滴灌對(duì)濱海鹽地蘋果園土壤及樹體的影響

胡 斌，張玉芳，王 健，傅曉巖，冉 昆，李慧峰

（1.山東省土壤肥料總站，濟(jì)南250100；2.山東省果樹研究所，山東 泰安271000）

果樹水肥一體化技術(shù)是指在有水壓的條件下，通過(guò)施肥裝置和注水器等設(shè)備，在果樹生長(zhǎng)的關(guān)鍵物候期，將水分與肥料按適當(dāng)比例混合后輸送至根系部位的一種技術(shù)[1-2]，它將樹體所需的水分和養(yǎng)分在時(shí)空上進(jìn)行高效匹配[3]，能同時(shí)滿足果樹對(duì)二者的實(shí)時(shí)需求。 滴灌技術(shù)已在多種作物上應(yīng)用，可以提高葡萄園的水肥利用效率[4]，降低果園土壤養(yǎng)分損失[5]，改善番茄品質(zhì)[6]等。此外，滴灌還具有較好的土壤保墑效果，能為作物生長(zhǎng)發(fā)育提供更穩(wěn)定的土壤環(huán)境，利于增產(chǎn)增收[7]。

目前，土壤鹽漬化已成為全球糧食安全問(wèn)題最重要的威脅之一[8]，是限制農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素[9]。 土壤水分的運(yùn)動(dòng)是控制鹽分運(yùn)動(dòng)的主要因素之一，不同灌水方式會(huì)影響土壤剖面中鹽分的分布，灌水量較低難以向下淋洗土壤表層聚集的鹽分，灌水量過(guò)高又會(huì)使土壤的積鹽深度加深，導(dǎo)致鹽分進(jìn)入地下水體[10]。 不同土壤條件下滴灌的效果不同，主要是因?yàn)樗趾宛B(yǎng)分在不同土壤中的移動(dòng)性有差異[11]。如何有效緩解土壤鹽分對(duì)果樹養(yǎng)分吸收帶來(lái)不利影響，并同時(shí)提高水分利用效率，是濱海鹽地果園急需解決的問(wèn)題之一。 本試驗(yàn)通過(guò)研究滴灌在濱海鹽地蘋果園的應(yīng)用表現(xiàn)，旨在為建立適合鹽地蘋果園應(yīng)用的滴灌技術(shù)體系提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2015 年12 月～2019 年12 月在山東省東營(yíng)市河口區(qū)梁家村15 年生高接紫弘蘋果蘋果園進(jìn)行，果樹南北向栽植，株行距3m×5m。 試驗(yàn)地年降雨量為500mm。 土壤類型為砂質(zhì)壤土，有機(jī)碳含量為7．85～8．13g·kg-1，硝態(tài)氮含量為24．15～25．31mg·kg-1，銨態(tài)氮含量為15．17～16．21mg·kg-1，有效磷含量為27．93～28．11mg·kg-1，速效鉀含量為221．24～230．14mg·kg-1。 灌溉水可溶性總鹽（total soluble salt,TSS）含量為200mg·kg-1。

1.2 方法

試驗(yàn)共設(shè)置滴灌（樹體兩側(cè)分別鋪設(shè)一條滴灌帶，距離樹干0．5m，滴頭間距30cm，每小時(shí)供水量1．6L）與漫灌（分別在萌芽期、花期、春梢旺長(zhǎng)期、果實(shí)膨大期、封凍期進(jìn)行，667m2灌水40～50m3）2 個(gè)處理，分別選取4個(gè)不同小區(qū)進(jìn)行，每小區(qū)設(shè)為1 次重復(fù)，每小區(qū)面積不少于0．3hm2。

1.2.1 滴罐對(duì)濱海鹽地蘋果園土壤含水量的影響 每年2～3 月土壤解凍后，每小區(qū)采用“S”型5 點(diǎn)取樣法，在樹冠下方距離中心干1．0m 位置鉆孔，取15，45，75，105cm 深度的土樣，進(jìn)行土壤水分含量測(cè)定。 采用烘干稱重法測(cè)定土壤含水量。

采用TZS-IW 便攜式土壤水分溫度測(cè)量?jī)x（浙江托普儀器有限公司）每月定期測(cè)量株間、樹冠外圍和行間土壤含水量，確定果園灌水時(shí)期及供水量。

1.2.2 滴罐對(duì)濱海鹽地蘋果園土壤鹽離子含量的影響 每年2～3 月土壤解凍后，每小區(qū)采用“S”型5 點(diǎn)取樣法，在樹冠下方距離中心干1．0m 位置鉆孔，取15，45，75，105cm 深度的土樣，進(jìn)行土壤TSS 和氯離子含量測(cè)定。 TSS 和氯離子含量用飽和土壤水提取物測(cè)定[11]。

