陳 瑛,鄒 穎,楊 文,李就好
(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院,廣州 510640)
臍橙是我國(guó)南方亞熱帶地區(qū)的重要柑橘品種,是需水量較高的水果品種。目前我國(guó)臍橙的大部分種植地區(qū)年降雨量達(dá)到了1 000 mm,雖然雨量充沛,但由于年際波動(dòng)、季節(jié)性分布不均勻,絕大部分降雨量集中在上半年[1],同時(shí)還存在土壤結(jié)構(gòu)性差、夏季蒸發(fā)量大,易出現(xiàn)季節(jié)性干旱,嚴(yán)重影響和制約了臍橙產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。隨著以水資源短缺為代表的各種資源危機(jī)威脅農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,以節(jié)水、高產(chǎn)和可持續(xù)為目標(biāo)的節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式成為必然選擇[2]。調(diào)控虧水度灌溉(簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)虧灌溉,Regulated Deficit Irrigation, RDI)是一種重要的生理節(jié)水技術(shù)[3]。國(guó)內(nèi)自20世紀(jì)80年代就開(kāi)始調(diào)虧灌溉的研究工作,一開(kāi)始主要研究RDI對(duì)產(chǎn)量的影響。直到20世紀(jì)90年代,RDI的研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了對(duì)果實(shí)品質(zhì)的改善。
RDI對(duì)果實(shí)生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響在以往多種水果的研究中已有驗(yàn)證。馬福生[4]綜合考慮不同時(shí)期調(diào)虧處理對(duì)梨棗樹(shù)各項(xiàng)指標(biāo)的影響,認(rèn)為果實(shí)成熟期重度虧缺處理在減產(chǎn)不顯著條件下,改善了棗的品質(zhì),明顯提高了水分利用效率,是實(shí)施虧缺灌溉的最佳階段。易曉麗[5]對(duì)梨棗樹(shù)的試驗(yàn)亦同樣表明在萌芽展葉期中度虧水可較好改善果實(shí)品質(zhì)。程福厚等[6]通過(guò)對(duì)鴨梨果實(shí)生長(zhǎng)前中期實(shí)施RDI,可顯著降低果實(shí)的果形指數(shù);控水處理期間果實(shí)含水量明顯低于對(duì)照,調(diào)虧灌溉對(duì)產(chǎn)量、單果重、品質(zhì)及貯藏性有提高的趨勢(shì)。Ginestar C,Castar J R、Peng Y H的實(shí)驗(yàn)[7,8]和崔寧博[9]表明不同生育期調(diào)虧處理對(duì)可影響不同品種水果的糖酸含量。Kilili[10]和劉明池[11]分別對(duì)蘋(píng)果核草莓進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)RDI可以降低果實(shí)的含水率,提高水果硬度、Vc含量及糖酸比。王燕叢[12]等發(fā)現(xiàn)在開(kāi)花坐果期進(jìn)行過(guò)度虧缺對(duì)青茄的品質(zhì)有所改善,但會(huì)降低產(chǎn)量和水利用效率。吳泳辰[13]等的研究綜合考慮產(chǎn)量、品質(zhì)和水分利用效率多個(gè)方面,提出在開(kāi)花坐果期進(jìn)行中度灌溉可獲得最佳效果。Verreynne等[14]也證明RDI可以使柑橘的TSS和有機(jī)酸提高,但果實(shí)直徑減小。李紹華[15]、劉海濤[16]等和周靜[17]等研究表明,為了提高產(chǎn)量,提高土壤的含水率,果實(shí)的品質(zhì)反而可能會(huì)降低。
