新型灌溉技術在果樹中應用的研究進展

摘" 要：果樹是我國農業中重要的支柱產業，而我國水資源匱乏是影響果樹生產的瓶頸問題。近年，研究學者根據果樹的需水特性、生長發育規律、栽培環境條件等因素，研制多種新型節水灌溉技術，并得到較好的試驗印證效果，該文將國內外有關新型灌溉技術在果樹中的研究進行綜合闡述，并對今后新型灌溉技術進行展望，以期將新型灌溉技術更好地服務于果樹生產、提高果園管理水平提供借鑒。

關鍵詞：新型灌溉技術；果樹生產；技術應用；節水灌溉；研究進展

Abstract： Fruit trees are an important pillar industry in China's agriculture， and the scarcity of water resources in China is a bottleneck problem affecting fruit tree production. In recent years， researchers have developed various new water-saving irrigation technologies based on factors such as water demand characteristics， growth and development patterns， and cultivation environmental conditions of fruit trees， and have achieved good experimental results. This paper comprehensively elaborates on the research on new irrigation technologies in fruit trees at home and abroad， and predicts new irrigation technologies in the future， with the aim of better serving fruit tree production and providing reference for improving orchard management level.

Keywords： new irrigation technology; fruit tree production; technical application; water-saving irrigation; research progress

我國是果樹產業第一大國，果品貿易在世界果品市場上占有重要地位[1]。目前，我國果樹種植面積、產量和產值僅次于糧食、蔬菜，排名第三，果樹產業已成為保障食物安全、生態安全、人民健康、農民增收和農業可持續發展的支柱產業，也是促進鄉村振興戰略實施的重要產業[2-3]。據國家統計局數據顯示，2022年我國果園種植面積已達到1.841 5億畝（1畝約等于667 m2，下同），柑橘、蘋果、梨、桃、葡萄和香蕉的種植面積和產量位居前六位，其中柑橘種植產區主要分布在長江上中游、贛南-湘南-桂北、浙-閩-粵和鄂西-湘西柑橘帶，截至2021年種植面積為293.53萬hm2，產量為5 595.61萬噸[4]；蘋果種植區主要分布在環渤海灣和西北黃土高原，截至2021年，種植面積為3 132.12萬畝，產量為3 841萬t[5]；葡萄種植區主要分布在西北及黃土高原、華北及環渤海灣、秦嶺和淮河以南亞熱帶產區，截至2022年，種植已達到1 087.6萬畝，產量1 419.54萬t[6]。

果樹生長離不開水分，我國屬于典型的大陸性季風氣候，降水時空分布不均、夏季高溫多雨、冬季干燥少雨，水資源緊缺已成為制約果樹產業可持續發展的瓶頸問題。補充灌溉是實現果樹豐產穩產的重要措施。而目前生產中，多數果園管理仍按照“豐水高產”的理論采用大水漫灌、多次灌溉，造成樹冠營養生長旺盛、果實品質下降、水分利用效率低下[7-9]。十余年來， 研究學者們對果樹調虧灌溉[10-12]、根系分區交替灌溉[7-8]和果園隔行交替灌溉[13]等進行了廣泛研究， 提出了多種新型灌溉方式和技術，這些技術對于提高果樹豐產穩產具有重要價值和實踐意義。

本文結合國內外有關果樹的新型灌溉技術的最新研究進展，主要闡述了不同灌溉技術的特點和應用范圍，同時對該研究領域中存在的問題和研究前景進行了展望，為新型灌溉技術更好地服務于果樹生產、提高果園管理水平提供借鑒。

1" 根系分區交替灌溉

1.1" 根系分區交替灌溉的特點

根系分區交替灌溉是一種對植物根部交替灌溉的高效節水灌溉方式，這種方式通過改變根區剖面土壤的濕潤方式，刺激根系吸水的補償效應，調節氣孔開度，減少葉部的過多蒸騰，提高水分利用效率[14]。根系分區交替灌溉技術是建立在節水灌溉技術原理與植物感知缺水根源信號的理論基礎上產生的，從而實現節水、豐產、優質、高效的灌溉目的[15]。

