旱地蘋果園不同秸稈覆蓋的土壤水溫效應(yīng)及對(duì)樹體生長(zhǎng)發(fā)育的影響

劉興祿　尹曉寧　董鐵　牛軍強(qiáng)　孫文泰　馬明

摘要：研究了地面覆蓋麥秸、覆蓋玉米稈、覆蓋油菜稈和清耕在蘋果樹整個(gè)生長(zhǎng)期對(duì)0～100 cm土壤水分、5～25 cm土壤溫度、成熟期果實(shí)性狀、落葉期樹體生長(zhǎng)量的影響。結(jié)果表明：在旱情較重的4 — 7月份蘋果樹花期至果實(shí)迅速膨大前期，各覆蓋處理0～100 cm土層含水量較對(duì)照提高4.59%～27.09%。其中0～20 cm和20～40 cm土層含水量為清耕的108.31%～173.77%和107.74%～133.77%；4 — 6月各覆蓋處理5～25 cm土層地溫較清耕低0.75～7.20 ℃，差異極顯著（P < 0.01）。4 — 11月份5～25 cm平均地溫日變幅極顯著（P < 0.01）小于清耕，較清耕低0.90～3.73 ℃。覆蓋可提高單果重，以覆蓋麥秸最顯著。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)富2號(hào)；覆蓋；土壤含水量；地溫；果實(shí)性狀；生長(zhǎng)量

中圖分類號(hào)：S661.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-1463（2018）11-0056-06

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2018.11.016

A Review of Drought Resistance of Sorghum

ZHANG Guoqin 1， GE Yubin 1， ZHANG Zhengying 1， HE Chungui 2

（1. Institute of Crop，Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China； 2. Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract：In terms of drought resistance identification，mechanism of drought resistance and drought resistant molecular level of sorghum，summarizes the drought resistant germplasm screening of sorghum， sorghum morphological and physiological responses under drought stress and drought resistance molecular level study，and the drought resistance breeding of sorghum was prospected.

Key words：Sorghum [Sorghum bicolor（L.） Moench]；Drought resistance；Germplasm screening；Drought resistance mechanism；Molecular level

田間秸稈覆蓋可有效保墑、改善土壤理化性狀、提高土壤肥力及水分利用效率[1 - 5 ]，并且可抑草免耕，防止水土流失，是西北地區(qū)抗旱栽培與果樹生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)有效措施[5 - 8 ]。國(guó)內(nèi)作物秸稈覆蓋研究興起于20世紀(jì)90年代[9 ]，21世紀(jì)初秸稈覆蓋初步試驗(yàn)于果樹生產(chǎn)[10 - 11 ]，但將不同種類秸稈進(jìn)行蘋果園覆蓋對(duì)比的試驗(yàn)研究鮮有報(bào)道。受栽培區(qū)域與種植模式等因素影響，各蘋果產(chǎn)區(qū)可應(yīng)用的秸稈資源各異，不同秸稈因其質(zhì)地差異，其覆蓋的水溫效應(yīng)還不明了。黃土高原隴東蘋果主產(chǎn)區(qū)屬典型的大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，冬春干旱少雨，70%以上的降水分布在夏末和秋季，年降水不均，土壤水分季節(jié)性虧缺，不能滿足果樹高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的需求，干旱成為影響當(dāng)?shù)靥O果產(chǎn)業(yè)持續(xù)高效發(fā)展的主要因素之一，因此充分利用當(dāng)?shù)亟斩捹Y源，將有限的降水有效保蓄，是實(shí)現(xiàn)該地區(qū)蘋果穩(wěn)產(chǎn)、豐產(chǎn)的關(guān)鍵。我們采用當(dāng)?shù)刂鳟a(chǎn)的3種秸稈覆蓋果園，通過對(duì)果園水、溫、樹體發(fā)育、果實(shí)品質(zhì)影響的研究，探索不同覆蓋材料的果園生態(tài)效應(yīng)，以期為西北地區(qū)蘋果樹高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、果園水分管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)設(shè)在甘肅省涇川縣飛云鄉(xiāng)元朝村，屬半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，年均氣溫10 ℃，無霜期174 d，年均日照2 274 h，年均降水量450 mm左右，年蒸發(fā)量在1 300 mm以上。土壤為黑壚土，土層深度 > 10 m；0～100 cm土壤容重1.25 g/cm3，田間持水量29.48%。試驗(yàn)區(qū)設(shè)有自動(dòng)氣象站。2011年生長(zhǎng)期土壤水分不同測(cè)定時(shí)段的降水量見表1，花芽膨大至果實(shí)采收（3月17日 — 9月30日）期的降水量為349.3 mm。

