非充分灌溉對(duì)南方灌區(qū)桃樹生長(zhǎng)的影響

林義錢，盧 成，翁越峰

（1.金清鎮(zhèn)人民政府農(nóng)業(yè)發(fā)展辦公室，浙江 路橋 318050；2.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020）

浙江省多山，70.4%的陸域面積為丘陵?，F(xiàn)有低丘緩坡地241.68萬(wàn)hm2（3 625.16萬(wàn)畝），其中農(nóng)業(yè)地約66.67萬(wàn)hm2（1 000萬(wàn)畝）。低丘緩坡地發(fā)展高效生態(tài)農(nóng)業(yè)，是浙江省實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分。然而，由于環(huán)境條件限制，目前無法得到充分灌溉保障的低丘緩坡地約有56.00萬(wàn)hm2（840萬(wàn)畝），其中受旱較為嚴(yán)重的約7.33萬(wàn)hm2（110萬(wàn)畝）。為解決低丘緩坡地灌溉的問題，浙江省提出高效節(jié)水灌溉“四個(gè)百萬(wàn)畝”工程，計(jì)劃建設(shè)6.67萬(wàn)hm2（100萬(wàn)畝）林園地噴微灌，通過工程措施實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉。但是，由于水源緊張，單靠節(jié)水灌溉工程可能無法完全解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水問題，需要通過優(yōu)化的灌溉制度與工程措施配合，保障低丘緩坡地的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。

非充分灌溉（Deficit Irrigation）又稱有限灌溉或虧缺的灌溉，是作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量小于潛在蒸發(fā)蒸騰量的灌溉。非充分灌溉不以獲取單位產(chǎn)量最高為目標(biāo)，而是在最大限度節(jié)約灌水量的前提下，尋求最佳灌水次數(shù)、灌水時(shí)間、灌水定額的組合，提高水分生產(chǎn)效率和效益。其理論基礎(chǔ)是作物自身具有一系列對(duì)水分虧缺的適應(yīng)機(jī)制和有限缺水效應(yīng)[1-3]。已有研究證明，植物存在著一系列對(duì)水分虧缺的適應(yīng)機(jī)制，可用來增強(qiáng)遭受干旱逆境時(shí)的定植、生長(zhǎng)和發(fā)育能力，這種機(jī)制表現(xiàn)為逃旱和耐旱作用[4]。針對(duì)玉米非充分灌溉的研究表明，拔節(jié)期、苗期虧水處理的光合速率大于苗期豐水處理，并且隨著苗期水分供應(yīng)量的增加，光合速率變小[5]。對(duì)玉米苗期進(jìn)行有限水分虧缺處理發(fā)現(xiàn)，其光合速率高于充分供水，蒸騰速率則略低于充分供水[6]。

依托浙江省科技計(jì)劃項(xiàng)目 — 太陽(yáng)能光伏提水灌溉研究（編號(hào):2016F50002），開展桃樹非充分灌溉研究，所獲成果服務(wù)于低丘緩坡地高效經(jīng)濟(jì)作物灌溉，對(duì)于支撐浙江省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。

1 試驗(yàn)品種和方法

1.1 試驗(yàn)品種

試驗(yàn)自2017年5月1日至11月2日，在浙江省灌溉試驗(yàn)中心站果木灌溉試驗(yàn)區(qū)開展，供試品種為桃（大觀1號(hào)），土壤為砂壤土，原土有機(jī)質(zhì)1.1%，全氮0.06%，全磷0.06%，含鉀豐富，pH值7.5，含鹽量0.1% ～ 0.2%，地下水位埋深大于1.0 m。試驗(yàn)?zāi)杲涤炅繛橹械绕S。

果木種植區(qū)占地約0.47 hm2（7.0畝），東西長(zhǎng)60 m，南北寬68 m，種植桃樹15行、17列，試區(qū)安裝了滴灌設(shè)施，進(jìn)行灌溉分組，配套自動(dòng)控制系統(tǒng)和水表，滿足灌溉制度試驗(yàn)的要求。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)根據(jù)桃樹需水特性和土壤水分特征參數(shù)測(cè)定結(jié)果，計(jì)算得到滴灌條件下桃樹的充分灌溉制度（CK），以灌水定額相對(duì)CK減少12.5%、25.0%、37.5%和50.0%設(shè)置4個(gè)非充分灌溉處理，采用單因素隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，各處理設(shè)3組重復(fù)，合計(jì)15個(gè)小區(qū)[7-9]。試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。各處理其他管理措施保持一致。

