南疆駿棗滴灌灌水量對不同生育期生長及土壤水分的影響

宋建峰，呂廷波，張 波

（1.新疆生產建設兵團灌溉中心試驗站，烏魯木齊830002；2.石河子大學水利建筑工程學院，新疆石河子832000；3.現代節水灌溉兵團重點實驗室，新疆石河子832000）

0 引 言

南疆和田地區屬溫帶大陸性氣候，晝夜溫差大，光照充足，干旱少雨，適宜駿棗生長。駿棗是該地區節水型特色林果業發展的重要經濟作物之一[1]，然而當地棗農節水意識薄弱，不同生育期灌水大多依靠經驗，具有一定的盲目性，導致駿棗產量和品質降低，影響了水資源高效利用和特色林果業綠色發展。因此，研究駿棗適宜的灌溉方式及其在不同灌水定額下的動態生長變化，對準確掌握駿棗各生育期生長特征，為該地區駿棗適時適量的滴灌灌溉提供科學依據。近年來，圍繞滴灌條件下不同灌溉方式對紅棗生長生理的影響和土壤水分運移情況取得了階段性研究成果[2-6]。已有學者通過研究土壤水鹽動態來探討紅棗生長發育狀況和確定紅棗的最佳灌溉制度[7,8]；魏瑞鋒等[9]研究了水分脅迫對棗樹生長的影響，發現在果實膨大期和果實成熟期，重度和中度水分脅迫均降低了葉片凈光合速率；游磊等[10]對滴灌灰棗的研究表明，大流量滴頭和高灌水量對灰棗產量有明顯的提升；扁青永等[11]認為，相較于高水和低水，中水（820 mm）條件下南疆沙區紅棗產量最高、水分利用效率最大；部分研究發現[12,13]，在干旱區采用滴灌技術可以顯著提高水分生產率，灌水頻率直接影響紅棗的產量和品質，在適宜的灌溉定額下，采用高頻灌溉紅棗長勢較好，能獲得較高的產量，相同灌溉定額下，低頻灌溉可提高土壤含水率，有利于土壤水分的保持；王天宇等[14]研究了微咸水滴灌與噴灌對棗樹土壤含水率的影響，結果表明，微咸水滴灌可使表層土壤含水率提升2.6%，而噴灌僅使表層土提升0.7%，微咸水滴灌更利于紅棗的生長。然而，由于南疆和田地區氣候、棗樹種類、土壤環境、灌溉方式等條件與上述研究不同，這種極端干旱區駿棗生長、耗水規律的研究匱乏。本研究結合南疆極端干旱地區實際種植情況，探討不同灌水量對滴灌駿棗萌芽期、新梢期和花期生長情況的影響，并分析了這3個時期土壤水分的變化，探討適宜南疆和田地區駿棗生長前期的最佳灌水量，為駿棗高產種植提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗于2021年4月至11月在第十四師昆玉市224 團皮墨墾區灌溉試驗站（224 團5 連，E79°16′44″，N37°13′1″）進行，西距和田市75 km。該地區屬極端干旱區，全年降水稀少，日照時間長，蒸發量大，土壤鹽漬化較嚴重。根據224團場氣象站資料顯示，試驗區多年平均氣溫為12.2 ℃，其中7月份平均氣溫為25.5 ℃，極端最高氣溫高達40.6 ℃。平均風速為2.1 m/s，最大風速為25.6 m/s，多為西北風。年均蒸發量為2 824 mm，年均降水量僅為33.4 mm。多年平均日照時數為2 610.6 h，無霜期天數多年平均為214 d，沙暴天數為18～52 d，浮塵天數多達200 d。最大凍土深度為0.67 m，試驗區地下水埋深約為3.0 m。土壤質地為沙壤土，各土層土壤干容重和田間持水率（重量百分數）見表1。

表1 各土層土壤干容重及田間持水率Tab.1 Soil dry bulk density and field water holding rate of each soil layer

