猕猴桃园不同覆盖材料的水分效应评价

杨开宝，刘占德，刘存寿

(1.西北农林科技大学 资源环境学院,陕西 杨凌 712100； 2.西北农林科技大学 园艺学院,陕西 杨凌 712100)

猕猴桃园不同覆盖材料的水分效应评价

杨开宝1，刘占德2，刘存寿1

(1.西北农林科技大学 资源环境学院,陕西 杨凌 712100； 2.西北农林科技大学 园艺学院,陕西 杨凌 712100)

猕猴桃园;园艺地布;覆盖材料;水分效应

为保持土壤水分，提高猕猴桃园土壤水分利用效率，采用田间试验方法研究了黑色园艺地布、白色地膜和黑色地膜三种覆盖材料对猕猴桃园的土壤水分效应，结果表明：三种覆盖材料中黑色园艺地布的综合水分效应最好；在猕猴桃园行间铺设黑色园艺地布，不仅能保持土壤水分，提高猕猴桃产量和品质，而且能基本控制杂草生长，且比其他化学或非化学除草方法更具优势。

被誉为“人间仙果”和“水果之王”的猕猴桃，除维生素C含量极高外，还含有人体所必需的氨基酸和矿物质，具有很高的营养价值[1-3]。我国从1978年才开展野生猕猴桃资源调查及商品化栽培研究，历史较短，尚缺乏对猕猴桃栽培技术的深入和系统研究[4-5]。猕猴桃根系分布较浅，其生长过程中对土壤水分的需求特别敏感，既不耐旱也不耐涝，要求田间持水量最好保持在65%～75%[6]。因此，如何保持土壤水分，提高水分利用效率，对猕猴桃园显得尤为重要。针对猕猴桃生产过程中存在的问题，我们通过田间试验研究开发了猕猴桃覆盖栽培新模式。此模式就是在树盘起垄前沿栽植行铺撒大量有机物料，起垄后在垄面覆盖园艺地布等不同保水材料，在覆盖材料边缘开沟施肥灌水。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于西北农林科技大学眉县猕猴桃试验站示范园内，行政隶属陕西省眉县青化乡西寨村。这里属秦岭北麓猕猴桃主产区，年平均气温13.2 ℃，历年极端最高气温42.4 ℃，极端最低气温-20.2 ℃，年降水量660.1 mm，年日照时数1 867.5 h。示范园占地10.66 hm2，划分为不同功能区。本研究试验地位于新技术展示区内，面积0.7 hm2，猕猴桃种植品种为海沃德，2006年定植，生长、结果正常，全园树体大小均匀，株行距300 cm×400 cm，密度825株/hm2。示范园土壤为娄土，地势平坦，可灌溉。

1.2 田间试验设计

试验布设前将试验区域内所有树盘杂草清理干净，并覆盖10 cm厚由粉碎的猕猴桃枝条加泥炭的混合物组成的有机物料，然后用土覆盖起垄，最终形成垄高30 cm、宽100 cm的垄体。试验时间为2014年1月至2016年12月，共设以下4个处理(含1个对照)：

(1)不覆盖(A)。自然生草不覆盖任何材料(CK)。

(2)黑色园艺地布覆盖(B)。用市售幅宽100 cm的黑色园艺地布覆盖垄面。

(3)白色地膜覆盖(C)。用市售幅宽100 cm的白色地膜覆盖垄面。

(4)黑色地膜覆盖(D)。用市售幅宽100 cm的黑色地膜覆盖垄面。

每个处理占用1行树(20株)，4个处理在田间随机排列，两次重复共占用8行树。

1.3 观测内容与方法

(1)土壤水分动态监测。采用时域反射仪(TDR)进行土壤水分动态监测，测深100 cm，分为0～10、10～20、20～30、30～40、50～60、90～100 cm 6个层次，每周测定1次。

