无压灌溉条件下不同滴灌施氮量对樱桃生长发育及产量的影响

李 蕊，张宽地，陈俊英

(1. 杨凌职业技术学院，陕西 杨凌 712100；2. 西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西 杨凌 712100)

无压灌溉是对滴灌技术的进一步的改进，它将灌水器埋藏在作物根系层，使输水毛管入口处于近似零压的状态下，通过土壤吸力和作物蒸腾力将水分经灌水器吸入到作物根系层，以此来满足作物需水的一种灌溉技术[1]。樱桃味道酸甜，是我国主要的水果之一，随着社会的发展和人民生活水平提高，樱桃越来越受到广大人民的喜爱。樱桃是一种对水肥比较敏感的经济果树，合理的灌溉施肥制度是果树达到高产、优质增收的一项关键性技术。

近些年来，国内的一些专家学者就无压灌溉和樱桃对氮肥施用的响应机制等方面作了一些研究。王燕等[2]通过负压自动补给灌溉系统将无压地下灌溉技术应用于温室试验，指出无压地下灌溉在不减少作物产量的前提下可以大幅度提高作物水分利用效率和果实品质。陈新明等[3]通过温室小区试验和大田应用试验，研究了根区局部控水无压地下灌溉技术的灌水机理，研究表明与沟灌相比，采用无压地下灌溉技术在大田中可以显著提高番茄和黄瓜的产量和水分利用效率；在温室大棚中不降低作物产量的前提下，可以显著提高果实中的品质。李祝贺等[4]在沈阳通过盆栽试验研究了不同形态氮肥处理对樱桃植株生长发育的影响，指出施用尿素对植株地上部分营养生长的促进效果好于硫酸铵和硝酸钾处理，而施用硝酸钾对植株地上部分生殖发育的促进效果好于尿素和硫酸铵处理。房云波等[5]以“红灯”樱桃为试材，进行了樱桃氮肥效应研究，指出合理施用氮肥对樱桃有增产作用，但过量施肥会造成樱桃树体营养生长过盛，不利于产量的形成。彭福田等[6]通过对苹果树的研究表明，施氮处理可以使果实生长期延长，平均单果重比不施氮处理分别增加20.8%(鲜重)与14.1%(干重)，施氮处理增加了果实的生长速率并且延长了果实生长期。

以上研究多偏向于无压灌溉对温室西红柿等蔬菜作物生长的影响，以及氮肥形态和施氮量等单一因素对盆栽或大田樱桃的影响，较少研究无压灌溉条件下施氮量对樱桃生长、产量的影响。本文通过无压滴灌施肥试验，研究了不同出水孔径和施氮量对樱桃生长以及产量的影响，协调养分与水分之间的供应状况，以水控树，以水调肥，提高水肥利用效率，为樱桃的高产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2013年3-6月在陕西省杨凌农业高新技术产业示范区的农业节水示范园(34°20′ N，108°24′ E)进行。平均海拔为518 m，多年平均降水量为570 mm左右，且降水主要分布在 6-9 月，年平均气温为 13 ℃，无霜期为220 d左右。试验土壤为沙壤土，土壤的基本性状为：土壤密度为 1.48 g/cm3，田间持水量为 19.34%，有机质 11.3 g/kg、碱解氮71 mg/kg、有效钾137.7 mg/kg、有效磷65.7 mg/kg，土壤pH值7.54。

1.2 试验设计

供试材料为长势和树体大小基本一致的6 a生樱桃树，品种为红灯，基砧为野樱桃，株距4 m，行距4 m，南北行向。采用大田小区试验，试验毛管出水孔径设8 mm和6 mm 2个水平，分别记为W1、W2；施氮量设200，400，600 kg/hm23个水平，分别记为N1、N2、N3；共6个处理，每个处理3个重复，每一行树(4棵樱桃树)为一个重复，一个重复为一个小区，见表1。各处理均施用磷肥(P2O5)150 kg/hm2，钾肥(K2O)250 kg/hm2。

表1 无压灌溉施肥试验设计方案Tab.1 The experimental design of non-pressure irrigation fertilization

在每一行树两侧50 cm处各布设一条毛管(直径16 mm的PE管)，压力水头为(毛管入口相对于毛管埋深的高度)3 cm，孔口间距40 cm，埋深20 cm，孔口用2 mm 厚的无纺布包裹，供水容器根据马氏瓶原理设计，以确保供水压力恒定，顶部设置有可启闭密封盖的进水口，底部有出水口、进气口(与出水口在同一高度)和玻璃水位计，出水口与输水毛管连接。

根据无压灌溉的原理，在输水管首端无压、小水头压力或小的负压状态下，在植物蒸腾耗水和土壤基质势的作用下，使水分通过输水管的出水孔进入作物根系层，满足作物生长需求。故无压灌溉的灌水时间不定，而是通过控制土壤含水率下限来确定灌溉时间，全生育期各处理土壤水分下限均为65%θF。将氮肥溶于施肥罐中，在初春萌芽前，开花坐果期，盛果期随水滴施，磷肥和钾肥在初春萌芽期以放射状沟施的方法施入，所用肥料分别为尿素、磷酸二铵、氯化钾。此外，为了使无压灌溉系统正常工作，消除土壤与输水毛管中水柱断裂的现象，供水前先将输水管中充满水排除输水毛管中的空气，然后关闭进水口，打开进气口进行灌水。