1.2 試驗設計

試材選用當地常規品種駿棗，棗樹樹齡為12年，棗樹株行距1.5 m×3.0 m。灌水方式為滴灌每次灌水定額根據水表實際測定，灌溉采用一行兩管布置模式，分別位于棗樹兩側，距樹干30 cm，毛管為當地生產的單翼迷宮式滴灌帶，滴頭間距30 cm，額定流量3.2 L/h。

結合當地生產實際和之前研究結果，將灌水量設為5 400、5 850、6 300、6 750、7 200 m3/hm25 個水平，其中W4 處理是棗農常年灌水量，作為對照處理，根據對照處理分別節水6.67%、13.33%、20.00%設置W3、W2、W1 處理，并提高6.67%水量設置高水處理W5。共設置15 個小區，每個小區長35 m，寬9 m，面積315 m2，各小區隨機排列，3 組重復，各處理、重復之間設置保護行。根據棗樹生長規律，將棗樹生育期分為5個階段：萌芽期，新梢期，開花坐果期，果實膨大期，果實成熟期，主要分析不同灌水量對棗樹前三個時期生長情況的影響。各生育期具體灌水情況見表2。

表2 各生育期灌水量 m3/hm2Tab.2 Irrigation amount during each growth period

1.3 測定項目與方法

（1）生長指標。在棗樹萌芽展葉前每個處理選取5棵形態規模一致的棗樹進行新稍長度、稍徑和棗吊的測定，棗樹發芽后選取長勢較強且初始長度一致的嫩芽，并用紅條標記，每個生育期測量兩次，新稍長度和新稍直徑分別用皮卷尺和游標卡尺測量，棗吊開花數采用人工測算。

（2）葉片生長。每個處理隨機選擇5棵棗樹，每棵棗樹隨機選擇3個葉片進行葉片長和寬的測定，最后取其平均值。

（3）田間耗水量。根據水量平衡公式[15]計算駿棗每個生育期的田間耗水量：

式中：ET1-2為駿棗階段作物耗水量，mm；i為土壤層次計數；n為土壤層次總數；γi為第i層土壤干容重，g/cm3；Hi為第i層土壤厚度，cm；Wi1、Wi2分別為第i層土壤在時段始和末的重量含水率，%；M、K、P、C分別為時段內的灌水量、地下水補給量、降水量和排水量，mm。

由于試驗區地下水深度為3.0 m 以下，無地下水補給量，因此K=0；又由數據監測可知土壤含水率在深度150 cm 以下基本無變化，故C=0；試驗區位于極端干旱區，降雨量可忽略不計，P=0。因此，式（1）可化簡為：

（4）土壤含水率。采用烘干法分層測定100 cm 土體土壤含水率，分層高度為10 cm，各層依次取3 個樣求其平均值。取土周期為10～15 d，灌水前后加測。

1.4 數據處理

所得試驗數據用Excel 2010 和SPSS 25.0 進行對比分析，用Origin 9.0繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同灌水量對駿棗新稍生長的影響

圖1 和圖2 分別是駿棗在萌芽期和花期新稍長度與新稍直徑的生長情況。新稍長度和直徑變化趨勢一致，在6月21日之前長勢較快，在開花坐果后期（6月21日之后）生長速度有所放緩，其中在5月15日與5月23日，各灌水處理新稍生長速度差距并不明顯，到了5月23日之后，差距開始增大，具體表現為：5月23日到6月5日，新稍直徑W3 增長速度最快，W4 次之，而W1、W2 和W5 生長速度最慢；新稍長度則表現為W4 生長最快，W3 次之、W5 最慢。6月5日到6月29日新梢長度和新稍直徑均滿足W3生長最快，W4次之、W5最慢。

圖1 新稍長度隨時間變化Fig.1 The length of the new tip varies with time

圖2 新稍直徑隨時間變化Fig.2 The new diameter varies with time

新稍長度和稍徑在6月29日最終生長量均滿足W5＜W1＜W2＜W4＜W3，其中新稍長度W1、W5均與W4（對照）差異達到顯著水平，而W2、W3則與W4差異不顯著；新稍直徑W1、W2 均與W4 差異顯著，W3、W5 則與W4 差異不顯著。與W4處理（對照）相比，W3 新梢長度對比增加7.90%，而W1、W3、W5 分別降低17.35%、12.59%、21.93%；新稍直徑則對比W4表現為，W3 增加20.12%，W1、W2、W5分別降低9.00%、6.97%、21.71%。由此可知，駿棗萌芽期、新稍期和開花坐果期低水（W1、W2）和高水（W5）處理對新梢長度及稍徑均有抑制作用，且高水抑制作用更加明顯，本試驗條件下W3處理比較適宜駿棗生長。