以上研究表明,對(duì)果樹(shù)進(jìn)行調(diào)虧灌溉既可以增產(chǎn),又可以提高品質(zhì),但是,果樹(shù)年生產(chǎn)中具有需水的非關(guān)鍵期(即灌水對(duì)果樹(shù)產(chǎn)量和品質(zhì)不敏感的時(shí)期)[15],在非關(guān)鍵期進(jìn)行調(diào)虧灌溉可以控制樹(shù)體過(guò)旺營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng),但對(duì)果實(shí)大小、品質(zhì)和產(chǎn)量無(wú)不良影響[6]。本文在調(diào)虧灌溉條件下,通過(guò)測(cè)試分析臍橙果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量,探索臍橙樹(shù)的需水規(guī)律,以提高水的利用效率及臍橙的產(chǎn)量、質(zhì)量,促進(jìn)臍橙產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展、增加農(nóng)民收入。
試驗(yàn)時(shí)間從2014年6月到2016年12月,在廣東省梅州市平遠(yuǎn)縣飛龍果業(yè)有限公司的臍橙生產(chǎn)試驗(yàn)基地內(nèi),東經(jīng)116°6′,北緯24°33′,土壤為紅壤土。試驗(yàn)區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),日照雨量充足,多年平均氣溫21.7 ℃,年降水量1 637 mm,年均日照時(shí)數(shù)1 873 h,無(wú)霜期達(dá)300 d以上。分別在深度0~20、20~40、40~60、60~80 cm采取田間原狀土樣土,經(jīng)測(cè)試得到試驗(yàn)區(qū)土壤平均密度為1.31 g/cm,土壤體積平均田間持水率為29.66%。
臍橙的整個(gè)生育期可劃分為新梢生長(zhǎng)期、開(kāi)花-坐果期、果實(shí)膨大期、果實(shí)著色期和果實(shí)成熟期共5個(gè)生育階段。試驗(yàn)只在臍橙的果實(shí)膨大期、果實(shí)著色期和果實(shí)成熟期3個(gè)時(shí)期進(jìn)行虧水處理。所選的30棵臍橙樹(shù)試驗(yàn)樹(shù)樹(shù)形均一,長(zhǎng)勢(shì)良好,樹(shù)高2 m左右。試驗(yàn)共設(shè)10個(gè)實(shí)驗(yàn)組,每個(gè)實(shí)驗(yàn)組為3棵樹(shù),每棵臍橙樹(shù)之間的根部間距約為4 m。為防止自然降雨入滲對(duì)調(diào)虧試驗(yàn)產(chǎn)生影響,除正常對(duì)照組B1外,其余9個(gè)實(shí)驗(yàn)組均在地表鋪設(shè)雙層防滲膜以及周?chē)趯挿纻?cè)滲溝。薄膜鋪設(shè)在臍橙樹(shù)根部10 cm范圍外,根部土堆壘高,除了水分調(diào)虧處理,其他的田間管理均按當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)措施實(shí)行(見(jiàn)表1)。
表1 各生育階段的生長(zhǎng)日期及天數(shù)
試驗(yàn)采取根區(qū)(0~80 cm)土壤含水率下限控制灌水。灌水量按照田間持水量(FC)進(jìn)行控制。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)習(xí)慣,土壤含水率保持在田間持水率(FC)的75%~70%時(shí)是比較適合臍橙的生長(zhǎng),結(jié)合臍橙各生育階段對(duì)水分需求的特性,在其3個(gè)生育期內(nèi),試驗(yàn)設(shè)置為:對(duì)照組B1為的土壤含水量為田間持水量(FC)的75%~70%;實(shí)驗(yàn)組B2~B4灌水定額的土壤含水量為田間持水量(FC)的70%~55%;實(shí)驗(yàn)組B5~B7的灌水定額的土壤含水量為田間持水量(FC)的55%~45%;實(shí)驗(yàn)組B8~B10的灌水定額的土壤含水量為田間持水量(FC)的45%~35%,每個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)置 3 個(gè)重復(fù),實(shí)驗(yàn)方案處理如表2所示。
