水分脅迫對歐李生長和經(jīng)濟效益的影響

張洪銀 蔡嶄紅 殷韶梅 涂建軍 王昊 馬文禮

摘 ?要：通過滴灌條件下歐李樹適宜灌水下限研究，確定歐李在西北中部干旱地區(qū)沙壤土適宜灌溉定額。研究結(jié)果顯示，歐李生長量指標總體表現(xiàn)出前期較快而中期后減緩，并隨水分脅迫加劇差異顯著。在55%下限的灌水條件下，植株生長表現(xiàn)最優(yōu)，株高、莖粗、葉片數(shù)、果莖平均生長量分別為50 cm、 ? 5.82 mm、56個、20.25 mm，單果重15.54 g，單株產(chǎn)量229.02 g，明顯優(yōu)于其他灌水水平。從綜合效益看，水分條件適宜有利于增產(chǎn)，且經(jīng)濟效益顯著，除去水電費成本直接效益72169.48元/hm2。結(jié)果表明，在土壤含水率占田間持水量55%下限的灌水條件下，耗水量為5009.78 m3/hm2，灌溉定額為3688.35 m3/hm2，有利于歐李作物生長和果實品質(zhì)因子數(shù)量的積累。

關(guān)鍵詞：歐李;水分脅迫;滴灌;生長;經(jīng)濟效益

中圖分類號：S274.1 ? ?文獻標志碼：A ? ?論文編號：cjas20200300066

Abstract： By studying the lower limit of suitable irrigation of Cerasus humilis under drip irrigation， the proper irrigation quota of C. humilis in the sandy loam of northwest central arid region of China was determined. The results showed that the growth index of C. humilis was faster in the early stage and slower in the middle stage， and the difference was significant with the aggravation of water stress. Under the condition of 55% lower limit of irrigation， plant growth performance was the best， plant height， stem diameter， number of leaves and average fruit stem growth were 50 cm， 5.82 mm， 56 leaves and 20.25 mm， respectively， single fruit weight was 15.54 g， and yield per plant was 229.02 g， which was significantly superior to other irrigation levels. In view of the comprehensive benefit， the water condition was suitable for increasing production， excluding the cost of water and electricity， the direct benefit could be 72169.48 yuan/hm2. The results showed that the water consumption was 5009.78 m3/hm2 and the irrigation quota was 3688.35 m3/hm2 when the soil water content was 55% of the lower limit of field water holding capacity， and the condition was beneficial to crop growth and the accumulation of fruit quality factors of C. humilis.

Keywords： Cerasus humilis; Water Stress; Drip Irrigation; Growth; Economic Benefit

0 ?引言

近幾年來，隨著黃河水權(quán)寧夏分配量的減少，把高效節(jié)水技術(shù)與歐李等強抗旱、高收益的經(jīng)果林種植相結(jié)合的模式可行性提高，為此，在寧夏中部干旱帶地區(qū)研究滴灌條件下歐李需水規(guī)律是非常必要的[1-2]。歐李是一種耐旱耐寒、適合沙壤土和石灰石土質(zhì)且營養(yǎng)價值極高的水果，因其鈣含量較其他水果高，是蘋果的7～10倍，是山楂的4.2倍，又稱鈣果[3]，其生育期長，根系發(fā)達，適應(yīng)能力強，是集綠化、治理水土流失、經(jīng)濟林木等多功能為一體的優(yōu)良樹種[4-6]。歐李原為野生果，后經(jīng)人工馴化栽植，其莖葉果得到高效利用，取得了可觀的經(jīng)濟效益[7-8]。試驗所在區(qū)域土壤鹽堿化趨勢明顯，不僅地力等級有所下降，且易引發(fā)生態(tài)環(huán)境等問題[9-11]，因此，本研究通過歐李滴灌不同水分處理試驗，利用水肥一體化抑制鹽堿化趨勢，分析水分脅迫對歐李植株生長指標及效益影響，初步確定適宜寧夏中部干旱帶平原地區(qū)的歐李灌溉定額，旨在為該地區(qū)歐李種植提供可靠的數(shù)據(jù)與技術(shù)支撐。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗時間、地點

研究田間試驗于2019年在寧夏玉泉營農(nóng)場進行。試驗區(qū)地處寧夏中部干旱帶北部，屬于典型的溫帶大陸性氣候，地下水埋深2 m以下，土壤質(zhì)地為砂土，蒸發(fā)強烈，干旱少雨，晝夜溫差大。平均無霜期144～163天，≥0℃積溫3700℃左右，≥6℃積溫3500℃左右，多年平均年降水量在200 mm以下。日照充足，年日照時數(shù)平均高達3000 h，年太陽輻射總量4950～6100 MJ/m2，極利于歐李生長和有機物質(zhì)的積累。