表1 桃樹灌溉制度試驗(yàn)處理表

1.3 觀測(cè)方法

通過雨量傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)降雨的監(jiān)控，根據(jù)降雨量自動(dòng)調(diào)整灌溉時(shí)機(jī)和灌水定額。

每個(gè)重復(fù)均選定3顆具有代表性的桃樹，每周定點(diǎn)觀測(cè)生長(zhǎng)期生長(zhǎng)數(shù)據(jù)和植株葉片葉綠素相對(duì)含量。使用游標(biāo)卡尺測(cè)量地徑，測(cè)量點(diǎn)距離地面10 cm，記錄3個(gè)角度測(cè)量的平均值；使用鋼制直尺測(cè)量冠幅，測(cè)量點(diǎn)為植株樹冠橫向最寬處，記錄3個(gè)角度測(cè)量的平均值；使用鋼直尺測(cè)量株高；使用手持式SPAD儀，通過托光電無損測(cè)量法測(cè)量葉片葉綠素相對(duì)含量，記錄植株高、中、低3個(gè)層次的典型葉片各3片的SPAD平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 非充分灌溉對(duì)桃樹地徑的影響

比較生長(zhǎng)季末各處理地徑相對(duì)初始值的增長(zhǎng)比率，結(jié)果見表2 ～ 3。方差分析顯示，各處理地徑相對(duì)初始值的增長(zhǎng)率差異極顯著（P＜0.01）。多重比較結(jié)果顯示，在0.05水平，T1地徑增長(zhǎng)顯著優(yōu)于T3、T4和T5，分別高26.3%、33.4%和35.2%，但與T2差異不顯著（高6.6%）；在0.01水平，T1地徑增長(zhǎng)顯著優(yōu)于T4和T5，但與T2和處理3差異不顯著。因此，就地徑生長(zhǎng)而言，T1（充分灌溉）和T2（灌水定額減少12.5%的非充分灌溉）較好，其他處理較差。

表2 不同處理桃樹生長(zhǎng)期末地徑相對(duì)增長(zhǎng)率對(duì)比表

表3 不同處理桃樹生長(zhǎng)期末地徑方差分析結(jié)果表

2.2 非充分灌溉對(duì)桃樹冠幅的影響

比較生長(zhǎng)季末各處理冠幅相對(duì)初始值的增長(zhǎng)比率，結(jié)果見表4 ～ 5。方差分析顯示，各處理冠幅增長(zhǎng)率差異極顯著（P＜0.01）。多重比較結(jié)果顯示，在0.05水平，T1冠幅增長(zhǎng)顯著優(yōu)于其他處理，分別比T2、T3 、T4和T5高14.0%、11.9%、18.4%和25.2%；在0.01水平，T1冠幅增長(zhǎng)顯著優(yōu)于T4和T5，但與T2和T3差異不顯著。因此，就冠幅生長(zhǎng)而言，充分灌溉處理最好，灌水定額減少12.5%和25.0%的非充分灌溉較好，其他處理較差。

表4 不同處理桃樹生長(zhǎng)期末冠幅相對(duì)增長(zhǎng)率對(duì)比表

表5 不同處理桃樹生長(zhǎng)期末冠幅方差分析結(jié)果表

2.3 非充分灌溉對(duì)桃樹株高的影響

比較生長(zhǎng)季末各處理株高相對(duì)初始值的增長(zhǎng)比率，結(jié)果見表6 ～ 7。方差分析顯示，各處理株高增長(zhǎng)率差異極顯著（P＜0.01）。多重比較結(jié)果顯示，T1株高增長(zhǎng)顯著優(yōu)于其他處理，分別比T2、T3 、T4和T5高17.3%、43.3%、44.2%和49.8%；T2株高度生長(zhǎng)顯著優(yōu)于T3、T4和T5，分別高31.4%、32.5%和39.3%；T3、T4、T5之間則差異不顯著。因此，就株高生長(zhǎng)而言，充分灌溉處理最好，灌水定額減少12.5%的非充分灌溉較好，其他處理較差。

表6 不同處理桃樹生長(zhǎng)期末株高度相對(duì)增長(zhǎng)率對(duì)比表

表7 不同處理桃樹生長(zhǎng)期末株高度方差分析結(jié)果表

2.4 非充分灌溉對(duì)桃樹葉綠素相對(duì)含量（SPAD值）的影響

比較生長(zhǎng)期各處理葉片平均SPAD值，結(jié)果見表8 ～ 9。方差分析顯示，各處理葉片SPAD值差異極顯著（P＜0.01）。多重比較結(jié)果顯示，在0.05水平，T2葉片SPAD值顯著優(yōu)于T1、T3、T4和T5，分別高出6.5%、4.5%、4.1%和10.9%，T5葉片SPAD值顯著低于其他處理；在0.01水平，T2植株葉片SPAD值顯著高于T1和T5，T1、T3、T4、T5之間則差異不顯著。因此，就葉片葉綠素相對(duì)含量而言，灌水定額減少12.5%的非充分灌溉最好，灌水定額減少25.0%和37.5%的非充分灌溉處理較好，其他處理較差。