表2 調(diào)虧灌溉試驗(yàn)方案設(shè)置
土壤含水率采用TRIME-T3土壤剖面含水率測(cè)量系統(tǒng)監(jiān)測(cè)土壤含水率變化狀況。測(cè)試土壤深度為80 cm,分別測(cè)0~20、20~40、40~60和60~80 cm 4個(gè)土層土壤體積含水率,每隔10 d測(cè)一次,降雨后加測(cè);土壤水分蒸發(fā)采用FR蒸發(fā)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)當(dāng)?shù)貐⒖甲魑镎舭l(fā)蒸騰量ET0,每天采集一次數(shù)據(jù);果實(shí)直徑采用精度為0.01 mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量每棵樹(shù)主枝不同方向分別標(biāo)記10個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育良好的果實(shí),每10 d測(cè)定一次;單果鮮重采用精度為0.01 kg的電子天平測(cè)定;果實(shí)品質(zhì)的測(cè)定項(xiàng)目包括維生素C含量、糖分含量。維生素C采用2,6-二氯酚靛酚法測(cè)定,精度為0.01 mg;糖分含量由手持糖分計(jì)測(cè)定,精度為0.1%。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SAS軟件進(jìn)行分析,采用Duncan法進(jìn)行數(shù)據(jù)的差異顯著性檢驗(yàn),若具有相同字母表示無(wú)顯著性差異(p=0.05)。
臍橙果實(shí)的體積是判斷其果實(shí)生長(zhǎng)好壞的重要指標(biāo),臍橙的體積計(jì)算公式如下:
(1)
式中:V為體積;π為圓周率;a、b分別為臍橙的橫、縱徑。
3 a的臍橙果實(shí)橫徑、縱徑走勢(shì)和果實(shí)體積的計(jì)算結(jié)果如圖1和表3所示。
圖1 不同虧水處理對(duì)果實(shí)橫徑、縱徑的影響變化曲線
年份處理B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10橫徑/mm75.34b77.74a69.72de58.78g70.62cd72.28c67.4ef66.86f68.84def71.12cd2014縱徑/mm82.58b89.78a79.02c61.34g73.04e83.24b75.36d68.62f77.92c78.72c體積/mm3257.77b307.68a215.40c113.49f194.08d246.20c190.46d162.79e206.91cd220.21c橫徑/mm74.19d80.11b82.75a64.94e73.93d78.9bc71.9d76.86c77.3c59.71f2015縱徑/mm83.99c83.79c94.8a73.74e95.23a85.89bc77.71d83.56c86.67b58.87f體積/mm3259.05d288.17c366.3a174.60f316.80b292.89c219.20e270.21cd288.54c109.18g橫徑/mm72.14bc74.56a72.01bc61.59e70.67c74.27ab68.16d67.2d67.98d61.34e2016縱徑/mm82.19b85.28a74.78e70.44f76.12de79.4c75.42de77.80cd76.56de71.62f體積/mm3240.60b267.29a207.04c150.68d207.04c237.52b193.76c199.54c197.65c153.88d
注:表中數(shù)據(jù)用SAS軟件進(jìn)行分析,采用Duncan法進(jìn)行多重比較,n=10,表中數(shù)據(jù)為平均值,具有相同字母表示無(wú)顯著性差異(p=0.05)。
