滴灌條件下水肥耦合對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)生長(zhǎng)與生理特性的影響

周罕覓 張 碩 杜新武 牛曉麗 王升升 解曉琳

(河南科技大學(xué)農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院， 洛陽(yáng) 471003)

0 引言

我國(guó)水資源十分緊缺，人均水資源量?jī)H2 100 m3，僅為世界人均水平的28%，農(nóng)業(yè)灌溉用水效率為0.548，灌水利用效率低也是導(dǎo)致水資源緊缺的主要原因之一[1]。目前在大田生產(chǎn)中，化肥利用率平均僅為30%，化肥在實(shí)際生產(chǎn)中損失非常嚴(yán)重[2]。造成我國(guó)水肥利用率低的主要原因包括過(guò)量灌溉和過(guò)量施肥，以水促肥，以肥調(diào)水，兩者相輔相成，合理的灌溉和施肥制度是獲得作物高產(chǎn)、高效的必由之路。

滴灌是節(jié)水灌溉主要技術(shù)之一，滴灌和施肥一體化條件下水分與肥料對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育是相互的，而同一作物在不同的水肥供應(yīng)條件下生長(zhǎng)情況又大不相同，水肥之間存在一定的耦合效應(yīng)[3-5]。水肥耦合效應(yīng)的核心是強(qiáng)調(diào)影響作物生長(zhǎng)的水、肥兩大因素之間的有機(jī)聯(lián)系，利用二者之間的耦合效應(yīng)進(jìn)行水肥及作物的綜合管理，提高作物的生產(chǎn)力和水肥利用效率。近些年國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)水肥耦合效應(yīng)進(jìn)行了一些研究，但主要集中在小麥、玉米、番茄和黃瓜等糧食或蔬菜作物上[6-11]，而水肥耦合效應(yīng)對(duì)果樹(shù)的影響研究報(bào)道較少。因此，本文探討滴灌條件下北方半干旱地區(qū)水肥耦合效應(yīng)對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)生長(zhǎng)和生理特性的影響，尋求科學(xué)合理的灌溉和施肥制度，以保障北方半干旱地區(qū)果樹(shù)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年3—10月在河南省洛陽(yáng)市河南科技大學(xué)農(nóng)業(yè)工程實(shí)驗(yàn)中心田間試驗(yàn)遮雨棚內(nèi)進(jìn)行(北緯34°66′，東經(jīng)112°37′)，該區(qū)域?qū)儆诎霛駶?rùn)半干旱地區(qū)，海拔172 m，年平均氣溫12～15℃，年平均降水量為600 mm左右，降雨多集中在7—9月，年平均蒸發(fā)量為1 200 mm，無(wú)霜期為218 d，年平均日照時(shí)數(shù)為2 291.6 h。

試驗(yàn)采用桶栽方式，供試土壤為褐土，每桶裝土30 kg(土壤自然干燥后磨細(xì)過(guò)5 mm篩)，裝土容重1.31 g/cm3，土壤理化性質(zhì)為：硝態(tài)氮質(zhì)量比16.4 mg/kg，銨態(tài)氮質(zhì)量比8.3 mg/kg，有效磷質(zhì)量比13.2 mg/kg，速效鉀質(zhì)量比198 mg/kg，pH值 8.03，田間持水率24.1%(質(zhì)量含水率)。供試果樹(shù)為4年生紅富士蘋(píng)果樹(shù)(基砧為黃海棠)，蘋(píng)果幼樹(shù)于2019年3月20日開(kāi)始水肥處理。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用滴灌方式進(jìn)行，設(shè)灌水和施肥2因素，其中灌水設(shè)4個(gè)水平，施肥設(shè)3個(gè)水平，試驗(yàn)進(jìn)行完全組合設(shè)計(jì)，共12個(gè)處理，3次重復(fù)，選取36株長(zhǎng)勢(shì)和大小均一的桶載蘋(píng)果樹(shù)。試驗(yàn)處理如表1所示，氮、磷、鉀肥分別為尿素、磷酸氫二銨和硫酸鉀，肥料一次性隨水施入。采用稱(chēng)量法和取土烘干法控制其土壤水分含量。

表1 試驗(yàn)處理Tab.1 Experimental treatments

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1植株生長(zhǎng)量和葉面積測(cè)定

用卷尺直接測(cè)定蘋(píng)果樹(shù)植株高度，從基砧部開(kāi)始至樹(shù)體最高點(diǎn)，每個(gè)生育期最后一天測(cè)定一次，兩次測(cè)定的差值即為該生育期的植株生長(zhǎng)量(cm)。各生育期為：萌芽開(kāi)花期(3月20日— 4月18日)、新稍生長(zhǎng)期(4月19日—5月18日)、坐果膨大期(5月19日—6月17日)、成熟期(6月18日—7月17日)。