2.2 不同灌水量對駿棗葉片及棗吊生長的影響

棗樹是耐旱植物，在光照充足和適宜水分條件下，長勢更好。表3是不同灌水量駿棗葉片長、寬及棗吊生長情況。隨著灌水量增加，棗樹葉片長、棗吊長、開花數均表現為先增大后減小的生長趨勢，各處理滿足W5＜W1＜W2＜W4＜W3，而葉片寬度則滿足W4＜W5＜W1＜W2＜W3。

表3 不同灌水量駿棗葉片及棗吊生長情況Tab.3 Growth of leaves and hanging of jujube with different irrigation amount

葉片長度，W1、W2 相較W4 表現為差異不顯著，W3、W5 相較W4 則表現為差異顯著，說明相較于對照處理（W4）干旱條件（W1、W2、W3）駿棗葉片生長效果較好，駿棗葉片長度與W4相差不大，甚至W3葉長顯著大于W4，而在高水環境下則相反，駿棗葉片長度明顯下降；葉片寬度，W1、W2、W5 與W4 相比表現為差異不顯著，而W3 則表現為差異顯著；棗吊長度，W2 相較W4 表現為差異不顯著，W1、W3、W5 相較W4 則表現為差異顯著，在最高水量和最低水量情況下，棗吊長度均相較對照有所減小；開花數，W2 相較W4 表現為差異不顯著，W1、W3、W5 相較W4 則表現為差異顯著，W3 棗吊生長量最大，開花數最多。由此可知，相較對照處理（W4），適宜降低灌水量（W3）可促進棗樹生長。

2.3 不同灌水量棗樹萌芽期、新梢期和開花坐果期耗水強度對比

圖3是不同灌水量棗樹在萌芽期、新梢期和開花坐果期灌水量和作物耗水量大小及其變化規律，隨著灌水量的增加，棗樹在萌芽期平均耗水強度由1.87 mm/d增加到2.19 mm/d，變化量為0.32 mm/d；在新梢期則由2.95 mm/d 增加到3.81 mm/d，變化量為0.86 mm/d；在開花坐果前期由4.94 mm/d 增加到6.75 mm/d，變化量為1.81 mm/d；在開花坐果后期由6.09 mm/d 增加到7.80 mm/d，變化量為1.71 mm/d，由此可見，各處理平均耗水強度變化量表現為萌芽期＜新梢期＜開花坐果后期＜開花坐果前期。萌芽期到開花坐果后期總耗水量變化范圍為330.88～428.92 mm。各處理駿棗由萌芽期至開花坐果后期平均耗水強度變化趨勢一致，隨著時間的推移平均耗水強度逐漸增大，開花坐果后期平均耗水強度最大。

圖3 不同灌水量駿棗耗水情況Fig.3 Water consumption of jujube with different irrigation amounts

萌芽期（4月下旬至5月上旬）平均耗水強度最小，各處理平均值為2.01 mm/d，氣溫較低，棗樹生長較慢，蒸騰耗水主要用于駿棗萌芽展葉；新稍期（5月上旬至5月下旬）各處理平均耗水強度為3.44 mm/d，棗樹新稍和棗吊生長較快，棗樹葉片逐漸增大；開花坐果期時間較長，棗吊長度和開花數在這一生長階段不斷增長，在開花坐果前期（5月下旬至6月上旬），各處理平均耗水強度相對后期較小，耗水主要用于棗吊的伸長和棗吊開花，而到了開花坐果后期（6月中旬至7月上旬），氣溫較高，棗樹耗水強度逐漸升高并達到最大值（各處理平均值為7.00 mm/d），棗樹對水分比較敏感，棗吊幼果生長加快。