由圖1和表3可以看出,臍橙不同的生育期進(jìn)行調(diào)虧處理對(duì)臍橙的橫徑、縱徑和果實(shí)體積會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。與對(duì)照組B1相比,B2實(shí)驗(yàn)組的臍橙的橫徑、縱徑和果實(shí)體積明顯大于對(duì)照,差異達(dá)顯著水平(p<0.05);而B(niǎo)4、B5、B7、B8、B10實(shí)驗(yàn)組中果實(shí)的橫徑、縱徑和果實(shí)體積明顯小于對(duì)照組,差異達(dá)顯著水平(p<0.05);B3、B6和B9實(shí)驗(yàn)組的處理對(duì)果實(shí)產(chǎn)生不同程度的增大與減小的影響。2014-2016年這3 a間,B2實(shí)驗(yàn)組的果實(shí)平均體積較對(duì)照組增加了13.96%,B4、B7、B8和B10的果實(shí)平均體積較對(duì)照組分別減少了42.07%、20.33%、16.49%和36.19%;另2015年B3實(shí)驗(yàn)組的果實(shí)體積達(dá)到最大,達(dá)顯著水平(p<0.05),2014和2016年在B2實(shí)驗(yàn)組中,果實(shí)體積達(dá)到最大。3 a間,調(diào)虧處理導(dǎo)致的果實(shí)橫徑、縱徑和體積的變化趨勢(shì)基本一致,僅在B10的實(shí)驗(yàn)組產(chǎn)生較大差異:2015與2016年果實(shí)橫徑、縱徑和體積明顯減小,特別是2015年與對(duì)照組B1相比,體積減小比例達(dá)59%,而2014年體積變化較小,減小比例為15%。
由表3中數(shù)據(jù)分析可見(jiàn),果實(shí)在整個(gè)生長(zhǎng)階段水分虧缺對(duì)果實(shí)的生長(zhǎng)具有較大的影響:在果實(shí)膨大期時(shí),對(duì)含水量的敏感程度較高,此時(shí)進(jìn)行輕度缺水處理,反而有利于果實(shí)的生長(zhǎng),但如果產(chǎn)生嚴(yán)重缺水的情況,反而使得果實(shí)停止生長(zhǎng)、體積變??;到了果實(shí)成熟期,對(duì)水分仍存在需求,對(duì)果實(shí)進(jìn)行缺水處理會(huì)極大減小果實(shí)的體積;果實(shí)著色期對(duì)含水量的敏感程度弱,但是在果實(shí)成長(zhǎng)階段采取重度缺水處理,也導(dǎo)致果實(shí)體積減小。因此,在果實(shí)膨大期對(duì)果樹(shù)進(jìn)行55%FC處理,有利于臍橙果實(shí)體積的增大。
果實(shí)成熟期過(guò)后,試驗(yàn)地的臍橙果實(shí)采摘完成,把每棵樹(shù)上不同方位經(jīng)過(guò)標(biāo)記的10個(gè)果實(shí)在電子天平上進(jìn)行測(cè)定,然后取平均值,每個(gè)處理重復(fù)3次,再取平均值,結(jié)果列于表4,圖2表示單果重的變化曲線。
表4 不同虧水處理對(duì)臍橙平均單果重的影響 kg
注:表中數(shù)據(jù)用SAS軟件進(jìn)行分析,采用Duncan法進(jìn)行多重比較,n=10,表中數(shù)據(jù)為平均值,具有相同字母表示無(wú)顯著性差異(p=0.05)。
圖2 不同虧水處理對(duì)果實(shí)單果重的影響變化曲線
由表4結(jié)果表明,不同生育期對(duì)臍橙進(jìn)行調(diào)虧灌溉會(huì)影響果實(shí)的單果重。B2實(shí)驗(yàn)組中,果實(shí)的單果重較B1對(duì)照組而言得到提高,提高比例為8.01%,但并不顯著(p>0.05); B4、B7、B9和B10實(shí)驗(yàn)組中,與對(duì)照相比,果實(shí)的單重顯著減小(p<0.05),減小比例分別為27.28%、15.23%、11.36%和16.65%;B3、B5、B6和B8相對(duì)對(duì)照而言,果實(shí)的單果重有一定的減少,但是減少程度并不顯著。另2015年B5實(shí)驗(yàn)組的單果重達(dá)到最大,但差異不顯著(p>0.05),2014和2016年在B2實(shí)驗(yàn)組時(shí)單果重達(dá)到最大。3 a數(shù)據(jù)對(duì)比上,在B1~B7實(shí)驗(yàn)組中,果實(shí)的單果重變化趨勢(shì)基本一致,在B8~B10實(shí)驗(yàn)組時(shí)產(chǎn)生較大差異:2015與2016年B9、B10實(shí)驗(yàn)下的單果重相比B8逐步降低,而2014年B9、B10的單果重相比B8逐步增加。
