柑橘需水規(guī)律研究進(jìn)展及趨勢展望

王武 楊海建 洪林 楊蕾 王敏 李霜

摘 要 柑橘需水量和需水規(guī)律對于柑橘生產(chǎn)具有重要的研究和指導(dǎo)意義。已有研究表明：柑橘年需水量900～1 000 mm，柑橘主產(chǎn)區(qū)水資源總量較為充足，多年平均降雨量在1 200～1 500 mm，但存在降雨時空分布不均，導(dǎo)致部分柑橘主產(chǎn)區(qū)旱災(zāi)頻發(fā)。柑橘果實膨大期和抽梢開花期是柑橘生育期需水的關(guān)鍵時期。柑橘生長發(fā)育的適宜土壤含水量為15%～25%，灌溉土壤濕潤層深度為30～40 cm，灌水定額為20～30 mm，灌水周期因柑橘生育階段的耗水強(qiáng)度不同而存在較大差異。適度的灌溉量既能提高柑橘產(chǎn)量和品質(zhì)，又能提高水分利用效率、節(jié)約用水。

關(guān)鍵詞 柑橘；需水規(guī)律；需水量；土壤含水量；研究進(jìn)展

中圖分類號：S666 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.19.035

目前，我國灌溉面積占耕地面積的50%左右，農(nóng)業(yè)用水量占全國總用水量的70%以上。但是，我國農(nóng)業(yè)水分利用效率僅為0.45左右，遠(yuǎn)低于國際灌溉水有效利用效率（0.7～0.8）。如果采用先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)，灌溉水利用效率可從0.4提高到0.6，每年可節(jié)約用水800多億m3?！秶鴦?wù)院關(guān)于實行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》（國發(fā)〔2012〕3號）、《中國水資源公報2017年》、《農(nóng)業(yè)灌溉用水定額：柑橘》，對我國用水總量定下了發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)。只有準(zhǔn)確掌握作物不同生育階段的需水量才能制定高效的灌溉方案和技術(shù)措施，進(jìn)一步提高水資源利用效率，節(jié)約用水，緩解水資源短缺[1-3]。噴灌、滴灌、滲灌等先進(jìn)的灌溉方式逐步取代漫灌、溝灌、澆灌等傳統(tǒng)的灌溉方式，大幅度地提高了灌溉水的利用效率，實現(xiàn)了節(jié)約用水、增產(chǎn)增效。

根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）2019年統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國柑橘種植面積261.73萬hm2，產(chǎn)量4 584.54萬t，柑橘產(chǎn)業(yè)已成為我國第一大果樹產(chǎn)業(yè)，形成了4個優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)帶（浙南閩西粵，東寬皮柑橘帶；贛南湘南桂北，臍橙帶；鄂西湘西，寬皮柑橘帶；長江上中游，甜橙帶）和2個特色基地（陜西漢中、云貴2個特色優(yōu)勢柑橘基地）的產(chǎn)業(yè)格局，鮮果供應(yīng)期有10個月左右。水分是柑橘生長發(fā)育的基礎(chǔ)，是其進(jìn)行生命活動的必要條件，柑橘園水分管理是否科學(xué)合理將直接影響柑橘的生長發(fā)育、果實的產(chǎn)量與品質(zhì)。尤其是在柑橘生長發(fā)育的需水關(guān)鍵期，必須保證土壤灌溉用水充足。柑橘主產(chǎn)區(qū)水資源總量較為充足，多年平均降雨量在1 200～1 500 mm，基本能夠滿足柑橘產(chǎn)業(yè)的需水要求。但存在地區(qū)水土資源配置不平衡、降雨時空分布不均等問題，導(dǎo)致部分柑橘主產(chǎn)區(qū)水旱（澇災(zāi)、旱災(zāi)）災(zāi)害頻發(fā)。其次，由于柑橘產(chǎn)業(yè)主要分布在山區(qū)丘陵地帶、柑橘果園灌溉用水量大、排灌系統(tǒng)落后或不完善、栽培管理技術(shù)落后等原因，柑橘抵御自然災(zāi)害方面的能力較差，尤其季節(jié)性的高溫伏旱導(dǎo)致的嚴(yán)重缺水問題，制約或阻礙了柑橘產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

