節水灌溉對矮化密植桃樹生理及生長的影響

魏雅芬　王穎　王建軍

摘要 新型節水灌溉技術在果樹栽培及園林綠化中的推廣應用，是緩解城市生態用水量與水資源供給不足問題，保障城市綠地生態效益正常發揮最有效的方法和途徑。于2016年生長季對比研究滴灌、痕量灌溉2種不同灌溉方式灌水定額相等以及痕量灌溉2個不同灌水定額情況下對矮化密植桃樹不同階段的光合生理活性及生長狀況的影響。結果表明：痕量灌溉對于桃樹根系分布層土壤水分的補給十分有效；灌水定額相等情況下，痕量灌溉處理下桃樹的凈光合速率顯著高于滴灌；矮化密植桃樹痕量灌溉灌水定額因生長季節而異，旺盛生長季應以每株12 L為宜，其他季節可調減少20%，降低至每株10 L。

關鍵詞 矮化密植；桃樹；痕量灌溉；生理；滴灌；凈光合速率

中圖分類號 S662.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）04-0049-03

Abstract Application of water saving irrigation techniques in orchard and urban forestry was regarded as an efficient approach to relief severe water shortage，and even an effective guarantee for the development of urban forest and green space.The effects of two different water saving irrigation methods （drip irrigation and trace irrigation） and two irrigation quota of trace irrigation on net photosynthetic rate and growth were tested during the growing season in 2016.The results showed that soil water in deeper layers for trace irrigation treatment is much higher；net photosynthetic rate of trace irrigation was significantly higher compared with that of drip irrigation with the same irrigation quota；the most effective trace irrigation quota of peach trees is 12 liter per individual in July，and the amount can be reduced to 10 liter per individual for other time periods during the growing season.

Key words dwarf and close planting；peach tree；trace irrigation；physiology；drip irrigation；net photosynthetic rate

隨著北京城市規模的逐漸擴大和人口的不斷增加，水資源短缺問題日益突出。為把北京建設成國際一流的綠色宜居之都，未來幾年將建成大面積的城市森林及綠地。預計至2020年，全市林木覆蓋率將達到55%，園林綠化將成為城市用水大戶，節水灌溉成為園綠化行業發展的首要任務[1]。

截至2015年，全市果樹面積達13.33萬hm2，約占林木總量的9%。作為北京市重要經濟林木的果樹，既能生產果品滿足人們日常消費的需求，又是果農重要的經濟來源，同時兼具固碳釋氧、凈化空氣、減少噪音、調節氣候、美化環境等生態效益[2-3]。因此，果樹綠化的社會價值不容小覷，果樹種植培育技術在園林建設中變得越來越重要，其普及和推廣已刻不容緩。近年來，矮化密植技術在北京蘋果、桃樹等果樹栽培中得到大力推廣。果樹矮化密植栽培與傳統的喬化栽培相比，具有樹體矮小、結果早、便于管理、單位面積產量高等諸多優點而深受廣大果農的歡迎[4]。實際生產中，受水資源不足影響，創造適合矮化密植果樹生長的條件，摸索適宜的田間水分管理模式，是保證果樹生產效益、實現果樹增產、延長經濟壽命的重要前提。

痕量灌溉是一種新型的高效節水灌溉技術，為推廣該技術在北京地區果園及綠地中的應用，先后開展了大量的工作[5-6]。研究結果表明，與地表滴灌相比，痕量灌溉更有利于果樹根系分布層土壤水分的補給[7-8]。然而，有關痕量灌溉條件下矮化密植果樹生理、生長特性的研究仍然缺乏。本文以北京地區常見果樹——桃樹為研究對象，制定滴灌及痕量灌溉節水灌溉制度，并進行田間水分管理試驗。以試驗期間不同發育階段的葉片凈光合速率及凈光合速率日進程、樹木生長狀況為指標，對2種不同灌溉方式的灌溉成效進行對比，進而為果樹痕量灌溉制度的制定提供數據支撐及理論依據。

1 研究區概況與研究方法

1.1 研究區概況

試驗于2015年6月至2016年9月在中國農業大學通州農業節水試驗站（北緯39°42′7″，東經116°41′2″）進行。試驗所用桃樹品種為2015年春矮化密植的三年生久紅，樹勢均勻，長勢良好。試驗區土層深厚，表層100 cm土壤為砂壤土，地下水位埋藏較深。0～30 cm土層平均土壤容重為1.28 g/cm3，30～60 cm土層平均土壤密度為1.56 g/cm3。

1.2 試驗設計

灌溉系統由水泵、過濾系統、管道系統等組成。試驗采用滴灌（D）及痕量灌溉（H）2種節水灌溉方式，痕量灌溉又包括2個不同的灌水定額，痕量1（H1）與滴灌等量，痕量2（H2）為滴灌的80%，共3個處理。3次重復，共9個試驗小區。每個小區包括12株桃樹，最外側設2株保護株，防止水分側滲。每個小區配備單獨安裝的流量計，預埋1根Trime土壤水分速測探管，規格1 m。