由表4數(shù)據(jù)分析可見(jiàn),水分虧缺對(duì)果實(shí)單果重產(chǎn)生的影響較大:在果實(shí)膨大期時(shí),進(jìn)行輕度缺水處理,有利于果實(shí)體積的膨大,且同時(shí),單果重增加,但如果過(guò)度缺水,與對(duì)照相比,單果重反而減少;在果實(shí)成熟期對(duì)水分仍有較大需求,此時(shí)進(jìn)行缺水處理,果實(shí)的生長(zhǎng)受到了抑制,導(dǎo)致了單果重量的下降;果實(shí)著色期對(duì)含水量的敏感程度弱,但采用35%FC水分虧缺時(shí),果實(shí)單果重減少顯著(p<0.05)。因此,在果實(shí)膨大期對(duì)果樹(shù)進(jìn)行55% FC處理,有利于臍橙果實(shí)單果重增加。
試驗(yàn)是在果實(shí)成熟采摘后,在有標(biāo)記的10個(gè)果實(shí)中隨機(jī)選取3個(gè)果實(shí),使用手持糖度儀測(cè)量果實(shí)糖分含量和2,6-二氯靛酚滴定法測(cè)果實(shí)維生素C的含量。每個(gè)品質(zhì)指標(biāo)共測(cè)3次,每次測(cè)定指標(biāo)重復(fù)3次,取其平均值,結(jié)果列于表5。
表5 不同虧水處理對(duì)臍橙果實(shí)維生素C含量和糖分含量的影響
注:表中數(shù)據(jù)用SAS軟件進(jìn)行分析,采用Duncan法進(jìn)行多重比較,n=3,表中數(shù)據(jù)為平均值,具有相同字母表示無(wú)顯著性差異(p=0.05)。
由表5結(jié)果表明,臍橙不同生育期內(nèi)不同程度的水分虧缺對(duì)臍橙的維生素C含量和糖分積累均產(chǎn)生一定的影響。
與對(duì)照B1相比,B2實(shí)驗(yàn)組果實(shí)的維生素C含量達(dá)到最大值,均值為0.589 8 mg/g,提高比例分別為12.22%,差異顯著(p<0.05)。除2014年外,B5、B6實(shí)驗(yàn)組中,VC含量均達(dá)到顯著提高(p<0.05),提高比例為3.05%和9.04%;B3、B4、B7、B8和B10實(shí)驗(yàn)組中,果實(shí)的VC含量都有不同程度的降低,差異顯著(p<0.05),其中,B4和B10實(shí)驗(yàn)組的降低比例最大,分別為17.77%和17.53%。從3 a的數(shù)據(jù)來(lái)看,2014年試驗(yàn)果實(shí)的VC含量較低,果實(shí)品質(zhì)較差,且不同虧水處理下變化較為平緩;而2016年果實(shí)VC含量一般,不同虧水處理下有明顯變化;2015年果實(shí)VC含量最高,但對(duì)不同虧水處理的敏感度高,變化明顯。
由表中數(shù)據(jù)分析可見(jiàn),在果實(shí)膨大期和果實(shí)著色期進(jìn)行適度虧水處理不僅不會(huì)抑制其含量,反而會(huì)因缺水導(dǎo)致果實(shí)體積生長(zhǎng)速度減弱而使得濃度提高,但是如果嚴(yán)重干旱,對(duì)果實(shí)的維生素C的積累是會(huì)有明顯的抑制的;成熟期是VC累積的重要時(shí)刻,如果在果實(shí)成熟期進(jìn)行虧水處理,果實(shí)減緩發(fā)育,皆會(huì)導(dǎo)致VC含量的降低。從表5的整個(gè)結(jié)果來(lái)看,干旱對(duì)于果實(shí)維生素C的積累會(huì)造成一定的影響,適當(dāng)時(shí)期,如果實(shí)膨大期和著色期的干旱不僅不會(huì)抑制其含量,反而會(huì)促進(jìn)其濃度的提高。因此,在果實(shí)膨大期和著色期對(duì)果樹(shù)進(jìn)行45%~55%FC處理,對(duì)果實(shí)的VC含量會(huì)有比較顯著的增加。
