基于觀賞果樹生長和果實(shí)品質(zhì)的水肥一體化技術(shù)研究

朱錦泉，麥麥提·吐地，王曉康，扁青永*，傅彥博，魏亞媛，張萬旭

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院拜城農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站，新疆阿克蘇 842300；2.拜城縣水利局，新疆阿克蘇 842300；3.山西省關(guān)帝山國有林管理局，山西呂梁 033000；4.新疆建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，新疆烏魯木齊 830000)

水分和養(yǎng)分是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵，更是觀賞果樹正常發(fā)育、增產(chǎn)促效的基礎(chǔ)條件。我國地域遼闊、水資源分布不均勻及自然條件具有顯著性差異，致使不同區(qū)域的觀光果樹對水肥因子的響應(yīng)程度各異。現(xiàn)階段，節(jié)水節(jié)肥灌溉技術(shù)成為觀賞果樹正常發(fā)育的重要保證，研究表明，我國農(nóng)業(yè)作物的肥料利用效率低于以色列、美國及德國農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家，造成土壤肥力降低，甚至造成土壤污染。因此，水肥一體化技術(shù)逐漸成為觀賞果樹生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)鍵技術(shù)，需重點(diǎn)把控果樹需水需肥規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)觀賞果樹的精準(zhǔn)、科學(xué)合理管理，這對于我國觀賞果業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

現(xiàn)階段，“以肥調(diào)水，以水促肥”是水肥一體化技術(shù)的核心原理，結(jié)合現(xiàn)代化節(jié)水灌溉技術(shù)，如滴灌、噴灌、微噴等，根據(jù)觀賞果樹的需肥規(guī)律，全面提升觀賞果樹生長和果實(shí)品質(zhì)。但從目前發(fā)展現(xiàn)狀來看，我國大部分地區(qū)園林綠化行業(yè)中觀賞果樹運(yùn)用了水肥一體化技術(shù)，在提升水肥利用效率、生長發(fā)育和果實(shí)品質(zhì)方面也具有積極促進(jìn)作用，在實(shí)踐過程中，受多方面因素制約，如管理人員專業(yè)知識儲備不足、水肥一體化配套設(shè)施差、缺失科學(xué)合理的技術(shù)支撐及智能化水平低等，使得無法按照觀賞果樹需水肥規(guī)律進(jìn)行精準(zhǔn)施肥，造成水肥浪費(fèi)、果實(shí)品質(zhì)降低等現(xiàn)象不斷發(fā)生?；诖耍P者從園林綠化領(lǐng)域視角分析，以水肥一體化技術(shù)為切入點(diǎn)，對觀賞果樹生長和果實(shí)品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)研究，以期為相關(guān)技術(shù)人員提供可行性建議。

1 水肥一體化技術(shù)概述

水肥一體化技術(shù)主要是將水分和養(yǎng)分采取“多次少量”方式均勻地將其補(bǔ)充給觀賞果樹的根系土壤中，保證能夠及時為其供應(yīng)合適的水肥，確保充分吸收。此外，水肥一體化技術(shù)與園林觀賞果樹的深度融合，有效緩解水肥擴(kuò)散和土壤阻力，給觀賞果樹創(chuàng)造穩(wěn)定良好的生長環(huán)境，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水肥耦合效應(yīng)。與此同時，利用水肥一體化技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)果樹的水肥灌溉次數(shù)和使用量，并根據(jù)生長周期內(nèi)的營養(yǎng)特性和需肥規(guī)律，進(jìn)一步提高觀賞果樹的水肥利用效率。

早期，水肥一體化技術(shù)在園林觀賞果樹中的運(yùn)用，主要集中在漫灌、滲灌2種較為傳統(tǒng)的灌溉方式，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在園林景觀領(lǐng)域中，水肥一體化技術(shù)在觀賞果樹中的應(yīng)用主要集中在滴灌、微噴等灌溉形式，進(jìn)一步提升了水肥利用效率，并對觀賞果樹生長指標(biāo)和果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)具有顯著作用，因此，滴灌施肥模式是目前應(yīng)用最廣泛、最節(jié)水的灌溉施肥模式，在現(xiàn)代集約化農(nóng)業(yè)的發(fā)展中備受關(guān)注。部分觀賞果樹水肥一體化技術(shù)研究現(xiàn)狀見表1。

