′7″，東經(jīng)116°41′2″）進(jìn)行。試驗(yàn)所用桃樹(shù)品種為2015年春矮化密植的三年生久紅，樹(shù)勢(shì)均勻，長(zhǎng)勢(shì)良好。試驗(yàn)區(qū)土層深厚，表層100 cm土壤為砂壤土，地下水位埋藏較深。0～30 cm土層平均土壤容重為1.28 g/cm3，30～60 cm土層平均土壤密度為1.56 g/cm3。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

灌溉系統(tǒng)由水泵、過(guò)濾系統(tǒng)、管道系統(tǒng)等組成。試驗(yàn)采用滴灌（D）及痕量灌溉（H）2種節(jié)水灌溉方式，痕量灌溉又包括2個(gè)不同的灌水定額，痕量1（H1）與滴灌等量，痕量2（H2）為滴灌的80%，共3個(gè)處理。3次重復(fù)，共9個(gè)試驗(yàn)小區(qū)。每個(gè)小區(qū)包括12株桃樹(shù)，最外側(cè)設(shè)2株保護(hù)株，防止水分側(cè)滲。每個(gè)小區(qū)配備單獨(dú)安裝的流量計(jì)，預(yù)埋1根Trime土壤水分速測(cè)探管，規(guī)格1 m。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2015年8月初開(kāi)始，根據(jù)桃樹(shù)不同生育階段自身需水規(guī)律，擬定出各處理的灌溉制度。生育階段的劃分及灌水下限、灌水定額等見(jiàn)表1。桃樹(shù)灌水需要特別注意以下幾點(diǎn)：一是萌芽前澆水以深澆為宜，濕潤(rùn)深度應(yīng)達(dá)到80 cm土層，以避免萌芽期頻繁灌水。二是硬核期是桃樹(shù)需水臨界期，水分過(guò)多，枝葉生長(zhǎng)過(guò)旺，影響坐果；水分過(guò)少，會(huì)造成落果，影響產(chǎn)量。此期澆水應(yīng)頻繁淺澆，適度減少灌水定額，增加灌溉頻率，以滿(mǎn)足桃樹(shù)的水分需求。因此，硬核期滴灌和痕量灌水定額調(diào)整為9 L，處理H2調(diào)整為6 L。

具體操作如下：試驗(yàn)開(kāi)始后，每次灌水前及灌水結(jié)束后12 h，用Trime水分速測(cè)儀測(cè)定土壤含水量，測(cè)定深度至地下60 cm，每10 cm為一層，共6層。定期用烘干稱(chēng)重法對(duì)Trime測(cè)定結(jié)果進(jìn)行校正。如遇降雨，降雨結(jié)束后增加1次土壤含水量測(cè)定。當(dāng)土壤含水量達(dá)到灌水下限時(shí)及時(shí)灌水。11月上旬上凍前灌1次防凍水，然后將管道內(nèi)殘留水分全部泄掉，防止管道凍裂。

2016年3月25日灌展葉水，然后嚴(yán)格按照既定方案進(jìn)行田間水分管理，直至9月中旬。同時(shí)，由于桃樹(shù)進(jìn)入初果期，進(jìn)一步加強(qiáng)果樹(shù)的日常管理。3月30日進(jìn)行修枝整形，摘除頂芽，剪掉過(guò)多的營(yíng)養(yǎng)枝，避免過(guò)分的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，增進(jìn)坐果。4月下旬，用噴霧機(jī)人工噴施除蟲(chóng)劑，避免坐果期果樹(shù)常見(jiàn)病蟲(chóng)害的發(fā)生。5月10日，施肥、回填，每株桃樹(shù)施用農(nóng)家肥約20 kg，配合施用腐殖酸肥1 kg。根據(jù)雜草實(shí)際生長(zhǎng)情況，不定期用旋耕機(jī)進(jìn)行除草，為保證灌溉系統(tǒng)不受損害，將驗(yàn)小區(qū)內(nèi)輔以人工除草。

