果樹調虧灌溉技術研究動態及其應用

李 茜，劉松濤

(1.寧夏大學 環境工程研究院，銀川 750021；2.寧夏職業技術學院，銀川 750021)

中國是世界農業大國，其特有的自然條件很適宜果樹的生長，種植果樹一直占據著農業生產的重要地位[1]。隨著我國農業產業結構的不斷調整，果樹的種植面積已達到12萬hm2。但我國果園多數分布在高海拔、降雨少的西北干旱半干旱地區，需要人工補充灌溉才能保證果樹的正常生長。截至目前，大部分農民依然采用地面漫灌的方式，導致水分利用效率低下，極大的浪費了有限的水資源。尤其在引黃灌區，由于大水漫灌，不僅造成了田間土壤養分和肥料的淋洗，而且還加重了土壤次生鹽堿化的危害。因此，針對西北干旱半干旱地區果樹種植中水資源匱乏及科學合理利用的問題，研究缺水條件下果樹調虧灌溉的機理，探索先進的節水灌溉理論和綜合實施技術，提高農業生產中水資源的有效利用率，對于保證該地區果業的可持續發展以及生態環境的良性循環都具有重要意義。

1 調虧灌溉的概念

調虧灌溉(Regulated Deficit Irrigation, RDI),是由澳大利亞維多利亞州持續農業灌溉研究所(Institute of Sustainable Irrigated Agriculture)Tatur中心的科學家在20世紀70年代中期研究提高密植桃樹生產率的過程中首次提出并實踐驗證的一種新型節水灌溉技術。調虧灌溉能夠運用于生產實踐的生物學基礎，是在植物的不同生長發育階段人為施加一定程度的水分虧缺脅迫，通過影響植物光合產物向不同組織器官的分配量，舍棄生物產量總量(營養生長)，從而提高植物的經濟產量(果實或者籽粒)，同時又能提高水分利用率。調虧灌溉是主動利用水分脅迫對植物(作物)的生長產生正面影響的一種新型節水技術，其既有明顯的經濟效益，又有良好的生態效益，尤其是對水資源短缺的干旱和半干旱地區更有意義。

2 果樹調虧灌溉技術的研究進展

(1)調虧灌溉對果樹生長生理生態指標的影響研究。調虧灌溉技術已經在國內外廣泛應用于多種密植的果樹栽培中，比如桃、梨、蘋果、橙子、橘子、葡萄、香蕉等品種。在調虧灌溉下，果樹的營養生長明顯受到抑制，果樹生長過程中的需水量也大大減小，剪枝量也相應減少，然而對果實的生長發育影響很小[2,3]。Chalmers和Vandenende[4]試驗結果表明，水分虧缺對果樹的營養生長有較大影響，而對果實生長影響卻很小。Costa等[5]研究發現，對于密植果樹栽種而言，適度的調虧灌溉可以減小果樹樹體冠層的郁閉度，提高整個樹體的透光性，增加植物的光合作用。大量研究顯示，果樹的光合特性明顯受到水分虧缺脅迫的影響。Ebel等[6]對蘋果調虧灌溉的試驗表明: 在實施調虧灌溉期間, 蘋果葉片的氣孔導度、枝條的水勢都達到最小值, 且均低于對照。房玉林等[7]對葡萄調虧灌溉的結果表明，隨著虧水脅迫時間的延長，葡萄葉片的凈光合速率(Pnet)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)均有明顯下降的趨勢。還有研究表明，水分虧缺條件下會顯著提高葉片水平的水分利用效率[8-11]，說明果樹可以通過氣孔調節來適應一定的虧水環境。也有研究表明，果樹經過一定時期的水分虧缺后, 其過旺的營養生長明顯得到抑制, 當水分脅迫解除后，對于果實生長則更加有利，從而能夠收獲體積更大的果實[12,13]。在果樹的營養生長期內實施調虧灌溉，果樹枝條的生長量會降低，而且與水分虧缺度成一定的比例；當進行復水處理后，則明顯提高了果實的生長，并顯著增加下一季的開花率[14]。

