节水灌溉对矮化密植桃树生理及生长的影响

魏雅芬　王颖　王建军

摘要 新型节水灌溉技术在果树栽培及园林绿化中的推广应用，是缓解城市生态用水量与水资源供给不足问题，保障城市绿地生态效益正常发挥最有效的方法和途径。于2016年生长季对比研究滴灌、痕量灌溉2种不同灌溉方式灌水定额相等以及痕量灌溉2个不同灌水定额情况下对矮化密植桃树不同阶段的光合生理活性及生长状况的影响。结果表明：痕量灌溉对于桃树根系分布层土壤水分的补给十分有效；灌水定额相等情况下，痕量灌溉处理下桃树的净光合速率显著高于滴灌；矮化密植桃树痕量灌溉灌水定额因生长季节而异，旺盛生长季应以每株12 L为宜，其他季节可调减少20%，降低至每株10 L。

关键词 矮化密植；桃树；痕量灌溉；生理；滴灌；净光合速率

中图分类号 S662.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）04-0049-03

Abstract Application of water saving irrigation techniques in orchard and urban forestry was regarded as an efficient approach to relief severe water shortage，and even an effective guarantee for the development of urban forest and green space.The effects of two different water saving irrigation methods （drip irrigation and trace irrigation） and two irrigation quota of trace irrigation on net photosynthetic rate and growth were tested during the growing season in 2016.The results showed that soil water in deeper layers for trace irrigation treatment is much higher；net photosynthetic rate of trace irrigation was significantly higher compared with that of drip irrigation with the same irrigation quota；the most effective trace irrigation quota of peach trees is 12 liter per individual in July，and the amount can be reduced to 10 liter per individual for other time periods during the growing season.

Key words dwarf and close planting；peach tree；trace irrigation；physiology；drip irrigation；net photosynthetic rate

随着北京城市规模的逐渐扩大和人口的不断增加，水资源短缺问题日益突出。为把北京建设成国际一流的绿色宜居之都，未来几年将建成大面积的城市森林及绿地。预计至2020年，全市林木覆盖率将达到55%，园林绿化将成为城市用水大户，节水灌溉成为园绿化行业发展的首要任务[1]。

截至2015年，全市果树面积达13.33万hm2，约占林木总量的9%。作为北京市重要经济林木的果树，既能生产果品满足人们日常消费的需求，又是果农重要的经济来源，同时兼具固碳释氧、净化空气、减少噪音、调节气候、美化环境等生态效益[2-3]。因此，果树绿化的社会价值不容小觑，果树种植培育技术在园林建设中变得越来越重要，其普及和推广已刻不容缓。近年来，矮化密植技术在北京苹果、桃树等果树栽培中得到大力推廣。果树矮化密植栽培与传统的乔化栽培相比，具有树体矮小、结果早、便于管理、单位面积产量高等诸多优点而深受广大果农的欢迎[4]。实际生产中，受水资源不足影响，创造适合矮化密植果树生长的条件，摸索适宜的田间水分管理模式，是保证果树生产效益、实现果树增产、延长经济寿命的重要前提。

痕量灌溉是一种新型的高效节水灌溉技术，为推广该技术在北京地区果园及绿地中的应用，先后开展了大量的工作[5-6]。研究结果表明，与地表滴灌相比，痕量灌溉更有利于果树根系分布层土壤水分的补给[7-8]。然而，有关痕量灌溉条件下矮化密植果树生理、生长特性的研究仍然缺乏。本文以北京地区常见果树——桃树为研究对象，制定滴灌及痕量灌溉节水灌溉制度，并进行田间水分管理试验。以试验期间不同发育阶段的叶片净光合速率及净光合速率日进程、树木生长状况为指标，对2种不同灌溉方式的灌溉成效进行对比，进而为果树痕量灌溉制度的制定提供数据支撑及理论依据。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

试验于2015年6月至2016年9月在中国农业大学通州农业节水试验站（北纬39°42′7″，东经116°41′2″）进行。试验所用桃树品种为2015年春矮化密植的三年生久红，树势均匀，长势良好。试验区土层深厚，表层100 cm土壤为砂壤土，地下水位埋藏较深。0～30 cm土层平均土壤容重为1.28 g/cm3，30～60 cm土层平均土壤密度为1.56 g/cm3。

1.2 试验设计

灌溉系统由水泵、过滤系统、管道系统等组成。试验采用滴灌（D）及痕量灌溉（H）2种节水灌溉方式，痕量灌溉又包括2个不同的灌水定额，痕量1（H1）与滴灌等量，痕量2（H2）为滴灌的80%，共3个处理。3次重复，共9个试验小区。每个小区包括12株桃树，最外侧设2株保护株，防止水分侧渗。每个小区配备单独安装的流量计，预埋1根Trime土壤水分速测探管，规格1 m。