1.4 測(cè)定內(nèi)容及方法

1.4.1 葉片凈光合速率的測(cè)定。2016年果實(shí)成熟期（7月下旬）及落葉前期（8月下旬）各選一個(gè)晴天，于9：00—11：00，用Li-6400便攜式光合儀測(cè)定葉片凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）等重要生理指標(biāo)。選擇2×3 cm紅藍(lán)光源葉室，葉室溫度設(shè)定為25 ℃，光強(qiáng)1 000 μmol CO2/（m2·s），流速為500 μmol/s，CO2濃度控制在400 μmol CO2/mol。每個(gè)小區(qū)選擇長(zhǎng)勢(shì)良好的桃樹(shù)3株，在每個(gè)植株上選擇一個(gè)向陽(yáng)的枝條，測(cè)定枝條中上部已經(jīng)完全展開(kāi)的成熟葉片3片，每個(gè)葉片計(jì)數(shù)5次。

9月9日，按照同樣的方法測(cè)定桃樹(shù)葉片凈光合速率日進(jìn)程。從7：00開(kāi)始，19：00結(jié)束，每2 h測(cè)定1次。

1.4.2 生長(zhǎng)情況的測(cè)定。2015年8月底，試驗(yàn)開(kāi)始前，將每個(gè)小區(qū)內(nèi)的每一株桃樹(shù)進(jìn)行編號(hào)，然后對(duì)它們的樹(shù)高、地徑等進(jìn)行每木檢尺。2016年8月，對(duì)每株桃樹(shù)進(jìn)行復(fù)測(cè)，2次測(cè)定結(jié)果的差異為一年內(nèi)的凈生長(zhǎng)量。

1.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

用SPSS 15.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用Sigmaplot 10.0軟件進(jìn)行制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生長(zhǎng)階段葉片凈光合速率

光合特性是反映果樹(shù)生理功能的重要指標(biāo)。3種不同灌水處理下，桃樹(shù)果實(shí)成熟期（7月26日）及落葉前期（8月26日）的凈光合速率如圖1所示?？梢钥闯觯煌喔忍幚硐氯~片凈光合速率存在顯著差異。果實(shí)成熟期，灌水量相等條件下，處理H1的凈光合速率為14.05 μmol CO2/（m2·s），顯著高于處理D，處理D顯著高于處理H2。與上一階段相比，落葉前期處理D、處理H1的凈光合速率明顯降低，處理H2有小幅升高。各處理凈光合速率的差異有所降低，處理H1的凈光合速率最高，為13.14 μmol CO2/（m2·s），處理D及處理H2的凈光合速率分別為11.82、11.14 μmol CO2/（m2·s），顯著低于處理H1。

2.2 落葉前期光合速率日動(dòng)態(tài)

9月9日，桃樹(shù)的光合作用日動(dòng)態(tài)隨灌水處理而異，具體如圖2所示?？梢钥闯觯幚鞤的凈光合速率日動(dòng)態(tài)曲線為雙峰型，11：00達(dá)到第1個(gè)高峰，凈光合速率為12.30 μmol CO2/（m2·s），受中午高溫和高光強(qiáng)的影響，13：00—15：00之間存在明顯的午休現(xiàn)象，第2個(gè)高峰出現(xiàn)在17：00。痕量灌溉2個(gè)不同灌水定額（處理H1、H2）的凈光合速率日動(dòng)態(tài)曲線為單峰型，7：00各處理的凈光合速率最大為8 μmol CO2/（m2·s），然后開(kāi)始上升，9：00達(dá)到最大，隨后開(kāi)始下降，19：00下降到與處理D接近。

2.3 不同灌水條件下的土壤水分狀況

2016年7月26日，各處理土壤含水量存在較大差異。處理D對(duì)表層土壤水分的補(bǔ)給作用明顯，0～20 cm的土壤含水量高于處理H1、H2，20～50 cm土層含水量與處理H1、H2相近，而60 cm土壤含水量明顯低于處理H1、H2。可以看出，痕量灌溉能有效補(bǔ)給深層特別是50 cm以下層土壤水分。