2 水肥一體化技術(shù)對果樹生長發(fā)育的影響

為進(jìn)一步探索水肥一體化技術(shù)對園林綠化觀賞果樹生長發(fā)育的影響，以“文獻(xiàn)資料法”和“數(shù)據(jù)統(tǒng)計法”有機(jī)結(jié)合，以中國知網(wǎng)、維普、萬方三大中文數(shù)據(jù)庫為研究基礎(chǔ)，同時及時將廣告、文件、報紙等非學(xué)術(shù)論文進(jìn)行剔除，通過檢索水肥一體化、觀賞果樹內(nèi)容可知，目前研究主要集中在水肥一體化技術(shù)或果樹學(xué)單方面研究，針對兩者結(jié)合在一起的研究成果較少?；诖?，該研究運(yùn)用文獻(xiàn)資料法、定量與定性結(jié)合法(數(shù)理統(tǒng)計法)等研究方法，用SPSS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行單因素方差分析，采用LSD法和Duncan法進(jìn)行多重比較，進(jìn)一步研究水肥一體化技術(shù)對果樹生長發(fā)育的影響。

表1 部分觀賞果樹水肥一體化技術(shù)研究現(xiàn)狀Table 1 Research status of water and fertilizer integration technology of some ornamental fruit trees

通過文獻(xiàn)查閱，觀賞果樹生長發(fā)育指標(biāo)主要包含2種外在生長指標(biāo)、內(nèi)在生理指標(biāo)。對于生長指標(biāo)而言，主要由開花數(shù)量、坐果率、果實(shí)保持率、株高、分枝數(shù)、莖直徑及葉面積指數(shù)(LAI)等；對于內(nèi)在生理指標(biāo)，主要包括凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO濃度、葉片水分利用效率、葉綠素相對含量等?；诖?，該研究主要針對滴灌條件下，水肥一體化技術(shù)在觀賞果樹的應(yīng)用效果進(jìn)行重點(diǎn)分析。

滴灌條件下水肥一體化技術(shù)對生長生理指標(biāo)的影響見表2。數(shù)理統(tǒng)計指標(biāo)主要包括均方、、、顯著性差異等。研究表明，水肥一體化技術(shù)與觀賞果樹的深度融合，能夠顯著提升生理生長指標(biāo)，使得保持良好的生長狀態(tài)。從表2可以看出，水肥一體化技術(shù)對觀賞果樹生長生理指標(biāo)的影響均達(dá)顯著(<0.05)或極顯著(<0.01)，這與一些學(xué)者的研究結(jié)果較為一致。趙吉紅通過研究得出水肥耦合效應(yīng)能夠明顯改善果樹的生長生理狀況，并確保果樹根系能夠及時吸收水分和養(yǎng)分；李超楠認(rèn)為水肥一體化顯著提升蘋果的葉綠素含量(SPAD)、凈光合速率()和蒸騰速率()，同時，產(chǎn)量和水分利用效率(WUE)較漫灌分別增10.88%～99.37%和8.00%～70.02%。

3 水肥一體化技術(shù)對果樹品質(zhì)的影響

水肥一體化技術(shù)最大優(yōu)勢在于能夠最大程度上發(fā)揮水肥耦合效應(yīng)，達(dá)成“以肥調(diào)水，以水促肥”的目的，實(shí)現(xiàn)水肥協(xié)調(diào)效應(yīng)，顯著提升觀賞果樹的產(chǎn)量、品質(zhì)及水肥利用效率，并根據(jù)觀賞果樹對水分和養(yǎng)分的需求規(guī)律，在其不同生長發(fā)育階段實(shí)現(xiàn)水肥的精準(zhǔn)調(diào)控和供給，從而保證水肥一體化技術(shù)與觀賞果樹的深度融合，現(xiàn)階段，受多方面因素制約，如管理者的種植經(jīng)驗(yàn)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展及水肥管理設(shè)施等，致使觀賞果樹對水肥一體化的響應(yīng)具有很大不確定性，加之此方面研究文獻(xiàn)，因此，該研究在歸納水肥一體化技術(shù)對果樹品質(zhì)的影響指標(biāo)，如產(chǎn)量、品質(zhì)及水肥利用效率，僅代表常見觀賞果樹的代表性文獻(xiàn)所得到的數(shù)據(jù)，無法完全反映和代表果樹肥水一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀。其中，相關(guān)指標(biāo)公式：

(1)灌溉水利用效率(iWUE)計算公式：

iWUE=

式中，為觀賞果樹產(chǎn)量(kg/hm)，為灌溉定額(m/hm)。

(2)肥料偏生產(chǎn)力(PFP)計算公式：

PEP=

式中，為觀賞果樹產(chǎn)量(kg/hm)，為施肥量(kg/hm)。

表2 滴灌條件下水肥一體化技術(shù)對生長生理指標(biāo)的影響Table 2 Effects of water fertilizer integration technology on growth physiological indexes under drip irrigation