1.3 試驗方法

試驗于2015年8月初開始，根據桃樹不同生育階段自身需水規律，擬定出各處理的灌溉制度。生育階段的劃分及灌水下限、灌水定額等見表1。桃樹灌水需要特別注意以下幾點：一是萌芽前澆水以深澆為宜，濕潤深度應達到80 cm土層，以避免萌芽期頻繁灌水。二是硬核期是桃樹需水臨界期，水分過多，枝葉生長過旺，影響坐果；水分過少，會造成落果，影響產量。此期澆水應頻繁淺澆，適度減少灌水定額，增加灌溉頻率，以滿足桃樹的水分需求。因此，硬核期滴灌和痕量灌水定額調整為9 L，處理H2調整為6 L。

具體操作如下：試驗開始后，每次灌水前及灌水結束后12 h，用Trime水分速測儀測定土壤含水量，測定深度至地下60 cm，每10 cm為一層，共6層。定期用烘干稱重法對Trime測定結果進行校正。如遇降雨，降雨結束后增加1次土壤含水量測定。當土壤含水量達到灌水下限時及時灌水。11月上旬上凍前灌1次防凍水，然后將管道內殘留水分全部泄掉，防止管道凍裂。

2016年3月25日灌展葉水，然后嚴格按照既定方案進行田間水分管理，直至9月中旬。同時，由于桃樹進入初果期，進一步加強果樹的日常管理。3月30日進行修枝整形，摘除頂芽，剪掉過多的營養枝，避免過分的營養生長，增進坐果。4月下旬，用噴霧機人工噴施除蟲劑，避免坐果期果樹常見病蟲害的發生。5月10日，施肥、回填，每株桃樹施用農家肥約20 kg，配合施用腐殖酸肥1 kg。根據雜草實際生長情況，不定期用旋耕機進行除草，為保證灌溉系統不受損害，將驗小區內輔以人工除草。

1.4 測定內容及方法

1.4.1 葉片凈光合速率的測定。2016年果實成熟期（7月下旬）及落葉前期（8月下旬）各選一個晴天，于9：00—11：00，用Li-6400便攜式光合儀測定葉片凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）等重要生理指標。選擇2×3 cm紅藍光源葉室，葉室溫度設定為25 ℃，光強1 000 μmol CO2/（m2·s），流速為500 μmol/s，CO2濃度控制在400 μmol CO2/mol。每個小區選擇長勢良好的桃樹3株，在每個植株上選擇一個向陽的枝條，測定枝條中上部已經完全展開的成熟葉片3片，每個葉片計數5次。

9月9日，按照同樣的方法測定桃樹葉片凈光合速率日進程。從7：00開始，19：00結束，每2 h測定1次。

1.4.2 生長情況的測定。2015年8月底，試驗開始前，將每個小區內的每一株桃樹進行編號，然后對它們的樹高、地徑等進行每木檢尺。2016年8月，對每株桃樹進行復測，2次測定結果的差異為一年內的凈生長量。

1.5 試驗數據處理

用SPSS 15.0軟件對數據進行統計分析，用Sigmaplot 10.0軟件進行制圖。

2 結果與分析

2.1 不同生長階段葉片凈光合速率

光合特性是反映果樹生理功能的重要指標。3種不同灌水處理下，桃樹果實成熟期（7月26日）及落葉前期（8月26日）的凈光合速率如圖1所示?？梢钥闯?，不同灌溉處理下葉片凈光合速率存在顯著差異。果實成熟期，灌水量相等條件下，處理H1的凈光合速率為14.05 μmol CO2/（m2·s），顯著高于處理D，處理D顯著高于處理H2。與上一階段相比，落葉前期處理D、處理H1的凈光合速率明顯降低，處理H2有小幅升高。各處理凈光合速率的差異有所降低，處理H1的凈光合速率最高，為13.14 μmol CO2/（m2·s），處理D及處理H2的凈光合速率分別為11.82、11.14 μmol CO2/（m2·s），顯著低于處理H1。

2.2 落葉前期光合速率日動態

9月9日，桃樹的光合作用日動態隨灌水處理而異，具體如圖2所示?？梢钥闯觯幚鞤的凈光合速率日動態曲線為雙峰型，11：00達到第1個高峰，凈光合速率為12.30 μmol CO2/（m2·s），受中午高溫和高光強的影響，13：00—15：00之間存在明顯的午休現象，第2個高峰出現在17：00。痕量灌溉2個不同灌水定額（處理H1、H2）的凈光合速率日動態曲線為單峰型，7：00各處理的凈光合速率最大為8 μmol CO2/（m2·s），然后開始上升，9：00達到最大，隨后開始下降，19：00下降到與處理D接近。

