集雨保墑措施對隴東黃土旱塬區紅富士蘋果產量與品質的影響

趙 剛 ，樊廷錄 ，李尚中 ，張建軍 ，黨 翼 ，王 磊

（1．甘肅省農業科學院旱地農業研究所，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省水土資源高效利用重點實驗室，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅省農業科學院，甘肅 蘭州 730070）

隴東黃土旱塬區是中國蘋果的優生區之一，但該區30 a平均降水量僅為503 mm，有限且分散的雨水可被強烈的果樹蒸騰作用快速消耗，從而無法滿足蘋果樹生長期的持續高強度耗水，干旱問題導致果園生產力降低與果樹衰敗速度加快［1-2］。土壤深層干燥化是旱塬區一種特殊的水文現象，持續干燥化最終導致土壤干層形成。有研究表明，土地利用方式為蘋果園時可明顯提高土壤表層入滲速率，減少地表徑流，但仍無法減緩生物利用性干層［3］。近年來，一些學者通過優化灌溉方式、補灌策略等對降低土壤水分蒸散措施進行了研究，探討了如何降低果園耗水與提高果園水分利用率的問題［4-6］。但這些研究均側重于土壤貯水量與含水量分布方面，而對土壤深層干燥化程度的研究未見報道。我們通過連續8 a在黃土旱塬區進行較大樹齡果樹的定位觀測，對深層立體化集雨入滲技術改善果園產量與果實品質進行分析，旨在為水資源匱乏及果園深層土壤干燥化的隴東黃土旱塬區蘋果產業可持續發展提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

定位試驗于2009—2017年連續8 a在位于甘肅省東部隴東地區鎮原縣上肖鄉的農業部西北旱作營養與施肥科學觀測實驗站進行。試驗區屬北方典型的半濕潤偏旱農業區。試驗地海拔1 254 m，近30年年均降水量503 mm，年平均溫度8.3℃，無霜期165 d，土壤為土層深厚的黑壚土。該區年降水量500～600 mm，干燥度1.5左右，屬穩定單向缺水農業區。據測定，降水量的10%～15%形成徑流流失，60%～65%的無效蒸發，僅有25%～30%被作物利用，而且60%的降水多集中在7—9月。隴東旱塬地區年平均日照時數為2 300～2 500 h，日照百分率達50%～55%，太陽年輻射量為525～567 kJ/cm2。

1.2 試驗材料

指示蘋果品種為長富2號，樹齡為20年生，株行距為3 m×4 m。供試肥料為尿素（含N 46%，甘肅劉家峽化學工業集團生產）、磷酸二銨（含N 18%、P2O548%，臨沂中魯大化肥業有限公司生產）、氯化鉀（含K2O 62%，西安藍宇化工原料有限公司生產）。

1.3 試驗設計

定位試驗所選試驗樹體生長健壯，樹勢整齊一致，樹姿開張，樹相整齊。試驗共設3個處理，即常規果園管理方式處理（CK）。處理方法是在冬季或者次年春季進行果園修剪，春季旋耕整地，保持果園地面水平，便于降水入滲。6月中下旬除草1次，施肥時期為秋季果實采收后，施肥方式采用傳統的條施法，即在離樹干80 cm處挖深寬長為20 cm×20 cm×200 cm的穴，施肥量為優質農家肥75～90 kg/株，氮磷鉀施入質量比例為N∶P2O5∶K2O＝1∶1∶1，化肥施量為1.5 kg/株。黑色寬膜覆蓋集雨保墑處理（BF）。處理方法是分別在離主樹干5 cm兩側覆寬120 cm的黑色地膜，覆膜時以樹干為中心，將樹冠兩側向外圍延伸100 cm，做成向主樹干外側傾斜的斜面，覆蓋黑色地膜，與地面貼緊壓實，便于集水。肥料使用量同對照，采用溝施，順地膜覆蓋邊緣挖深20 cm施入肥料后覆土，覆膜時間在春季即4月20日左右。黑色寬膜覆蓋+集雨立體入滲處理（BF+R）。處理方法是果實采摘后，在離主樹干80 cm樹盤處，挖50 cm×50 cm×40 cm的大穴3個，每穴中埋設30 cm×30 cm的有蓋入滲桶，入滲桶下部四周打上直徑為0.5 cm的小孔，孔間距約為5 cm，約40個/桶，作為集雨微灌。在果樹樹冠下400 cm×300 cm處做成淺盤狀，即樹干兩側各延伸200 cm和150 cm，做成外高向內逐漸傾斜，便于降水流入入滲桶，將其分為3等分，分別埋設3個入滲桶，然后用寬120 cm黑色地膜將樹盤全部覆蓋，便于降水集水及保墑防止雜草。施肥量與埋設入滲桶及覆膜時間與處理BF相同。每處理5株樹，單株重復。