1.3 试验方法

试验于2015年8月初开始，根据桃树不同生育阶段自身需水规律，拟定出各处理的灌溉制度。生育阶段的划分及灌水下限、灌水定额等见表1。桃树灌水需要特别注意以下几点：一是萌芽前浇水以深浇为宜，湿润深度应达到80 cm土层，以避免萌芽期频繁灌水。二是硬核期是桃树需水临界期，水分过多，枝叶生长过旺，影响坐果；水分过少，会造成落果，影响产量。此期浇水应频繁浅浇，适度减少灌水定额，增加灌溉频率，以满足桃树的水分需求。因此，硬核期滴灌和痕量灌水定额调整为9 L，处理H2调整为6 L。

具体操作如下：试验开始后，每次灌水前及灌水结束后12 h，用Trime水分速测仪测定土壤含水量，测定深度至地下60 cm，每10 cm为一层，共6层。定期用烘干称重法对Trime测定结果进行校正。如遇降雨，降雨结束后增加1次土壤含水量测定。当土壤含水量达到灌水下限时及时灌水。11月上旬上冻前灌1次防冻水，然后将管道内残留水分全部泄掉，防止管道冻裂。

2016年3月25日灌展叶水，然后严格按照既定方案进行田间水分管理，直至9月中旬。同时，由于桃树进入初果期，进一步加强果树的日常管理。3月30日进行修枝整形，摘除顶芽，剪掉过多的营养枝，避免过分的营养生长，增进坐果。4月下旬，用喷雾机人工喷施除虫剂，避免坐果期果树常见病虫害的发生。5月10日，施肥、回填，每株桃树施用农家肥约20 kg，配合施用腐殖酸肥1 kg。根据杂草实际生长情况，不定期用旋耕机进行除草，为保证灌溉系统不受损害，将验小区内辅以人工除草。

1.4 测定内容及方法

1.4.1 叶片净光合速率的测定。2016年果实成熟期（7月下旬）及落叶前期（8月下旬）各选一个晴天，于9：00—11：00，用Li-6400便携式光合仪测定叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）等重要生理指標。选择2×3 cm红蓝光源叶室，叶室温度设定为25 ℃，光强1 000 μmol CO2/（m2·s），流速为500 μmol/s，CO2浓度控制在400 μmol CO2/mol。每个小区选择长势良好的桃树3株，在每个植株上选择一个向阳的枝条，测定枝条中上部已经完全展开的成熟叶片3片，每个叶片计数5次。

9月9日，按照同样的方法测定桃树叶片净光合速率日进程。从7：00开始，19：00结束，每2 h测定1次。

1.4.2 生长情况的测定。2015年8月底，试验开始前，将每个小区内的每一株桃树进行编号，然后对它们的树高、地径等进行每木检尺。2016年8月，对每株桃树进行复测，2次测定结果的差异为一年内的净生长量。

1.5 试验数据处理

用SPSS 15.0软件对数据进行统计分析，用Sigmaplot 10.0软件进行制图。

2 结果与分析

2.1 不同生长阶段叶片净光合速率

光合特性是反映果树生理功能的重要指标。3种不同灌水处理下，桃树果实成熟期（7月26日）及落叶前期（8月26日）的净光合速率如图1所示。可以看出，不同灌溉处理下叶片净光合速率存在显著差异。果实成熟期，灌水量相等条件下，处理H1的净光合速率为14.05 μmol CO2/（m2·s），显著高于处理D，处理D显著高于处理H2。与上一阶段相比，落叶前期处理D、处理H1的净光合速率明显降低，处理H2有小幅升高。各处理净光合速率的差异有所降低，处理H1的净光合速率最高，为13.14 μmol CO2/（m2·s），处理D及处理H2的净光合速率分别为11.82、11.14 μmol CO2/（m2·s），显著低于处理H1。

2.2 落叶前期光合速率日动态

9月9日，桃树的光合作用日动态随灌水处理而异，具体如图2所示。可以看出，处理D的净光合速率日动态曲线为双峰型，11：00达到第1个高峰，净光合速率为12.30 μmol CO2/（m2·s），受中午高温和高光强的影响，13：00—15：00之间存在明显的午休现象，第2个高峰出现在17：00。痕量灌溉2个不同灌水定额（处理H1、H2）的净光合速率日动态曲线为单峰型，7：00各处理的净光合速率最大为8 μmol CO2/（m2·s），然后开始上升，9：00达到最大，随后开始下降，19：00下降到与处理D接近。

