果樹對土壤水勢響應研究進展

蘇學德，李 銘，郭紹杰，李鵬程　(新疆農墾科學院林園研究所，新疆石河子 832000)

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果樹對土壤水勢響應研究進展

蘇學德，李 銘，郭紹杰，李鵬程(新疆農墾科學院林園研究所，新疆石河子 832000)

摘要通過總結果樹生理、生長及果園生態因子對土壤水勢響應及相關閾值界定的研究進展，提出土壤水勢與果樹生命互作尚待解決的問題，為進一步研究果樹生物節水提供理論參考。

關鍵詞果樹；土壤水勢；響應

我國是一個水資源匱乏的國家，農業用水量占總用水量的80%以上，灌溉水利用率僅為43%，與發達國家80%的灌溉水利用率相差甚遠。發展節水灌溉技術成為緩減水資源供需矛盾的主要途徑[1]。現代節水農業主要包括生物節水和工程節水2個方面。生物節水是耗水節水，主要解決的是水分從植物根部流經植物體內，參與植物新陳代謝與生物質生產這個過程水分的消耗問題[2]。近年來，土壤水方面的研究發展迅速[3-5]，在果樹節水方面，主要集中在土壤含水量對果樹生長方面的研究[6-7]。但在不同土壤條件下，果樹正常生長需要的土壤含水量不同，單純用土壤含水量很難判斷土壤水分的有效性，在不同土壤條件下果樹維持正常生命所需要的土壤水勢是相同的[8]。對于根系較深、需水量較大的果樹，滴灌技術應用相對較難，多以傳統地面灌溉為主，水資源浪費嚴重[9]。因此通過土壤水勢研究灌溉節水指標是今后的主要研究方向[10-12]。筆者在前人相關研究的基礎上，對果樹生理、生長及果園生態因子對土壤水勢響應及相關閾值界定進行總結，提出土壤水勢與果樹生命互作尚待解決的問題，為進一步研究果樹生物節水提供參考。

1果樹生理對土壤水勢響應的研究

土壤水勢過高過低均會影響到果樹生理指標的變化，土壤水勢過低果樹葉片光合速率、氣孔導度和蒸騰強度隨之降低[13-14]。當果樹根系長期處于奢侈水勢狀態時，就會嚴重影響到果樹生長和光合作用。適宜土壤水勢使葡萄葉片光合速率、葉綠素含量以及Fm最大[15]。土壤水勢降低使葡萄葉片中脯氨酸、丙二醛含量增加，過氧化氫酶活性也增強。葡萄葉水勢隨土壤水勢的降低呈下降趨勢，葉水勢的變化較土壤水勢具有明顯的滯后性[16]。不同水勢下葉水勢的日變化趨勢大致相同，清晨最高，中午達到最低點，下午開始回升[10]。在適宜土壤水勢下葡萄不同節位葉片水勢差異不大，但氣孔導度與葉片水勢隨葉片節位變化呈直線負相關[17]。葡萄著色期土壤水勢在-24 kPa時糖卸載速率最高，-5～-14 kPa時較平緩，-15～-19 kPa時先升高后下降，到-20 kPa左右時達到最低值，-l6.86 kPa時葡萄果實的糖卸載速率最高[18]。

2果樹生長對土壤水勢響應的研究

植物器官(莖、葉、果實等)體積微變化動態與其體內的水分狀況有關，當根系吸水充足時莖干微膨脹，水分虧缺時莖干微收縮[19]。莖干直徑的動態微變化是研究植物體水分和生長狀況的重要指標[20]。莖干直徑的變化直接反映了植株體內的水分狀況與環境因子的影響，當莖干直徑出現負增長時，即為受到水分脅迫[21]。在干旱半干旱氣候條件下，不同月份桃樹在適宜土壤水勢下莖干日變化規律分別呈臺階式上升、“W”、“勺狀”變化趨勢[22]。在適宜土壤水勢下新生長的棗吊平均長度、棗吊數量、葉面積、花芽數量、坐果率、水分利用效率明顯比水分脅迫下高[23]。莖干直徑微變化規律可以反映果樹的水分狀況，以期為果園灌溉制度的確定提供科學依據[20]。