彭良志指出我國柑橘主產(chǎn)區(qū)存在春旱、伏秋干旱和冬旱。春旱主要分布在西南產(chǎn)區(qū)，為柑橘春梢生長和開花著果階段。伏秋干旱在各柑橘產(chǎn)區(qū)普遍存在，此時為果實迅速膨大期。冬旱在江南柑橘產(chǎn)區(qū)時有發(fā)生，在果實成熟期和花芽分化期[4]。解決季節(jié)性伏旱缺水難題的根本措施是大力發(fā)展高效節(jié)水技術(shù)，加快灌溉方式從低效粗放型向適產(chǎn)高效型的轉(zhuǎn)變，同時以灌溉制度優(yōu)化、水肥協(xié)同精準(zhǔn)調(diào)控為核心，提高水肥資源利用率，實現(xiàn)由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變[5]。

1? 柑橘需水量

作物需水量是作物生理需水量和生態(tài)需水量之和。作物需水量因作物種類、地區(qū)、年份（月份）而差異較大。作物需水量可以參考作物蒸發(fā)量。作物蒸發(fā)量是反映作物耗水量的重要指標(biāo)，在實際計算中，作物需水量等于植株蒸騰與株間蒸發(fā)消耗的水量之和（蒸發(fā)量）[6]。目前，作物蒸發(fā)量間接預(yù)測方法或模型超過50種，其中間接估算法中的彭曼—蒙特斯公式因其較高的準(zhǔn)確性和良好的適用性被廣泛使用。梁文經(jīng)[7]（1987年）、林子騰[8]（1995年）、鄒戰(zhàn)強(qiáng)[9-10]等基于氣象因子指出廣東省不同產(chǎn)區(qū)柑橘多年需水量在900～960 mm之間。楊文根據(jù)《灌溉試驗規(guī)范》（SL 13—90）中水量平衡公式求出廣東省梅州地區(qū)臍橙需水量為659.8 mm[11]。譚宏偉等研究表明廣西柑橘年均需水量為1 187 mm[12]。

根據(jù)多個柑橘產(chǎn)區(qū)的研究表明，柑橘產(chǎn)量在600～2 000 kg/667 m2時，需水量為750～1 000 mm，即每生產(chǎn)1 kg柑橘果實需水0.3～0.5 m3。柑橘需水量計算公式為ETc=68.18E00.350Y0.075，式中ETc為柑橘全年需水量，Y為柑橘果實產(chǎn)量，單位為kg/667 m2，E0全年水面蒸發(fā)量，單位為mm[6]。鄒戰(zhàn)強(qiáng)研究提出柑橘月田間需水量=27.57+0.56x月水面蒸發(fā)量。柑橘需水量與產(chǎn)量的回歸方程為對數(shù)曲線，即柑橘需水量=288.45×lnY﹣1010.19，式中Y為柑橘產(chǎn)量，單位為kg/667 m2，并推算出每生產(chǎn)1 kg的柑橘果實的耗水量為1.09 mm，相當(dāng)于0.73 m3/667 m2[10]。

此外，柑橘需水量的大小同樹齡有關(guān)，幼樹耗水較少，成年樹耗水量較大。林子騰研究表明廣東潮州地區(qū)1齡柑橘需水強(qiáng)度為2.5 mm·d-1，2齡柑橘為2.73 mm·d-1，3～4齡柑橘需水強(qiáng)度分別為3.66 mm·d-1和3.72 mm·d-1[8]。

2? 柑橘各生育階段需水規(guī)律

柑橘是多年生經(jīng)濟(jì)作物，不同生長發(fā)育階段對水需求不同。按月份劃分，7—8月夏梢生長期和果實膨大期的日需水強(qiáng)度較大，即3.0～3.9 mm·d-1；12月至次年1月果實成熟期和休眠期日需水強(qiáng)度較小，即0.2～0.8 mm·d-1。金初豁等研究表明重慶江津地區(qū)錦橙物候期日耗水量花期＞花蕾期＞萌芽抽梢期[13-15]。金初豁等[15]、鄧勝興[16]的研究表明果實膨大期是柑橘生長發(fā)育的需水臨界期，即灌溉關(guān)鍵期。楊文研究表明臍橙果實膨大期日耗水量最多，果實成熟期日耗水量最少[11]。冉梽乂研究提出不知火柑橘耗水強(qiáng)度隨生育期呈先增后減的趨勢，即果實膨大期＞果實成熟期＞幼果期＞抽梢開花期[17]。鄒戰(zhàn)強(qiáng)研究表明廣東地區(qū)柑橘多年平均需水量為951.7 mm，其中花芽期需水量92.77 mm，占9.75%，平均日需水強(qiáng)度1.25 mm·d-1；開花掛果期需水量353.13 mm，占37.11%，平均日需水強(qiáng)度3.3 mm·d-1；果實膨大期需水量374.73 mm，占39.37%，平均日需水強(qiáng)度3.5 mm·d-1；成熟期需水量為131.0 mm，占13.77%，平均日需水強(qiáng)度1.7 mm·d-1[10]。冉梽乂（2020年）研究表明不知火柑橘抽梢開花期、幼果期、果實膨大期、果實成熟期的平均耗水量分別為23.23 mm、93.49 mm、363.00 mm、145.38 mm[17]。