單片葉面積采用手持葉面積儀(LI-3000C型，LI-COR，美國(guó))，每個(gè)生育期最后一天測(cè)定，測(cè)定時(shí)隨機(jī)選取樹(shù)體不同方位的10片葉子取平均值，單片葉面積乘以葉片總數(shù)即為植株葉面積(m2/株)。

1.3.2干物質(zhì)量測(cè)定及耗水量和水分生產(chǎn)率計(jì)算

將蘋(píng)果樹(shù)整株放入105℃干燥箱殺青后干燥至質(zhì)量恒定，百分之一天平測(cè)定其干物質(zhì)量。

作物耗水量計(jì)算式為[12]

ET=Pr+U+I-D-R-ΔW

(1)

式中ET——作物耗水量

Pr——降水量

U——地下水補(bǔ)給量

I——灌水量R——徑流量

D——深層滲漏量

ΔW——生育期土壤水分變化量

由于采用遮雨棚及桶載種植，故Pr、U、R和D均忽略不計(jì)，式(1)簡(jiǎn)化為

ET=I-ΔW

(2)

作物水分生產(chǎn)率(kg/m3)表示為作物單位水量消耗所能獲得的產(chǎn)量，反映了作物產(chǎn)出量與其耗水量間的關(guān)系，可定義為[13-14]

CWP=Dm/ET

(3)

式中CWP——水分生產(chǎn)率

Dm——干物質(zhì)量

1.3.3葉綠素含量和光合特性測(cè)定及水分利用效率計(jì)算

采用便攜式葉綠素儀(SPAD-502型，Knioca Minolta, 日本)測(cè)定葉綠素含量(SPAD)，測(cè)定時(shí)每株隨機(jī)選取10片蘋(píng)果葉取平均值。

光合特性的測(cè)定采用光合測(cè)定儀(LI-6400型，LI-COR，美國(guó))，在蘋(píng)果需水關(guān)鍵的坐果膨大期(6月10日)10:00測(cè)定，每個(gè)處理選取5片葉子取平均值。測(cè)定指標(biāo)包括：光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)和氣孔導(dǎo)度(Gs)。

葉片瞬時(shí)水分利用效率(WUE, μmol/mmol)計(jì)算公式為

WUE=Pn/Tr

(4)

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和作圖，采用SPSS Statistics 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 水肥耦合對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)不同生育期植株生長(zhǎng)量的影響

水肥處理對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)不同生育期植株生長(zhǎng)量的影響如表2所示，其中不同灌水處理對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)成熟期植株生長(zhǎng)量產(chǎn)生了顯著影響(P<0.05)，對(duì)其他生育期均產(chǎn)生了極顯著影響(P<0.01)；不同施肥處理對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)各生育期植株生長(zhǎng)量均產(chǎn)生了顯著影響(P<0.05)；水肥交互作用對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)萌芽開(kāi)花期和成熟期植株生長(zhǎng)量產(chǎn)生了極顯著影響(P<0.01)，對(duì)新梢生長(zhǎng)期產(chǎn)生了顯著影響(P<0.05)，對(duì)坐果膨大期影響不顯著；灌水、施肥處理以及水肥交互作用對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)全生育期植株生長(zhǎng)量均產(chǎn)生了極顯著影響(P<0.01)。

表2 水肥處理對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)不同生育期植株生長(zhǎng)量的影響Tab.2 Effects of water and fertilizer treatments on growth of young apple tree at different growth stages cm