2016年8月26日距最近一次灌水已經(jīng)過(guò)去48 h，各處理0～20 cm土壤含水量相近。20 cm以下，處理D的土壤含水量最低，處理H1、H2的土壤含水量較高。由處理H1凈光合速率顯著高于處理D、H2可以推出，處理H1蒸騰水分消耗最大，因而60 cm土壤含水量低于處理H2。雖然落葉前期與果實(shí)成熟期灌水量、灌水下限等灌溉參數(shù)一致，但由于這一階段桃樹(shù)葉片凈光合速率下降，桃樹(shù)生理活動(dòng)減緩，對(duì)土壤水分的消耗下降，所以各處理深層土壤含水量略高于7月26日。

2016年9月9日處理D的土壤含水量臨近灌水下限，30 cm以下的含水量顯著低于處理H1、H2。處理H1、H2僅表層20 cm的土壤含水量較8月26日明顯下降，深層土壤水分仍然維持在較高水平（圖3）。

2.4 桃樹(shù)生長(zhǎng)情況

由表2可以看出，從2015年8月至2016年8月，嚴(yán)格按照表1的灌溉制度進(jìn)行灌水處理，處理H1桃樹(shù)的生長(zhǎng)量高于處理D，其樹(shù)高、地徑和冠幅生長(zhǎng)量均大于處理D。2種灌水定額不同的痕量灌溉處理下，桃樹(shù)的樹(shù)高生長(zhǎng)量為處理H1>處理H2，地徑、冠幅生長(zhǎng)量為處理H1<處理H2。3種處理下樹(shù)高、胸徑、冠幅生長(zhǎng)量的差異統(tǒng)計(jì)上不顯著。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，滴灌與痕量灌溉對(duì)土壤水分的補(bǔ)給存在顯著差異。因?yàn)榈喂喙芡ǔ２荚O(shè)在土壤表面，所以可以暫時(shí)緩解表層0～20 cm土壤水分。7月26日光合測(cè)定時(shí)，恰好是灌水后第2天，因此滴灌處理表層土壤含水量明顯高于痕量灌溉，而痕量灌溉毛管鋪設(shè)在地表以下30 cm，對(duì)表層土壤水分的補(bǔ)給不明顯。痕量灌溉可以很好地對(duì)深層（特別是桃樹(shù)根系分布層）土壤水分進(jìn)行補(bǔ)給，7月26日、8月26日及9月9日，痕量灌溉2個(gè)不同灌水量處理下60 cm土層的土壤含水量顯著高于滴灌。

桃樹(shù)葉片凈光合速率因灌溉處理而異。灌水量相等條件下，7月26日、8月26日2次測(cè)定中，痕量灌溉的凈光合速率顯著高于滴灌。灌水量下降到滴灌的80%時(shí)，痕量灌溉凈光合速率下降，其降幅與桃樹(shù)所處生育階段有關(guān)。7月26日處于果實(shí)成熟期，桃樹(shù)生理活動(dòng)旺盛，對(duì)水分的需求較大。當(dāng)痕量灌溉的灌水定額減少到80%時(shí)，凈光合速率下降到滴灌的83%左右。到落葉前期的8月26日，桃樹(shù)各項(xiàng)生理活動(dòng)已經(jīng)較上一階段明顯減緩，80%痕量灌溉的凈光合速率與滴灌相近。

從桃樹(shù)葉片光合日進(jìn)程分析可以看出，以9月9日為例，滴灌處理下桃樹(shù)因?yàn)橥寥浪植蛔惆l(fā)生明顯的光合午休，而痕量灌溉處理下桃樹(shù)正常的生理活動(dòng)不受影響，無(wú)明顯午休現(xiàn)象，光合速率日動(dòng)態(tài)為單峰型。即使當(dāng)灌水量減少20%時(shí)，痕量灌溉下的土壤水分狀況仍然明顯好于滴灌，凈光合速率及其日動(dòng)態(tài)基本不因?yàn)楣嗨繙p少而受影響。由此可見(jiàn)，試驗(yàn)中采用的痕量灌溉制度，能有效地節(jié)約灌溉用水，又能滿(mǎn)足該地區(qū)生長(zhǎng)季各個(gè)階段矮化密植桃樹(shù)的生長(zhǎng)需要。