(2)調虧灌溉對果樹產量和品質的影響研究。調虧灌溉不僅能夠控制果樹的營養生長, 還能控制果實的坐果率、單果的重量以及果實的數量來實現果樹經濟產量的增加。在果樹生長季的早期實施調虧灌溉，果實的品質不但不會損害，而且對某些品種果實的品質還有一定的改善功效[15]。Girona等[16]研究發現，經歷中度虧水的桃樹復水后其最終果實產量與對照持平。劉洪光等[17]研究表明，在葡萄的花期進行調虧灌溉，可以起到疏花的作用。馬福生[9]認為，在棗樹成熟期進行重度調虧灌溉，在不顯著減產的前提下，棗的有機酸含量和可溶性固形物含量有所提高，改善了棗的品質, 表明該時期是實施調虧灌溉的最佳階段。Motilva等[18]與Gu等[19]的研究結果都表明調虧灌溉能使水果的成熟期提前。有學者研究發現:對鴨梨果實生長的前中期進行調虧灌溉處理, 使成熟期果實的果形指數明顯降低,在結束水分虧缺后復水階段,果實生長有明顯加快的趨勢。前期控水處理階段,果實的干物質含量高于對照,但果實的生長發育和最終果實的大小并未受到抑制,并且果樹的產量、果實的品質及儲藏期都有提高的趨勢[20]。

(3)調虧灌溉對果樹水分利用效率的影響研究。李光永[21]等研究了密植桃樹在調虧灌溉處理下的耗水規律:認為在果實生長的緩慢期內實施調虧灌溉，對產量并無顯著影響，和充分灌溉相比較,節約用水達到了32%, 水分利用率明顯提高，并有效抑制了其枝條的生長。Chalmers[22]研究認為：用12.5%的標準水量(Eps)為桃樹的調虧水量，復水期使用130%的標準水量，其果實產量比對照增加15%, 節約灌溉用水約30%左右。黃興法[23]對蘋果調虧灌溉試驗發現: 進行調虧灌溉處理的蘋果，基本不會影響其產量，但是灌水量與充分灌溉相比卻減少了17%～20%, 而耗水量也減少了10.2%～11.2%。Torrecillas研究結果表明, 調虧灌溉對于檸檬的總產量沒有影響，然而灌水量卻能節省近30%左右，大大提高了水分利用效率[24]。北京市林業果樹研究所對晚熟桃樹果園進行了微灌系統下的調虧處理和充分灌溉處理的對比試驗，結果表明：調虧灌溉的灌水量只占充分灌溉的24.6%。從水分利用率來看，微灌節水比大水漫灌方式節水80%左右，而調虧灌溉又比充分微灌節水70%左右。和傳統的大水漫灌方式相比較，調虧灌溉節水達95%以上[25]。由此可見，適時的調虧灌溉，可大大提高果樹的水分利用率，大幅節省果園的灌溉用水量。

3 調虧灌溉技術在果樹栽培上的應用

目前，調虧灌溉技術已在國內外果樹栽培上廣泛應用，可能原因是果樹屬于無限生長的植物，其根系生長較為發達，水分虧缺后復水補償能力較強，故調虧灌溉效果顯著。

(1)調虧灌溉技術在葡萄上的應用。葡萄在世界范圍內廣泛種植，但是超過55%的種植區分布在歐洲。葡萄對歐洲南部地中海氣候有很好的適應性。然而，該地區夏季的干旱、高溫以及高蒸發量，已嚴重制約了葡萄的產量和葡萄酒的品質。近年來我國葡萄酒業的發展迅猛，釀酒葡萄的種植面積也隨之擴大，因特殊的氣候、土壤及地理方面的特點，我國西部的干旱、半干旱地區已成為釀酒葡萄的主要栽培種植區域。但是隨著水資源短缺的問題日益加重，絕大多數葡萄園都將會面臨著嚴重的干旱威脅。因此，調虧灌溉作為一種新型的節水灌溉模式已廣泛應用于現代葡萄的栽培中。很多實踐證明，水分虧缺處理在葡萄生長季的早期實施, 植株的營養生長明顯減少、同化物得到合理分配、植株冠層和葉片間的微環境得到有效改善的同時大大減少了植株病蟲害的發生，并且漿果的品質有顯著提高[26-29]。澳大利亞的葡萄園通常是在坐果后立即實施水分虧缺，對于釀酒葡萄品種來說，調虧灌溉雖然使葡萄產量有所降低,但葡萄漿果的花青素、甜度(糖分含量)和多酚物質卻能顯著增加，致使葡萄漿果的品質大幅提高，葡萄酒產業的經濟效益顯著增強。

(2)調虧灌溉技術在常綠果樹上的應用。在地中海盆地地區，大部分種植區已由傳統的“雨養農業”向“灌溉農業”轉變，而調虧灌溉技術已在很多常綠果樹的種植上大面積應用推廣[30]。實踐表明：調虧灌溉下橄欖(Olea europea L.)的產量比對照高出35%，且橄欖的果實和橄欖油的質量都大大提高，原因是在調虧灌溉條件下，使得橄欖果實中總的苯酚含量降低，從而提高了橄欖油的品質[31]。在7-8月間對枳橙(Citrus sinensis Osb x Poncirus trifoliata)進行調虧灌溉，比充分灌溉要節水6%～22%，且對果實的產量和品質基本沒有影響[32]。在芒果的種植中也用到調虧灌溉技術，比充分灌溉節水20%～25%的同時限制了植物的營養生長，而和對照相比其產量并沒有差異[33]。Verreynne等[34]研究報道，調虧灌溉能使小柑橘的有機酸含量增加11%～13%，可溶性固形物(TSS) 提高2%～10%，而果實直徑僅減小10%左右。