從表2可以看出，灌水量相同時(shí)，蘋(píng)果幼樹(shù)植株生長(zhǎng)量隨施肥量的增加而增加，由大到小依次為F1、F2、F3；施肥量相同時(shí)，在F1和F2施肥處理下，蘋(píng)果幼樹(shù)植株生長(zhǎng)量由大到小依次為W2、W1、W3、W4，在F3施肥處理下，蘋(píng)果幼樹(shù)植株生長(zhǎng)量由大到小依次為W1、W2、W3、W4，這說(shuō)明在施肥量達(dá)到一定條件時(shí)，輕度的水分虧缺處理反而更有利于蘋(píng)果幼樹(shù)植株的生長(zhǎng)，但在低肥條件下植株生長(zhǎng)量依舊表現(xiàn)為隨灌水量的增加而增加。不同水肥處理下蘋(píng)果幼樹(shù)各生育期植株生長(zhǎng)量最大值均出現(xiàn)在F1W2處理，萌芽開(kāi)花期、新梢生長(zhǎng)期、坐果膨大期、成熟期分別為10.9、15.4、13.1、7.6 cm，較高水高肥的F1W1處理分別增加了6.9%、6.2%、11.0%、2.7%，最小值均出現(xiàn)在F3W4處理，分別為5.1、10.1、6.4、3.8 cm，最大值、最小值差值分別為5.8、5.3、6.7、3.8 cm，由大到小依次為坐果膨大期、萌芽開(kāi)花期、新梢生長(zhǎng)期、成熟期，這說(shuō)明不同水肥處理對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)坐果膨大期和萌芽開(kāi)花期植株生長(zhǎng)量影響最大，也說(shuō)明了蘋(píng)果幼樹(shù)坐果膨大期和萌芽開(kāi)花期較其他生育期需水需肥敏感。在F1、F2和F3條件下，各灌水處理蘋(píng)果幼樹(shù)全生育期植株生長(zhǎng)總量分別為165.1、149.5、127.8 cm，F(xiàn)2和F3分別比F1減少了9.4%和22.6%；在W1、W2、W3和W4條件下，各施肥處理蘋(píng)果幼樹(shù)全生育期植株生長(zhǎng)總量分別為120.3、123.7、106.7、91.7 cm，W2和W1處理差異不大，比W1處理增加了2.8%，W3和W4處理分別比W1處理減少了11.3%和23.8%。

2.2 水肥耦合對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)不同生育期葉面積的影響

水肥處理對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)不同生育期葉面積的影響如表3所示，其中不同灌水處理對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)各生育期(萌芽開(kāi)花期、新梢生長(zhǎng)期、坐果膨大期、成熟期)葉面積均產(chǎn)生了極顯著影響(P<0.01)；不同施肥處理對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)萌芽開(kāi)花期和坐果膨大期葉面積產(chǎn)生了顯著影響(P<0.05)，對(duì)新梢生長(zhǎng)期葉面積產(chǎn)生了極顯著影響(P<0.01)，對(duì)成熟期葉面積影響不顯著；水肥交互作用對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)萌芽開(kāi)花期和坐果膨大期葉面積產(chǎn)生了極顯著影響(P<0.01)，對(duì)其他生育期葉面積影響不顯著。

從表3可以看出，灌水量相同時(shí)，蘋(píng)果幼樹(shù)葉面積隨施肥量的增加而增加，由大到小依次為F1、F2、F3；施肥量相同時(shí)，在F1和F2施肥處理下，蘋(píng)果幼樹(shù)葉面積由大到小依次為W2、W1、W3、W4，在F3施肥處理下，蘋(píng)果幼樹(shù)葉面積由大到小依次為W1、W2、W3、W4，這說(shuō)明在施肥量達(dá)到一定條件時(shí)，輕度的水分虧缺處理反而更有利于蘋(píng)果幼樹(shù)葉片的生長(zhǎng)，但在低肥條件下葉面積依舊表現(xiàn)為隨灌水量的增加而增加。不同水肥處理下蘋(píng)果幼樹(shù)各生育期葉面積最大值均出現(xiàn)在F1W2處理，萌芽開(kāi)花期、新梢生長(zhǎng)期、坐果膨大期、成熟期分別為1.29、1.81、2.11、2.19 m2/株，較高水高肥的F1W1處理分別增加了9.3%、5.8%、5.0%、3.3%，由大到小依次為萌芽開(kāi)花期、新梢生長(zhǎng)期、坐果膨大期、成熟期，這說(shuō)明輕度的水分虧缺處理有利于蘋(píng)果幼樹(shù)葉片的生長(zhǎng)，但隨著蘋(píng)果幼樹(shù)的生長(zhǎng)高水高肥的F1W1處理與F1W2處理間的差異越來(lái)越小；最小值均出現(xiàn)在F3W4處理，分別為0.70、1.03、1.23、1.33 m2/株，最大值、最小值差值分別為0.59、0.78、0.88、0.86 m2/株，由大到小依次為坐果膨大期、成熟期、萌芽開(kāi)花期、新梢生長(zhǎng)期，這說(shuō)明水肥處理對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)葉面積的影響在生育前期和中期越來(lái)越大，但在生育后期(成熟期)趨于穩(wěn)定。在F1、F2和F3條件下，各灌水處理蘋(píng)果幼樹(shù)全生育期葉面積增長(zhǎng)總量分別為7.66、6.95、6.39 m2/株，F(xiàn)2和F3分別比F1減少了9.3%和16.6%；在W1、W2、W3和W4條件下，各施肥處理蘋(píng)果幼樹(shù)全生育期葉面積增長(zhǎng)總量分別為5.92、5.86、4.94、4.28 m2/株，W1和W2處理差異不大，W2、W3、W4處理分別比W1處理減少了1.0%、16.6%、27.7%。

