柑橘需水規(guī)律研究進(jìn)展及趨勢展望

王 武，楊海建，洪 林，楊 蕾，王 敏，李 霜

（重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，重慶 401329）

目前，我國灌溉面積占耕地面積的50%左右，農(nóng)業(yè)用水量占全國總用水量的70%以上。但是，我國農(nóng)業(yè)水分利用效率僅為0.45 左右，遠(yuǎn)低于國際灌溉水有效利用效率（0.7～0.8）。如果采用先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)，灌溉水利用效率可從0.4 提高到0.6，每年可節(jié)約用水800 多億m3。《國務(wù)院關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》（國發(fā)〔2012〕3 號）、《中國水資源公報(bào)2017 年》、《農(nóng)業(yè)灌溉用水定額：柑橘》，對我國用水總量定下了發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)。只有準(zhǔn)確掌握作物不同生育階段的需水量才能制定高效的灌溉方案和技術(shù)措施，進(jìn)一步提高水資源利用效率，節(jié)約用水，緩解水資源短缺[1-3]。噴灌、滴灌、滲灌等先進(jìn)的灌溉方式逐步取代漫灌、溝灌、澆灌等傳統(tǒng)的灌溉方式，大幅度地提高了灌溉水的利用效率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約用水、增產(chǎn)增效。

根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）2019 年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國柑橘種植面積261.73 萬hm2，產(chǎn)量4 584.54 萬t，柑橘產(chǎn)業(yè)已成為我國第一大果樹產(chǎn)業(yè)，形成了4個(gè)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)帶（浙南閩西粵，東寬皮柑橘帶；贛南湘南桂北，臍橙帶；鄂西湘西，寬皮柑橘帶；長江上中游，甜橙帶）和2 個(gè)特色基地（陜西漢中、云貴2 個(gè)特色優(yōu)勢柑橘基地）的產(chǎn)業(yè)格局，鮮果供應(yīng)期有10個(gè)月左右。水分是柑橘生長發(fā)育的基礎(chǔ)，是其進(jìn)行生命活動的必要條件，柑橘園水分管理是否科學(xué)合理將直接影響柑橘的生長發(fā)育、果實(shí)的產(chǎn)量與品質(zhì)。尤其是在柑橘生長發(fā)育的需水關(guān)鍵期，必須保證土壤灌溉用水充足。柑橘主產(chǎn)區(qū)水資源總量較為充足，多年平均降雨量在1 200～1 500 mm，基本能夠滿足柑橘產(chǎn)業(yè)的需水要求。但存在地區(qū)水土資源配置不平衡、降雨時(shí)空分布不均等問題，導(dǎo)致部分柑橘主產(chǎn)區(qū)水旱（澇災(zāi)、旱災(zāi)）災(zāi)害頻發(fā)。其次，由于柑橘產(chǎn)業(yè)主要分布在山區(qū)丘陵地帶、柑橘果園灌溉用水量大、排灌系統(tǒng)落后或不完善、栽培管理技術(shù)落后等原因，柑橘抵御自然災(zāi)害方面的能力較差，尤其季節(jié)性的高溫伏旱導(dǎo)致的嚴(yán)重缺水問題，制約或阻礙了柑橘產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

彭良志指出我國柑橘主產(chǎn)區(qū)存在春旱、伏秋干旱和冬旱。春旱主要分布在西南產(chǎn)區(qū)，為柑橘春梢生長和開花著果階段。伏秋干旱在各柑橘產(chǎn)區(qū)普遍存在，此時(shí)為果實(shí)迅速膨大期。冬旱在江南柑橘產(chǎn)區(qū)時(shí)有發(fā)生，在果實(shí)成熟期和花芽分化期[4]。解決季節(jié)性伏旱缺水難題的根本措施是大力發(fā)展高效節(jié)水技術(shù)，加快灌溉方式從低效粗放型向適產(chǎn)高效型的轉(zhuǎn)變，同時(shí)以灌溉制度優(yōu)化、水肥協(xié)同精準(zhǔn)調(diào)控為核心，提高水肥資源利用率，實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變[5]。