1.3 测定项目和方法

(1)干周。在生育期内在每个小区用卷尺测果树地上20 cm处树干的周长。

(2)新梢生长量。一年内全树枝梢生长的长度是反映树势强弱的指标之一。新梢生长量以树冠外围距地1.5 m左右高度的发育枝长度平均值表示。测量时测每个小区的植株，每株选10个发育新梢，停长后测量自枝基芽鳞痕处至顶芽基部的长度，以厘米为单位，以比较植株间的营养生长状况。

(3)产量。樱桃成熟期连续多天不间断地采摘不同处理的樱桃树，实收计产，最后换算成群体质量。

(4)单果重。在不同小区的樱桃树冠东西南北部各选取代表性果实25个，每棵樱桃树共选取100个果实，采摘后用称重法测定选取的100个果实的平均单果质量。

(5)叶绿素含量。将测定光合特性后的叶片测定叶绿素的含量，采用96%乙醇浸提法。取测定光合速率之后的叶片剪碎，剪成0.2 cm左右的细丝混匀后，称取0.1 g，放入25 mL容量瓶中。加10 mL 96%的乙醇，封口，常温下黑暗处浸提过夜，其间摇晃1～2次，次日取出容量瓶，叶组织全部变白时，用96%的乙醇定容至25 mL，摇匀，于665 nm，649 nm，470 nm下比色(以96%乙醇为空白对照)。相关计算公式如下。

叶绿素a：

Ca=13.95A665-6.88A649

(1)

叶绿素b：

Cb=24.96A649-7.32A665

(2)

式中：A665、A649分别为波长665 nm、649 nm下的吸光值。

(6)灌溉水分利用效率。计算公式为[9]：

WUE=Y/I

(3)

式中：Y为产量；I为灌水量。

(7)氮肥偏生产力。计算公式为：

PFP=Y/FT

(4)

式中：Y为产量；FT为氮肥投入的量。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2010进行数据处理，Origin8软件绘图。采用 SPSS17.0统计分析软件处理试验数据并进行方差分析，多重比较采用 Duncan 法(P<0.05显著水平)。

2 结果与分析

2.1 无压灌溉条件下不同出水孔径和施氮量对樱桃干周生长量、新梢生长量和叶绿素含量的影响

(1)干周生长量。图1为无压灌溉条件下不同出水孔径和施氮量对樱桃干周生长量的影响。由图1可知，随着樱桃植株的生长，各处理樱桃干周都在增加。各处理干周在4月22日之后进入快速增长期，6月24日之后逐渐减慢。整体上W1处理下的樱桃干周高于W2处理(W1N1处理除外)，樱桃的干周随着施肥量的增加而增加，水肥对与樱桃植株干周的增加有促进效应。W1处理下，樱桃植株的干周生长量随施氮量的增加而显著增加，W1N3处理最大，为8 cm，W1N1最小，为5.4 cm。W2处理下，樱桃干周的增加与施氮量的增加呈正相关，W2N3最大，为6.5 cm，W2N1最小，为5.2 cm。W1处理下的樱桃平均干周生长量比W2处理高15.91%。

图1 无压灌溉条件下不同出水孔径和施氮量对樱桃干周生长量的影响Fig.1 Effect of different outlet aperture diameter and nitrogen application rates on perimeter of trunk growth under the condition of non-pressure irrigation

(2)新梢生长量。图2为无压灌溉条件下不同出水孔径和施氮量对樱桃新梢生长量的影响。由图2可见，随着樱桃植株的生长，各处理樱桃新梢生长量都在增加，且整体呈“S”形。各处理的新梢生长量在4月8-29日为快速增长期，5月20日之后新梢生长量明显降低。整体上W1处理下的樱桃新梢生长量高于W2处理(W1N1处理除外)，樱桃的新梢生长量随着施肥量的增加而增加，水肥对与樱桃植株新梢生长量的增加有促进效应。W1处理下的樱桃平均新梢生长量比W2处理高18.72%。W1处理下，樱桃植株的新梢生长量随施氮量的增加而显著增加，W1N3处理最大，为124 cm，W1N1最小，为89.6 cm。W2处理下，樱桃新梢生长量的增加与施氮量的增加并无明显相关关系，W2N2最大，为95.2 cm；W2N1最小，为77 cm。

图2 无压灌溉条件下不同出水孔径和施氮量对樱桃新梢生长量的影响Fig.2 Effect of different outlet aperture diameter and nitrogen application rates on cherry new shoots under the condition of non-pressure irrigation

(3)叶绿素含量。植株叶片的叶绿素含量直接影响叶片的光合速率，进而影响其干物质量和产量。表2为无压灌溉条件下不同出水孔径和施氮量对樱桃叶绿素含量的影响。结果表明，不同出水孔径和施氮量对樱桃叶绿素含量有显著影响。各处理中，W1N2处理叶绿素含量最大，分别比W1N1，W1N3，W2N1，W2N2和W2N3高18.36%，2.7%，42.06%，13.03%和16.41%；W1处理下的平均叶绿素含量比W2处理高15.14%；中氮处理(N2)下的平均叶绿含量分别比高氮(N1)和低氮(N3)高21.7%和2.9%。