表3 水肥處理對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)不同生育期葉面積的影響Tab.3 Effects of water and fertilizer treatments on leaf area of young apple tree at different growth stages m2/株

2.3 水肥耦合對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)不同時(shí)期葉綠素含量的影響

水肥處理對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)不同時(shí)期葉綠素含量(SPAD)的影響如圖1所示，其中4月3日和4月18日為萌芽開(kāi)花期，5月3日和5月18日為新梢生長(zhǎng)期， 6月2日和6月17日為坐果膨大期， 7月2日和7月17日為成熟期。不同灌水處理對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)新梢生長(zhǎng)期SPAD產(chǎn)生了顯著影響(P<0.05)，對(duì)坐果膨大期和成熟期產(chǎn)生了極顯著影響(P<0.01)；不同施肥處理對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)新稍生長(zhǎng)期和坐果膨大期SPAD產(chǎn)生了顯著影響(P<0.05)，對(duì)成熟期產(chǎn)生了極顯著影響(P<0.01)；水肥交互作用 對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)新梢生長(zhǎng)期SPAD產(chǎn)生了顯著影響(P<0.05)，對(duì)坐果膨大期和成熟期產(chǎn)生了極顯著影響(P<0.01)；灌水、施肥和水肥交互作用對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)萌芽開(kāi)花期SPAD影響均不顯著。

從圖1可以看出，蘋(píng)果幼樹(shù)SPAD隨生育期不斷增加，在萌芽開(kāi)花期和新梢生長(zhǎng)期急劇增加，隨后在坐果膨大期和成熟期增加逐步趨于平緩。灌水量相同時(shí)，蘋(píng)果幼樹(shù)在新稍生長(zhǎng)期、坐果膨大期和成熟期SPAD隨施肥量的增加而增加，由大到小依次為F1、F2、F3；施肥量相同時(shí)，在F1和F2施肥處理下，新稍生長(zhǎng)期SPAD由大到小依次為W2、W1、W3、W4，在F3施肥處理下由大到小依次為W1、W2、W3、W4，在坐果膨大期和成熟期各施肥處理SPAD由大到小依次為W1、W2、W3、W4。不同水肥處理下蘋(píng)果幼樹(shù)新梢生長(zhǎng)期SPAD最大值(57.5)出現(xiàn)在F1W2處理，坐果膨大期和成熟期SPAD最大值均出現(xiàn)在F1W1處理，分別為64.4和68.1；新梢生長(zhǎng)期、坐果膨大期和成熟期SPAD最小值均出現(xiàn)在F3W4處理，分別為50.6、55.9和58.0，與最大值的差值由大到小依次為成熟期、坐果膨大期、新梢生長(zhǎng)期，這說(shuō)明隨著蘋(píng)果幼樹(shù)的生長(zhǎng)，不同水肥處理對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)葉片SPAD的影響越來(lái)越大。

2.4 水肥耦合對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)全生育期干物質(zhì)量、耗水量和水分生產(chǎn)率的影響

水肥處理對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)全生育期干物質(zhì)量、耗水量和水分生產(chǎn)率的影響如表4所示，灌水對(duì)蘋(píng)果全生育期干物質(zhì)量、耗水量和水分生產(chǎn)率產(chǎn)生了極顯著影響(P<0.01)，施肥對(duì)蘋(píng)果全生育期干物質(zhì)量、耗水量產(chǎn)生了顯著影響(P<0.05)，對(duì)水分生產(chǎn)率影響不顯著；水肥交互對(duì)蘋(píng)果全生育期干物質(zhì)量產(chǎn)生了顯著影響(P<0.05)，對(duì)耗水量和水分生產(chǎn)率影響不顯著。