1.2 供試材料

試驗(yàn)材料為19年生“長(zhǎng)富2號(hào)”蘋果樹。砧木為海棠，樹體改良紡錘型，8～9個(gè)大枝，樹高3.0 m，株行距2.5 m×3.5 m，南北行向。當(dāng)年株施尿素1 kg（N 46.4%）、氮磷鉀復(fù)合肥2 kg（N 17%、P2O5 10%、K2O 18%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與測(cè)定

于2011年3月17日果樹花芽膨大初期，選擇樹勢(shì)中庸且接近、無病蟲害、栽培集中地塊的樹體供試驗(yàn)。共設(shè)4個(gè)處理，完全隨機(jī)排列，小區(qū)面積140 m2，3次重復(fù)。平整試驗(yàn)地塊，保持樹冠下及行間水平一致，用當(dāng)?shù)禺a(chǎn)各種秸稈均勻覆蓋全園地面，厚度均在20 cm左右。其中覆蓋麥秸處理（WM）經(jīng)踩踏緊實(shí)后用量為44 000 kg/hm2，覆蓋油菜稈處理（RM）用量為30 000 kg/hm2，覆蓋玉米稈處理（MM）整稈共鋪3層，用量為34 000 kg/hm2。對(duì)照（CK）為清耕，常規(guī)管理。

①溫度測(cè)定：溫度計(jì)校正后安置于近樹冠外圍距主干1.0 m處，在同一水平線上由北向南依次將直插式曲管溫度計(jì)插入5、10、15、20、25 cm。于4 — 11月份的5、10、15、20、25、30日（6：30時(shí)、14：30時(shí)、18：30時(shí)）測(cè)定地溫，遇雨延后。每日溫度以3次的均值計(jì)，每月溫度以6 d的均值計(jì)。②水分測(cè)定。排除有邊際效應(yīng)的樹行，每處理選擇3株，3次重復(fù)。在所選植株樹冠外圍距主干1.2 m的株間處定點(diǎn)測(cè)定水分，測(cè)定深度0～100 cm，每20 cm為1層，共5層，用烘干法測(cè)定（105 ℃，10 h）土壤質(zhì)量含水量，以均值比較。測(cè)定時(shí)期為花期至落葉期，旱情較重的花期至幼果期（4 — 5月）每月中旬及月底各測(cè)定1次，此后隨降水增多至果實(shí)成熟期（6 — 9月）每月中旬測(cè)定1次，落葉前后11月下旬測(cè)定最后一次，共計(jì)9次。③果實(shí)測(cè)定。10月初果實(shí)成熟期，每株隨機(jī)采摘樹冠中部一大枝上處于樹冠外圍及內(nèi)膛的15個(gè)果實(shí)，7 d后測(cè)定果實(shí)性狀，以均值比較。④枝類調(diào)查。落葉前后的11月下旬，每處理3株調(diào)查新梢生長(zhǎng)量及其枝類組成，計(jì)算所占比例，以均值比較。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用DPS標(biāo)準(zhǔn)版，選擇Duncan檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性比較。采用Microsoft Excel 2003繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同秸稈覆蓋生長(zhǎng)期土壤含水量