1 柑橘需水量

作物需水量是作物生理需水量和生態(tài)需水量之和。作物需水量因作物種類、地區(qū)、年份（月份）而差異較大。作物需水量可以參考作物蒸發(fā)量。作物蒸發(fā)量是反映作物耗水量的重要指標(biāo)，在實(shí)際計(jì)算中，作物需水量等于植株蒸騰與株間蒸發(fā)消耗的水量之和（蒸發(fā)量）[6]。目前，作物蒸發(fā)量間接預(yù)測方法或模型超過50種，其中間接估算法中的彭曼—蒙特斯公式因其較高的準(zhǔn)確性和良好的適用性被廣泛使用。梁文經(jīng)[7]（1987 年）、林子騰[8]（1995 年）、鄒戰(zhàn)強(qiáng)[9-10]等基于氣象因子指出廣東省不同產(chǎn)區(qū)柑橘多年需水量在900～960 mm 之間。楊文根據(jù)《灌溉試驗(yàn)規(guī)范》（SL 13—90）中水量平衡公式求出廣東省梅州地區(qū)臍橙需水量為659.8 mm[11]。譚宏偉等研究表明廣西柑橘年均需水量為1 187 mm[12]。

根據(jù)多個(gè)柑橘產(chǎn)區(qū)的研究表明，柑橘產(chǎn)量在600～2 000 kg/667 m2時(shí)，需水量為750～1 000 mm，即每生產(chǎn)1 kg 柑橘果實(shí)需水0.3～0.5 m3。柑橘需水量計(jì)算公式為ETc=68.18E00.350Y0.075，式中ETc 為柑橘全年需水量，Y 為柑橘果實(shí)產(chǎn)量，單位為kg/667 m2，E0全年水面蒸發(fā)量，單位為mm[6]。鄒戰(zhàn)強(qiáng)研究提出柑橘月田間需水量=27.57+0.56x 月水面蒸發(fā)量。柑橘需水量與產(chǎn)量的回歸方程為對數(shù)曲線，即柑橘需水量=288.45×lnY﹣1010.19，式中Y 為柑橘產(chǎn)量，單位為kg/667 m2，并推算出每生產(chǎn)1 kg 的柑橘果實(shí)的耗水量為1.09 mm，相當(dāng)于0.73 m3/667 m2[10]。

此外，柑橘需水量的大小同樹齡有關(guān)，幼樹耗水較少，成年樹耗水量較大。林子騰研究表明廣東潮州地區(qū)1 齡柑橘需水強(qiáng)度為2.5 mm·d-1，2 齡柑橘為2.73 mm·d-1，3～4齡柑橘需水強(qiáng)度分別為3.66 mm·d-1和3.72 mm·d-1[8]。

2 柑橘各生育階段需水規(guī)律

柑橘是多年生經(jīng)濟(jì)作物，不同生長發(fā)育階段對水需求不同。按月份劃分，7—8 月夏梢生長期和果實(shí)膨大期的日需水強(qiáng)度較大，即3.0～3.9 mm·d-1；12月至次年1 月果實(shí)成熟期和休眠期日需水強(qiáng)度較小，即0.2～0.8 mm·d-1。金初豁等研究表明重慶江津地區(qū)錦橙物候期日耗水量花期＞花蕾期＞萌芽抽梢期[13-15]。金初豁等[15]、鄧勝興[16]的研究表明果實(shí)膨大期是柑橘生長發(fā)育的需水臨界期，即灌溉關(guān)鍵期。楊文研究表明臍橙果實(shí)膨大期日耗水量最多，果實(shí)成熟期日耗水量最少[11]。冉梽乂研究提出不知火柑橘耗水強(qiáng)度隨生育期呈先增后減的趨勢，即果實(shí)膨大期＞果實(shí)成熟期＞幼果期＞抽梢開花期[17]。鄒戰(zhàn)強(qiáng)研究表明廣東地區(qū)柑橘多年平均需水量為951.7 mm，其中花芽期需水量92.77 mm，占9.75%，平均日需水強(qiáng)度1.25 mm·d-1；開花掛果期需水量353.13 mm，占37.11%，平均日需水強(qiáng)度3.3 mm·d-1；果實(shí)膨大期需水量374.73 mm，占39.37%，平均日需水強(qiáng)度3.5 mm·d-1；成熟期需水量為131.0 mm，占13.77%，平均日需水強(qiáng)度1.7 mm·d-1[10]。冉梽乂（2020 年）研究表明不知火柑橘抽梢開花期、幼果期、果實(shí)膨大期、果實(shí)成熟期的平均耗水量分別為23.23 mm、93.49 mm、363.00 mm、145.38 mm[17]。