從表4可以看出，灌水量相同時(shí)，蘋(píng)果幼樹(shù)干物質(zhì)量隨施肥量的增加而增加，由大到小依次為F1、F2、F3；施肥量相同時(shí)，在F1和F2施肥處理下，蘋(píng)果幼樹(shù)干物質(zhì)量由大到小依次為W2、W1、W3、W4，在F3施肥處理下，由大到小依次為W1、W2、W3、W4，這說(shuō)明在施肥量達(dá)到一定條件時(shí)，輕度的水分虧缺處理反而更有利于蘋(píng)果幼樹(shù)干物質(zhì)量的積累，但在低肥條件下干物質(zhì)量依舊表現(xiàn)為隨灌水量的增加而增加。不同水肥處理下蘋(píng)果幼樹(shù)全生育期干物質(zhì)量最大值(543.27 g/株)出現(xiàn)在F1W2處理，與高水高肥的F1W1處理差異不大，僅增加了0.8%。在F1、F2和F3條件下，各灌水處理蘋(píng)果幼樹(shù)全生育期干物質(zhì)總量分別為1 981.32、1 872.36、1 779.53 g/株，F(xiàn)2和F3分別比F1減少了5.5%和10.2%；在W1、W2、W3和W4條件下，各施肥處理蘋(píng)果幼樹(shù)全生育期干物質(zhì)總量分別為1 552.44、1 511.99、1 377.17、1 191.62 g/株，W1和W2處理差異不大，W2、W3、W4處理分別比W1處理減少了2.6%、11.3%、23.2%。

表4 水肥處理對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)全生育期干物質(zhì)量、耗水量和水分生產(chǎn)率的影響Tab.4 Effects of water and fertilizer treatments on dry mass, water consumption and crop water productivity (CWP) of young apple trees

蘋(píng)果幼樹(shù)全生育期耗水量隨灌水量和施肥量的增加呈遞增的趨勢(shì)，灌水量相同時(shí)，由大到小依次為F1、F2、F3；施肥量相同時(shí)，由大到小依次為W1、W2、W3、W4。在F1施肥處理下，蘋(píng)果全生育期水分生產(chǎn)率由大到小依次為W2、W3、W4、W1；在F2施肥處理下，蘋(píng)果全生育期水分生產(chǎn)率由大到小依次為W3、W2、W4、W1；在F3施肥處理下，蘋(píng)果全生育期水分生產(chǎn)率由大到小依次為W3、W4、W2、W1，這說(shuō)明蘋(píng)果幼樹(shù)在充分供水時(shí)水分生產(chǎn)率反而最小。水分生產(chǎn)率最大值(2.43 kg/m3)出現(xiàn)在F1W2處理，與高水高肥的F1W1處理相比增加了14.6%。因此，在F1W2水肥處理下蘋(píng)果幼樹(shù)全生育期干物質(zhì)量和水分生產(chǎn)率均達(dá)到最大值，且與F1W1處理相比分別增加了0.8%和14.6%，耗水量卻減少了12.2%，F(xiàn)1W2水肥處理為最佳的水肥耦合模式。

2.5 水肥耦合對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)光合特性及水分利用效率的影響

水肥處理對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和水分利用效率的影響如圖2所示(圖中不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著，P<0.05)，灌水對(duì)蘋(píng)果坐果膨大期凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和水分利用效率均產(chǎn)生了極顯著影響(P<0.01)；施肥對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)氣孔導(dǎo)度產(chǎn)生了極顯著影響(P<0.01)，對(duì)凈光合速率和水分利用效率產(chǎn)生了顯著影響(P<0.05)，對(duì)蒸騰速率影響不顯著；水肥交互對(duì)蘋(píng)果坐果膨大期凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和水分利用效率的影響均不顯著。

從圖2可以看出，灌水量相同時(shí)，蘋(píng)果幼樹(shù)凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和水分利用效率基本上隨施肥量的增加而增加，由大到小依次為F1、F2、F3；施肥量相同時(shí)，蘋(píng)果幼樹(shù)凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度隨灌水量的增加而增加，由大到小依次為W1、W2、W3、W4，而水分利用效率在F1和F2施肥處理下，由大到小依次為W2、W1、W3、W4，在F3施肥處理下，由大到小依次為W1、W2、W3、W4，這說(shuō)明施肥量達(dá)到一定條件時(shí)，輕度的水分虧缺處理更有利于提高蘋(píng)果幼樹(shù)葉片的瞬時(shí)水分利用效率。不同水肥處理下蘋(píng)果幼樹(shù)凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度的最大值均出現(xiàn)在高水高肥的F1W1處理，F(xiàn)1W2處理與其相比，分別降低了4.2%、9.7%和4.2%；水分利用效率最大值出現(xiàn)在F1W2處理，比F1W1處理提高了5.9%；不同水肥處理下蘋(píng)果幼樹(shù)凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和水分利用效率最小值均出現(xiàn)在F3W4處理。

