不同覆蓋材料對干旱區棗園土壤溫度、水分及果實品質的影響

王文 ，王振磊 ，吳翠云 ，林敏娟 *

（1塔里木大學園藝與林學學院/南疆特色果樹高效優質栽培與深加工技術國家地方聯合工程實驗室，新疆 阿拉爾 843300）

（2塔里木盆地生物資源保護利用兵團重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300）

溫度和水分是紅棗生長的必要條件，極端溫度和嚴重缺水會抑制紅棗正常生長發育，從而導致紅棗幼果脫落和皺縮使其后期減產［1］。新疆屬于典型的大陸性干旱氣候，夏季高溫干旱缺水是制約西北地區農業發展的瓶頸［2］。覆蓋栽培作為在干旱地區保墑的一項重要措施，不但能提高土壤含水量而且能在夏季降溫冬季保溫，有利于果樹根系的生長活動，為樹體生長創造適宜的條件［3-4］。

果園覆蓋不僅能改善土壤理化性狀、提高產量和品質還能抑制雜草生長［5-6］。地布覆蓋是一種新型的覆蓋栽培方式，可以極大提高果園省力化、簡約化管理、降低果園管理成本、提高果園的經濟效益［7］。液態地膜是一種新型環保的土壤結構調理劑，其作用和塑料地膜相似，覆蓋后能改善土壤結構、增溫保墑、提高作物產量的無污染覆蓋材料［8］，液態地膜在果園覆蓋中應用較少。因此，本研究在前人以不同覆蓋材料對土壤溫濕度和棗果實品質研究的基礎上，進一步探討干旱地區土壤保墑蓄水、夏季降溫、提高土壤水分利用效率的栽培措施，從而為新疆南疆多風沙干旱地區紅棗豐產提供科學的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概括

試驗地點為新疆生產建設兵團第十四師昆玉市二二四團一連（37°14′19″N，79°17′34″E），平均海拔1 304.0～1 397 m；氣候類型屬于暖溫帶大陸性干旱荒漠氣候，年降水量在13.1～48.2 mm之間，年均蒸發量在1 304.0～1 397.5 mm之間，空氣十分干燥，是典型的灌溉農業區；年平均氣溫12.2℃，無霜期244 d，年日照時數≥2 769.5 h，日照率為62%。試驗樹為2019年截干后培養的3 a生主干形駿棗樹，株行距為1.5 m×4.0 m，試驗區土壤為沙土地，地勢平坦，土壤水分、肥力等條件相近，其他管理水平一致。

1.2 試驗設計

試驗于2021年5月布設，設4個處理，CK為不覆蓋處理對照；T1（園藝厚地布，140 g/m2，寬1.2 m覆蓋在棗樹干兩側）；T2（園藝薄地布，100 g/m2，寬1.2 m覆蓋在棗樹干兩側）；T3（液態地膜，由河北嘉和生物科技有限公司生產，每畝噴施2.5 kg，兌水50 kg，每隔2月噴施1次）。每個處理選擇長勢一致的10株棗樹為一小區，設置3次重復，隨機區組設計。園藝地布由黑色聚丙烯密織的可透氣材料編制而成，生產廠家為萊蕪市天城工程材料有限公司。

1.3 測定指標與方法

土壤溫度測定：于2021年6月、7月、8月、9月選擇典型晴天，用電子數顯溫度計測定0～30 cm土壤溫度的日變化，每10 cm為一層，觀測時間從早晨 8：00—20：00，每隔2 h測定1次；每個處理選擇3個觀測點；每月溫度由每日均溫的平均值計算得出。

土壤含水量測定：于2021年6月20日、30日；7月10日、20日、30日；8月10日、20日、30日；9月10日、20日用常規土鉆法取樣，采用烘干法測定0～60 cm土壤含水量，每20 cm為一層，每次取樣均是滴灌后隔10 d取樣，每月含水量以平均值來計算。土壤含水量W計算公式如下：

式（1）中，W0為空鋁盒重量，g；W1為濕土和鋁盒重量，g；W2為烘干后恒重土樣和鋁盒重量，g。

樹體生長指標測定：在9月中旬用鋼卷尺和數顯游標卡尺測量標記的新梢枝條和棗吊的長度及粗度，每個處理隨機選擇10株棗樹進行掛牌標記，從每株樹上選取2個新梢枝以及樹體的四個方向（東、南、西、北）選取棗吊，每個處理共選取20個新梢枝和40個棗吊，以新梢枝條和棗吊增長量比較不同覆蓋處理間樹體生長的差異。

