我國(guó)蘋果園的幾種主要節(jié)水灌溉模式

劉 影，于年文，王 宏，李宏建，張秀美，里程輝，宋 哲，張 凱

（1 遼寧省果樹(shù)科學(xué)研究所，遼寧 熊岳 115009；2 營(yíng)口理工學(xué)院，遼寧 營(yíng)口 115000）

在我國(guó)水果種植產(chǎn)業(yè)中，蘋果具有舉足輕重的地位，已經(jīng)占據(jù)我國(guó)所有果品產(chǎn)量的30%左右[1]。我國(guó)作為一個(gè)蘋果產(chǎn)業(yè)大國(guó)，其栽培面積、總產(chǎn)量、人均占有量與出口量已名列世界第一[2]。我國(guó)幅員遼闊，地大物博，國(guó)土面積占世界的6.44%，但人均水資源量卻僅占全球平均水平的25%，已置于嚴(yán)重缺水國(guó)家之列[3]。水資源是支撐我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的必要因素之一，水分供需不平衡已經(jīng)成為制約蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素[4]。采用合理的水分管理模式，提升水分利用率，能加快推進(jìn)蘋果產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 蘋果園灌溉類型

我國(guó)蘋果生產(chǎn)及其需水量不同地區(qū)差異較大，總的看，灌溉方式落后，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。應(yīng)進(jìn)一步提高蘋果生產(chǎn)的水資源利用率，緩解水資源壓力[3]。管理粗放是我國(guó)大部分蘋果園的通病，大水漫灌、溝灌、 畦灌等傳統(tǒng)灌溉方式仍在果農(nóng)心中占據(jù)支配地位。這種不合理的灌溉模式不但浪費(fèi)大量的水資源，同時(shí)還造成土壤養(yǎng)分淋失、結(jié)構(gòu)破壞、灌溉效果不理想，如果實(shí)品質(zhì)降低、病蟲害發(fā)生率高等[5]。結(jié)合蘋果園特點(diǎn)，采用合理的灌溉模式如滴灌、噴灌等，對(duì)改善蘋果園管理、節(jié)約水資源具有重要意義。

1.1 滴灌

滴灌是目前世界上較為先進(jìn)且推廣相對(duì)廣泛的一項(xiàng)節(jié)水灌溉技術(shù)。經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐及應(yīng)用，關(guān)于它節(jié)水節(jié)肥、 提質(zhì)增效、 改土增產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)已被很多人知曉，其在農(nóng)業(yè)發(fā)展中至關(guān)重要的作用也已經(jīng)被社會(huì)認(rèn)可[6]。

與地面灌溉相比，滴灌滴頭滴水使土壤40～50cm區(qū)域保持濕潤(rùn)，可以減少大部分的水分漂移損失，還可以減少水分深層流失，節(jié)水量可達(dá)49%[7]。陳汝等的研究表明，與樹(shù)盤漫灌相比，滴灌使蘋果樹(shù)春梢生長(zhǎng)增加14.8%、秋梢縮短11.7%、葉面積增大3.0%，百葉重增加5.8%，葉綠素含量達(dá)到13.9%[8]。楊素苗等的研究表明，滴灌同大水漫灌相比，‘富士’蘋果根系活力均值為253.24 μg/（g·h），顯著高于漫灌的240.19μg/（g·h）[9]；且灌溉總量減少54.2%。路永莉等的研究表明，滴灌施肥使渭北旱塬‘紅富士’蘋果產(chǎn)量較傳統(tǒng)施肥增加13.0%，果實(shí)硬度增加10.6%，果實(shí)商品率提升9.3%，單果重、果型指數(shù)及葉片葉綠素含量也表現(xiàn)出增加趨勢(shì)[10]。

滴灌有多種方式。普通滴灌 最常見(jiàn)，也稱地表滴灌。即在地表直接鋪設(shè)滴灌管[11]；地下滴灌 將滴灌管埋入地下植物根系附近，使水直接灌入植株根區(qū)；膜下滴灌 在覆膜條件下使用的滴灌；低壓滴灌 在充分考慮地面高差和灌水器工作壓力的基礎(chǔ)上，既能滿足灌溉要求，又沒(méi)有能量浪費(fèi)的新型滴灌系統(tǒng)[12]。這些滴灌技術(shù)在我國(guó)干旱半干旱地區(qū)很適用，同時(shí)也進(jìn)行了相當(dāng)面積的推廣[7]。