F1、F2和F3條件下，各灌水處理蘋(píng)果幼樹(shù)凈光合速率總量分別為90.49、85.58、78.21 μmol/(m2·s)，F(xiàn)2和F3分別比F1減少了5.4%和13.6%；蒸騰速率總量分別為21.97、20.93、20.76 mmol/(m2·s)， F2和F3分別比F1減少了4.7%和5.5%；氣孔導(dǎo)度總量分別為1 404.46、1 328.45、1 217.63 mmol/(m2·s)，F(xiàn)2和F3分別比F1減少了5.4%和13.3%；水分利用效率總量分別為16.38、16.30、14.99 μmol/mmol，F(xiàn)2和F3分別比F1減少了0.5%和8.5%。在W1、W2、W3和W4條件下，各施肥處理蘋(píng)果幼樹(shù)凈光合速率總量分別為74.44、69.62、59.71、50.50 μmol/(m2·s)，W2、W3、W4分別比W1減少了6.5%、19.8%、32.2%；蒸騰速率總量分別為18.00、16.51、15.44、13.71 mmol/(m2·s)，W2、W3、W4分別比W1減少了8.3%、14.2%、23.8%；氣孔導(dǎo)度總量分別為1 160.71、1 080.81、905.30、803.71 mmol/(m2·s)，W2、W3、W4分別比W1減少了6.9%、22.0%、30.8%；水分利用效率總量分別為12.40、12.64、11.59、11.04 μmol/mmol，W2比W1增加了1.9%，W3和W4分別比W1減少了6.5%和11.0%。

2.6 蘋(píng)果幼樹(shù)植株生長(zhǎng)量與其他指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系

蘋(píng)果幼樹(shù)植株生長(zhǎng)量與凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、生育期耗水量、水分生產(chǎn)率以及水分利用效率間的相關(guān)關(guān)系如圖3所示，從圖中可以看出,蘋(píng)果幼樹(shù)植株生長(zhǎng)量與凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、生育期耗水量以及水分利用效率間具有較好的直線(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系，決定系數(shù)R2分別為0.738 9、0.577 2、0.805 8、0.618 3、0.666 5，這說(shuō)明不同水肥處理?xiàng)l件下蘋(píng)果幼樹(shù)植株的生長(zhǎng)與這些指標(biāo)密切相關(guān)。蘋(píng)果幼樹(shù)植株生長(zhǎng)量與水分生產(chǎn)率間的關(guān)系不大，R2僅為0.001。

2.7 蘋(píng)果幼樹(shù)葉面積與其他指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系

蘋(píng)果幼樹(shù)冠層葉面積與凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、生育期耗水量、水分生產(chǎn)率以及水分利用效率間的相關(guān)關(guān)系如圖4所示，從圖中可以看出，蘋(píng)果幼樹(shù)葉面積與凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、生育期耗水量以及水分利用效率間具有較好的直線(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系，R2分別為0.867 0、0.743 0、0.866 8、0.790 2、0.677 4，這說(shuō)明不同水肥處理?xiàng)l件下蘋(píng)果幼樹(shù)葉面積的生長(zhǎng)與這些指標(biāo)密切相關(guān)。蘋(píng)果幼樹(shù)葉面積與水分生產(chǎn)率間的關(guān)系不大，R2僅為0.046 4。

2.8 蘋(píng)果幼樹(shù)凈光合速率與其他指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系

蘋(píng)果幼樹(shù)葉片凈光合速率與蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、SPAD、生育期耗水量、水分生產(chǎn)率以及水分利用效率間的相關(guān)關(guān)系如圖5所示，從圖中可以看出，蘋(píng)果幼樹(shù)葉片凈光合速率與蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、SPAD、生育期耗水量以及水分利用效率間具有較好的直線(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系，R2分別為0.896 9、0.903 0、0.895 7、0.893 5、0.735 7，這說(shuō)明不同水肥處理?xiàng)l件下蘋(píng)果幼樹(shù)葉片凈光合速率與這些指標(biāo)密切相關(guān)。蘋(píng)果幼樹(shù)葉片凈光合速率與水分生產(chǎn)率間的關(guān)系不大，R2僅為0.151 9。

2.9 蘋(píng)果幼樹(shù)干物質(zhì)量與其他指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系

蘋(píng)果幼樹(shù)干物質(zhì)量與植株生長(zhǎng)量、葉面積、SPAD、凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、生育期耗水量、水分生產(chǎn)率以及水分利用效率間的相關(guān)關(guān)系如圖6所示，從圖中可以看出，蘋(píng)果幼樹(shù)干物質(zhì)量與植株生長(zhǎng)量、葉面積、SPAD、凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、生育期耗水量以及水分利用效率間具有較好的直線(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系，R2分別為0.845 3、0.919 7、0.864 9、0.896 7、0.801 0、0.925 4、0.862 8、0.670 1，這說(shuō)明不同水肥處理?xiàng)l件下蘋(píng)果幼樹(shù)干物質(zhì)量與這些指標(biāo)密切相關(guān)。