8月中旬用植物營養儀測定棗葉片葉綠素相對含量及氮含量，每個處理選擇10棵長勢一致的棗樹，每株樹從樹冠中部選擇4片葉片，共計40片葉片測定其含量。

果實品質測定：10月初果實成熟期，在樹體的東、南、西、北4個方向的冠層中部采摘30個果，做好標記后迅速帶回實驗室測定果實維生素C、可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸、可溶性蛋白等含量；維生素C測定方法為鉬藍比色法、可溶性糖采用蒽酮比色法、可溶性固形物采用蔗糖儀測定、可滴定酸采用氫氧化鈉滴定法測定、可溶性蛋白采用考馬斯亮藍法測定［9］。

1.4 數據處理與分析

使用Microsoft Office Excel 2010軟件進行數據整理統計及作圖，SPSS 25.0統計軟件對數據進行分析和差異顯著分析。

2 結果與分析

2.1 不同覆蓋材料對棗園土壤溫度的影響

2.1.1 不同覆蓋材料對棗園0～10 cm土壤溫度的影響

由表1分析可知，紅棗在6—9月生長季內，土壤溫度的變化趨勢呈現先上升后下降。各覆蓋處理與CK相比，T1覆蓋處理降溫幅度最大，地溫在22.5～27.5℃之間，與CK相比均顯著降低，在6—9月生長季內T1相比CK分別下降0.7℃、1.1℃、1.1℃、1.3℃。其次為T2覆蓋處理，地溫在23.5～28.6℃之間，在6月和8月的土溫顯著低于CK，分別下降0.4℃、0.6℃，7月和9月與CK相比無明顯差異。T3覆蓋處理效果不明顯，在6—9月生長季內與CK相比無明顯差異。

表1 不同覆蓋材料對棗園0～10 cm土壤溫度的影響 ℃

2.1.2 不同覆蓋材料對棗園10～20 cm土壤溫度的影響

由表2分析可知，在紅棗6—9月生長季內，土壤溫度的變化呈先上升后下降趨勢。與CK相比，覆蓋處理在6—9月生長季內，T1覆蓋處理降溫效果最顯著，地溫在22.5～26.3℃之間，與CK相比均顯著降低，分別下降1.2℃、0.8℃、0.5℃、1.5℃，T2覆蓋處理，地溫在22.2～26.6℃之間，在6—9月生長季內與CK相比分別下降0.6℃、0.5℃、0.5℃、0.6℃，其中9月地溫與CK相比無顯著性差異，6月、7月和8月均顯著降低。T3覆蓋處理與CK相比提高了土壤溫度，在6—9月生長季內較CK分別提高0.1℃、0.4℃、0.4℃、-0.3℃。

表2 不同覆蓋材料對棗園10～20 cm土壤溫度的影響 ℃

2.1.3 不同覆蓋材料對棗園20～30 cm土壤溫度的影響

由表3分析可知，在紅棗6—9月生長季內，土壤溫度的變化呈先上升后下降趨勢。與CK相比，各覆蓋處理在6—9月生長季內，T1處理的降溫效果最明顯，在6—9月生長季內地溫在21.8～26.4℃之間，與CK相比均顯著降低，與CK相比分別下降1.2℃、0.3℃、0.5℃、1.4℃。T2覆蓋處理在6—9月生長季內地溫在22.2～26.4℃之間，與CK相比降溫效果不明顯。T3覆蓋處理在9月份的地溫相比CK提高了1.2℃，6月、7月和8月地溫與CK相比差異不顯著。

表3 不同覆蓋材料對棗園20～30 cm土壤溫度的影響 ℃

2.2 不同覆蓋材料對棗園土壤含水量的影響

2.2.1 不同覆蓋材料對棗園0～20 cm土壤含水量的影響

土壤水分是紅棗生長必需的條件之一，也是提高產量和品質的基礎。由表4分析可知，不同覆蓋處理下土壤含水量呈先升高后下降的趨勢，T1和T2處理不同程度地提高了土壤含水量。其中T1處理顯著提高含水量，在6—9月生長季內土壤含水量在5.05%～7.44%之間，均顯著高于CK，與CK相比分別提高109.62%、83.25%、73.61%、50.30%。其次為T2處理，在6—9月生長季內土壤含水量在4.79%～5.83%之間，均顯著高于CK，與CK相比分別提高91.07%、43.60%、86.64%、42.56%，T3處理在6—9月生長季內與CK相比無明顯差異，其中8月和9月與CK相比分別降低15.63%、12.20%。