1.2 ?試驗設(shè)計

試驗以2年生歐李為研究對象，品種為‘農(nóng)大4號，灌水方式為滴灌，以灌水下限為控制因子，設(shè)置4個灌溉水平，即以作物土層平均土壤含水率占田間持水量的20%、35%、55%、65%作為灌水下限，對應(yīng)試驗處理序號為T1、T2、T3、T4，計劃濕潤層深度為40 cm，每個試驗小區(qū)選中間相鄰兩行，分別在顆間和行間徑向布設(shè)測點2個，測點垂向觀測深度分別為20、40、60 cm。每個小區(qū)固定標記4株長勢均勻良好的歐李樹定期監(jiān)測。

試驗共設(shè)置4個處理，每個處理進行3個重復(fù)，共計12個小區(qū)，各小區(qū)隨機排列。單個小區(qū)長、寬分別為8 m和7.8 m，行距按60、200 cm的寬窄行方式布置，種植6行。1條滴灌管控制1行作物，滴灌管沿作物根部平行鋪設(shè)，滴灌管間距60 cm。

1.3 ?觀測項目及方法

試驗區(qū)土壤物理特性測定主要針對土壤容重、田間持水量、土壤含水量等項目進行，觀測項目及測定方法為：（1）土壤容重采用環(huán)刀法測定;（2）田間持水率采用烘干法測定;（3）土壤體積含水量測定采用TRIME-PICO IPH測量系統(tǒng)測定，深度分別為20、40、60 cm;（4）生長指標測定采用電子游標卡尺、卷尺，每個處理固定長勢均勻的4棵植株定時測定;（5）產(chǎn)量測定采用精度為0.01 g電子天平秤測定，對定點植株、各小區(qū)的鮮果現(xiàn)場采摘稱重。

1.4 ?統(tǒng)計分析方法

采用WPS 2018軟件和DPS 7.05進行試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析，各項指標均采用LSD方法做方差分析。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?土壤物理特性分析

試驗區(qū)采用梅花形布點取樣，經(jīng)實驗室測定土壤干容重為1.49 g/cm3，土壤田間持水量為22.66%;土壤養(yǎng)分測定的有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀的含量分別為15.8 g/kg、64.4 mg/kg、172 mg/kg、212 mg/kg，除氮元素缺乏外其他指標均能滿足歐李植株生長。

2.2 ?不同灌水處理水分利用率變化

試驗區(qū)通過滴灌系統(tǒng)供水。因所在區(qū)域地下水埋深2 m以上，且平均降雨量不足200 mm，因此試驗區(qū)地下水和降水均不能為作物提供有效補給量。但2019年6月中下旬持續(xù)10天左右陰雨天屬極端天氣，累計降雨量達到101 mm，而其他作物生長關(guān)鍵期無有效降雨。通過表1數(shù)據(jù)分析，T3雖然水分利用率較低，但灌溉水利用率最高，表明灌水量為3688.35 m3/hm2、耗水量為5009.78 m3/hm2的水分條件下灌溉水利用率最高。因所選研究對象為二年生植株，第一年結(jié)果，明顯看出歐李產(chǎn)量不高，導(dǎo)致各處理水分利用率均普遍較低。與前人研究所得歐李第二年掛果量較少的結(jié)果吻合，待歐李進入豐產(chǎn)期后，產(chǎn)量大幅提高，水分利用效率隨之提升。

2.3 ?不同灌水處理對歐李生長指標的影響

2.3.1 ?不同灌水處理對歐李株高的影響 ?株高是水分對冠層結(jié)構(gòu)影響的重要指標之一，能夠比較客觀地反映植株生長規(guī)律[12-13]。由圖1可以看出，不同處理不同時段的株高變化過程中，歐李株高生長趨勢基本一致，5月中旬前由于觀測植株高度存在一定差異，生長趨勢變化不大，快速增長持續(xù)到6月下旬，該節(jié)點以后增長放緩，9月后植株基本停止生長。從數(shù)據(jù)分析結(jié)果看，不同灌水處理條件下，歐李前期株高差異不顯著，但自6月中旬以后表現(xiàn)出明顯差異，土壤含水量保持在田間持水量為20%的處理生長總量為42.37 cm，而土壤含水量保持在田間持水量為55%的處理生長總量為50 cm，增幅達18%，但灌水量最大的處理增幅反而降低至17.2%，表明灌水過量或不足均不利于植株增高。

