不同滴灌水量對(duì)設(shè)施果桑生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響

王亞威，鄧真華，胡桂萍*，傅 淑，王 豐，王軍文，杜賢明

(1.江西省蠶桑茶葉研究所，江西 南昌 330202；2.江西省經(jīng)濟(jì)作物研究所，江西 南昌 330202；3.江西省蠶桑工程技術(shù)研究中心，江西 南昌 330202)

果桑，屬?？粕?MorusalbaL.)，以產(chǎn)果為主,果實(shí)稱為桑椹，又名桑果、桑棗、桑實(shí)，因其具有較高的藥食用價(jià)值而深受消費(fèi)者喜愛，逐漸成為一種重要的新型水果[1-2]。設(shè)施栽培果桑，能提早上市，改善品質(zhì)，已成為果桑重要的栽培模式[3]。但因缺乏雨水淋洗，設(shè)施果桑一般通過(guò)人工漫灌進(jìn)行栽培，該方式不僅浪費(fèi)水資源，而且極易引發(fā)養(yǎng)分徑流、滲漏損失、地表水和地下水環(huán)境污染等問(wèn)題[4]。因此，優(yōu)化設(shè)施果桑灌溉技術(shù)，對(duì)提高水資源利用效率、改善設(shè)施生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)果桑產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

滴灌作為節(jié)水灌溉的重要方式，在大田作物、果園和設(shè)施蔬菜栽培中得到了廣泛的應(yīng)用[5-7]。研究表明，滴灌通過(guò)改變植物根區(qū)土壤水肥分布狀況，進(jìn)而影響植株的生長(zhǎng)[8]，促使植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)更大程度地滿足生殖生長(zhǎng)需要，提高水分利用效率和氮肥利用率，進(jìn)而達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效的目的[9-10]。適宜的灌溉水量是作物生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，水分過(guò)多，會(huì)造成植株瘋長(zhǎng)，增加群體郁閉度，導(dǎo)致生產(chǎn)小氣候環(huán)境惡化，進(jìn)而增加病蟲害的發(fā)生；而水分嚴(yán)重虧缺，則會(huì)抑制植株的生長(zhǎng)和降低葉片光合速率，嚴(yán)重影響了果實(shí)質(zhì)量[11]。桑樹為多年生木本植物，雖無(wú)明顯的需水臨界期，但每年不同生長(zhǎng)周期對(duì)水分的需求不同，生長(zhǎng)旺盛期是桑樹需水較多的時(shí)期，水分虧缺對(duì)其產(chǎn)量和品質(zhì)影響很大。已有研究表明，將滴灌技術(shù)應(yīng)用于桑園，能夠解決旱地桑樹灌溉難題[12]，且當(dāng)土壤相對(duì)含水量為44.8%～77.8%時(shí)，有利于桑樹進(jìn)行高光合作用和維持高水分利用效率[13]。

目前，滴灌技術(shù)在蘋果、獼猴桃等果園上的應(yīng)用及對(duì)果樹生理特征、產(chǎn)量和品質(zhì)等影響方面的研究報(bào)道較多，但在桑園上的應(yīng)用報(bào)道較少，且有關(guān)滴灌水量對(duì)設(shè)施果桑生長(zhǎng)、光合作用、產(chǎn)量等指標(biāo)的影響方面鮮有報(bào)道?；诖?，本文以果桑品種“大10”為研究對(duì)象，在設(shè)施栽培下，分析不同滴灌水量對(duì)果桑生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響，為果桑設(shè)施栽培科學(xué)灌水提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2019年2～6月在江西省蠶桑茶葉研究所果桑園基地進(jìn)行?；匚挥诮魇∧喜心喜h黃馬鄉(xiāng)(東經(jīng)116.00°，北緯28.37°)，海拔40 m，屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年平均氣溫17.0～17.7 ℃，年降雨量1600～1700 mm，年日照時(shí)數(shù)1723～1820 h。土壤類型為第四紀(jì)紅粘土發(fā)育的紅壤，土壤容重1.35 g/cm3，pH值5.1，有機(jī)質(zhì)含量2.40%，田間持水率29.55%。果桑大棚為南北走向，長(zhǎng)45 m，跨度25 m。