表1、圖1可見，生長(zhǎng)期不同秸稈覆蓋0～100 cm土層的平均含水量隨降水量呈相似曲線分布，秸稈覆蓋的含水量變幅小于對(duì)照。4 — 7月花期至果實(shí)迅速膨大期的干旱階段，含水量順序從大到小基本為WM、MM、 RM、CK，各覆蓋處理的平均含水量為17.01%～21.00%，均極顯著（P < 0.01）高于同期CK的15.07%～17.09%，高出4.59%～27.09%；5 — 8月份WM又顯著（P < 0.05）高于CK，高出8.70%～11.93%。同樣可知，在干旱階段，3種覆蓋秸稈處理的0～100 cm各土層的含水量始終高于同層CK，其中0～20 cm和20～40 cm的土層含水量（分別為15.46%～25.11%和17.16%～22.26%）均顯著或極顯著高于CK的11.63%～19.16%和14.81%～17.78%，高出8.31%～73.77%和7.74%～33.77%，且波動(dòng)大（尤其5月和7月）。而40～100 cm土層間的含水量（15.83%～20.92%）與對(duì)照（15.53%～17.99%）間差異較小，變幅也小。覆蓋秸稈處理基本隨土層深度含水量逐漸降低。CK不同深度土層的含水量變幅較覆蓋處理大，干旱期主要表現(xiàn)為隨土層深度含水量逐漸升高。

2.2 不同秸稈覆蓋對(duì)土壤溫度的影響

2.2.1 不同秸稈覆蓋5～25 cm土壤溫度動(dòng)態(tài) 3個(gè)秸稈覆蓋處理和對(duì)照不同深度的地溫變化趨勢(shì)總體相似。3個(gè)覆蓋秸稈處理5～25 cm各土層地溫及平均地溫均由4月逐漸上升至8月達(dá)全年最高，而對(duì)照5 cm 和10 cm土層地溫在6月份達(dá)最高。4 — 8月份各深度地溫及平均地溫順序均為WM < RM或MM < CK，分別較CK低0.24～8.02 ℃和0.75～7.20 ℃。其中4 — 6月份分別低1.78～8.02 ℃和2.11～7.20 ℃，差異極顯著（P < 0.01）；7月份僅WM顯著（P < 0.05）低于CK，分別低1.55～1.88 ℃和1.67 ℃。秸稈覆蓋處理間的地溫差較小，在0.04～3.96 ℃，僅4月份WM各深度地溫和平均地溫顯著（P < 0.05）低于MM和RM，分別低2.73～3.35 ℃和3.01 ℃，及3.28～3.96 ℃和3.66 ℃。9 — 11月份，各處理不同深度地溫均在逐月下降，相互間差異減小不再顯著，且同層地溫順序總體變?yōu)閃M > RM > CK或MM，WM和RM各土層地溫高出對(duì)照0.02 ℃～1.43 ℃，MM與CK接近。詳見圖2。

4 — 11月份各處理生長(zhǎng)期5～25 cm不同深度的地溫及平均地溫變幅均為WM< RM或MM < CK，分別為11.27～12.94 ℃、12.01～14.01 ℃、12.91～14.17 ℃和13.16～15.27 ℃，各處理均隨土壤深度地溫變幅減小。

2.2.2 不同秸稈覆蓋5～25 cm土層的土壤溫度日變幅 由圖3知，隨土層加深地溫日變幅及其各處理間的差異均表現(xiàn)為逐漸減小。4 — 11月份各覆蓋秸稈處理5～20 cm 4個(gè)深度的地溫日變幅（0.15 ℃～5.53 ℃）及5～25 cm平均地溫日變幅（0.42 ℃～3.75 ℃），均極顯著（P < 0.01）低于CK的1.05 ℃～11.65 ℃和1. 58 ℃～4.65 ℃（除4月份RM處理15～25 cm外），分別低0.6 ℃～9.7 ℃和0.9 ℃～3.73 ℃，從小到大順序均基本為WM、RM、 MM、CK。

2.3 不同秸稈覆蓋對(duì)地上小環(huán)境的影響

近地表氣溫從小到大順序基本為RM、WM、MM、CK，各秸稈覆蓋處理較CK低0.02～1.2℃。相對(duì)濕度各處理及CK間接近。詳見圖4。

2.4 不同秸稈覆蓋對(duì)果實(shí)性狀的影響

從表2知，各覆蓋處理的單果重均高于CK，高出1.9%～14.5%。其中WM處理極顯著高于CK（P < 0.01），也顯著高于MM（P < 0.05）。可容性固形物含量和酸度覆蓋處理有所降低，其中WM處理均顯著低于CK（P < 0.05）。