與對(duì)照組B1相比,B2實(shí)驗(yàn)處理的含糖量得到顯著提高(p<0.05),均值為15.62%,提高比例分別為18.91%,;除2015年外,B4和B7實(shí)驗(yàn)組的含糖量較對(duì)照顯著降低(p<0.05),依次降低19.89%和16.05%;B5實(shí)驗(yàn)組的果實(shí)含糖量有一定程度的減少,但是差異不顯著(p>0.05);B9和B10實(shí)驗(yàn)組中,果實(shí)含糖量有一定程度的提高,差異亦不顯著(p>0.05)。從3 a的數(shù)據(jù)來(lái)看,果實(shí)含糖量在不同虧水處理下的變化趨勢(shì)較為一致,僅2015年B6實(shí)驗(yàn)組的果實(shí)含糖量增加了12.21%,但差異不顯著(p>0.05);在B10處理下3 a間產(chǎn)生較大差異:2015年與B1相比,減少比例達(dá)13.74%,相反,2014和2016年含糖量對(duì)比B1有小幅度增加。
因此,在果實(shí)膨大期進(jìn)行輕度的虧水處理,不僅可以促進(jìn)果實(shí)的生長(zhǎng),也同時(shí)促進(jìn)臍橙糖分的累積;果實(shí)著色期和果實(shí)成熟期是糖分含量積累很關(guān)鍵的時(shí)期,在此時(shí)期進(jìn)行45%FC缺水處理,果實(shí)含糖量降低,若在此時(shí)期進(jìn)行重度虧水處理,反而因果實(shí)的生長(zhǎng)受到抑制而導(dǎo)致含量的增加。所以若是追求果實(shí)的含糖量,可以考慮在膨大期采用55%FC處理,或者在著色期和成熟期采用35%~45%FC處理。
本試驗(yàn)對(duì)不同虧水處理?xiàng)l件下臍橙果實(shí)的生長(zhǎng)、品質(zhì)進(jìn)行研究,結(jié)果表明:不同生育期調(diào)虧處理對(duì)臍橙的生長(zhǎng)影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),B2實(shí)驗(yàn)組,即在果實(shí)膨大期采用55%FC的處理,使得果實(shí)的橫徑、縱徑和體積方面都取得了較大提高,提高比例為13.96%,同時(shí),臍橙的單果重最大值亦出現(xiàn)在B2中,相比于對(duì)照,提高了8.01%。通過(guò)果實(shí)的體積增長(zhǎng)情況和單果重這兩項(xiàng)指標(biāo)可以知道,在臍橙果實(shí)膨大期采用55%FC水分處理能夠使體積和單果重兩項(xiàng)指標(biāo)得到顯著提高。
在果實(shí)的膨大期、著色期和成熟期進(jìn)行水分虧缺對(duì)VC和糖分的累積有不同程度的影響。在果實(shí)膨大期和著色期采用45%~55%FC的水分處理的臍橙樹(shù)果實(shí)內(nèi)維生素C的含量得到提高,B2果實(shí)的維生素C含量達(dá)到最大值,均值為0.589 8 mg/g,比B1提高12.22%;B5、B6中VC含量比B1分別提高3.05%和9.04%。在果實(shí)的糖分含量方面,B2處理下在達(dá)到最高,較對(duì)照組提高了15.62%;除此之外,在果實(shí)著色期和成熟期采用35%~45%FC虧水處理,可以使臍橙的含糖量得到較小程度的增加。
在果樹(shù)的不同生育期對(duì)水的敏感度的存在不同程度的差異,因此實(shí)施虧水處理會(huì)對(duì)果實(shí)的品質(zhì)、產(chǎn)量產(chǎn)生不同程度的影響,對(duì)臍橙的試驗(yàn)研究結(jié)果中表明,果實(shí)的膨大期是臍橙果實(shí)生長(zhǎng)及品質(zhì)發(fā)育的重要階段,在該時(shí)期適度的缺水,土壤含水率控制在55%FC不僅不會(huì)導(dǎo)致果實(shí)VC含量和含糖量的降低,相反,可明顯提高果實(shí)的品質(zhì)以及增大果實(shí)的體積。在果實(shí)著色期采用45%FC缺水處理可以再次提高果實(shí)的維生素C和含糖量,獲得更好的果實(shí)品質(zhì)。
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