1.2 噴灌

噴灌是另外一種相對(duì)成熟且使用較為廣泛的節(jié)水灌溉技術(shù)，在北方地區(qū)擁有較大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)和潛力[13]。噴灌同傳統(tǒng)地面灌溉相比，能減少?gòu)乃吹綀@地、 再到園地植物根部的輸水和土壤滲漏的水分損失，節(jié)水量高達(dá)30%～50%，并且灌溉更加均勻，灌溉質(zhì)量也更高，灌溉時(shí)不需要進(jìn)行土地的額外修整，省時(shí)、省力、省工，還減少占地面積。噴灌還能調(diào)節(jié)果園的小氣候，提升果品質(zhì)量，防治病蟲害的發(fā)生[14]。

李巧珍等的研究表明，噴灌與滴灌、 管灌相比，土壤含水率更高。隨灌溉量的增加，土壤含水率增加，隨土壤深度的加深，土壤含水率上下波動(dòng)逐漸變?。?從產(chǎn)量看，微噴灌、 滴灌、 管灌產(chǎn)量分別比對(duì)照高25.74%、9.99%和0.78%[15]。陳汝等的研究表明，與樹(shù)盤漫灌相比，噴灌的蘋果春梢增長(zhǎng)9.1%，秋梢縮短8.8%，葉面積增加1.9%，葉綠素含量提升11.5%，百葉重提高5.1%，平均單果重提高1.9%，著色指數(shù)提升4.1%，光潔指數(shù)提高2.8%，全紅果率提高2.2%，果實(shí)可溶性固形物含量提高2.6%，果實(shí)硬度增加2.2%，產(chǎn)量提高8.2%[8]。

到2003年底，美國(guó)噴灌面積已經(jīng)占總灌溉面積的50%，達(dá)到1090.98 萬(wàn)hm2。而我國(guó)直至2018年噴灌所占份額仍然很小[16]。噴灌作為一種現(xiàn)代化的節(jié)水高效灌溉技術(shù)，其大力普及將會(huì)對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展起到戰(zhàn)略性的促進(jìn)作用[17]。

1.3 根系分區(qū)交替灌溉

控制性的根系分區(qū)交替灌溉技術(shù)是一項(xiàng)新型的生物性節(jié)水技術(shù)。該技術(shù)的理論基礎(chǔ)是進(jìn)行部分根區(qū)灌溉，促使非灌溉區(qū)域產(chǎn)生逆境生長(zhǎng)信號(hào)物質(zhì)并向樹(shù)體上部運(yùn)輸，以調(diào)節(jié)氣孔開(kāi)度，減少葉片非必要水分蒸騰，達(dá)到節(jié)水效果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效的目的[18]。

鄒養(yǎng)軍等對(duì)蘋果園進(jìn)行1/4、2/4、3/4 根系交替灌水的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，2/4、3/4 根系處理的根系分布更加均勻，根系活力有所提高，并表現(xiàn)出補(bǔ)償生長(zhǎng)，各類粗度的根系生物量均增加，植株根冠比增大；1/4、2/4 根系體積灌水同全根系灌水相比，新梢長(zhǎng)度降低50.4%、41.5%，葉面積降低32.7%、26.3%，改善了樹(shù)冠的光照條件，顯著提高全紅果率，同時(shí)水分利用率提高26.1%、18.2%[19]。馬懷宇等的研究表明，根系分區(qū)交替灌溉與常規(guī)灌水相比，對(duì)‘寒富’蘋果葉片凈光合速率和氣孔導(dǎo)度的抑制作用表現(xiàn)更好，葉綠素含量先升高后降低；交替灌水能在減少灌水量的同時(shí)，維持較高的光合效率，實(shí)現(xiàn)蘋果樹(shù)的節(jié)水栽培[20]。牛鐵泉等的研究表明，半根及半根交替水分脅迫條件下，蘋果幼苗葉片光合速率、 細(xì)胞間隙CO2濃度顯著降低，葉溫顯著升高[21]。張?chǎng)┑鹊难芯勘砻鳎謪^(qū)交替灌溉同常規(guī)灌溉相比，灌水用量減少50%，瞬時(shí)水分利用率、總水分利用率和灌溉水生產(chǎn)效率大幅提高，果型指數(shù)、單果重、可溶性固形物、果色、光潔指數(shù)等均有所提高[22]。