3 柑橘行間與樹下土壤水分消耗規(guī)律

柑橘果園土壤水分主要靠自然降雨和人工補(bǔ)給，并以自然降雨為主。而土壤供水能力與水源、土壤自身水分性狀有關(guān)。自然降雨和土壤水分條件能否與果樹生理需水相協(xié)調(diào)，將直接影響果樹生產(chǎn)。從柑橘生長周期來看，柑橘的生理需水高峰期為春梢—花期、果實(shí)迅速增大期。研究結(jié)果顯示，通常1 cm厚的土層可以蓄水1 mm左右，有效土層的厚薄直接影響到土壤含水量和柑橘的抗旱能力。伏秋干旱季節(jié)，柑橘園每天的耗水量為4～5 mm（即每667 m22.7～3.3 m3），柑橘果園有效土層1 m 的土壤蓄水可供維持20 d左右[4]。

柑橘耗水區(qū)域主要為樹下、樹冠下、樹間，分析不同區(qū)域柑橘耗水的分布規(guī)律有利于灌溉技術(shù)的確定。廣東省潮州市的試驗(yàn)結(jié)果表明，1）柑橘樹間和樹冠下的水分消耗基本一致，耗水量主要集中在上層土壤（0～15 cm）。垂直分布則不同（隨著土層深度的增加，土層耗水量逐漸降低）：0～15 cm 土層的耗水量，樹間為9.15 mm，樹冠下為7.31 mm；25～35 cm土層的耗水量，樹間為1.55 mm，樹冠下為1.85 mm。2）樹下的土壤水分消耗總量較少，各土層間差異較小，0～15 cm土層為2.23 mm，25～35 cm土層為2.19 mm[6]。謝遠(yuǎn)玉等研究表明，不同土層含水率對果實(shí)膨大速度的影響不同，以0～30 cm 土層的土壤含水率對果徑增長影響最為顯著；在高溫干旱季節(jié)可采用部分根區(qū)0～30 cm 土層的非充分穴灌方法，以快速提高若干個(gè)樹冠內(nèi)0～30 cm 土層區(qū)域的土壤含水量[18]。因此，可以對柑橘植株采取局部灌溉，這樣既能滿足樹體需水要求，又能充分發(fā)揮抗旱灌溉的效率，節(jié)約用水量。

4 柑橘適宜土壤濕度

在果樹的整個(gè)生長發(fā)育期中，缺水對植株新陳代謝和產(chǎn)量影響最大的時(shí)期，以及果樹對缺水反應(yīng)最敏感的時(shí)期稱為果樹的需水臨界期。一般果樹新梢旺長期和幼果膨大期為第1 個(gè)需水臨界期，果實(shí)迅速膨大期為第2 個(gè)需水臨界期[19]。根據(jù)柑橘需水相關(guān)資料，柑橘不同的生長發(fā)育期對水的需求量也不同，對土壤濕度要求也不同。柑橘生長發(fā)育的土壤適宜濕度（含水量）為田間持水量的60%～85%（即土壤含水量15%～25%）。2－4月為柑橘的抽梢開花期，土壤含水率為19%～24%。5—6 月為柑橘的落果及夏梢抽生期，土壤含水率為21%～24%。7—10 月為柑橘果實(shí)生長膨大期，7—8 月土壤含水率為20%～25%。9—10 月是柑橘果樹的生長高峰期，對水分的需要量劇增，土壤含水率為21%～26%。11 月至次年1 月為果實(shí)著色成熟期，土壤含水率應(yīng)為20%～24%[6]。鄒戰(zhàn)強(qiáng)研究表明柑橘花芽期土壤水分控制在田間持水量的60%～65%，開花掛果期控制在65%～70%，膨大期控制在80%，成熟期控制在70%，采果后控制在60%[9]。金初豁等研究表明，8—10 月土壤含水率的高低對錦橙果實(shí)的第3 次生長高峰有直接影響，植株根系分布層土壤含水率為20%～25%（即田間持水量的78%以上）；土壤含水率低20%、葉片水勢在-7.09、葉片水分飽和虧達(dá)6%，可作為生長期灌水的生理指標(biāo)[13-15]。張?jiān)瀑F等研究表明，錦橙2—4 月抽梢開花期的土壤含水量為20.1%～24.5%，5—6 月生理落果及夏梢抽發(fā)期的土壤含水量為20.8%～24.07%，7—10 月果實(shí)膨大期的土壤含水量為20.7%～24.2%，11—12 月果實(shí)成熟后花芽分化期的土壤含水量為20.2%～25.7%[20]。梅穎研究表明，四會甜橙萌芽水土壤水分為60%，抽梢水為75%，保果水為80%[21]。