3 討論

灌水量和施肥量是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育的兩個(gè)關(guān)鍵因素[15]，合理的灌溉和施肥制度可以促進(jìn)作物的健康生長(zhǎng)[16-17]。前人研究表明，一定程度上增加灌水量和減少施肥量可以促進(jìn)辣椒植株的生長(zhǎng)量和干物質(zhì)量[18]；灌水和施肥有明顯的交互作用，灌水量和施氮量控制在一定區(qū)間可以提高玉米的株高、葉面積和產(chǎn)量[19]；在不同灌水處理下，增加施氮量均能夠顯著增加水稻株高和葉片SPAD，高的施肥量能夠一定程度彌補(bǔ)灌水量減少對(duì)植株生長(zhǎng)的影響[20]；水肥耦合條件下，小粒咖啡苗木的株高、葉面積和干物質(zhì)量均隨灌水量和施肥量的增加而增加[21]。本研究表明，灌水量相同時(shí)，蘋(píng)果幼樹(shù)植株生長(zhǎng)量、葉面積、SPAD和干物質(zhì)量均隨施肥量的增加而增加，由大到小依次為F1、F2、F3；施肥量相同時(shí)，在F1和F2施肥處理下，蘋(píng)果幼樹(shù)植株生長(zhǎng)量、葉面積、SPAD和干物質(zhì)量由大到小依次為W2、W1、W3、W4，在F3施肥處理下，由大到小依次為W1、W2、W3、W4，這說(shuō)明在施肥量達(dá)到一定條件時(shí)，輕度的水分虧缺處理反而更有利于蘋(píng)果幼樹(shù)植株的生長(zhǎng)和生物量的積累，但在低肥條件下植株生長(zhǎng)量、葉面積、SPAD和干物質(zhì)量依舊表現(xiàn)為隨灌水量的增加而增加，這與前人在水肥耦合條件下對(duì)兩年生蘋(píng)果幼樹(shù)的研究結(jié)果并不一致[22]。

作物水分生產(chǎn)率反映了作物產(chǎn)出量與其耗水量間的關(guān)系[23]，作物耗水量和灌水量密切相關(guān)，施肥量一定程度也會(huì)影響作物的耗水量。前人研究表明，不同水肥條件下溫室黃瓜全生育期耗水量隨灌水量的增加而增加，生育后期隨著灌溉量的增加黃瓜耗水量逐漸趨于平穩(wěn)[24]；灌水量在一定條件下，施氮量超過(guò)300 kg/hm2不僅不能增加番茄產(chǎn)量，而且降低了番茄水分生產(chǎn)率[25]；不同水氮耦合條件下灌水量和施肥量對(duì)黃金梨水分生產(chǎn)率影響顯著，水分生產(chǎn)率隨施肥量的增加而增加，隨灌水量的增加呈現(xiàn)“U”形變化[26]。本研究表明，蘋(píng)果幼樹(shù)全生育期耗水量隨灌水量和施肥量的增加呈遞增的趨勢(shì)，在F1施肥處理下，蘋(píng)果全生育期水分生產(chǎn)率由大到小依次為W2、W3、W4、W1；在F2施肥處理下，由大到小依次為W3、W2、W4、W1；在F3施肥處理下，由大到小依次為W3、W4、W2、W1，這說(shuō)明蘋(píng)果幼樹(shù)在充分供水時(shí)水分生產(chǎn)率反而最小。

作物光合、蒸騰和呼吸作用是其重要的生理特性，水分和肥料在此過(guò)程中起著非常重要的作用[22]。前人研究表明，不同水肥條件下紅棗凈光合速率與蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度之間密切相關(guān)，過(guò)高或過(guò)低的灌水量均不利于紅棗光合作用和生長(zhǎng)發(fā)育，較低的施肥量可以促進(jìn)其生長(zhǎng)[27]；水肥耦合條件下增加灌水量一定程度上可以提高小?？Х让缒镜乃掷眯剩咚蟹蜀詈夏軌虼龠M(jìn)其生長(zhǎng)和增加水分利用效率[21]；灌水量和施肥量均對(duì)沙土馬鈴薯水分利用效率影響顯著[28]。本研究表明，灌水量相同時(shí)，蘋(píng)果幼樹(shù)凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和水分利用效率基本上隨施肥量的增加而增加，由大到小依次為F1、F2、F3；施肥量相同時(shí)，蘋(píng)果幼樹(shù)凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度隨灌水量的增加而增加，由大到小依次為W1、W2、W3、W4，而水分利用效率在F1和F2施肥處理下，由大到小依次為W2、W1、W3、W4，在F3施肥處理下，由大到小依次為W1、W2、W3、W4，這說(shuō)明施肥量達(dá)到一定條件時(shí)，輕度的水分虧缺處理更有利于提高蘋(píng)果幼樹(shù)葉片的瞬時(shí)水分利用效率。