表8 不同處理桃樹葉片SPAD值對(duì)比表

表9 不同處理桃樹葉片SPAD值方差分析結(jié)果表

2.5 非充分灌溉對(duì)桃樹生長(zhǎng)影響的綜合評(píng)價(jià)

非充分灌溉對(duì)桃樹生長(zhǎng)的影響涉及地徑、株高、冠幅、SPAD值的變化，本研究采用層次分析法綜合評(píng)價(jià)觀測(cè)結(jié)果。首先，將指標(biāo)分為2個(gè)層次。第1層次包括生長(zhǎng)指標(biāo)、生理指標(biāo)2類；生長(zhǎng)指標(biāo)又可分為的地徑、冠幅、株高3項(xiàng)，生理指標(biāo)僅包含葉片葉綠素含量（SPAD）值1項(xiàng)。其次，對(duì)指標(biāo)分層賦分。生長(zhǎng)指標(biāo)和生理指標(biāo)同等重要，故分別賦予權(quán)重50.0%；故地徑、冠幅、株高3項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)權(quán)重均為33.3%。

按照確定的指標(biāo)分層和賦分權(quán)重，分別對(duì)2個(gè)層次的各類指標(biāo)進(jìn)行賦分。單項(xiàng)指標(biāo)計(jì)分時(shí)，將各處理按高到底排序計(jì)分，最高得1分，最低得0分，按減小比例依次賦分。結(jié)果見表10，灌水定額減少12.5%的非充分灌溉得分達(dá)到0.818分，為最優(yōu)灌溉制度，滴灌灌水定額10.5 mm，灌溉周期3 d，每次運(yùn)行時(shí)間約3.5 h，該灌溉制度在不影響桃樹生長(zhǎng)的情況下，進(jìn)一步挖掘了節(jié)水潛力，相比常規(guī)滴灌又節(jié)水10%以上，非常適合水資源相對(duì)緊缺的丘陵緩坡地經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)。

表10 不同灌溉制度綜合評(píng)分表

3 結(jié) 論

（1）以充分灌溉為對(duì)照，非充分灌溉處理桃樹地徑、冠幅和株高均受到不同程度的抑制，平均值分別比對(duì)照低25.4%、17.4%和38.7%；桃樹葉綠素相對(duì)含量則高于對(duì)照，平均值高出1.7%，最優(yōu)處理比對(duì)照高6.9%。非充分灌溉桃樹植株形態(tài)的減小，降低植株蒸發(fā)蒸騰量，是桃樹耐旱機(jī)制的體現(xiàn)，與前人研究的玉米苗期水分虧缺處理后蒸騰速率降低類似；植株相對(duì)葉綠素含量的增加，提高植株對(duì)氮素利用效率和光合能力，體現(xiàn)耐旱機(jī)制和補(bǔ)償效應(yīng)，與前人研究的有限虧水可促進(jìn)玉米光合的結(jié)果一致。

（2）不同非充分灌溉制度之間比較可知，灌水定額降低12.5%的非充分灌溉處理，株高生長(zhǎng)、葉綠素相對(duì)含量顯著優(yōu)于其他非充分灌溉處理，地徑和冠幅與其他處理沒有顯著的差異。可見桃樹對(duì)水分虧缺的耐受是有一定限度的，有限的虧水能夠體現(xiàn)耐旱機(jī)制和補(bǔ)償效應(yīng)，過度的虧水則會(huì)影響桃樹的生長(zhǎng)發(fā)育。

（3）采用層次分析法對(duì)比不同灌溉處理對(duì)桃樹植株生長(zhǎng)的影響，T2（灌水定額減少12.5%的非充分灌溉）得分0.818分，得分高于T1、T3、T4和T5，為最優(yōu)灌溉制度。最優(yōu)的非充分灌溉制度在不影響桃樹生長(zhǎng)的情況下，進(jìn)一步挖掘節(jié)水潛力，相比常規(guī)滴灌又節(jié)水10%以上，非常適合水資源相對(duì)緊缺的丘陵緩坡地經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)。