柑橘90%以上的須根和吸收根系分布在10～40 cm 土層。王躍生通過多年觀測表明，當(dāng)噴水量在22.5～30 mm 時(shí)，耕作層土壤水分可增加10%～30%，土壤可濕潤30～50 cm，基本能滿足柑橘需水量。因此，柑橘噴灌濕潤層深度定在30～40 cm 土層較為適[22]。楊文研究表明，臍橙的灌溉計(jì)劃濕潤層深度為40 cm，開花坐果期的土壤含水量為田間持水量的45%～55%，果實(shí)膨大期的土壤含水量為田間持水量的55%～70%，果實(shí)著色期和成熟期的土壤含水量為田間持水量的45%～55%[11]。周靜研究表明，柑橘生產(chǎn)中的最佳紅壤水分含量為75%[23]。據(jù)西南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究資料顯示，厚度小于30 cm 的紫色丘陵坡地土層的抗旱能力最多為7 d，土層厚度50 cm 以上的可達(dá)15 d，坡頂上、坡腰土和坡腳土的抗旱能力分別為3～5 d、5～10 d、10～15 d。根據(jù)重慶地區(qū)黏質(zhì)壤土的保水能力（田間持水量為26%～27%），紫色黏壤土適宜的土壤含水量為20%～25%，低于20%，即相當(dāng)于低于田間持水量的75%，為灌水指標(biāo)[24]。彭良志研究表明，伏秋干旱期間果園覆蓋10～20 cm 厚的稻草或秸稈雜草等，0～20 cm土層的含水量增加3%～12%，表層土溫下降10～15 ℃，能有效減緩表層土壤蒸發(fā)量，提高果樹抗旱能力[4]。

5 降雨量與柑橘需水量

柑橘正常生長發(fā)育期需要年降雨量1 000～1 500 mm、土壤相對含水量60%～80%。柑橘生長期年降雨量低于1 000 mm 以下，果實(shí)總體表現(xiàn)為果小且風(fēng)味差。年降雨量不宜超過1 500 mm，降雨量過大時(shí)，果實(shí)風(fēng)味淡，易裂果。柑橘不同生長階段對土壤水分需求不盡相同，自然降雨和灌溉是果園土壤水分主要的補(bǔ)充來源。其中，自然降雨的土壤滲透量是果樹生長發(fā)育可以直接利用的水分。降雨形成的徑流量和植被冠層截留量是無法被植被利用的，為無效降雨。降雨量與無效降雨之間的差值，或降雨量中被作物生產(chǎn)直接或間接利用的水量稱為有效降雨量。不同的降雨量有不同的降雨有效利用系數(shù)（見表1），有效降雨量=每旬實(shí)際降雨量×降雨有效利用系數(shù)(k)。通過計(jì)算作物不同生育期的蒸散量和需水系數(shù)，計(jì)算出作物不同生育期需水量，然后結(jié)合同期有效降雨量確定作物需要灌溉或滴灌的定量值。當(dāng)實(shí)際有效降雨量大于當(dāng)前作物需水量時(shí)，作物不需灌溉；當(dāng)實(shí)際有效降雨量小于當(dāng)前作物需水量時(shí)，兩者的差值，即為灌溉量[6-9]。張泉指出，在作物根系計(jì)劃濕潤層水分和自然降雨無法滿足作物生長所需水分的情況下，需要通過灌溉來滿足作物正常生長需求，其灌溉補(bǔ)充的水量稱為凈灌溉需水量，年內(nèi)各階段凈灌溉需水量=年內(nèi)各階段需水量-年內(nèi)各階段有效雨量[25]。

表1 降雨量有效利用系數(shù)