表4 不同覆蓋材料對棗園0～20 cm土壤含水量的影響 %

2.2.2 不同覆蓋材料對棗園20～40 cm土壤含水量的影響

由表5分析可知，在不同覆蓋處理下土壤含水量呈先升高后下降的趨勢。其中T1與T2處理保水效果顯著，T1覆蓋處理在6—9月生長季內土壤含水量在5.64%～8.71%之間，均顯著高于CK，與CK相比分別提高87.44%、61.90%、30.94%、38.57%。T2覆蓋處理在6—9月生長季內土壤含水量在6.29%～7.49%之間，均顯著高于CK，與CK相比分別提高68.8%、39.22%、34.93%、54.56%。而T3覆蓋處理的保水效果與CK相比差異不顯著，其中6月和9月分別比CK降低了3.38%、5.16%。

表5 不同覆蓋材料對棗園20～40 cm土壤含水量的影響 %

2.2.3 不同覆蓋材料對棗園40～60 cm土壤含水量的影響

由表6分析可知，不同覆蓋處理下土壤含水量呈先升高后下降的趨勢。與CK相比，T1覆蓋處理的保水效果最明顯，其次為T2覆蓋處理。T1覆蓋處理土壤含水量在6—9月生長季節內土壤含水量在7.72%～11.52%之間，均顯著高于CK，與CK相比提高58.50%、88.54%、48.29%、46.77%。T2覆蓋處理土壤含水量在6—9月生長季節內土壤含水量在7.42%～9.02%之間，均顯著高于CK，與CK相比分別提高49.01%、47.63%、51.71%、41.06%。T3覆蓋處理6月、8月、9月土壤含水量與CK相比無顯著差異，8月份土壤含水量與CK相比提高1.88%。

表6 不同覆蓋材料對棗園40～60 cm土壤含水量的影響 %

2.3 不同覆蓋材料對樹體生長指標的影響

由表7分析可知，不同覆蓋處理下樹體新梢長度，T1和T2覆蓋處理顯著高于CK，與CK相比分別提高16.44%、9.69%。其中T3覆蓋處理與CK相比無顯著差異。各覆蓋處理新梢枝粗度與CK相比無顯著性差異。對于棗吊長度和粗度的影響，T1覆蓋處理顯著高于CK，與CK相比分別提高12.31%、19.73%。T2和T3覆蓋處理與CK相比無顯著差異。

表7 不同覆蓋材料對樹體生長指標的影響

2.4 不同覆蓋材料對棗樹葉片葉綠素相對含量和氮含量的影響

由圖1分析可知，棗葉片葉綠素相對含量T1和T2覆蓋處理顯著高于CK，與CK相比分別提高3.37%、3.13%；其中T3覆蓋處理與CK相比無明顯差異。葉片氮含量，T1和T2覆蓋處理顯著高于CK，與CK相比分別提高6.25%、6.25%；T3覆蓋處理與CK相比無顯著差異。

圖1 不同覆蓋材料對棗葉片葉綠素相對含量和氮含量的影響

2.5 不同覆蓋材料對棗果實品質的影響

由表8分析可知，不同覆蓋處理下棗果實維生素C含量，T1和T2覆蓋處理顯著高于CK，分別較CK提高16.2%、6.9%；T3覆蓋處理與CK相比無顯著性差異。紅棗中可溶性糖含量T1覆蓋處理顯著高于CK，較CK提高9.59%；其中T2和T3覆蓋處理與CK相比可溶性糖含量無顯著差異。可滴定酸和可溶性蛋白含量各覆蓋處理與CK相比無顯著性差異。各覆蓋處理糖酸比表現為T1＞T2＞CK＞T3。可溶性固形物含量T1和T2覆蓋處理顯著高于CK，較CK分別提高12.02%、9.50%，T3覆蓋處理與CK相比無明顯提高。

表8 不同覆蓋材料對棗果實品質的影響

3 討論

3.1 果園覆蓋對土壤溫度的影響

果園土壤溫度是影響果樹根系生長的關鍵因素之一。果園覆蓋能降低夏季果園的土壤溫度，深草覆蓋有利于夏季果園土壤降溫，減少果園土壤溫度的急劇變化，從而減輕夏季高溫對果樹的傷害［10］。果園進行秸稈和深草覆蓋后在地面與大氣熱量交換時形成隔離層，減緩太陽輻射對土壤的熱量傳遞，而且減少土壤水分的蒸發從而降低了果園土壤溫度［11］。研究發現，對種植玉米田間試驗噴施液態地膜有助于提高玉米整個生育期的土壤溫度［12］。果園地布覆蓋后表層和深層土壤均有一定的降溫作用，從而有利于干旱高溫季節果樹根系的生長［13］。園藝地布和秸稈覆蓋能不同程度降低6—9月份的土壤溫度［14］。本研究表明，各覆蓋處理對土壤溫度的影響以0～10 cm土壤效果顯著。與CK相比，T1和T2覆蓋處理能明顯降低地溫，其中T1覆蓋處理效果較好，在6—9月與CK相比分別降低0.7℃、1.1℃、1.1℃、1.3℃；T2次之，而T3覆蓋處理的地溫高于對照，由于液態地膜和塑料薄膜作用基本相似都能都能起到保溫效果［15］，這與本研究結果一致。且液態地膜會隨著覆蓋時間的增加逐漸降解保溫效果會減弱，而地布覆蓋的時間在5 a以上，極大省了農業成本。因此地布覆蓋對于該地區棗產業發展具有重要意義。