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)材料為9年生的果?！按?0”，株行距4.0 m×1.1 m。依據(jù)當(dāng)?shù)啬壳肮９嗨闆r，試驗(yàn)以常規(guī)漫灌水量T1(4000 m3/hm2)為對(duì)照，設(shè)置3個(gè)滴灌水平，分別為常規(guī)漫灌水量的85%、70%和55%，即T2(3400 m3/hm2)、T3(2800 m3/hm2)、T4(2200 m3/hm2)，共4個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，共計(jì)12個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)25棵樹，每行為1個(gè)小區(qū)，小區(qū)之間設(shè)有保護(hù)隔離帶。各處理組的具體灌水時(shí)間和灌水量見表1。滴灌處理為距樹0.3 m雙向表層滴灌，滴灌管為壓力補(bǔ)償式，滴頭間距0.5 m，流量3.5 L/h，每個(gè)處理用一個(gè)球閥單獨(dú)控制灌水，并有一個(gè)水表讀數(shù)。試驗(yàn)期間除灌水量不同外，其他田間管理情況(如鋤草、施肥等)均保持一致。

表1 不同處理組的灌水量情況 m3/hm2

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 果桑生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定 每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取3株長(zhǎng)勢(shì)一致的果桑作為標(biāo)準(zhǔn)株，從標(biāo)準(zhǔn)株選取10根初始長(zhǎng)度基本一致的枝條編號(hào)標(biāo)記，于4月10日測(cè)量其生長(zhǎng)指標(biāo)，包括發(fā)條數(shù)、條坐果數(shù)、條長(zhǎng)、條粗、葉長(zhǎng)、葉幅、葉柄長(zhǎng)和葉片重等。試驗(yàn)使用卷尺測(cè)量枝條長(zhǎng)度，用游標(biāo)卡尺測(cè)量枝條直徑。

1.3.2 果桑光合指標(biāo)的測(cè)定 試驗(yàn)統(tǒng)一于4月10日上午10:00～11:00，采用托普云3051D光合測(cè)定儀測(cè)定各處理組選定的果桑標(biāo)準(zhǔn)株的光合指標(biāo)，如植株凈光合速率[Pn,μmol/(m2·s)]、氣孔導(dǎo)度[Gs,mmol/(m2·s)]和水分利用率(We,%)，每株測(cè)定4片葉，每片葉重復(fù)測(cè)定3次，取平均值。此外，采用托普云農(nóng)TYS-4N型植物營(yíng)養(yǎng)測(cè)定儀測(cè)量各處理組標(biāo)準(zhǔn)株葉片的葉綠素SPAD值和氮含量(mg/g)。

1.3.3 桑果性狀及產(chǎn)量的測(cè)定 在桑果成熟期，試驗(yàn)統(tǒng)一于4月30日采摘各處理組標(biāo)準(zhǔn)株的桑果，并記錄桑果長(zhǎng)、橫徑、單果重和果桑單株產(chǎn)量，其中果長(zhǎng)和橫徑采用游標(biāo)卡尺測(cè)量。桑果單株產(chǎn)量計(jì)算參考鄧真華等[14]的方法，按照公式(1)計(jì)算。

(1)

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，采用Excel 2010和SPSS 22軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。所有平均值采用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較，主成分分析綜合得分Dn值[15-16]按式(2)計(jì)算。

(2)

式(2)中：Dn為主成分分析綜合得分值；Fjn為第n個(gè)處理第j個(gè)特征根>1的主成分分值；m為特征根>1的主成分個(gè)數(shù)；Ej為第j個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同滴灌水量對(duì)果桑生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

不同滴灌水量對(duì)果桑枝葉生長(zhǎng)的影響不同，隨著滴灌水量的減少，果桑生長(zhǎng)指標(biāo)呈逐漸降低趨勢(shì)，總體表現(xiàn)為T2>T3>T4(表2)。T2處理下果桑枝葉生長(zhǎng)指標(biāo)中條粗為3.89 cm，與對(duì)照T1差異不顯著(P=0.434>0.05)，其余指標(biāo)均相較T1顯著提高(P<0.05)；T3處理下條長(zhǎng)為140.50 cm，顯著高于T1(P=0.028<0.05)，其余生長(zhǎng)指標(biāo)與T1無(wú)顯著性差異；T4處理下條粗為3.48 cm，顯著小于T1(P=0.000197<0.05)，其余生長(zhǎng)指標(biāo)與T1無(wú)顯著性差異。