3? 柑橘行間與樹下土壤水分消耗規(guī)律

柑橘果園土壤水分主要靠自然降雨和人工補(bǔ)給，并以自然降雨為主。而土壤供水能力與水源、土壤自身水分性狀有關(guān)。自然降雨和土壤水分條件能否與果樹生理需水相協(xié)調(diào)，將直接影響果樹生產(chǎn)。從柑橘生長周期來看，柑橘的生理需水高峰期為春梢—花期、果實迅速增大期。研究結(jié)果顯示，通常1 cm厚的土層可以蓄水1 mm左右，有效土層的厚薄直接影響到土壤含水量和柑橘的抗旱能力。伏秋干旱季節(jié)，柑橘園每天的耗水量為4～5 mm（即每667 m2 2.7～3.3 m3），柑橘果園有效土層1 m的土壤蓄水可供維持20 d左右[4]。

柑橘耗水區(qū)域主要為樹下、樹冠下、樹間，分析不同區(qū)域柑橘耗水的分布規(guī)律有利于灌溉技術(shù)的確定。廣東省潮州市的試驗結(jié)果表明，1）柑橘樹間和樹冠下的水分消耗基本一致，耗水量主要集中在上層土壤（0～15 cm）。垂直分布則不同（隨著土層深度的增加，土層耗水量逐漸降低）：0～15 cm土層的耗水量，樹間為9.15 mm，樹冠下為7.31 mm；25～35 cm土層的耗水量，樹間為1.55 mm，樹冠下為1.85 mm。2）樹下的土壤水分消耗總量較少，各土層間差異較小，0～15 cm土層為2.23 mm，25～35 cm土層為2.19 mm[6]。謝遠(yuǎn)玉等研究表明，不同土層含水率對果實膨大速度的影響不同，以0～30 cm土層的土壤含水率對果徑增長影響最為顯著；在高溫干旱季節(jié)可采用部分根區(qū)0～30 cm土層的非充分穴灌方法，以快速提高若干個樹冠內(nèi)0～30 cm土層區(qū)域的土壤含水量[18]。因此，可以對柑橘植株采取局部灌溉，這樣既能滿足樹體需水要求，又能充分發(fā)揮抗旱灌溉的效率，節(jié)約用水量。

4? 柑橘適宜土壤濕度

在果樹的整個生長發(fā)育期中，缺水對植株新陳代謝和產(chǎn)量影響最大的時期，以及果樹對缺水反應(yīng)最敏感的時期稱為果樹的需水臨界期。一般果樹新梢旺長期和幼果膨大期為第1個需水臨界期，果實迅速膨大期為第2個需水臨界期[19]。根據(jù)柑橘需水相關(guān)資料，柑橘不同的生長發(fā)育期對水的需求量也不同，對土壤濕度要求也不同。柑橘生長發(fā)育的土壤適宜濕度（含水量）為田間持水量的60%～85%（即土壤含水量15%～25%）。2－4月為柑橘的抽梢開花期，土壤含水率為19%～24%。5—6月為柑橘的落果及夏梢抽生期，土壤含水率為21%～24%。7—10月為柑橘果實生長膨大期，7—8月土壤含水率為20%～25%。9—10月是柑橘果樹的生長高峰期，對水分的需要量劇增，土壤含水率為21%～26%。11月至次年1月為果實著色成熟期，土壤含水率應(yīng)為20%～24%[6]。鄒戰(zhàn)強(qiáng)研究表明柑橘花芽期土壤水分控制在田間持水量的60%～65%，開花掛果期控制在65%～70%，膨大期控制在80%，成熟期控制在70%，采果后控制在60%[9]。金初豁等研究表明，8—10月土壤含水率的高低對錦橙果實的第3次生長高峰有直接影響，植株根系分布層土壤含水率為20%～25%（即田間持水量的78%以上）；土壤含水率低20%、葉片水勢在-7.09、葉片水分飽和虧達(dá)6%，可作為生長期灌水的生理指標(biāo)[13-15]。張云貴等研究表明，錦橙2—4月抽梢開花期的土壤含水量為20.1%～24.5%，5—6月生理落果及夏梢抽發(fā)期的土壤含水量為20.8%～24.07%，7—10月果實膨大期的土壤含水量為20.7%～24.2%，11—12月果實成熟后花芽分化期的土壤含水量為20.2%～25.7%[20]。梅穎研究表明，四會甜橙萌芽水土壤水分為60%，抽梢水為75%，保果水為80%[21]。