滴灌條件下水肥一體化技術(shù)對果實(shí)品質(zhì)的影響見表3。數(shù)理統(tǒng)計指標(biāo)主要包括均方、、、顯著性差異等。研究表明，水肥一體化技術(shù)與觀賞果樹的深度融合，能夠顯著提升觀賞果樹品質(zhì)指標(biāo)。從表3可以看出，水肥一體化技術(shù)對觀賞果樹增產(chǎn)、灌溉水利用效率(iWUE)、肥料偏生產(chǎn)力(PFP)等果樹生長指標(biāo)的影響均達(dá)顯著水平(<0.05)或極顯著水平(<0.01)，這與一些學(xué)者的研究結(jié)果較為一致。

水肥一體化技術(shù)對觀賞果樹綜合效應(yīng)的影響見表4，通過對部分研究成果進(jìn)行探討，可以看出，現(xiàn)階段水肥一體化技術(shù)對不同觀賞果樹的增產(chǎn)效應(yīng)為3.80%～34.40%，灌溉水利用效率為7.70%～50.00%，肥料偏生產(chǎn)力(PFP)為3.10～86.48 kg/kg，這也說明水肥一體化技術(shù)對觀賞果樹增產(chǎn)提效具有積極作用，但其對觀賞果樹品質(zhì)影響差異較明顯，歸根結(jié)底在于管理人員專業(yè)知識儲備不足、水肥一體化配套設(shè)施差、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展差距大、缺失科學(xué)合理的技術(shù)支撐及智能化水平低等瓶頸因素的制約。

表3 滴灌條件下水肥一體化技術(shù)對觀賞果樹品質(zhì)的影響Table 3 Effects of water fertilizer integration technology on the quality of ornamental fruit trees under drip irrigation

表4 水肥一體化技術(shù)對觀賞果樹產(chǎn)量綜合效應(yīng)的影響Table 4 Effect of water and fertilizer integration technology on yield of ornamental fruit trees

4 問題與展望

水肥一體化技術(shù)作為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保證，具有節(jié)水節(jié)肥、增產(chǎn)增效、保護(hù)環(huán)境的多種功效，特別是與觀賞果樹的高度契合，為其可持續(xù)發(fā)展提供了更多可能性。但從目前發(fā)展現(xiàn)狀來看，發(fā)展機(jī)遇和嚴(yán)峻考驗(yàn)并存，如對水肥一體化技術(shù)認(rèn)識不足、配套設(shè)施不完善等，一定程度上制約了該技術(shù)的推廣示范，同時，針對水肥一體化技術(shù)在觀賞果樹中運(yùn)用缺乏專業(yè)技術(shù)人員，使得無法將兩者有機(jī)融合。其次，只注重灌溉施肥設(shè)備，忽略灌溉施肥制度優(yōu)化和水溶肥料應(yīng)用。最后，觀賞果樹在運(yùn)用過程中，應(yīng)重點(diǎn)聚焦其觀賞性，減少對產(chǎn)量、品質(zhì)的關(guān)注度。

(1)前人對果樹水肥一體化的研究較為集中，應(yīng)切實(shí)加大對觀賞果樹的研究力度，特別是將落腳點(diǎn)放在“觀賞性”和“生態(tài)性”。

(2)進(jìn)一步加強(qiáng)觀賞果樹不同生長周期的需水需肥規(guī)律的研究，積極探索水肥一體化技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用成效，為觀賞果樹科學(xué)施肥與灌溉提供理論依據(jù)。

(3)通過大量文獻(xiàn)查閱，目前水肥一體化技術(shù)在果樹領(lǐng)域的研究集中于干旱半干旱地區(qū)，而筆者發(fā)現(xiàn)，在南方多雨地區(qū)也伴隨著季節(jié)性干旱，故必要對南方多雨地區(qū)水肥一體化技術(shù)展開研究。

(4)果樹水肥一體化的研究較為宏觀，并未從微觀機(jī)理視角進(jìn)行深入研究，如根系吸水的動力學(xué)原理，養(yǎng)分隨水遷移的機(jī)制等，如何利用土壤水動力學(xué)提供水肥利用效率。

(5)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新迭代，在運(yùn)用水肥一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上，如何結(jié)合人工智能技術(shù)、GIS技術(shù)等時代產(chǎn)物，將觀賞果樹、水肥因子與自然環(huán)境條件三者有機(jī)融合，建立果園水肥高效管理信息系統(tǒng)。