表2 不同滴灌水量對(duì)果桑生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

2.2 不同滴灌水量對(duì)果桑光合指標(biāo)的影響

隨著滴灌水量的減少，果桑的葉綠素SPDA、氮含量、凈光合速率、水分利用率和氣孔導(dǎo)度均呈下降趨勢(shì)，表現(xiàn)為T2>T3>T1>T4(表3)。在葉綠素SPDA和氮含量指標(biāo)中，T2最大，分別為34.26和10.83 mg/g，顯著大于其余處理(P<0.05)，T3與對(duì)照T1差異不顯著(P=0.49>0.05)，但顯著大于T4(P<0.05)(表3)。在凈光合速率、水分利用率和氣孔導(dǎo)度指標(biāo)中，4個(gè)灌溉處理后的差異顯著(P<0.05)，其中T2最大，分別較對(duì)照提高248.35%、46.84%和162.60%；T4最小，可能是由于水分虧缺對(duì)光合作用產(chǎn)生了抑制效應(yīng)(表3)。

表3 不同滴灌水量對(duì)果桑光合指標(biāo)的影響

2.3 不同滴灌水量對(duì)果桑產(chǎn)量性狀的影響

不同滴灌水量處理后的果桑發(fā)條數(shù)為24.20～27.20根、果長(zhǎng)為3.51～3.79 cm、橫徑為1.45～1.58 cm、單果重為3.64～4.08 g，均不存在顯著性差異(P>0.05)。不同滴灌水量處理對(duì)果桑條坐果數(shù)和株產(chǎn)量的影響較大，在條座果數(shù)指標(biāo)中，T2、T3處理組顯著高于T4處理組(P<0.05)(表4)。在株產(chǎn)量指標(biāo)中，4種灌溉處理總體表現(xiàn)為T2>T3>T1>T4，其中T2與T3差異不顯著(P=0.231>0.05)，分別較對(duì)照提高35.62%和19.33%(表4)。

表4 不同滴灌水量對(duì)果桑產(chǎn)量性狀的影響

2.4 不同滴灌水量對(duì)果桑生長(zhǎng)效應(yīng)的綜合評(píng)價(jià)

為綜合評(píng)價(jià)不同滴灌水量對(duì)設(shè)施果桑生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，將不同滴灌處理后果桑生長(zhǎng)、光合、產(chǎn)量相關(guān)的16個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，提取特征值大于1的2個(gè)主成分——PC1和PC2，其特征值分別為13.821和1.421(表5)，PC1和PC2的方差貢獻(xiàn)率分別為86.378%和8.878%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率分別達(dá)到86.378%和95.257%。在PC1中，向量載荷值正影響大的指標(biāo)為葉綠素SPDA、葉片重、株產(chǎn)量、葉寬、氮含量、水分利用率、葉長(zhǎng)；向量載荷值負(fù)影響大的指標(biāo)為橫莖。在PC2中，向量載荷值正影響大的指標(biāo)為橫莖，向量載荷值負(fù)影響大的指標(biāo)為果長(zhǎng)、條長(zhǎng)、條坐果數(shù)。

表5 主成分分析方差

綜合得分(Dn)是每個(gè)主成分得分與對(duì)應(yīng)貢獻(xiàn)率的乘積之和，即：Dn=F1n×86.378%+F2n×8.878%。由表6可知，不同滴灌水量處理下的綜合得分分別為80.081(T1)、95.950(T2)、88.437(T3)、76.071(T4)分。因此，不同滴灌水量對(duì)設(shè)施果桑生長(zhǎng)特性及產(chǎn)量指標(biāo)影響排名依次為T2>T3>T1>T4。