柑橘90%以上的須根和吸收根系分布在10～40 cm土層。王躍生通過多年觀測表明，當(dāng)噴水量在22.5～30 mm時，耕作層土壤水分可增加10%～30%，土壤可濕潤30～50 cm，基本能滿足柑橘需水量。因此，柑橘噴灌濕潤層深度定在30～40 cm土層較為適[22]。楊文研究表明，臍橙的灌溉計劃濕潤層深度為40 cm，開花坐果期的土壤含水量為田間持水量的45%～55%，果實膨大期的土壤含水量為田間持水量的55%～70%，果實著色期和成熟期的土壤含水量為田間持水量的45%～55%[11]。周靜研究表明，柑橘生產(chǎn)中的最佳紅壤水分含量為75%[23]。據(jù)西南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究資料顯示，厚度小于30 cm的紫色丘陵坡地土層的抗旱能力最多為7 d，土層厚度50 cm以上的可達(dá)15 d，坡頂上、坡腰土和坡腳土的抗旱能力分別為3～5 d、5～10 d、10～15 d。根據(jù)重慶地區(qū)黏質(zhì)壤土的保水能力（田間持水量為26%～27%），紫色黏壤土適宜的土壤含水量為20%～25%，低于20%，即相當(dāng)于低于田間持水量的75%，為灌水指標(biāo)[24]。彭良志研究表明，伏秋干旱期間果園覆蓋10～20 cm厚的稻草或秸稈雜草等，0～20 cm土層的含水量增加3%～12%，表層土溫下降10～15 ℃，能有效減緩表層土壤蒸發(fā)量，提高果樹抗旱能力[4]。

5? 降雨量與柑橘需水量

柑橘正常生長發(fā)育期需要年降雨量1 000～1 500 mm、土壤相對含水量60%～80%。柑橘生長期年降雨量低于1 000 mm以下，果實總體表現(xiàn)為果小且風(fēng)味差。年降雨量不宜超過1 500 mm，降雨量過大時，果實風(fēng)味淡，易裂果。柑橘不同生長階段對土壤水分需求不盡相同，自然降雨和灌溉是果園土壤水分主要的補(bǔ)充來源。其中，自然降雨的土壤滲透量是果樹生長發(fā)育可以直接利用的水分。降雨形成的徑流量和植被冠層截留量是無法被植被利用的，為無效降雨。降雨量與無效降雨之間的差值，或降雨量中被作物生產(chǎn)直接或間接利用的水量稱為有效降雨量。不同的降雨量有不同的降雨有效利用系數(shù)（見表1），有效降雨量=每旬實際降雨量×降雨有效利用系數(shù)（k）。通過計算作物不同生育期的蒸散量和需水系數(shù)，計算出作物不同生育期需水量，然后結(jié)合同期有效降雨量確定作物需要灌溉或滴灌的定量值。當(dāng)實際有效降雨量大于當(dāng)前作物需水量時，作物不需灌溉；當(dāng)實際有效降雨量小于當(dāng)前作物需水量時，兩者的差值，即為灌溉量[6-9]。張泉指出，在作物根系計劃濕潤層水分和自然降雨無法滿足作物生長所需水分的情況下，需要通過灌溉來滿足作物正常生長需求，其灌溉補(bǔ)充的水量稱為凈灌溉需水量，年內(nèi)各階段凈灌溉需水量=年內(nèi)各階段需水量-年內(nèi)各階段有效雨量[25]。