1.2.3 滴罐對(duì)濱海鹽地蘋果葉片氯離子含量的影響 7 月上旬采集蘋果葉片，每處理取20 片葉進(jìn)行氯離子含量測(cè)定[11]。

1.2.4 滴罐對(duì)濱海鹽地蘋果產(chǎn)量與干周的影響 10 月下旬進(jìn)行采收，取20 株蘋果樹進(jìn)行產(chǎn)量與干周測(cè)定。 計(jì)算每畝的蘋果產(chǎn)量和干周年均增長(zhǎng)量。

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)結(jié)果采用Microsoft Excel 2007 軟件處理，用SPSS 軟件單因素統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 滴罐對(duì)濱海鹽地蘋果園土壤含水量的影響

春季土壤解凍后的冠下土壤含水量如圖1。 2016 年不同深度土層土壤含水量在滴灌區(qū)域與漫灌區(qū)域差異不顯著。2017～2019 年，滴灌處理下土壤含水量在各個(gè)土層均高于漫灌處理，且隨著處理時(shí)間延長(zhǎng)，二者差異逐年減少。

不同位置、不同深度土壤含水量年度變化如圖2。表層土壤含水量在2 種處理下連續(xù)4 年均表現(xiàn)為最低水平， 且變化幅度較為劇烈。 2015 年12 月～2016 年12 月漫灌處理土壤含水量隨土層深度增加而增加：105cm＞75cm＞45cm＞15cm。 滴灌處理的樹冠外側(cè)和行間也表現(xiàn)相似趨勢(shì)，而株間含水量表現(xiàn)為105cm 土層最低，75cm土層次之，45cm 和15cm 土層較高，且二者相互交雜。 2017 年9 月～2019 年5 月滴灌處理下株間、樹冠外側(cè)及行間45cm 土層含水量顯著提高至所有土層的最高水平，而漫灌處理下僅樹冠外側(cè)和行間的45cm 土層含水量顯著提高至所有土層的最高水平，株間土壤含水量在各個(gè)土層的分布與2015 年12 月～2016 年12 月保持相似趨勢(shì)。滴灌處理區(qū)行間土壤含水量的變化幅度大于漫灌。冠下15cm 和45cm 深度，滴灌處理的土壤含水量始終高于漫灌處理。

圖1 滴灌與漫灌處理下濱海鹽地蘋果園不同深度土壤的含水量（A.15cm；B.45cm；C.75cm；D.105cm）Figure 1 Soil water content at different depths in drip irrigation and flood irrigation treatments on coastal salt-land apple orchards (A.15cm; B.45cm; C.75cm; D.105cm)

2.2 滴罐對(duì)濱海鹽地蘋果園土壤鹽離子含量的影響

蘋果園土壤可溶性鹽含量、氯離子含量如圖3 和圖4。 滴灌處理的可溶性鹽含量和氯離子含量均顯著高于漫灌處理。漫灌處理的可溶性鹽含量和氯離子含量始終較低，滴灌處理的行間土壤的可溶性鹽和氯離子含量始終較高。 經(jīng)過(guò)連年試驗(yàn)，漫灌處理的土壤可溶性鹽含量和氯離子含量下降，滴灌處理的土壤可溶性鹽含量和氯離子含量明顯升高。

2.3 滴罐對(duì)濱海鹽地蘋果葉片氯離子含量的影響

雖然滴灌導(dǎo)致了土壤氯離子含量升高，但蘋果葉片氯離子含量并未受影響。滴罐處理蘋果葉片氯離子含量為0．532%，而漫灌處理蘋果葉片氯離子含量為0．509%。 不同灌溉處理葉片中氯離子含量差異不顯著。 2017 年蘋果葉片氯離子含量為0．623%，顯著高于2018 年蘋果葉片中氯離子的含量（0．417%）和2019 年蘋果葉片中氯離子的含量（0．523%）。

2.4 滴罐對(duì)濱海鹽地蘋果干周與產(chǎn)量的影響

樹體干周年均增長(zhǎng)量和產(chǎn)量如表1。 漫灌處理的樹體干周年均增長(zhǎng)量均高于滴灌處理， 其中2018 年和2019 年差異顯著。由于蘋果具有大小年結(jié)果現(xiàn)象，僅統(tǒng)計(jì)了2017 年和2019 年2 個(gè)大年時(shí)的產(chǎn)量。由表2 可以看出，試驗(yàn)前期滴灌處理的產(chǎn)量低于漫灌處理，后期則高于漫灌處理；累計(jì)總產(chǎn)量，滴灌處理高于漫灌處理，但二者差異不顯著。