3果園生態因子對土壤水勢、葉水勢響應的研究

自然條件下，植物的水分狀況是由土壤水勢和大氣水勢共同決定的，除土壤濕度外，氣溫、光照、相對溫濕度等氣象因子對植物水勢也有影響[24]。果樹生長是多種生態因子共同作用的綜合表現。對土壤水勢與葡萄園氣象因素以及葡萄產量、品質進行了研究，得出了SPAC系統的一定規律[24-25]。各要素水勢由土壤到葡萄再到大氣逐步下降，隨著灌溉定額的增加相臨界面水勢差增大。各要素水勢的日變化呈下降趨勢，下降幅度以大氣最大，葉片次之，土壤最小；葉片水勢與大氣水勢日變化波峰出現于16：00，土壤水勢的下降幅度隨土層增加逐漸減小；在影響葡萄園SPAC水勢的環境因子中，葉片水勢和土壤水勢相關性顯著[26]。在極端干旱區，葡萄與主要生態因素的關系，主要是不同水分處理下不同生態因素對葉水勢的影響不同，在低水和高水處理下直接影響葡萄葉水勢日變化最重要的生態因素是大氣相對濕度，大氣溫度在中水和低水處理下的葡萄葉水勢日變化中直接作用最大，且大氣相對濕度在各處理中的總作用均為最大[10]。不同生育期核桃露點葉水勢與土壤含水量的關系不同，在果實膨大期、硬核期和油脂轉化后期呈正相關關系，油脂轉化前期呈負相關關系；滴灌成齡核桃葉水勢日變化與太陽輻射和大氣溫度呈負相關，與相對濕度呈正相關，影響核桃葉水勢日變化的主要氣象因子是大氣溫度，其次是大氣相對濕度、太陽輻射[27]。對桃樹水分指標敏感性進行對比，得出敏感性順序為莖干直徑波動>莖干液流變化率>莖干液流累積=黎明葉水勢=莖干水勢>中午葉水勢>葉面溫度[28]。冬季大氣溫度和土壤溫度具有較大的差異性，土壤溫度的變異性在不同時間和深度顯著不同，融雪期間土壤水勢和水分含量變化劇烈[29]。

4土壤水勢與果樹生長相關閾值界定研究

基于土壤水勢變化的灌溉節水機理與調控閾值，在果園灌溉過程中，土壤含水率及水勢變化具有入滲排氣、滲吸增能、吸脫水減能和緩慢脫水減能的階段性特征。當土壤處于水分虧缺狀態急需補充水分時，土壤水勢梯度大于1.0 cmH2O/cm；當土壤水分得到充分補給達到過水狀態時，土壤水勢梯度等于1.0 cmH2O/cm；當土壤中水分過剩而處于脫水狀態時，土壤水勢梯度小于1 cmH2O/cm[30]。在干旱半干旱氣候條件下，春季桃樹在不同生長時段內相對適宜土壤水勢分別為-23.38、-22.16和-42.94 kPa[22]。桃樹在逐步干旱過程中當土壤水勢為-0.43、-0.50、-2.30 Mpa左右時分別是樹干加粗、果實膨大和冠層凈光合的臨界水勢[31]。當李子土壤水勢分別在Ψsoil>-45 kPa和Ψsoil<-45 kPa時，莖干水勢Ψstem和最大日莖干收縮MDS都能夠很好地反映植物的水分狀態，可以作為灌溉控制指標[32]。通過葡萄需水規律精確調控葡萄不同發育階段的土壤水勢，有助于平衡葡萄營養生長和生殖生長的關系，在保證產量的基礎上提高葡萄品質。通過高靈敏度FDR傳感器實時采集土壤水勢，實現葡萄閾值灌溉用水的精確自動控制[33]。

5討論

關于土壤水勢與果樹生命互作關系的研究相對較少，土壤水勢不受土壤質地的直接影響。關于土壤水勢與生命互作研究存在一些問題需要進一步深入研究：①土壤水勢與果樹生長相關閾值界定亟待深入研究。根據果樹生長期變化特征，將果樹生命過程劃分為死亡狀態、亞健康狀態、健康狀態3個生命狀態，同時將生命狀態所劃分的土壤水勢區域分別定義為死亡水勢、亞健康水勢、適宜水勢和奢侈水勢[34]。果樹3個生命狀態研究，在桃樹方面進行了一定的研究，但在其他果樹方面研究相對較少，亟待加強果樹不同生育期水勢閾值的研究。②以土壤水勢為果樹灌溉基準，需要加大推廣應用。近年來關于果樹灌溉制度的研究主要集中在水分對果樹生長的影響，以土壤含水量為依據，確定果樹不同生育階段的灌水量和灌溉制度。但在不同土壤條件下，果樹正常生長所需要的土壤含水量不同，單純用土壤含水量很難判斷土壤水分的有效性。但在不同土壤條件下果樹維持正常生命所需要的土壤水勢是相同的，因此需要加大推廣應用以土壤水勢為基準的灌溉制度。③基于土壤水勢灌水閾值的果樹灌溉自動化、智能化研究。土壤濕度的變化對果樹生長的影響非常明顯，根據土壤濕度的實時監測來控制灌溉系統，是目前主要的自動化、智能化灌溉模式。但基于土壤水勢灌水閾值的果樹灌溉自動化、智能化需加強研究和應用。

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Research Progress on Fruit Response to Soil Water Potential (SWP)

SU Xue-de, LI Ming, GUO Shao-jie et al

(Institute of Horticulture, Xinjiang Academy of Agricultural and Reclamation Science, Shihezi, Xinjiang 832000)

Key wordsFruit; Soil water potential; Response

AbstractWe researched the response of fruit tree physiology, growth and orchard ecological factors to the soil water potential and relevant threshold definition. The problems in the interaction between soil water potential and fruit tree life were put forward, which provided theoretical references for the biological water saving of fruit tree.

基金項目國家科技支撐計劃項目(2014BAD16B06)；新疆兵團科技攻關與成果轉化計劃項目(2015AC012)；新疆兵團青年科技創新資金專項(2014CB011)；新疆農墾科學院引導計劃項目(67YYD201404)。

作者簡介蘇學德(1979- )，男，甘肅會寧人，副研究員，從事果樹栽培生理及育種研究。

收稿日期2016-02-19

中圖分類號S 601

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)07-026-02