謝遠(yuǎn)玉等研究表明，在無人工灌溉補(bǔ)水條件下，降雨量成為土壤含水率的決定因素。生產(chǎn)實(shí)踐中可以把旬降雨量70 mm 作為柑橘是否需要灌溉的參考指標(biāo)，當(dāng)旬降雨量低于70 mm 時(shí)，柑橘園需要充分灌溉；當(dāng)旬降雨量超過70 mm 時(shí)，需及時(shí)采取排水等技術(shù)措施，以改善柑橘園土壤三態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）的組成結(jié)構(gòu)[18]。凡改恩等研究表明，浙江省臺州地區(qū)1—6 月的有效降雨量基本能夠滿足柑橘越冬期、花芽分化期、枝梢萌發(fā)期、花期、生理落果期的生理需要；7—8 月的夏梢生長期、9—10 月的果實(shí)發(fā)育期的有效降雨量均少于此時(shí)柑橘的需水量，需及時(shí)灌溉；11月至次年1月的有效降雨量少于柑橘的需水量，此時(shí)是果實(shí)成熟期不宜過多灌水，否則對果實(shí)品質(zhì)不利[26]。阮光倫等研究指出，涪陵、豐都地區(qū)常年平均降雨量為1 036～1 182 mm，降雨量主要集中在4—10 月，占全年降雨的85%左右，其中7—8 月高溫少雨，伏旱頻繁；從降雨量的時(shí)空分布來看，春季占27%～32%，夏季占37%～43%，秋季占24%～28%，冬季占4%～8%；在海拔600 m以下的柑橘產(chǎn)區(qū)，徑流為342～399 mm，相當(dāng)于每667 m2土地上有228～266 t水流失，故需采用主動抗旱措施，或者截留貯蓄一定的徑流量作為旱季柑橘園灌溉的補(bǔ)充水源[24]。譚宏偉等研究表明，廣西柑橘種植區(qū)全年降雨量1 224.2 mm，降雨主要集中在5—9月；由于降雨集中、強(qiáng)度大，降水除一部分被柑橘生長發(fā)育吸收利用外，其余大部分降雨形成地表徑流或流入地下深層而流失；由于降雨時(shí)空分布不均，柑橘種植產(chǎn)區(qū)存在季節(jié)性干旱[12]。

此外，金初豁等指出，四川盆地柑橘產(chǎn)區(qū)年降雨量為1 000～1 200 mm，時(shí)空分布不均勻；春季抽梢開花期及果實(shí)膨大期的雨量分布，對當(dāng)年產(chǎn)量有較大的影響[13-15]。謝遠(yuǎn)玉等研究表明，柑橘果實(shí)生長量與降雨量為二次曲線關(guān)系，旬降雨量與旬柑橘果實(shí)增量呈正相關(guān)。柑橘果實(shí)生長量與土壤含水率的關(guān)系是指數(shù)關(guān)系，以0～30 cm土層的土壤含水率最為顯著[18]。

6 柑橘需水模型

作物水分生產(chǎn)函數(shù)是指反映作物水分投入與產(chǎn)量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，自變量通常為灌水量、耗水量、土壤含水量，其中以耗水量為自變量的水分生產(chǎn)函數(shù)最為常見。楊文構(gòu)建臍橙全生育期水分生產(chǎn)函數(shù)模型和階段水分生產(chǎn)函數(shù)Jensen 模型，估算臍橙產(chǎn)量的精度較高[11]。冉梽乂建立5 個(gè)低壓滴灌臍橙水肥—產(chǎn)量模型，各模型水肥敏感系數(shù)大小整體呈果實(shí)膨大期＞抽梢開花期＞幼果期＞果實(shí)成熟期的規(guī)律；其中Minhas 模型模擬水肥與產(chǎn)量的精度較高；Q_Rao 模型模擬水肥與果實(shí)品質(zhì)的精度較高[17]。

作物蒸散量是反映作物耗水量的重要指標(biāo)。柑橘果園水分蒸散量是表征耗水量的重要指標(biāo)，精細(xì)模擬與預(yù)測蒸騰速率有助于植株需水量的確定。鄒戰(zhàn)強(qiáng)建立柑橘需水量與水面蒸發(fā)的回歸方程、柑橘需水量與產(chǎn)量的回歸方程，可信度分別達(dá)99%、95%[10]。黃海洪等基于20 年的氣象要素設(shè)計(jì)構(gòu)建了桂林地區(qū)柑橘定量滴灌模型，提出柑橘春芽開放期土壤相對濕度為60%～65%，種植密度為1 500 棵·hm-2，滴灌流速為5 mL·s-1，則滴灌時(shí)間為約22 min，實(shí)際灌溉量9.9 m3·hm-2[27]。張慶玉等以氣象因子組合基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)構(gòu)建了柑橘樹日間蒸騰速率精細(xì)預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)了10 min 間隔的精確預(yù)測[28]。謝家興等基于氣象數(shù)據(jù)集采用長短期記憶（LSTM）方法設(shè)計(jì)構(gòu)建了柑橘園蒸散量預(yù)測模型，該模型具有較高的精度[29]。

7 柑橘灌溉系統(tǒng)

隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展、專業(yè)分析軟件的普及、多學(xué)科跨領(lǐng)域研究的交叉融合，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐漸運(yùn)用到作物干旱監(jiān)測與預(yù)警領(lǐng)域，并發(fā)揮了重要作用。我國常用的旱情預(yù)警指標(biāo)是土壤含水量。2010 年重慶忠縣建成柑橘信息化管理系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)控果園不同區(qū)域的土壤含水量、葉面濕度溫度，實(shí)現(xiàn)旱情智能決策和肥水自動灌溉。周雙燕構(gòu)建以柑橘土壤含水量和柑橘葉片含水量為旱情預(yù)警指標(biāo)的柑橘旱情預(yù)警模型，旱情預(yù)警結(jié)果更加精確和可靠[30]。馬敏基于GSM 構(gòu)建山地柑橘果園灌溉系統(tǒng)管理平臺，實(shí)現(xiàn)對柑橘園的科學(xué)監(jiān)測和灌溉[31]。羅紅品等設(shè)計(jì)和構(gòu)建了柑橘不同深度根系的溫度和濕度遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對柑橘不同深度根系的溫度和濕度遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測和精確灌溉[32]。

曾文果基于柑橘根部土壤溫濕度、灌溉量、降雨量等參數(shù)設(shè)計(jì)構(gòu)建了可編程控制器和人機(jī)界面的柑橘水肥一體自動灌溉系統(tǒng)，探討了柑橘植株生長量、產(chǎn)量、品質(zhì)與灌溉量的相關(guān)性[33]。鄧勝興[16]、許昕[34]構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的柑橘園信息獲取與系統(tǒng)管理平臺，實(shí)現(xiàn)了對柑橘果園科學(xué)監(jiān)測和灌溉。楊偉志等基于物聯(lián)網(wǎng)和人工智能設(shè)計(jì)構(gòu)建了柑橘灌溉專家系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測到果園環(huán)境，并根據(jù)柑橘不同時(shí)段需水量和自然降雨情況，實(shí)現(xiàn)智能化自主決策指導(dǎo)果農(nóng)果園灌溉[35]。賴俊桂等基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)構(gòu)建了山地柑橘園灌溉控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了柑橘園的土壤濕度的監(jiān)測和精準(zhǔn)灌溉[36]。高鵬基于物聯(lián)網(wǎng)和長短期記憶設(shè)計(jì)構(gòu)建了柑橘園土壤含水量和電導(dǎo)率預(yù)測模型，在指導(dǎo)柑橘果園灌溉與施肥方面具有較高的精確度[37]。

8 柑橘灌溉制度

2021 年水利部發(fā)布《農(nóng)業(yè)灌溉用水定額：柑橘》，其中指出重慶地區(qū)屬于I 渝西丘陵區(qū)50%水文年，用水定額單位為m3/667 m2，通用值150，先進(jìn)值中的管道防滲灌溉104、管道輸水灌溉91、噴灌91、微噴86；75%水文年，通用值185、先進(jìn)值中的管道防滲灌溉129、管道輸水灌溉113、噴灌113、微噴106[3]。柑橘灌溉制度隨各地氣候條件和土壤類型的變化而變化，確定灌水定額首先要擬定灌水土層深度。根據(jù)柑橘土壤各層的水分消耗百分比和根系分布規(guī)律，確定計(jì)劃濕潤層的深度。柑橘植株根系主要分布在土層10～40 cm 以內(nèi)，0～30 cm 土層水分消耗量占到80%以上，40 cm 以下土層水分消耗量很小。因此，計(jì)劃濕潤層的最大深度可定為40 cm。灌水周期取決于耗水強(qiáng)度與降雨分布，以及土壤一次所能承受的最大持水量。一般柑橘灌水定額為20～30 mm，灌水周期因柑橘生育階段耗水強(qiáng)度的不同存在較大的差異[6]。