3 討論與結(jié)論

前人研究結(jié)果表明，滴灌顯著提高了水稻[12]、冬小麥[13]、黃瓜[14]、馬鈴薯[15]的水分利用效率。 紅棗園由漫灌改滴灌后，水分利用效率和產(chǎn)量也獲得了較大提高[16]。 在本研究中，不同灌溉方式會(huì)導(dǎo)致果園土壤水分含量及分布出現(xiàn)差異。滴灌果園行間土壤較漫灌果園含水量低，穩(wěn)定性差，且冠下土壤濕度與行間土壤濕度差異顯著，這主要是由于滴灌的特點(diǎn)所決定的， 滴罐單位時(shí)間內(nèi)灌水量小， 主要通過(guò)緩慢均勻滲入土壤的途徑進(jìn)行水分移動(dòng)，不產(chǎn)生徑流，灌溉區(qū)域有限。另外，由于滴灌區(qū)域土壤濕度的分布狀況受滴孔的分布密度、水分滲透率、土壤蒸發(fā)率、根系分布等因素共同影響，加之不同時(shí)期樹體需水量不同，所以樹體不同生長(zhǎng)階段、不同發(fā)育期應(yīng)不斷調(diào)整供水量。

圖2 滴灌與漫灌處理下株間（A）、樹冠外側(cè)（B）和行間（C）不同深度土壤含水量變化Figure 2 Changes of soil water content at different depths among trees (A), outside the crown (B), and between rows (C) under drip irrigation and flood irrigation.

圖3 滴灌與漫灌處理下濱海鹽地蘋果園不同深度土壤可溶性鹽含量（A.15cm；B.45cm；C.75cm；D.105cm）Figure 3 Soluble salt content at different depths in drip irrigation and flood irrigation treatments on coastal salt-land apple orchards (A.15cm; B.45cm; C.75cm; D.105cm)

圖4 滴灌與漫灌處理下濱海鹽地蘋果園不同深度土壤氯離子含量（A.15cm；B.45cm；C.75cm；D.105cm）Figure 4 The chloride ion content at different depths in drip irrigation and flood irrigation treatments on coastal salt-land apple orchards (A.15cm; B.45cm; C.75cm; D.105cm)

表1 滴灌與漫灌處理下蘋果干周年均增長(zhǎng)量Table 1 Annual average growth of trunk girth in drip irrigation and flood irrigation treatments

表2 滴灌與漫灌處理下蘋果的產(chǎn)量Table 2 The average yield of apple orchard in drip irrigation and flood irrigation treatments

缺水和土壤鹽漬化是限制部分地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的兩個(gè)關(guān)鍵因素[9]。 相關(guān)研究表明，增加灌水次數(shù)有利于紅棗園土壤鹽分在水平方向上的運(yùn)移[16]，高頻灌水會(huì)造成土壤剖面較高的水分含量與較低的鹽分積累，而低頻灌水可將較多的鹽分淋洗出作物根區(qū)[17]；而汪昌樹等[18]認(rèn)為灌水頻率增加，會(huì)增大田間耗水量，但由于土壤水分水平運(yùn)動(dòng)距離和范圍有限，因此對(duì)鹽分的淋洗效果一般。 本研究中，漫灌降低了果園土壤的鹽離子和氯離子含量，而采用滴灌的地塊則表現(xiàn)為冠下滴灌區(qū)域土壤鹽離子和氯離子含量較低，行間土壤鹽離子和氯離子含量均顯著升高。 因此，鹽地果園采用滴灌進(jìn)行灌溉時(shí)，為有效降低冠下土壤鹽分含量，應(yīng)在樹體兩側(cè)分別鋪設(shè)滴灌帶并且適當(dāng)增加出水口密度，增加單位面積供水量達(dá)到“洗鹽”的目的，改善表層根系的生長(zhǎng)環(huán)境。 雖然本試驗(yàn)中兩條滴灌帶之間鹽離子濃度較高，但并沒(méi)有造成鹽脅迫。

滴灌會(huì)促進(jìn)作物產(chǎn)量的增加，如葡萄[19]、番茄[20]等，而本試驗(yàn)結(jié)果表明，兩種灌溉方式下蘋果葉片氯離子含量、產(chǎn)量差異不顯著，但滴灌處理樹體的干周增長(zhǎng)量明顯小于漫灌處理，這可能由于滴灌處理鹽離子濃度高于漫灌處理，進(jìn)而影響根系發(fā)育所致。 由于干周與負(fù)載量存在相關(guān)性，推測(cè)長(zhǎng)期采用滴灌處理的果園產(chǎn)量可能會(huì)出現(xiàn)小于漫灌處理果園的現(xiàn)象，為防止這一現(xiàn)象的發(fā)生，需要進(jìn)一步研發(fā)相關(guān)配套技術(shù)，保證果園產(chǎn)量不受影響。

總之，滴灌的應(yīng)用確保了土壤濕度的穩(wěn)定，保證了樹體的正常生長(zhǎng)，未發(fā)生樹體過(guò)量吸收氯離子現(xiàn)象，產(chǎn)量也未下降。因此，鹽地蘋果園采用滴灌可行，但在材料選擇、設(shè)備結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)參數(shù)、使用技術(shù)、監(jiān)測(cè)技術(shù)、維護(hù)技術(shù)等方面應(yīng)采取配套措施。