(3)調虧灌溉技術在落葉果樹上的應用。調虧灌溉運用于桃樹和梨樹時，一般在開花后的4～6周到果實收獲前的4～6周。這段時期果樹的營養生長(枝條)較快，而果實生長相對較慢。在果實收獲前的4～6周，植株營養生長基本停止，而果實進入迅速膨大期，在此生長期進行充分灌溉，能夠使果實吸收充足的水分和養分，最終提高果實的產量和品質[35]。Girona[36]等研究結果表明，經歷中度水分虧缺的桃樹，在復水處理后其樹體水分迅速得到恢復，最終的經濟產量和對照保持水平，虧水度大于 65%也能達到相同水平。同時，單階段虧水處理節水達13%～24%，而復階段虧水處理節水達23%～35%，在提高產量水平的同時水分利用效率(WUEy)也大大提高。程福厚等[37]對鴨梨調虧灌溉研究表明：在萌芽期和開花期進行調虧灌溉后，會顯著抑制鴨梨樹體的營養生長，和對照相比，新梢長度降低15%～25%，修剪量下降18%～33%，葉面積減小，樹體通透性增大，各虧水處理的花朵座果率均大于85%，但是對果實發育的影響甚小。馬福生等[9]對日光溫室的梨棗樹開展不同生育期的虧水處理研究發現，在果實成熟期未灌水的處理，梨棗的平均單果質量、Vc 含量和可溶性蛋白產生的負面影響很小，但是能夠提高果實的有機酸含量與可溶性固形物(TSS)，總體上梨棗的品質有所改善。因此成熟期是梨棗實施調虧灌溉的最佳階段。

4 存在問題與展望

調虧灌溉技術是一種新型有效的節水灌溉策略，自20世紀70年代提出并實踐以來，已發揮了巨大的經濟和生態效益，顯示出了潛在的利用價值，具有廣闊的應用前景。研究我國干旱半干旱地區缺水條件下調虧灌溉的機理和植物生長生理指標，對于合理利用水資源，充分發揮節水灌溉在現代農業中的作用，以及提高果實產量和品質，改善生態環境，都具有重要的意義。盡管調虧灌溉技術操作簡單，是目前節水灌溉中重要的節水技術之一，但是不同果樹生長發育具有特異性，而現有的研究成果并不適用于所有果樹品種節水灌溉的應用。且我國對于調虧灌溉技術的研究起步相對較晚，尚缺乏系統性和深入性，因而存在一些需要進一步研究的問題。

(1)我國果園大部分分布在西北干旱半干旱地區，該面積存在不同程度的水資源短缺問題。而隨著人民生活水平的不斷提高和產業結構的不斷調整，對水果的需求量逐年增大，同時對果品種類要求也相應增加，但是目前調虧灌溉技術只應用于有限的幾種常規果樹品種(蘋果，桃，梨，葡萄等)，而對于一些經濟價值和營養價值較高的樹種的耗水規律沒有做深入細致的研究(如枸杞、獼猴桃等)。為了發揮調虧灌溉的在果樹栽培中的巨大潛力，應加大果樹調虧灌溉的研究對象，同時加深不同果樹品種調虧灌溉技術的節水效應研究。

(2)針對不同植物的生長發育特性和耗水規律，開展與其高產栽培的綜合配套技術的研究。比如調虧灌溉下的合理密植，調虧灌溉與果樹養分、水分利用的耦合關系，不同營養元素的配方施肥技術，以提高經濟產量的同時提高“水-肥”利用效率，達到“節水-節肥”的效果。

(3)加大調虧灌溉綜合指標的研究。在植物調虧灌溉實施的過程中，應將影響植物生長的生理生態指標以及土壤水分、養分等指標作為調虧灌溉的重要依據，為調虧灌溉技術的大面積應用提供堅實的理論基礎。同時應用先進的信息技術監測調虧灌溉，按照植物需水信號與精準灌溉相結合的原則，根據不同植物的不同生長期，提出操作性強、易于推廣的新型高效調虧灌溉技術體系，加大其可實踐性和有效性，最終實現干旱半干旱地區果樹栽培的節水、豐產、優質的目的。

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