2.3.2 ?不同灌水處理對歐李枝條長的影響 ?枝條長是植株生長變化的直觀表現(xiàn)[14-15]。本試驗以基生枝為監(jiān)測目標，并對新生叢生枝的個數(shù)進行定期監(jiān)測。由圖2可以看出，相同處理不同時段的植株枝條長變化過程總體為增長趨勢，主要表現(xiàn)為前期增長較快，最小增長率為18%，最大增長率為25%，而后期增長放緩，最大增長率為6%，表明后期植株已形成相對穩(wěn)定的樹體，可滿足生理需要，該階段主要以滿足果實快速膨脹和干物質(zhì)積累為目的。不同灌水處理在初期對枝條生長影響不明顯，考慮到這個階段氣溫不高、蒸發(fā)量不大，加上樹冠不大，所需水分較小，但中期以后，最小灌溉水平枝條累積增長量與最大值相差15.42 cm，表明枝條生長對水分的依賴性明顯增強，水分脅迫對枝條生長的抑制作用明顯，水分虧缺導(dǎo)致的結(jié)果是叢生枝數(shù)量明顯減少。

2.3.3 ?不同灌水處理對歐李莖粗的影響 ?試驗以標記的上年基生枝為監(jiān)測目標。由圖3可知，各處理總體表現(xiàn)為前中期莖粗增長量比較平穩(wěn)，后期增長加速，表明植株和果實在生長高峰期內(nèi)莖粗增長量相對穩(wěn)定，而后期在果實累積量基本穩(wěn)定的時段內(nèi)水分對莖粗的影響特別明顯。對于水分虧缺的T1莖粗從始至終就表現(xiàn)出明顯的差異，而在水分適宜條件下數(shù)值表現(xiàn)出無顯著性差異，水分盈余時數(shù)值表現(xiàn)出不太顯著的差異，表明水分脅迫有明顯抑制莖粗增長的趨勢，而灌水過度同樣不利于莖粗增長。

2.4 ?不同灌水處理對歐李果實指標的影響

2.4.1 ?不同灌水處理對歐李果莖的影響 ?在果實生長發(fā)育期間，水分是果實品質(zhì)形成的關(guān)鍵因素之一，果徑大小是土壤供水是否充足的直觀展現(xiàn)[16-18]。隨水分脅迫加劇，果徑差異越發(fā)顯著，差異性變化節(jié)點越靠前。由表2可以看出，灌溉水平最低的處理在6月就表現(xiàn)出了明顯差異，而灌溉水平高的處理自始至終均無明顯差異，果實累積趨于均衡，表明水分脅迫對果徑的影響明顯。

2.4.2 ?不同灌水處理對歐李效益的影響 ?受環(huán)境、苗木長勢、環(huán)境及栽培等方面因素的影響，試驗區(qū)各小區(qū)單枝結(jié)果部位較短，單果重在水分充足的情況下表現(xiàn)較好，最高為11.35 g，這與前人試驗結(jié)果基本吻合，但產(chǎn)量未達到峰值[19-20]。由表3看出，土壤含水量保持在田間持水量的55%時，產(chǎn)量最高，除去水電費等直接費用，直接收益達到試驗的最大值72169.48元/hm2，而灌溉水平為田間持水量20%的收益只有最高水平的35%，且單個果小，單果重輕，中后期由于果實生長高峰期耗水量加大，部分葉片出現(xiàn)枯萎現(xiàn)象，表明隨著水分脅迫程度加劇，歐李果實性狀因子累積量呈先遞增后遞減趨勢，水分條件適宜條件有利于歐李果實產(chǎn)量構(gòu)成因子數(shù)量的積累，經(jīng)濟效益可達到最大值。

3 ?結(jié)論

在寧夏中北部干旱區(qū)將歐李作為經(jīng)濟型林果引種，土壤性狀、自然條件等均能滿足歐李生長，雖然歐李耐旱，為了能達到經(jīng)濟效益最大化，也必須要保證適宜灌水量，既要滿足植株生長指標前期高速生長，又要保證中后期果實營養(yǎng)素含量快速積累，特別是要滿足植株在春季萌芽至開花前、幼果膨大期、果實生長高峰期等節(jié)點的需水要求。對不同水分處理下歐李的生長指標與產(chǎn)量的分析表明，耗水量為5009.78 m3/hm2、灌溉定額為3688.35 m3/hm2時更有利于植株生長和果實積累，經(jīng)濟效益顯著。

4 ?討論

歐李具有很強的抗旱性，但要使其經(jīng)濟效益趨于最大化，就必須精準灌溉，對照前人的研究，水分脅迫對歐李生長指標及產(chǎn)量均有顯著的影響[21-22]，與此同時，過度水分脅迫使得土壤含水量過低明顯抑制植株生長，生理指標被抑制趨勢明顯[23-25]，與本次研究一致，而在干旱地區(qū)歐李關(guān)鍵生育期，如花期受氣溫低及無有效降雨等不利影響、果實膨大期需水量明顯增加的特點，還沒有統(tǒng)一的灌溉標準，本次研究給出適宜灌溉定額確保了歐李的穩(wěn)產(chǎn)，但是否達到產(chǎn)量峰值及經(jīng)濟效益最大臨界值還有待于進一步深入研究。

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