表6 不同滴灌量處理下的綜合得分及排名

3 討論與結(jié)論

水分是植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要原料，適量的灌溉水量有利于植物的生長(zhǎng)發(fā)育，而水分過(guò)量或者虧缺不僅不利于植株的生長(zhǎng)，而且還會(huì)打破植株生殖生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的平衡。Pedro等[17]研究表明，不同滴灌水量對(duì)葡萄的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)影響不顯著，但常年較低的滴灌水量以及在特殊干旱時(shí)期，葡萄枝條生長(zhǎng)量受到明顯抑制。這與本試驗(yàn)中3個(gè)滴灌水量處理對(duì)果桑枝葉生長(zhǎng)的影響結(jié)果相似，雖然隨著滴灌水量的減少，果桑枝葉生長(zhǎng)量逐漸降低，但滴灌處理T2(85%水量)和T3(70%水量)的枝葉生長(zhǎng)指標(biāo)并未出現(xiàn)顯著性差異；滴灌處理T4(55%水量)的枝葉生長(zhǎng)指標(biāo)雖然較小，但除了條粗和葉柄長(zhǎng)指標(biāo)顯著低于全量漫灌T1外，其余指標(biāo)并無(wú)顯著性差異，這表明常規(guī)漫灌的灌水量過(guò)大，水分損失嚴(yán)重，反而在一定程度上抑制了果桑枝葉的生長(zhǎng)。試驗(yàn)中3個(gè)滴灌水量處理均未對(duì)果桑生長(zhǎng)表現(xiàn)出明顯的脅迫效應(yīng)，結(jié)果表明：70%～85%的滴灌水量較為適宜，對(duì)果桑枝葉生長(zhǎng)有明顯促進(jìn)作用。

設(shè)施栽培缺乏雨水淋洗，在關(guān)鍵生育期進(jìn)行合理的水分調(diào)控，能夠調(diào)節(jié)植物葉面積與氣孔的開放程度、改變?nèi)~綠素含量、減少蒸騰耗水和增加光合速率等，進(jìn)而影響作物的光合作用。Amy[18]和李耀霞[19]等研究認(rèn)為灌水量和光合速率的變化呈倒U型，在一定的灌水量下，光合速率隨著灌水量的增多而增大，過(guò)量灌溉情況下產(chǎn)生光合抑制現(xiàn)象。本試驗(yàn)3個(gè)滴灌水量處理組的凈光合速率并未呈現(xiàn)倒U型趨勢(shì)，但T1全量漫灌的處理明顯抑制了光合速率，這與前人的研究結(jié)果相似。隨著滴灌水量減少，果桑光合速率逐漸降低，這表明3個(gè)滴灌水量處理均未產(chǎn)生過(guò)量灌溉的效應(yīng)，并未抑制果桑的光合作用。滴灌處理T2和T3的葉綠素SPAD值和葉片含氮量均較高，凈光合速率顯著大于T4和T1，水分利用效率分別達(dá)到20.22%和11.75%，這表明70%～85%的滴灌水量能夠提高果桑光合效率。

適宜的灌水量是各類作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重要前提。有研究表明，在特定的生育期減少一定程度的灌水量可提作物的產(chǎn)量和質(zhì)量[20-22]，這與本研究結(jié)果基本一致。本試驗(yàn)結(jié)果表明，滴灌處理T2的株產(chǎn)量最高，達(dá)到14.24 kg/株，除與T3(12.52 kg/株)差異不顯著外，均顯著大于其余灌溉處理，且隨著滴灌量的減少，果桑的株產(chǎn)量呈逐漸降低趨勢(shì)，即使是滴灌量最小的T4處理也與常規(guī)漫灌T1的株產(chǎn)量差異不顯著。這表明滴灌能夠在減少灌水量的前提下，保障果桑產(chǎn)量。本試驗(yàn)只對(duì)不同滴灌水量對(duì)果桑生長(zhǎng)和產(chǎn)量的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了研究，但對(duì)其品質(zhì)指標(biāo)并未涉及，且本研究灌水處理的設(shè)計(jì)以常規(guī)漫灌量為對(duì)照，滴灌量設(shè)置85%、70%、55%共3個(gè)處理，在更小的變化范圍內(nèi)各項(xiàng)指標(biāo)是否存在差異，還有待進(jìn)一步研究。

基于對(duì)不同滴灌水量下果桑生長(zhǎng)、光合作用和產(chǎn)量指標(biāo)的方差分析和主成分分析，結(jié)果表明：不同處理對(duì)設(shè)施果桑生長(zhǎng)特性及產(chǎn)量指標(biāo)影響排名依次為T2>T3>T1>T4。滴灌水量控制在70%～85%時(shí)，果桑植株生長(zhǎng)最旺盛，凈光合速率較高，在該條件下并未表現(xiàn)出因水分減少而產(chǎn)量降低的現(xiàn)象，且株產(chǎn)量較常規(guī)漫灌提高了14.26%～35.62%。因此，在江西地區(qū)設(shè)施栽培果桑的滴灌水量應(yīng)控制在2800～3400 m3/hm2，這樣可以在最大化節(jié)約用水的同時(shí)，能進(jìn)一步提高果桑的產(chǎn)量。