樹(shù)木生長(zhǎng)狀況受其自身生理活性、修剪、施肥、田間水分管理等多因素共同影響較大。因此，盡管各灌水處理下，桃樹(shù)的凈光合速率存在明顯差異，但試驗(yàn)期間桃樹(shù)樹(shù)高、地徑、冠幅的生長(zhǎng)量的差異在統(tǒng)計(jì)上并沒(méi)有達(dá)到顯著水平。這也說(shuō)明利用痕量灌溉設(shè)施進(jìn)行田間水分管理時(shí)，即使是將灌水定額降低至滴灌的80%，短時(shí)間內(nèi)仍然不會(huì)影響果樹(shù)的生長(zhǎng)[9-11]。

考慮到果實(shí)成熟期桃樹(shù)生長(zhǎng)旺盛，對(duì)水分需求較大，為避免因?yàn)樗痔澣痹斐傻臏p產(chǎn)、減收等不良現(xiàn)象的發(fā)生，建議痕量灌溉采取與滴灌相等的灌水定額，即每株12 L。在其他水分需求較低的生長(zhǎng)發(fā)育階段，可以適當(dāng)減少灌水定額。滴灌的灌水下限應(yīng)當(dāng)適當(dāng)調(diào)高，即適當(dāng)增加滴灌的灌水頻次，以保證桃樹(shù)各項(xiàng)生理活動(dòng)不受限[12-14]。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 翟遠(yuǎn)征，王金生，鄭潔瓊，等.北京市近30年用水結(jié)構(gòu)演變及驅(qū)動(dòng)力[J].自然資源學(xué)報(bào)，2011，26（4）：635-643.

[2] 楊超，魯紹偉，陳波，等.北京地區(qū)常見(jiàn)果樹(shù)的光合速率和固碳釋氧效應(yīng)[J].經(jīng)濟(jì)林研究，2016，34（1）：57-64.

[3] 李強(qiáng).城市園林綠地的環(huán)境效應(yīng)分析[D].重慶：重慶大學(xué)，2008.

[4] 王芳，郭建民，鮑國(guó)紅，等.果樹(shù)矮化密植栽培技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2014（17）：127.

[5] 王志平，周繼華，諸鈞，等.痕量灌溉在溫室大桃上的應(yīng)用[J].中國(guó)園藝文摘，2011，27（4）：10-11.

[6] 魏雅芬，張春滿(mǎn)，王穎.不同灌溉方式下果園土壤水分分布規(guī)律及合理灌溉[J].北方園藝，2017（3）：178-181.

[7] 劉學(xué)軍，周立華，張建忠，等.葡萄痕量灌溉技術(shù)試驗(yàn)研究[J].水資源與水工程學(xué)報(bào)，2013，24（6）：43-46.

[8] 張紅軍，宋楊，竇連登.越橘地下痕量灌溉技術(shù)初步研究[J].中國(guó)果樹(shù)，2014（1）：39-42.

[9] 武萍萍，周碧燕.楊桃新梢花芽分化及其碳水化合物含量的變化[J].園藝學(xué)報(bào)，2007（5）：1151-1156.

[10] 周罕覓，張富倉(cāng)，李志軍，等.桃樹(shù)需水信號(hào)及產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)對(duì)水分的響應(yīng)研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2014（12）：171-180.

[11] 洪曉強(qiáng)，許喜明，趙二龍，等.楊凌地區(qū)桃樹(shù)土壤水分動(dòng)態(tài)及其耗水特征初探[J].中國(guó)水土保持，2015（5）：47-50.

[12] 高照全，張顯川，王小偉.干旱脅迫下桃樹(shù)各部位貯存水調(diào)節(jié)能力的研究[J].果樹(shù)學(xué)報(bào)，2006（1）：5-8.

[13] 高照全，王小偉，魏欽平，等.桃樹(shù)不同部位調(diào)節(jié)貯存水的能力[J].植物生理學(xué)通訊，2003（5）：429-432.

[14] 張雙寶，徐淑貞，賈永國(guó)，等.日光溫室桃樹(shù)滴灌需水規(guī)律的研究[J].南水北調(diào)與水利科技，2005（2）：38-40.