2.4 不同灌水量滴灌駿棗土壤水分動態變化

圖4是不同灌水量滴灌駿棗在萌芽期、新梢期和開花坐果期土壤水分動態變化情況。4月18日為試驗地第一次灌水前取土，土壤水分含量最低，5月29日土壤水分含量最大。不同深度土層土壤水分隨時間推移變化規律相似，隨著時間推移先增大后減小。在0～100 cm 土層內，從4月18日至6月28日，各處理在時間維度上土壤水分平均值W1 為5.35%，W2 為5.00%，W3 為5.72%，W4 為7.72%，W5 為6.76%，說明在0～100 cm 土層內灌水量與土壤水分無正相關關系，增大灌水量并不能有效提高土壤水分含量。

圖4 不同灌水量滴灌駿棗土壤水分動態變化Fig.4 Dynamic changes of soil moisture under drip irrigation with different irrigation amounts

由圖4 可得，0～20 cm 土層內，4月18日各處理（W1 至W5）土壤水分平均值為1.78%，5月10日為3.02%，5月29日為2.72%，6月28日為2.13%；同理可得20～80 cm 土層內土壤水分平均值分別為4.63%、6.36%、6.95%、6.04%；80～100 cm 土層土壤水分平均值分別為8.44%、8.81%、12.09%、10.30%。可見0～20 cm表層土水分含量極低，試驗區位于塔克拉瑪干沙漠南緣，氣溫較高，上層土壤水分蒸發嚴重；20～80 cm 土層土壤水分次之，土層較深，受氣溫影響較小；80～100 cm 深土層的土壤水分含量最高，由此可知試驗地土壤水分含量存在明顯的分層現象：80～100 cm 土層＞20～80 cm 土層＞0～20 cm土層。

3 討 論

本研究對駿棗新稍生長分析發現，適宜降低灌水量對新稍增長具有促進作用，高水與低水都能抑制棗樹新稍生長，而高水比低水抑制效果更加明顯，這與扁青永等[16]研究結果相似。棗樹各生育期耗水量與天氣狀況和棗樹生長發育情況息息相關[17]，棗樹在不同生育階段耗水情況不同，灌水量增加，耗水量也隨之增大，耗水高峰一般在開花坐果期和果實膨大期，本試驗條件下，開花坐果期耗水最大，這與洪明等[18]研究結果一致。研究表明[19]，隨著灌水量的增加，土壤水分含量增大，但本試驗地位于塔克拉瑪干沙漠南緣，氣溫較高，蒸發強烈，土壤分層現象明顯，增大灌水量并不能使土壤水分增大，這與胡家帥等[20]的研究結果相似。

適宜的灌溉制度對棗樹生長至關重要，特別是棗樹在生長前期，灌水量和灌水頻率能直接影響棗樹新稍和棗吊生長[21,22]，進而影響棗吊座果率、產量和品質。研究區棗農灌水完全依據經驗，缺乏科學而合理的灌水標準，灌水比較盲目，本試驗條件下，W3 處理最適宜棗樹生長，棗樹新稍和棗吊生長狀況較好，適宜做最優的灌溉制度，然而本文沒有考慮其他因素對棗樹生長的影響，比如施肥情況，以及施肥和灌水的交互作用對棗樹生長的影響，這為本試驗接下來的研究提供一定程度的參考。

4 結 論

（1）棗樹在生長前期6 300 m3/hm2灌水量處理條件下新稍生長情況最好，高水和低水處理對新梢生長均有抑制作用，且高水抑制作用更加明顯；與此同時棗樹葉片長、棗吊長、開花數生長情況均比其他處理明顯高，適宜降低灌水量可促進棗樹生長。

（2）平均耗水強度表現為萌芽期＜新梢期＜開花坐果后期＜開花坐果前期，萌芽期到開花坐果后期總耗水量變化范圍為330.88～428.92 mm。

（3）試驗地土壤水分含量存在明顯的分層現象，80～100 cm 土層水分含量最高，20～80 cm 土層次之，0～20 cm 土層最低；在0～100 cm 土層內灌水量與土壤水分無正相關關系，增大灌水量并不能有效提高土壤水分含量。