1.2" 根系分區交替灌溉在果樹中應用的研究

在研究應用中，農業研究者已開始將這項技術在多種果樹中進行試驗研究，試驗方式以盆栽試驗和大田試驗為主，研究發現分區交替灌溉在蘋果[15]、梨[9]、葡萄[7]等果樹的生長發育及果實品質等方面起到了積極作用[7，9，15]（表1），并在果園管理成本、經濟效益等方面表現突出，尤其是干旱和半干旱果樹生產區，如新疆、陜西、山西等地，這項技術能顯著提升水分利用效率，相對于普通的灌溉方式實現了一個質的飛躍。

2" 隔行交替灌溉

2.1" 隔行交替灌溉的特點

隔行交替灌溉是植物根部分區灌溉的一種方式，這種方式能夠調控植株根系及地上部分的生長和水勢，達到控制營養生長，減輕修剪量，增加營養累積，促進花芽分化的作用[13]。交替灌溉將整體根系的不同部分始終交替處于水分脅迫的狀態，而另一部分則得到水分的充分浸潤，該方法既保證果樹植株水分供給充足，還能使根系生成一定濃度的根源信使根源逆境信使脫落酸（ABA）對部分氣孔進行誘導，關閉氣孔，穩定積累光合產物，大幅削減樹體大量的蒸騰失水，顯著降低大水漫灌時的無效蒸發和蒸騰[20-21]。此以，樹體經過先干旱后補水的過程能極大促進根系的補償生長，刺激樹體發生更多新根，新生的根系能夠生成一定數量的細胞分裂素（CTK）并將CTK傳輸到地上部分，有效促進花芽分化[20]。

2.2" 隔行交替灌溉在果樹中應用的研究

目前，國內外學者對果樹隔行交替灌溉已開展相關研究，并在果實產量、水分利用效率、補償效應和根源信號等方面取得了令人滿意的效果，表明這種灌溉模式可以提高蘋果樹體的水分利用效率，促進糖分積累，提高果實產量和品質[22-23]。但這些研究主要集中在改變植物根區土壤濕潤方式與含水量下限或生育期等對果樹生長、水分利用效率，以及果實產量品質等方面的影響，多采用盆栽試驗[22]，在山西[24]、甘肅[25]、陜西[20]等地區也有大田生產試驗應用研究。李向璽[13]研究表明隔行交替灌溉與常規畦灌相比，節水量達到50%，梨樹的吸收根數量增加，蒸騰速率增加，果園管理成本下降50%。

3" 調控虧缺灌溉

3.1" 調控虧缺灌溉的特點

調控虧缺灌溉（RDI）技術由澳大利亞一家持續農業研究所的科學家Chalmers等在研究桃樹和梨樹的過程中首次提出[10，26]，其原理是在作物的某一個或者某幾個生長階段施加合適的水分脅迫控制植物營養生長和生殖生長的速率，調節光合產物的流向，影響作物體內化合物合成的進程，進而達到預先設定的目標[23，27-28]，當作物在某一個或某幾個階段處于適宜的水分脅迫范圍內時，重新進行灌溉后可以產生生理上的補償效應，所以采用調虧灌溉技術能夠維持甚至提高產量[26，28]。

調虧灌溉可以利用作物生理調節機制主動節水[10]，其原理即在作物某些生長時期進行控水，抑制作物非生產有機物的合成，進而提高產量和品質[26]。

3.2" 調控虧缺灌溉在果樹中應用的研究

調控虧缺灌溉在果樹中應用較多，研究學者主要根據果樹的需水特性、生長發育規律、環境條件等因素進行調控，因此，調控時期和水分虧缺度是調控虧缺灌溉技術研究及應用的核心問題[27-28]。

在研究中，調控虧缺灌溉在葡萄中研究較多。溫越等[10]發現無核白葡萄漿果成熟期調虧灌溉的土壤含水量達到65%～90%時，新梢長度、莖粗及產量雖然無顯著性變化，但可溶性固形物含量和還原性糖含量較充分灌溉分別提高7.80%和5.61%，可滴定酸含量降低22.19%。趙霞等[26]研究發現，在單個生育期對荒漠綠洲區葡萄進行水分虧缺灌溉時，植株高度、新梢生長長度、新梢生長粗度和果實品質等無顯著性變化，但在果實膨大期進行虧缺處理，產量降低40.2%，抽蔓期進行虧水處理，產量能夠增加10.3%；房玉林等[23]認為在大田條件下，水分虧缺（灌水量60%～80%）可以抑制釀酒葡萄副梢生長量，提高水分利用效率，增加可溶性固形物含量和還原糖含量，糖酸比增加，輕度水分虧缺（灌水量80%）有利于葡萄皮中酚類物質含量的積累；劉洪光等[27]研究表明，在葡萄萌芽期、抽穗期控制灌水下限為田間持水率的40%時，產量最高，花期和果實膨大期控水量在田間持水量的40%～50%時，產量最低。