謝遠(yuǎn)玉等研究表明，在無人工灌溉補(bǔ)水條件下，降雨量成為土壤含水率的決定因素。生產(chǎn)實踐中可以把旬降雨量70 mm作為柑橘是否需要灌溉的參考指標(biāo)，當(dāng)旬降雨量低于70 mm時，柑橘園需要充分灌溉；當(dāng)旬降雨量超過70 mm時，需及時采取排水等技術(shù)措施，以改善柑橘園土壤三態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）的組成結(jié)構(gòu)[18]。凡改恩等研究表明，浙江省臺州地區(qū)1—6月的有效降雨量基本能夠滿足柑橘越冬期、花芽分化期、枝梢萌發(fā)期、花期、生理落果期的生理需要；7—8月的夏梢生長期、9—10月的果實發(fā)育期的有效降雨量均少于此時柑橘的需水量，需及時灌溉；11月至次年1月的有效降雨量少于柑橘的需水量，此時是果實成熟期不宜過多灌水，否則對果實品質(zhì)不利[26]。阮光倫等研究指出，涪陵、豐都地區(qū)常年平均降雨量為1 036～1 182 mm，降雨量主要集中在4—10月，占全年降雨的85%左右，其中7—8月高溫少雨，伏旱頻繁；從降雨量的時空分布來看，春季占27%～32%，夏季占37%～43%，秋季占24%～28%，冬季占4%～8%；在海拔600 m以下的柑橘產(chǎn)區(qū)，徑流為342～399 mm，相當(dāng)于每667 m2土地上有228～266 t水流失，故需采用主動抗旱措施，或者截留貯蓄一定的徑流量作為旱季柑橘園灌溉的補(bǔ)充水源[24]。譚宏偉等研究表明，廣西柑橘種植區(qū)全年降雨量1 224.2 mm，降雨主要集中在5—9月；由于降雨集中、強(qiáng)度大，降水除一部分被柑橘生長發(fā)育吸收利用外，其余大部分降雨形成地表徑流或流入地下深層而流失；由于降雨時空分布不均，柑橘種植產(chǎn)區(qū)存在季節(jié)性干旱[12]。

此外，金初豁等指出，四川盆地柑橘產(chǎn)區(qū)年降雨量為1 000～1 200 mm，時空分布不均勻；春季抽梢開花期及果實膨大期的雨量分布，對當(dāng)年產(chǎn)量有較大的影響[13-15]。謝遠(yuǎn)玉等研究表明，柑橘果實生長量與降雨量為二次曲線關(guān)系，旬降雨量與旬柑橘果實增量呈正相關(guān)。柑橘果實生長量與土壤含水率的關(guān)系是指數(shù)關(guān)系，以0～30 cm土層的土壤含水率最為顯著[18]。

6? 柑橘需水模型

作物水分生產(chǎn)函數(shù)是指反映作物水分投入與產(chǎn)量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，自變量通常為灌水量、耗水量、土壤含水量，其中以耗水量為自變量的水分生產(chǎn)函數(shù)最為常見。楊文構(gòu)建臍橙全生育期水分生產(chǎn)函數(shù)模型和階段水分生產(chǎn)函數(shù)Jensen模型，估算臍橙產(chǎn)量的精度較高[11]。冉梽乂建立5個低壓滴灌臍橙水肥—產(chǎn)量模型，各模型水肥敏感系數(shù)大小整體呈果實膨大期＞抽梢開花期＞幼果期＞果實成熟期的規(guī)律；其中Minhas模型模擬水肥與產(chǎn)量的精度較高；Q_Rao模型模擬水肥與果實品質(zhì)的精度較高[17]。

作物蒸散量是反映作物耗水量的重要指標(biāo)。柑橘果園水分蒸散量是表征耗水量的重要指標(biāo)，精細(xì)模擬與預(yù)測蒸騰速率有助于植株需水量的確定。鄒戰(zhàn)強(qiáng)建立柑橘需水量與水面蒸發(fā)的回歸方程、柑橘需水量與產(chǎn)量的回歸方程，可信度分別達(dá)99%、95%[10]。黃海洪等基于20年的氣象要素設(shè)計構(gòu)建了桂林地區(qū)柑橘定量滴灌模型，提出柑橘春芽開放期土壤相對濕度為60%～65%，種植密度為1 500棵·hm-2，滴灌流速為5 mL·s-1，則滴灌時間為約22 min，實際灌溉量9.9 m3·hm-2[27]。張慶玉等以氣象因子組合基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計構(gòu)建了柑橘樹日間蒸騰速率精細(xì)預(yù)測模型，實現(xiàn)了10 min間隔的精確預(yù)測[28]。謝家興等基于氣象數(shù)據(jù)集采用長短期記憶（LSTM）方法設(shè)計構(gòu)建了柑橘園蒸散量預(yù)測模型，該模型具有較高的精度[29]。