3.2 果園覆蓋對土壤含水量的影響

土壤水分是果樹提質增效的基礎之一，不同的覆蓋材料對土壤的保水效果不同［16］。研究發現，不同類型的塑料地膜覆蓋處理后能提高作物的0～40 cm土層土壤含水率［17］。地布覆蓋減少了土壤水分的無效蒸發，有利于蓄水保墑，提高土壤水分含量［18］。而液態地膜作為一種新型覆蓋材料不但能有效地減少土壤水分蒸發還能根除白色污染［19］。本研究表明，不同的覆蓋材料對棗園土壤含水量的提高均不同。3種覆蓋處理對果園土壤的保水效果，T1＞T2＞T3；由于地布覆蓋隔絕了太陽光對土壤的直接輻射減少了土壤水分的無效蒸發，因此在旱季水地區地布覆蓋能減緩棗園土壤水分流失對調節棗園土壤水分具有重要作用。

3.3 果園覆蓋對樹體生長指標的影響

陳汝等[20]研究發現，蘋果園進行秸稈覆蓋和園藝地布覆蓋后均可顯著提高葉片葉綠素含量，與對照相比分別提高1.9%和2.2%。果園覆蓋逐漸改善了果樹根系生長土壤微環境，使得根系對土壤水分和養分的吸收能力提升，間接地促進果樹樹體生長[21]。本研究表明，棗園覆蓋處理能顯著增加新梢枝生長及粗度、棗吊的生長及粗度。這與陳雪[22]等研究結果一致。綜合比較，不同覆蓋材料處理對樹體生長的影響依次為T1＞T2＞T3＞CK。

果園覆蓋能提高棗葉片葉綠素相對含量和氮含量，主要原因是果園覆蓋后提高了土壤水分和土壤養分間接地促進了地上部的枝條及葉片的生長［23］。本研究表明，對于棗葉片葉綠素相對含量和葉片氮含量與CK相比同樣是地布覆蓋提高效果最明顯。其中T1覆蓋處理時效果明顯，T2覆蓋處理次之。這與李宏建等［24］研究結果一致。而T3覆蓋處理并沒有顯著提高其含量，可能是隨著覆蓋時間增加液態地膜逐漸降解有關。

3.4 果園覆蓋對棗果實品質的影響

果園地表覆蓋后能提高果樹的樹體生長，且有效提高果樹產量及品質［24］。相關研究表明，對桃園地布覆蓋能顯著提高桃果實單果重、維生素C含量和可溶性糖含量［25-26］。地布覆蓋下桃樹果實的可溶性糖含量及維生素C含量有所提高，而可滴定酸低于對照處理［27］。王金峰等［28］研究表明，地布覆蓋改善了果實可溶性固形物含量同時降低了果實酸度，本研究結論與之相似。本研究發現，與CK相比T1覆蓋處理能夠顯著提高棗果實維生素C含量和可溶性糖含量的積累，T2覆蓋處理次之，其中T3覆蓋處理并沒有顯著提高其含量，各覆蓋處理對于可滴定酸、可溶性蛋白并沒有明顯提高。同樣糖酸比、可溶性固形物含量均以T1覆蓋處理的效果最為顯著，其次為T2覆蓋處理，因此棗園T1覆蓋處理能有效改善棗果實品質。

4 結論

綜上所述，在南疆干旱區棗園不同覆蓋處理下，果園T1和T2覆蓋處理不同程度地降低了棗園0～30 cm的土壤溫度，其中T1覆蓋處理效果優于T2覆蓋處理。同樣地布覆蓋提高了0～60 cm的土壤含水量、棗樹樹體生長、葉片葉綠素相對含量、葉片氮含量，改善了棗果實品質維生素C、可溶性糖、可滴定酸、糖酸比、可溶性固形物、可溶性蛋白等含量，均以T1覆蓋處理效果最好。