1.4 樣品的采集與分析

于每年10月中旬果實成熟后，按處理分別對每株果樹從東南西北4個方位隨機采收樣果12個，混合后稱其質量，計入單株產量，隨后帶回實驗室于7 d內完成果實品質的測定。可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，可測定酸含量采用氫氧化鈉滴定法測定，Vc含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法測定，可溶性固形物含量使用泉州光學儀器廠生產的WYT-4型糖量計測定，果實硬度采用GY-1型硬度儀測定，果實縱徑與橫徑采用游標卡尺測量［7］。根據果實縱、橫徑比值計算果型指數（V/H）。同時收獲剩余果實并稱重，統計單株產量。

1.5 數據處理

試驗數據采用Excel 2013與SPSS22.0軟件進行處理和分析［8-9］。

2 結果與分析

2.1 不同集雨處理對蘋果產量的影響

連續8 a的觀察結果（表1）表明，不同集雨處理的蘋果平均單株產量較對照提高12.6%～17.2%。其中以BF+R處理的單株產量最高，達到43.7 kg，較對照增產17.2%，說明黑色寬膜覆蓋+深層立體化集雨處理可顯著提高蘋果平均單株產量。BF處理的蘋果平均單株產量次之，為42.0 kg，較對照增產12.6%，說明黑色寬膜覆蓋集雨保墑處理可提高蘋果平均單株產量，但差異不顯著。BF處理和BF+R處理平均單果質量均顯著高于對照，分別較對照提高9.7%、13.2%。

表1 不同集雨處理對蘋果平均單株產量的影響①

2.2 不同集雨處理對蘋果品質的影響

由圖1-a可以看出，BF處理和BF+R處理的果實硬度均低于對照，其中BF+R處理為9.38 kg/cm2，較對照低4.9%，與對照差異顯著；BF處理果實硬度較對照低0.9%，與對照差異不顯著。

由圖1-b可以看出，2個集雨處理的果實含水量均高于對照，從高到低依次為BF+R、BF、CK，且3個處理間均表現出顯著差異。與對照相比，BF+R處理和BF處理果實含水量分別較對照高出3.4百分點和2.2百分點。

由圖1-c可以看出，BF處理、BF+R處理的可溶性固形物含量均高于對照，BF+R處理可溶性固形物含量達15.34%，較對照增加7.2%，與對照差異顯著；而BR處理僅比對照高3.0%，與對照無顯著性差異。

圖1 不同集雨處理對蘋果果實平均品質的影響（圖中數據為2009—2017年平均值）

從圖1-d、圖1-e、圖1-f可以看出，3個處理的有機酸含量、可滴定酸含量以及總糖含量的變化趨勢一致，均為BF+R>BF>CK，3個處理間表現出顯著性差異。其中，BF+R處理有機酸含量、可滴定酸含量以及總糖含量分別較對照高34.1%、182.1%、28.9%；BF處理有機酸含量、可滴定酸含量以及總糖含量則分別較對照高20.9%、100.6%、11.3%。

3 小結與討論

蘋果樹冠層較大，為高耗水多年生植物，其果實于生長期間需要充足水分，只有滿足果實生長所需水量果實品質才能正常形成。但果實生長期黃土旱塬土壤水分虧缺增加，致使土壤深層有效持水減少，干燥化程度因蘋果樹齡增長而加重［10］，嚴重影響果園產量與果實品質。地膜覆蓋可降低土壤容重，增加土壤孔隙度，擴大土壤對水分保蓄能力，從而提高蘋果果實單果質量［11-12］。本試驗對果實平均單果質量與單株產量的結果分析表明，黑色寬膜覆蓋集雨保墑處理（BF處理）與黑色寬膜覆蓋+深層立體化集雨處理（BF+R處理）均能顯著提高平均單果質量，深層立體化集雨處理（BF+R處理）則使單株產量得到顯著提高。這2個處理通過覆膜措施有效改善了土壤微環境，使根層以下土壤含水量提高，進而緩解干旱季節由于缺水而造成的干旱脅迫，而立體集雨措施則能更好地使水分進入土壤深層，使果樹深層根系吸收水分。

在果實品質方面，黑色寬膜覆蓋+深層立體化集雨處理（BF+R處理）各品質指標與對照相比均表現出顯著差異，其中果實硬度低于對照，果實含水量、可溶性固形物含量、有機酸含量、可滴定酸含量及總糖含量均是高于對照的。這與張坤等［13］對果園地面覆蓋的研究結果相一致。趙長增等［14］對果園覆蓋條件下的果實可溶性固形物含量進行了研究，發現覆蓋技術可顯著提高果實可溶性固形物含量，這也與本研究相同。眾多相關研究表明不同覆蓋集雨保墑措施對果實品質的影響呈正效應［8-11］，這與研究結果也一致。我們研究提出的集雨立體入滲保墑技術，能有效減少土壤無效蒸發，將收集到的地表降水用于土壤深層灌溉，實現降水跨季節利用，從而緩解果園土壤深層干燥化。