梁文經(jīng)利用氣象資料（降雨量）推算出廣東四會地區(qū)柑橘全年需水量為900.8 mm，實(shí)測值為917.1 mm，指出柑橘噴灌定額是豐水年0 mm、平水年117 mm、枯水年406 mm[7]。陳仲文提出，長江三峽柑橘帶涪陵地區(qū)柑橘的灌水定額，滴灌為4 mm·d-1，微噴灌為5 mm·d-1，低壓管灌為6 mm·d-1，輪灌期為4 d，灌溉量（L·株-1）分別為115.2、144、172.8，灌水次數(shù)分別為15、15、12，灌溉定額（m3/667 m2）分別為128、160、192[38]。鄒戰(zhàn)強(qiáng)提出，柑橘多年平均需水量為951.7 mm，灌水計(jì)劃層深度定為40 cm；灌水定額為21 mm，每次灌水時(shí)間為3 h；灌水周期，花芽期為20～25 d，開花掛果期為7～10 d，果實(shí)膨大期為5～7 d，成熟期為15～20 d；灌溉定額在豐水年、平水年、一般干旱年、嚴(yán)重干旱年分別為0.3、191.9、358.1、503.5 mm，年平均灌水次數(shù)分別為0、9、18、24 次[10]。王躍生研究表明，不同水文年份柑橘果園年耗水量為900～1 100 mm，日耗水量為2.5～3 mm；其中，花芽期耗水170 mm 左右，開花掛果期340 mm 左右，果實(shí)膨大期340 mm 左右，成熟期140 mm 左右；在7—10 月果實(shí)膨大期，需灌水3～8 次，灌水量22～30 mm·次-1，灌溉周期為7—8 月5～7 d，9—10 月7～10 d[22]。楊文研究表明，臍橙開花坐果期、果實(shí)膨大期、果樹著色期、成熟期的灌水定額分別為15.54、23.31、15.54、15.54 mm，灌水周期分別為12、8、11、37 d，灌水次數(shù)分別為4、10、3、2 次[11]。劉行剛等提出，三峽庫區(qū)云陽地區(qū)70.33 hm2的柑橘園灌溉系統(tǒng)，濕潤土層深度為45 cm，系統(tǒng)流量為35.42 m3·h-1，灌水定額為3.98 mm，系統(tǒng)工作時(shí)間為22 h·d-1，灌水周期為3.8 d[39]。冉梽乂研究表明，不知火柑橘在低壓滴灌避雨栽培時(shí)的最優(yōu)灌溉管理模式為抽梢開花期、幼果期、果實(shí)膨大期、果實(shí)成熟期灌水定額依次為7.7、13.2、21.9、12.6 mm，灌溉頻率分別為10、8～10、7、10～11 d[17]。

9 需水量對柑橘果實(shí)品質(zhì)的影響

作物在不同生育階段對水分虧缺的敏感性不同，主要表現(xiàn)在作物生長量和品質(zhì)方面。柑橘果實(shí)中含80%～90%的水分，水分與果實(shí)品質(zhì)的形成密切相關(guān)。當(dāng)干旱導(dǎo)致樹體內(nèi)水分虧缺時(shí)，葉片往往從果實(shí)中奪取水分，從而影響柑橘果實(shí)品質(zhì)的形成，表現(xiàn)為果實(shí)膨大受阻、產(chǎn)量降低。金初豁等研究表明，錦橙果實(shí)生長膨大期的8—10 月多次干旱缺水，影響錦橙果實(shí)生長發(fā)育，導(dǎo)致果實(shí)單果重減少[14]。周靜研究表明，土壤水分匱乏直接導(dǎo)致柑橘減產(chǎn)30%～50%[23]。陳瑛等研究表明，當(dāng)土壤相對含水量低于45%時(shí)，臍橙單果重較對照顯著降低26%～29%[40]。譚宏偉等研究結(jié)果表明，柑橘灌溉處理較缺乏灌溉條件處理增產(chǎn)25.38%～27.72%[12]。而鄧勝興研究表明，在非充分灌溉條件下，柑橘不同生長時(shí)期隨著土壤相對含水量的減少，柑橘植株生長量低于對照；柑橘生長發(fā)育時(shí)期適度的水分虧缺（SRWC=65%）可以提高果實(shí)品質(zhì)和水分利用效率，對產(chǎn)量沒有影響[16]。張效星等[41]、陳昱辛等[42]研究表明，柑橘果實(shí)膨大期和果實(shí)成熟期輕度虧水處理（SWC≤75%、CK80%）對產(chǎn)量沒影響。李鴻平等提出，在柑橘抽梢開花期，中度虧水處理（CK85%）、幼果期輕度虧水處理（CK70%）、果實(shí)膨大期充分灌溉CK（100%）、果實(shí)成熟期輕度虧水處理（CK85%）的低壓灌溉組合方式，可以提高產(chǎn)量和水分利用效率[43]。

張?jiān)瀑F等在錦橙果實(shí)生長膨大期，灌水處理的果徑均大于對照[20]。徐淑君等采用不同的灌溉方式對柑橘成年樹進(jìn)行灌水試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)滴灌更有利于提高單株產(chǎn)量、單果重，以及降低裂果率[44]。張中華等設(shè)計(jì)實(shí)施了柑橘種植面積45.33 hm2的智慧灌溉水肥一體化系統(tǒng)，產(chǎn)量提高10%～15%（300 kg/667 m2），并且明顯改善外觀品質(zhì)[45]。