7? 柑橘灌溉系統(tǒng)

隨著計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展、專業(yè)分析軟件的普及、多學(xué)科跨領(lǐng)域研究的交叉融合，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐漸運用到作物干旱監(jiān)測與預(yù)警領(lǐng)域，并發(fā)揮了重要作用。我國常用的旱情預(yù)警指標(biāo)是土壤含水量。2010年重慶忠縣建成柑橘信息化管理系統(tǒng)，可實時監(jiān)控果園不同區(qū)域的土壤含水量、葉面濕度溫度，實現(xiàn)旱情智能決策和肥水自動灌溉。周雙燕構(gòu)建以柑橘土壤含水量和柑橘葉片含水量為旱情預(yù)警指標(biāo)的柑橘旱情預(yù)警模型，旱情預(yù)警結(jié)果更加精確和可靠[30]。馬敏基于GSM構(gòu)建山地柑橘果園灌溉系統(tǒng)管理平臺，實現(xiàn)對柑橘園的科學(xué)監(jiān)測和灌溉[31]。羅紅品等設(shè)計和構(gòu)建了柑橘不同深度根系的溫度和濕度遠(yuǎn)程實時監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對柑橘不同深度根系的溫度和濕度遠(yuǎn)程實時監(jiān)測和精確灌溉[32]。

曾文果基于柑橘根部土壤溫濕度、灌溉量、降雨量等參數(shù)設(shè)計構(gòu)建了可編程控制器和人機(jī)界面的柑橘水肥一體自動灌溉系統(tǒng)，探討了柑橘植株生長量、產(chǎn)量、品質(zhì)與灌溉量的相關(guān)性[33]。鄧勝興[16]、許昕[34]構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的柑橘園信息獲取與系統(tǒng)管理平臺，實現(xiàn)了對柑橘果園科學(xué)監(jiān)測和灌溉。楊偉志等基于物聯(lián)網(wǎng)和人工智能設(shè)計構(gòu)建了柑橘灌溉專家系統(tǒng)，可實時監(jiān)測到果園環(huán)境，并根據(jù)柑橘不同時段需水量和自然降雨情況，實現(xiàn)智能化自主決策指導(dǎo)果農(nóng)果園灌溉[35]。賴俊桂等基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計構(gòu)建了山地柑橘園灌溉控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了柑橘園的土壤濕度的監(jiān)測和精準(zhǔn)灌溉[36]。高鵬基于物聯(lián)網(wǎng)和長短期記憶設(shè)計構(gòu)建了柑橘園土壤含水量和電導(dǎo)率預(yù)測模型，在指導(dǎo)柑橘果園灌溉與施肥方面具有較高的精確度[37]。

8? 柑橘灌溉制度

2021年水利部發(fā)布《農(nóng)業(yè)灌溉用水定額：柑橘》，其中指出重慶地區(qū)屬于I渝西丘陵區(qū)50%水文年，用水定額單位為m3/667 m2，通用值150，先進(jìn)值中的管道防滲灌溉104、管道輸水灌溉91、噴灌91、微噴86；75%水文年，通用值185、先進(jìn)值中的管道防滲灌溉129、管道輸水灌溉113、噴灌113、微噴106[3]。柑橘灌溉制度隨各地氣候條件和土壤類型的變化而變化，確定灌水定額首先要擬定灌水土層深度。根據(jù)柑橘土壤各層的水分消耗百分比和根系分布規(guī)律，確定計劃濕潤層的深度。柑橘植株根系主要分布在土層10～40 cm以內(nèi)，0～30 cm土層水分消耗量占到80%以上，40 cm以下土層水分消耗量很小。因此，計劃濕潤層的最大深度可定為40 cm。灌水周期取決于耗水強(qiáng)度與降雨分布，以及土壤一次所能承受的最大持水量。一般柑橘灌水定額為20～30 mm，灌水周期因柑橘生育階段耗水強(qiáng)度的不同存在較大的差異[6]。