表2 无压灌溉条件下不同出水孔径和施氮量对樱桃叶绿素含量的影响Tab.2 Effect of different outlet aperture diameter and nitrogenapplication rates on cherry chlorophyll contentunder the condition of non-pressure irrigation

注：表中同列数据后不同小写字母表示α=0.05水平差异显著，下表同。

2.2 无压灌溉条件下不同出水孔径和施氮量对樱桃产量和灌溉水利用效率的影响

利用SPSS17.0软件对无压灌溉条件下不同出水孔径和施氮量对樱桃产量和灌溉水利用效率影响的多因素方差进行分析，见表3，P值见表4。

表3 无压灌溉条件下不同出水孔径和施氮量对樱桃产量和灌溉水分利用效率的影响Tab.3 Effect of different outlet aperture diameter and nitrogenapplication rates on cherry yield and IWUE underthe condition of non-pressure irrigation

表4 P值Tab.4 P-Value

灌水对单果质量和产量有显著影响，施肥对单果质量和产量有极显著性影响，水肥交互作用对单果质量无显著性影响，对产量有显著性影响。随着灌水量增大，产量有增大的趋势。W1处理下的樱桃产量比W2处理高2.5%。同一出水孔径处理下，樱桃单果重和产量随施肥量的增加呈先上升后降低的趋势。各处理中，W1N2处理单果重和产量均最高，W1N2处理分别比W1N1，W1N3，W2N1，W2N2，W2N3高15.83%，6.66%，3.6%，8.23%；W2N1处理单果重和产量最低，说明小孔径出水和较低的施氮量不利于樱桃单果重和产量的增加。

灌水和施肥对灌溉水利用效率和氮肥偏生产力无显著性影响，水肥交互作用对灌溉水利用效率和氮肥偏生产力有极显著性影响。在W1条件下，灌溉水利用效率随着施氮量增加先增大后降低，在N1水平下达到最高，各施氮水平的灌溉水利用效率差异显著；在W2条件下，灌溉水利用效率随着施氮量增加而增大，施氮水平N2和N3的灌溉水利用效率之间无显著性差异，但显著高于N1水平；在N2和N3条件下，灌溉水利用效率随着出水孔径的增大而减小。在W1和W2条件下，氮肥偏生产力随着施氮量的增加而降低；同一施肥水平下，氮肥偏生产力随着出水孔径的减小而减小，各处理之间差异显著。

3 讨论与结论

土壤中水分和养分的分布状况影响植株根系的生长，决定着作物从土壤中吸收养分的能力，引起植株中养分含量的变化，同时影响植株水果产量和养分吸收利用情况，水肥同步施入能增加植株中养分的累积[7]。本实验在无压灌溉条件下，结合出水孔径和施氮量2个因素，研究不同水氮处理下的樱桃生长和产量的变化情况。结果表明，不同的出水孔径对樱桃的干周生长量、新梢生长量、叶绿素含量、产量、灌溉水分利用效率和氮肥偏生产力都有不同程度的影响。与W2处理相比，W1处理更能显著增加樱桃的干周、新梢生长量、叶绿素含量和产量，但灌溉水利用效率下降，这可能是由于较大的出水孔径增大了灌水量，降低了灌溉水利用效率，这与柴仲平[8]的研究结果一致。W1处理下樱桃单果重显著大于W2处理，叶绿素含量随着施氮量的增加呈先增加后降低的趋势，这与柴仲平[9]研究枣树在不同水氮处理下得出的增加土壤含水量还会降低枣树果实的单果重结果不一致，这可能是由于试验材料、试验地点以及肥料设置水平不同引起的。W1N3处理下的樱桃植株干周生长量和新梢生长量明显大于其他处理，但产量并未取得最大，说明一味的增加水分和施氮量并不能取得高产，反而造成植株的“疯长”，这与邢英英[10]的研究结果一致。

适宜的水肥组合对樱桃高产有重要作用。李生秀等[11]通过施用氮肥对提高作物利用土壤水分的机理研究表明，合理的施肥可以促进植株根系的生长发育，提高植株对土壤分水的吸收利用，进而改善叶片的光合能力，增加干物质累积量。各处理中，W1N2处理的干周生长量、新梢生长量、叶绿素含量均处于较高水平，同时产量达到最大。全面考虑水肥协同效应、节水节肥及高产等多种因素，W1N2处理能兼顾生长、产量、水分利用效率和经济效益，是比较适宜的水肥组合。

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[3] 陈新明. 根区局部控水无压地下灌溉技术的灌水机理及田间实践研究[D]．杨凌：西北农林科技大学，2007.

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[9] 柴仲平，王雪梅,孙 霞，等.水氮耦合对红枣光合特性与水分利用效率的影响研究[J].西南农业学报，2010，23(5)：1 625-1 630.

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