2.3 不同灌水条件下的土壤水分状况

2016年7月26日，各处理土壤含水量存在较大差异。处理D对表层土壤水分的补给作用明显，0～20 cm的土壤含水量高于处理H1、H2，20～50 cm土层含水量与处理H1、H2相近，而60 cm土壤含水量明显低于处理H1、H2。可以看出，痕量灌溉能有效补给深层特别是50 cm以下层土壤水分。

2016年8月26日距最近一次灌水已经过去48 h，各处理0～20 cm土壤含水量相近。20 cm以下，处理D的土壤含水量最低，处理H1、H2的土壤含水量较高。由处理H1净光合速率显著高于处理D、H2可以推出，处理H1蒸腾水分消耗最大，因而60 cm土壤含水量低于处理H2。虽然落叶前期与果实成熟期灌水量、灌水下限等灌溉参数一致，但由于这一阶段桃树叶片净光合速率下降，桃树生理活动减缓，对土壤水分的消耗下降，所以各处理深层土壤含水量略高于7月26日。

2016年9月9日处理D的土壤含水量临近灌水下限，30 cm以下的含水量显著低于处理H1、H2。处理H1、H2仅表层20 cm的土壤含水量较8月26日明显下降，深层土壤水分仍然维持在较高水平（图3）。

2.4 桃树生长情况

由表2可以看出，从2015年8月至2016年8月，严格按照表1的灌溉制度进行灌水处理，处理H1桃树的生长量高于处理D，其树高、地径和冠幅生长量均大于处理D。2种灌水定额不同的痕量灌溉处理下，桃树的树高生长量为处理H1>处理H2，地径、冠幅生长量为处理H1<处理H2。3种处理下树高、胸径、冠幅生长量的差异统计上不显著。

3 结论与讨论

试验结果表明，滴灌与痕量灌溉对土壤水分的补给存在显著差异。因为滴灌管通常布设在土壤表面，所以可以暂时缓解表层0～20 cm土壤水分。7月26日光合测定时，恰好是灌水后第2天，因此滴灌处理表层土壤含水量明显高于痕量灌溉，而痕量灌溉毛管铺设在地表以下30 cm，对表层土壤水分的补给不明显。痕量灌溉可以很好地对深层（特别是桃树根系分布层）土壤水分进行补给，7月26日、8月26日及9月9日，痕量灌溉2个不同灌水量处理下60 cm土层的土壤含水量显著高于滴灌。

桃树叶片净光合速率因灌溉处理而异。灌水量相等条件下，7月26日、8月26日2次测定中，痕量灌溉的净光合速率显著高于滴灌。灌水量下降到滴灌的80%时，痕量灌溉净光合速率下降，其降幅与桃树所处生育阶段有关。7月26日处于果实成熟期，桃树生理活动旺盛，对水分的需求较大。当痕量灌溉的灌水定额减少到80%时，净光合速率下降到滴灌的83%左右。到落叶前期的8月26日，桃树各项生理活动已经较上一阶段明显减缓，80%痕量灌溉的净光合速率与滴灌相近。

从桃树叶片光合日进程分析可以看出，以9月9日为例，滴灌处理下桃树因为土壤水分不足发生明显的光合午休，而痕量灌溉处理下桃树正常的生理活动不受影响，无明显午休现象，光合速率日动态为单峰型。即使当灌水量减少20%时，痕量灌溉下的土壤水分状况仍然明显好于滴灌，净光合速率及其日动态基本不因為灌水量减少而受影响。由此可见，试验中采用的痕量灌溉制度，能有效地节约灌溉用水，又能满足该地区生长季各个阶段矮化密植桃树的生长需要。

树木生长状况受其自身生理活性、修剪、施肥、田间水分管理等多因素共同影响较大。因此，尽管各灌水处理下，桃树的净光合速率存在明显差异，但试验期间桃树树高、地径、冠幅的生长量的差异在统计上并没有达到显著水平。这也说明利用痕量灌溉设施进行田间水分管理时，即使是将灌水定额降低至滴灌的80%，短时间内仍然不会影响果树的生长[9-11]。

考虑到果实成熟期桃树生长旺盛，对水分需求较大，为避免因为水分亏缺造成的减产、减收等不良现象的发生，建议痕量灌溉采取与滴灌相等的灌水定额，即每株12 L。在其他水分需求较低的生长发育阶段，可以适当减少灌水定额。滴灌的灌水下限应当适当调高，即适当增加滴灌的灌水频次，以保证桃树各项生理活动不受限[12-14]。

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