梁文經(jīng)利用氣象資料（降雨量）推算出廣東四會地區(qū)柑橘全年需水量為900.8 mm，實測值為917.1 mm，指出柑橘噴灌定額是豐水年0 mm、平水年117 mm、枯水年406 mm[7]。陳仲文提出，長江三峽柑橘帶涪陵地區(qū)柑橘的灌水定額，滴灌為4 mm·d-1，微噴灌為5 mm·d-1，低壓管灌為6 mm·d-1，輪灌期為4 d，灌溉量（L·株-1）分別為115.2、144、172.8，灌水次數(shù)分別為15、15、12，灌溉定額（m3/667 m2）分別為128、160、192[38]。鄒戰(zhàn)強(qiáng)提出，柑橘多年平均需水量為951.7 mm，灌水計劃層深度定為40 cm；灌水定額為21 mm，每次灌水時間為3 h；灌水周期，花芽期為20～25 d，開花掛果期為7～10 d，果實膨大期為5～7 d，成熟期為15～20 d；灌溉定額在豐水年、平水年、一般干旱年、嚴(yán)重干旱年分別為0.3、191.9、358.1、503.5 mm，年平均灌水次數(shù)分別為0、9、18、24次[10]。王躍生研究表明，不同水文年份柑橘果園年耗水量為900～1 100 mm，日耗水量為2.5～3 mm；其中，花芽期耗水170 mm左右，開花掛果期340 mm左右，果實膨大期340 mm左右，成熟期140 mm左右；在7—10月果實膨大期，需灌水3～8次，灌水量22～30 mm·次-1，灌溉周期為7—8月5～7 d，9—10月7～10 d[22]。楊文研究表明，臍橙開花坐果期、果實膨大期、果樹著色期、成熟期的灌水定額分別為15.54、23.31、15.54、15.54 mm，灌水周期分別為12、8、11、37 d，灌水次數(shù)分別為4、10、3、2次[11]。劉行剛等提出，三峽庫區(qū)云陽地區(qū)70.33 hm2的柑橘園灌溉系統(tǒng)，濕潤土層深度為45 cm，系統(tǒng)流量為35.42 m3·h-1，灌水定額為3.98 mm，系統(tǒng)工作時間為22 h·d-1，灌水周期為3.8 d[39]。冉梽乂研究表明，不知火柑橘在低壓滴灌避雨栽培時的最優(yōu)灌溉管理模式為抽梢開花期、幼果期、果實膨大期、果實成熟期灌水定額依次為7.7、13.2、21.9、12.6 mm，灌溉頻率分別為10、8～10、7、10～11 d[17]。

9? 需水量對柑橘果實品質(zhì)的影響

作物在不同生育階段對水分虧缺的敏感性不同，主要表現(xiàn)在作物生長量和品質(zhì)方面。柑橘果實中含80%～90%的水分，水分與果實品質(zhì)的形成密切相關(guān)。當(dāng)干旱導(dǎo)致樹體內(nèi)水分虧缺時，葉片往往從果實中奪取水分，從而影響柑橘果實品質(zhì)的形成，表現(xiàn)為果實膨大受阻、產(chǎn)量降低。金初豁等研究表明，錦橙果實生長膨大期的8—10月多次干旱缺水，影響錦橙果實生長發(fā)育，導(dǎo)致果實單果重減少[14]。周靜研究表明，土壤水分匱乏直接導(dǎo)致柑橘減產(chǎn)30%～50%[23]。陳瑛等研究表明，當(dāng)土壤相對含水量低于45%時，臍橙單果重較對照顯著降低26%～29%[40]。譚宏偉等研究結(jié)果表明，柑橘灌溉處理較缺乏灌溉條件處理增產(chǎn)25.38%～27.72%[12]。而鄧勝興研究表明，在非充分灌溉條件下，柑橘不同生長時期隨著土壤相對含水量的減少，柑橘植株生長量低于對照；柑橘生長發(fā)育時期適度的水分虧缺（SRWC=65%）可以提高果實品質(zhì)和水分利用效率，對產(chǎn)量沒有影響[16]。張效星等[41]、陳昱辛等[42]研究表明，柑橘果實膨大期和果實成熟期輕度虧水處理（SWC≤75%、CK80%）對產(chǎn)量沒影響。李鴻平等提出，在柑橘抽梢開花期，中度虧水處理（CK85%）、幼果期輕度虧水處理（CK70%）、果實膨大期充分灌溉CK（100%）、果實成熟期輕度虧水處理（CK85%）的低壓灌溉組合方式，可以提高產(chǎn)量和水分利用效率[43]。

張云貴等在錦橙果實生長膨大期，灌水處理的果徑均大于對照[20]。徐淑君等采用不同的灌溉方式對柑橘成年樹進(jìn)行灌水試驗，發(fā)現(xiàn)滴灌更有利于提高單株產(chǎn)量、單果重，以及降低裂果率[44]。張中華等設(shè)計實施了柑橘種植面積45.33 hm2的智慧灌溉水肥一體化系統(tǒng)，產(chǎn)量提高10%～15%（300 kg/667 m2），并且明顯改善外觀品質(zhì)[45]。