作物生長(zhǎng)量、葉面積和干物質(zhì)量是反映植物生理生化的指標(biāo)，對(duì)于深入研究光合效率、蒸騰速率和逆境脅迫等生理指標(biāo)有重要意義[29]。前人研究表明，蘋(píng)果幼樹(shù)植株生長(zhǎng)量、葉面積分別與凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度呈現(xiàn)較好的直線(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系[30]。本研究表明，蘋(píng)果幼樹(shù)植株生長(zhǎng)量和葉面積分別與凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、生育期耗水量以及水分利用效率間具有較好的直線(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系，蘋(píng)果幼樹(shù)干物質(zhì)量與植株生長(zhǎng)量、葉面積、SPAD、凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、生育期耗水量以及水分利用效率間也具有較好的直線(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系，這說(shuō)明不同水肥處理?xiàng)l件下蘋(píng)果幼樹(shù)植株的生長(zhǎng)、葉面積和干物質(zhì)量與這些指標(biāo)密切相關(guān)，生長(zhǎng)指標(biāo)一定程度上可以反映作物的生理特性。

4 結(jié)論

(1)蘋(píng)果幼樹(shù)植株生長(zhǎng)量、葉面積和干物質(zhì)量隨施肥量的增加而增加，輕度的水分虧缺處理反而更有利于蘋(píng)果幼樹(shù)植株的生長(zhǎng)和生物量的積累，不同水肥處理下蘋(píng)果幼樹(shù)各生育期植株生長(zhǎng)量、葉面積和干物質(zhì)量最大值均出現(xiàn)在F1W2處理，最小值均出現(xiàn)在F3W4處理。植株生長(zhǎng)量和葉面積在萌芽開(kāi)花期、新梢生長(zhǎng)期、坐果膨大期、成熟期較高水高肥的F1W1處理分別增加了6.9%、6.2%、11.0%、2.7%和9.3%、5.8%、5.0%、3.3%。全生育期干物質(zhì)量最大值為543.27 g/株，與F1W1處理相比僅增加了0.8%。

(2)灌水、施肥和水肥交互作用對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)萌芽開(kāi)花期SPAD影響均不顯著，不同水肥處理下蘋(píng)果幼樹(shù)新梢生長(zhǎng)期SPAD最大值出現(xiàn)在F1W2處理，坐果膨大期和成熟期SPAD最大值均出現(xiàn)在F1W1處理，最小值均出現(xiàn)在F3W4處理，隨著蘋(píng)果幼樹(shù)的生長(zhǎng)，不同水肥處理對(duì)蘋(píng)果幼樹(shù)葉片SPAD的影響越來(lái)越大。

(3)蘋(píng)果幼樹(shù)全生育期耗水量隨灌水量和施肥量的增加呈遞增趨勢(shì)，在充分供水時(shí)水分生產(chǎn)率反而最小，在F1W2水肥處理下蘋(píng)果幼樹(shù)全生育期水分生產(chǎn)率均達(dá)到最大值(2.43 kg/m3)，且與F1W1處理相比增加了14.6%，耗水量卻減少了12.2%，F(xiàn)1W2水肥處理為最佳的水肥耦合模式。

(4)蘋(píng)果幼樹(shù)凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度基本上隨灌水量和施肥量的增加而增加，輕度的水分虧缺處理更有利于提高蘋(píng)果幼樹(shù)葉片的水分利用效率。不同水肥處理下蘋(píng)果幼樹(shù)凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度的最大值均出現(xiàn)在高水高肥的F1W1處理，F(xiàn)1W2處理與其相比，分別降低了4.2%、9.7%和4.2%；水分利用效率最大值出現(xiàn)在F1W2處理，比F1W1處理提高了5.9%。

(5)不同水肥耦合條件下蘋(píng)果幼樹(shù)植株的生長(zhǎng)量、葉面積和干物質(zhì)量密切相關(guān)，與SPAD、凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、生育期耗水量以及水分利用效率間也具有較好的直線(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系，生長(zhǎng)指標(biāo)一定程度上可以反映作物的生理特性。