根系分區(qū)交替灌溉技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中首要解決的問(wèn)題是使樹(shù)體不同根區(qū)具有一定的水勢(shì)梯度差，結(jié)合現(xiàn)有灌溉技術(shù)可使此項(xiàng)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用起來(lái)事半功倍。有人提出，采用根系分區(qū)交替溝灌系統(tǒng)、根系分區(qū)交替穴(皿、坑)灌系統(tǒng)、根系分區(qū)交替滴灌(滲灌)系統(tǒng)、根系分區(qū)交替微噴灌系統(tǒng)等方式實(shí)現(xiàn)植株根區(qū)交替干燥與濕潤(rùn)。根系分區(qū)交替灌溉節(jié)水效果顯著，投資少，操作簡(jiǎn)單，擁有很高的推廣價(jià)值及應(yīng)用前景[23]。

1.4 蓄水坑灌

我國(guó)北方地區(qū)水資源缺乏較其他地區(qū)尤為明顯，且由于降水多集中在6—9月，形成的暴雨較多，由此造成大面積的水土流失[24]。蓄水坑灌是針對(duì)我國(guó)北方地區(qū)水資源緊缺和水土流失嚴(yán)重的問(wèn)題提出的，適用于低山丘陵區(qū)果園，能有效解決山地果園灌溉水利用率低的問(wèn)題。其主要由3部分組成： 固壁設(shè)施、 環(huán)狀溝、 蓄水坑。雨水過(guò)后，山地坡面形成的水會(huì)流入蓄水坑，由于坑底不透水，雨水會(huì)沿著坑壁環(huán)形側(cè)向入滲至果樹(shù)根系集中層。蓄水坑灌具有攔蓄徑流、 保持水土和提高供水能力，從而提高水分利用率[25]。

張學(xué)琴等的研究表明，蓄水坑灌條件下的根系形態(tài)指標(biāo)和根系活力高于地面灌溉，過(guò)氧化氫酶活性也高于地面灌溉[26]。郝鋒珍等的研究發(fā)現(xiàn)，蓄水坑灌同地面灌溉相比，果樹(shù)根長(zhǎng)在垂向上分布規(guī)律相近，但在地下60cm 處，蓄水坑灌的根長(zhǎng)、密度明顯高于地面灌溉，且其根長(zhǎng)、密度的峰值下移[27]。張敏的研究發(fā)現(xiàn)，蓄水坑灌條件下蘋果樹(shù)凈光合速率顯著大于地面灌溉的，且在9—10月果實(shí)成熟時(shí)的凈光合速率差距最為明顯[28]。馬娟娟的研究表明，蓄水坑灌法同傳統(tǒng)法相比較，具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，從根系生長(zhǎng)環(huán)境來(lái)看，蓄水溝灌改善了土壤中層的透氣性，增強(qiáng)微生物的活性，為樹(shù)體養(yǎng)分吸收及利用提供良好條件； 從灌水后期效應(yīng)來(lái)看，由于根系具有向水性，貯存在土壤深層的水分可誘導(dǎo)果樹(shù)根深扎，提高果樹(shù)的抗旱性； 從土壤水分消耗來(lái)看，在不影響作物蒸騰的條件下，蓄水坑灌能夠相對(duì)保持土壤表面干燥，有效減少地面蒸發(fā)，從而提高水分利用率[29]。

蓄水坑灌是集節(jié)水灌溉和水土保持于一體的灌溉方法，能夠兼顧雨水資源的有效利用和土壤資源的有效保護(hù)，改善生態(tài)環(huán)境。蓄水坑灌成本低，技術(shù)簡(jiǎn)單，在北方地區(qū)林果灌溉中擁有較高推廣價(jià)值[30]。

2 討論

滴灌、噴灌、根系分區(qū)交替灌溉、蓄水坑灌等是在蘋果園內(nèi)研究及應(yīng)用較多的幾種灌溉方式，還有其他一些灌溉方式，如涌泉根灌、微孔陶瓷灌溉、樹(shù)盤埋罐滲灌等節(jié)水灌溉技術(shù)。也有人提出非充分灌溉、調(diào)虧灌溉和干旱復(fù)水灌溉等灌水理論和方法，但這些技術(shù)、理論、方法有待進(jìn)一步研究及探索。隨著我國(guó)蘋果產(chǎn)業(yè)的繼續(xù)發(fā)展，經(jīng)過(guò)更多的試驗(yàn)研究，相信將有更多更好的節(jié)水灌溉方法在蘋果園應(yīng)用。