干旱脅迫引起柑橘果實內(nèi)在品質(zhì)的改變，表現(xiàn)為輕度干旱脅迫可提高果實可溶性糖含量、改善果實品質(zhì)，但重度干旱脅迫下植物正常的水分代謝、光合作用受到抑制，從而影響同化物質(zhì)的積累，果實中可滴定酸含量增加，內(nèi)在品質(zhì)受到顯著影響。楊文研究表明，臍橙果實膨大期輕度水分虧缺處理（70%～55%FC）和果實著色期中度水分虧缺處理（55%～45%FC），均可提高果實的糖分含量（12.2%～14.5%）和維生素C含量（15.1%～21.5%），產(chǎn)量提高9.2%[11]。周鐵等研究表明，湖南省冰糖橙主產(chǎn)區(qū)降水的時空分布明顯不均；2018年冰糖橙果實膨大期7—9月郴州產(chǎn)區(qū)雨水較充沛（降水量364.0 mm），果實品質(zhì)發(fā)育正常；而懷化產(chǎn)區(qū)干旱少雨（降水量217.7 mm），干旱對果實品質(zhì)產(chǎn)生不可逆影響，果實變小、產(chǎn)量下降和酸度升高[46]。安華明等研究表明，微噴灌提高了椪柑植株枝梢生長量和產(chǎn)量，明灌處理提高了椪柑果實可溶性固形物、糖、酸及維生素C的含量[47]。樊衛(wèi)國等研究表明，在喀斯特地貌臍橙果園灌溉，臍橙萌芽期、春梢抽生期和開花期均提早30 d左右，葉片壽命延長1～6個月、平均單果重310～362 g（對照221.5 g），可溶性固形物為13%～14%（對照12%），但果實成熟期較對照延后10～22 d[48]。

10? 需水量對柑橘植株光合作用的影響

鄧勝興研究表明，非充分灌溉條件下，隨著土壤相對含水量的降低，不同時期柑橘葉片的凈光合速率和蒸騰速率呈下降趨勢，而氣孔阻力呈升高的趨勢；不同水分處理下的柑橘葉片凈光合速率日變化模式有所不同[16]。張效星等研究表明，在果實膨大期和果實成熟期，輕度虧水處理（SWC≤75%）的蒸騰速率顯著降低，葉片氣孔限制值隨虧水度加劇增大，耗水量隨虧水度加劇降低，水分利用效率提高13%、9.5%，葉片瞬時水分利用效率提高11%和6.87%[41]。陳昱辛等研究表明，在果實膨大期和果實成熟期，不同滴灌水肥一體化處理對柑橘光合特性影響顯著，各光合指標(biāo)均隨虧水度加重呈減小趨勢；水分虧缺處理會顯著降低凈光合速率，復(fù)水后有所提高，存在一定的復(fù)水補(bǔ)償效應(yīng)[42]。陳飛等研究表明，在柑橘抽梢開花期、幼果期進(jìn)行滴灌輕度虧水（CK85%）處理，凈光合速率分別提高68.2%～85.1%、22.1%～44.0%，葉片瞬時水分利用效率分別提高14.0%、14.4%；輕度虧水后復(fù)水出現(xiàn)了超補(bǔ)償效應(yīng)，凈光合速率分別增加6.4%、16.2%，葉片瞬時水分利用效率分別增加5.8%、16.1%[49]。

11? 柑橘需水規(guī)律研究展望

1）分析我國不同柑橘產(chǎn)區(qū)的柑橘生育期需水量、生育期內(nèi)有效降雨量和生育期缺水量的空間分布特征和變化趨勢，明確不同區(qū)域柑橘需水量的時空變化，為不同柑橘產(chǎn)區(qū)的柑橘灌溉方案和政策制定提供科學(xué)參考。

2）基于互聯(lián)網(wǎng)、氣象資料、土壤資料、柑橘生育期資料等構(gòu)建不同產(chǎn)區(qū)的柑橘大數(shù)據(jù)庫、旱情預(yù)警與灌溉智能決策系統(tǒng)，監(jiān)控柑橘需水規(guī)律預(yù)測曲線和旱情預(yù)警信息，實現(xiàn)不同柑橘產(chǎn)區(qū)旱情預(yù)警和灌溉標(biāo)準(zhǔn)信息的自動生成和發(fā)布。

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