2.5 不同秸稈覆蓋對(duì)樹體生長(zhǎng)量的影響

從表3看出，秸稈覆蓋處理的樹體生長(zhǎng)量較CK均有所增加，但各處理相互間差異均不顯著（P < 0.05）。不同枝類組成中 小于5 cm和5～15 cm中短枝覆蓋處理在68.3%～74.4%，相互間及與CK的74.5%之間差異均不顯著，覆蓋對(duì)樹體生長(zhǎng)量和枝類組成影響不大。

3 小結(jié)與討論

研究了地面覆蓋麥秸（WM ，44 000 kg/hm2）、覆蓋玉米稈（MM ，34 000 kg /hm2）、覆蓋油菜稈（RM ，30 000 kg/hm2）和清耕（CK）在蘋果樹生長(zhǎng)期對(duì)0～100 cm土壤水分、5～25 cm土壤溫度、成熟期果實(shí)性狀、落葉期樹體生長(zhǎng)量的影響。結(jié)果表明：4 — 7月份旱情較重的蘋果樹花期至果實(shí)迅速膨大前期，各覆蓋處理的0～100 cm土層含水量較CK提高4.59%～27.09%，其中0～20 cm和20～40 cm土層含水量為CK的108.31%～173.77%和107.74%～133.77%，土壤含水量從大到小依次為WM、MM、RM、CK；4 — 6月各覆蓋處理5～25 cm土層的地溫較CK低0.75～7.20 ℃，表現(xiàn)為WM < RM或MM < CK，與CK差異極顯著（P < 0.01）。4 — 11月份5～25 cm平均地溫日變幅極顯著（P < 0.01）小于CK，較CK低0.9～3.73 ℃，從小到大依次為WM、RM、 MM、CK。覆蓋可提高單果重，以WM最顯著。果園覆蓋不同秸稈都能有效緩解土壤墑情，提高干旱時(shí)期土壤含水量。9月份前，果園覆蓋秸稈起到降低地溫的作用，利于地上部樹體葉片生長(zhǎng)、花芽分化的養(yǎng)分的轉(zhuǎn)運(yùn)、利用；而生長(zhǎng)季后期覆蓋麥秸和油菜桿較清耕地溫稍高，顯示出一定的保溫效應(yīng)，有利于生長(zhǎng)季后期根系對(duì)營(yíng)養(yǎng)的吸收貯藏。果園覆蓋秸稈提高單果重，以覆蓋麥秸的效果較佳。

各種秸稈質(zhì)地不同。麥秸細(xì)韌，覆蓋層較致密，覆蓋效果佳但需用量大，來源有限；油菜稈較堅(jiān)硬，玉米稈較粗大，覆蓋后空隙均較大，覆蓋保墑效果低于覆蓋麥秸，但單位面積的油菜稈和玉米稈生物產(chǎn)量大，易于獲得和滿足果園覆蓋所需。各秸稈保墑性能差異是由于其組織結(jié)構(gòu)不同而造成的，且對(duì)地溫及近地面氣溫產(chǎn)生了不同影響，這與相關(guān)研究一致[7 ]，但未明顯提高相對(duì)濕度，可能與試驗(yàn)地立地條件不同有關(guān)。同時(shí)，秸稈覆蓋對(duì)蘋果樹物候期與樹體生長(zhǎng)量影響不顯著，可能與盛果期蘋果樹生長(zhǎng)代謝以生殖生長(zhǎng)為主導(dǎo)地位，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)中的地上部分粗壯高大、地下部分垂直扎根深度大、范圍廣，短時(shí)間不易受覆蓋措施影響有關(guān)。其中麥秸覆蓋的單果重顯著提高，與其水溫和光效應(yīng)[12 ]等綜合因素的改善有關(guān)。秸稈覆蓋過程中，逐漸腐解，可增加土壤有機(jī)質(zhì)、速效養(yǎng)分含量[3 - 5，13 ]，再次被果樹利用[3 - 4，14 ]，利于樹體生長(zhǎng)和果實(shí)產(chǎn)量、品質(zhì)的提高[5 - 8 ]，這將在今后的研究中進(jìn)一步探索、驗(yàn)證。各蘋果產(chǎn)區(qū)可依據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物生產(chǎn)情況選擇不同秸稈用于果園土壤水分管理。

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（本文責(zé)編：陳 珩）