2.3 不同灌水條件下的土壤水分狀況

2016年7月26日，各處理土壤含水量存在較大差異。處理D對表層土壤水分的補給作用明顯，0～20 cm的土壤含水量高于處理H1、H2，20～50 cm土層含水量與處理H1、H2相近，而60 cm土壤含水量明顯低于處理H1、H2。可以看出，痕量灌溉能有效補給深層特別是50 cm以下層土壤水分。

2016年8月26日距最近一次灌水已經過去48 h，各處理0～20 cm土壤含水量相近。20 cm以下，處理D的土壤含水量最低，處理H1、H2的土壤含水量較高。由處理H1凈光合速率顯著高于處理D、H2可以推出，處理H1蒸騰水分消耗最大，因而60 cm土壤含水量低于處理H2。雖然落葉前期與果實成熟期灌水量、灌水下限等灌溉參數一致，但由于這一階段桃樹葉片凈光合速率下降，桃樹生理活動減緩，對土壤水分的消耗下降，所以各處理深層土壤含水量略高于7月26日。

2016年9月9日處理D的土壤含水量臨近灌水下限，30 cm以下的含水量顯著低于處理H1、H2。處理H1、H2僅表層20 cm的土壤含水量較8月26日明顯下降，深層土壤水分仍然維持在較高水平（圖3）。

2.4 桃樹生長情況

由表2可以看出，從2015年8月至2016年8月，嚴格按照表1的灌溉制度進行灌水處理，處理H1桃樹的生長量高于處理D，其樹高、地徑和冠幅生長量均大于處理D。2種灌水定額不同的痕量灌溉處理下，桃樹的樹高生長量為處理H1>處理H2，地徑、冠幅生長量為處理H1<處理H2。3種處理下樹高、胸徑、冠幅生長量的差異統計上不顯著。

3 結論與討論

試驗結果表明，滴灌與痕量灌溉對土壤水分的補給存在顯著差異。因為滴灌管通常布設在土壤表面，所以可以暫時緩解表層0～20 cm土壤水分。7月26日光合測定時，恰好是灌水后第2天，因此滴灌處理表層土壤含水量明顯高于痕量灌溉，而痕量灌溉毛管鋪設在地表以下30 cm，對表層土壤水分的補給不明顯。痕量灌溉可以很好地對深層（特別是桃樹根系分布層）土壤水分進行補給，7月26日、8月26日及9月9日，痕量灌溉2個不同灌水量處理下60 cm土層的土壤含水量顯著高于滴灌。

桃樹葉片凈光合速率因灌溉處理而異。灌水量相等條件下，7月26日、8月26日2次測定中，痕量灌溉的凈光合速率顯著高于滴灌。灌水量下降到滴灌的80%時，痕量灌溉凈光合速率下降，其降幅與桃樹所處生育階段有關。7月26日處于果實成熟期，桃樹生理活動旺盛，對水分的需求較大。當痕量灌溉的灌水定額減少到80%時，凈光合速率下降到滴灌的83%左右。到落葉前期的8月26日，桃樹各項生理活動已經較上一階段明顯減緩，80%痕量灌溉的凈光合速率與滴灌相近。

從桃樹葉片光合日進程分析可以看出，以9月9日為例，滴灌處理下桃樹因為土壤水分不足發生明顯的光合午休，而痕量灌溉處理下桃樹正常的生理活動不受影響，無明顯午休現象，光合速率日動態為單峰型。即使當灌水量減少20%時，痕量灌溉下的土壤水分狀況仍然明顯好于滴灌，凈光合速率及其日動態基本不因為灌水量減少而受影響。由此可見，試驗中采用的痕量灌溉制度，能有效地節約灌溉用水，又能滿足該地區生長季各個階段矮化密植桃樹的生長需要。

樹木生長狀況受其自身生理活性、修剪、施肥、田間水分管理等多因素共同影響較大。因此，盡管各灌水處理下，桃樹的凈光合速率存在明顯差異，但試驗期間桃樹樹高、地徑、冠幅的生長量的差異在統計上并沒有達到顯著水平。這也說明利用痕量灌溉設施進行田間水分管理時，即使是將灌水定額降低至滴灌的80%，短時間內仍然不會影響果樹的生長[9-11]。

考慮到果實成熟期桃樹生長旺盛，對水分需求較大，為避免因為水分虧缺造成的減產、減收等不良現象的發生，建議痕量灌溉采取與滴灌相等的灌水定額，即每株12 L。在其他水分需求較低的生長發育階段，可以適當減少灌水定額。滴灌的灌水下限應當適當調高，即適當增加滴灌的灌水頻次，以保證桃樹各項生理活動不受限[12-14]。

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