干旱脅迫引起柑橘果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)的改變，表現(xiàn)為輕度干旱脅迫可提高果實(shí)可溶性糖含量、改善果實(shí)品質(zhì)，但重度干旱脅迫下植物正常的水分代謝、光合作用受到抑制，從而影響同化物質(zhì)的積累，果實(shí)中可滴定酸含量增加，內(nèi)在品質(zhì)受到顯著影響。楊文研究表明，臍橙果實(shí)膨大期輕度水分虧缺處理（70%～55%FC）和果實(shí)著色期中度水分虧缺處理（55%～45%FC），均可提高果實(shí)的糖分含量（12.2%～14.5%）和維生素C 含量（15.1%～21.5%），產(chǎn)量提高9.2%[11]。周鐵等研究表明，湖南省冰糖橙主產(chǎn)區(qū)降水的時(shí)空分布明顯不均；2018年冰糖橙果實(shí)膨大期7—9月郴州產(chǎn)區(qū)雨水較充沛（降水量364.0 mm），果實(shí)品質(zhì)發(fā)育正常；而懷化產(chǎn)區(qū)干旱少雨（降水量217.7 mm），干旱對果實(shí)品質(zhì)產(chǎn)生不可逆影響，果實(shí)變小、產(chǎn)量下降和酸度升高[46]。安華明等研究表明，微噴灌提高了椪柑植株枝梢生長量和產(chǎn)量，明灌處理提高了椪柑果實(shí)可溶性固形物、糖、酸及維生素C 的含量[47]。樊衛(wèi)國等研究表明，在喀斯特地貌臍橙果園灌溉，臍橙萌芽期、春梢抽生期和開花期均提早30 d左右，葉片壽命延長1～6 個(gè)月、平均單果重310～362 g（對照221.5 g），可溶性固形物為13%～14%（對照12%），但果實(shí)成熟期較對照延后10～22 d[48]。

10 需水量對柑橘植株光合作用的影響

鄧勝興研究表明，非充分灌溉條件下，隨著土壤相對含水量的降低，不同時(shí)期柑橘葉片的凈光合速率和蒸騰速率呈下降趨勢，而氣孔阻力呈升高的趨勢；不同水分處理下的柑橘葉片凈光合速率日變化模式有所不同[16]。張效星等研究表明，在果實(shí)膨大期和果實(shí)成熟期，輕度虧水處理（SWC≤75%）的蒸騰速率顯著降低，葉片氣孔限制值隨虧水度加劇增大，耗水量隨虧水度加劇降低，水分利用效率提高13%、9.5%，葉片瞬時(shí)水分利用效率提高11%和6.87%[41]。陳昱辛等研究表明，在果實(shí)膨大期和果實(shí)成熟期，不同滴灌水肥一體化處理對柑橘光合特性影響顯著，各光合指標(biāo)均隨虧水度加重呈減小趨勢；水分虧缺處理會顯著降低凈光合速率，復(fù)水后有所提高，存在一定的復(fù)水補(bǔ)償效應(yīng)[42]。陳飛等研究表明，在柑橘抽梢開花期、幼果期進(jìn)行滴灌輕度虧水（CK85%）處理，凈光合速率分別提高68.2%～85.1%、22.1%～44.0%，葉片瞬時(shí)水分利用效率分別提高14.0%、14.4%；輕度虧水后復(fù)水出現(xiàn)了超補(bǔ)償效應(yīng)，凈光合速率分別增加6.4%、16.2%，葉片瞬時(shí)水分利用效率分別增加5.8%、16.1%[49]。

11 柑橘需水規(guī)律研究展望

1）分析我國不同柑橘產(chǎn)區(qū)的柑橘生育期需水量、生育期內(nèi)有效降雨量和生育期缺水量的空間分布特征和變化趨勢，明確不同區(qū)域柑橘需水量的時(shí)空變化，為不同柑橘產(chǎn)區(qū)的柑橘灌溉方案和政策制定提供科學(xué)參考。

2）基于互聯(lián)網(wǎng)、氣象資料、土壤資料、柑橘生育期資料等構(gòu)建不同產(chǎn)區(qū)的柑橘大數(shù)據(jù)庫、旱情預(yù)警與灌溉智能決策系統(tǒng)，監(jiān)控柑橘需水規(guī)律預(yù)測曲線和旱情預(yù)警信息，實(shí)現(xiàn)不同柑橘產(chǎn)區(qū)旱情預(yù)警和灌溉標(biāo)準(zhǔn)信息的自動生成和發(fā)布。