劉鈞慶等[11]研究表明滴灌條件下，75%的輕度調虧對核桃生育期葉片細胞損傷最小，能夠抑制新梢生長和落花落果；趙經華等[12]認為調虧灌溉一定程度上會抑制滴灌核桃的新梢生長和葉面積指數增長，在開花坐果期調虧反而能夠增加果實縱橫徑和單果重；武陽等[29]研究表明對成齡香梨果樹細胞分裂期和果實緩慢膨大期進行調虧灌溉（灌水量為美國A級蒸發皿蒸發量的40%～60%），能夠抑制樹體營養生長，提高果實產量和灌溉水利用效率。

4" 其他新型灌溉方式

隨著我國農業結構的調整，高效、集約、精準的果園灌溉方式已成為未來果樹節水的重要發展趨勢。研究學者們將果樹需水規律、土壤水分特性、果園管理成本、節水技術簡單高效等因素進行綜合考慮，研制出了一批適用于我國林果業發展、價格低廉、簡便實用的灌溉制度，如地下穴灌、地下穴貯滴灌、根區滴灌、容器微灌和節水包滴灌等（表2），這些灌溉技術已在田間開展試驗，并取得較好的實效。

5" 果樹灌溉技術研究展望

5.1" 進一步完善技術核心環節

新型灌溉技術各有特點，各有不同，每項技術都存在核心技術環節，研究學者們還應進行大量的田間試驗，完善核心技術環節，將灌溉技術制定成一套技術操作規程，簡單明了、清晰易學、經濟實用，能夠滿足當地果樹生產的要求。并對核心技術環節進行知識產權保護，有生產核心技術設備的合作企業，防止設備劣質影響節水技術的實施效果，進而提高果樹產業灌溉管理水平，為推進標準化果園管理奠定技術支撐。

5.2" 構建適合當地的高效節水灌溉制度

進一步細化灌溉技術的灌溉量、灌溉時期等技術指標，進一步核算灌溉成本、灌溉效益等經濟指標，提升灌溉技術的精細化和標準化水平，實現有章可循、有據可依、有理可查，做到科學研究與生產時間的無縫融合，使技術推廣者明其理，讓新型灌溉技術更加契合農業生產。

5.3" 加強新型灌溉技術的示范和推廣

目前，新型灌溉技術層出不窮，研究學者們根據當地土壤特性、氣候條件、果樹生物學特性等規律，開展了大量的研究和試驗，試驗方式也從盆栽試驗向田間試驗轉變，其目的就是為驗證新型灌溉節水技術對果樹生長的促進效應，研究學者們也得到了滿意的試驗效果。而研究的學術價值在與指導生產實踐，讓更多果農掌握技術，降低管理成本，提高經濟效益。因此，新型果樹灌溉技術今后的發展方向應該是擴大示范技術范圍，對果農進行培訓和推廣，只有讓果農得到實惠，受到認可，才能真正實現科學研究的價值。

綜上所述，節水灌溉是果園表轉化、科學化管理的發展趨勢，2019年國家發展改革委、水利部聯合印發《國家節水行動方案》，指出“強化科技支撐，推廣先進適用節水技術與工藝，大力培育節水產業”“開展農業用水精細化管理，科學合理確定灌溉定額……推廣噴灌、微灌、滴灌、低壓管道輸水灌溉、集雨補灌、水肥一體化和覆蓋保墑等技術”。因此，加強研制適合當地特點的節水灌溉技術，提升果實品質、促進農民增收致富，推動果樹產業快速發展提供技術支撐是科研工作者的光榮使命和艱巨責任。

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基金項目：新疆農業職業技術學院院級重點課題（XJNZYKJ202208）

第一作者簡介：公勤（1982-），女，博士，副教授。研究方向為果樹生產技術與逆境植物生理。