(2)土壤容重。采用环刀法测定土壤容重，测深100 cm，每年4月份测定1次。

(3)叶片生长指标。包括叶面积(叶面积仪法)、叶片厚度(游标卡尺法)、比叶干重(烘干法)、总叶绿素(手持叶绿素计法)等指标。

(4)枝条生长指标。包括枝条长度、粗度、节间长度(叶片数)等。

(5)果实指标。包括单株产量(称重法)、单果重、含水率(烘干法)、果实硬度(硬度计法)、可溶性固形物(手持糖度计法)等。

(6)土壤温度。用地温计测定不同深度地温，分别于冬季寒冷时期和夏季炎热时期进行测定。

1.4 数据处理

采用Excel和DPS软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理耗水量分析

为了充分说明不同覆盖措施下猕猴桃生育期土壤水分消耗状况，采用水量平衡法对2016年发芽至收获期0～100 cm土层猕猴桃树体土壤水分消耗量进行计算，结果见表1。

计算结果表明，不同的覆盖材料由于其物理性状存在差异，因此保蓄土壤水分的效果也各异。与对照相比，园艺地布覆盖耗水量最少，其次为黑膜覆盖，二者均低于生育期降水量，耗水量最多的是白膜覆盖，其生育期耗水量达540.79 mm，超过了期间总降水量的3.3%，说明白膜覆盖措施效果最差， 其水分亏缺部分主要来源于深层土壤。大量研究表明，白色地膜覆盖不仅容易造成白色污染，而且由于其透光和保温作用，高温干旱季节更容易导致土壤高温而增强了水分蒸发，进而导致作物早衰和土壤水分的严重亏缺(10—12月)。园艺地布由于其透水透气性，降水容易入渗，土壤表面蒸发被抑制，因而提高了土壤水分的利用效率，在生产实践中应大力推广应用。

表1 不同处理猕猴桃土壤耗水量计算结果

2.2 不同处理对猕猴桃枝条生长的影响

2015年5月中旬至8月上旬调查并统计了不同覆盖处理条件下新梢的生长速度，每个处理各选30个枝，每隔10天测1次枝条的长度，计算枝条生长量和生长速度。测定结果(表2)表明，覆盖处理可以促进枝条的生长，覆盖处理的枝条平均生长速度为4.75 cm/旬，而对照只有1.28 cm/旬，覆盖处理生长速度是对照的3倍多；生长速度最快的不是园艺地布处理，而是黑膜和白膜覆盖，分别达到5.02和4.73 cm/旬；园艺地布覆盖处理的猕猴桃枝条7月中旬还在缓慢生长，其余处理7月上旬枝条已经停止生长(图1)。

表2 不同处理猕猴桃树体新梢长度和生长速度

图1 不同处理新梢生长曲线

研究结果表明，地面覆盖使土壤水分含量长期保持在一个高位状态，为猕猴桃的生长持续不断地提供水分，使得新梢快速生长，延长了生长期，为果实的后期膨大积累了较多的水分，其中园艺地布覆盖由于具有保墒和透水透气双重作用，使得土壤水分和空气比例更加合理，为根系的生长发育提供了良好的土壤环境，其新梢生长发育速度很快，生长期也较对照延长了1倍多。

2.3 不同处理对叶片生长发育的影响

叶片质量是反映叶片生长发育的重要指标，枝繁叶茂是描述植物生长茂盛的最好形容。叶片质量包括叶面积指数、叶果比和叶绿素含量等。在一定的范围内，植物的产量随叶面积指数的增大而提高。当叶面积指数增加到一定值后，田间郁闭，光照不足，光合效率减弱，产量反而下降。研究资料表明，苹果园的最大叶面积指数一般不超过5，能维持在3～4较为理想[7-13]。猕猴桃叶片比苹果大好多，其果实怕强光照射，因此完全郁闭更有利于猕猴桃园产量的提高。植物的光合作用离不开叶绿素，叶绿素的合成离不开阳光、空气和水。因此，土壤水分的不足势必会导致猕猴桃叶片叶绿素含量的下降。叶片质量测定结果(表3)表明：叶面积指数以白色地膜覆盖最高，其叶果比达到7.73；叶绿素含量以对照最高，达到67.50 mg/L；园艺地布和黑膜二者叶片质量差异不显著。叶面积指数越大，冠层郁闭度越高，透过冠层的阳光就会越少，进而影响到叶绿素的合成，由此可见，叶面积指数越大，叶果比越大，叶绿素含量越低。

表3 不同处理猕猴桃叶片质量的测定结果

2.4 不同处理对果实产量及品质的影响

不同处理对猕猴桃产量及品质的影响见表4。

表4 不同处理对猕猴桃产量及品质的影响

影响猕猴桃产量的因素有很多，其中土壤水分含量就是一个重要因素。由于覆盖处理减少了土壤表面的无效蒸发，增强了植物的蒸发蒸腾作用，使更多的水分用于光合作用，从而提高了猕猴桃产量和品质。表4表明:总产量方面，只有园艺地布覆盖超过了对照，其余两种覆盖都低于对照；品质方面，平均单果重园艺地布和白膜覆盖均超过了对照，园艺地布的单果重最大；硬度方面，三种覆盖措施都比对照小，白膜覆盖最小；可溶性固形物方面地布覆盖最大，糖酸比与黑膜覆盖接近。综合分析认为，采取适当的覆盖措施有利于猕猴桃产量和品质的提高，特别是园艺地布覆盖产量增加得更明显，主要原因是园艺地布不仅能抑制土壤水分的无效蒸发，而且不影响降水的入渗，透气透水，使土壤水分长期保持在一种最适状态；地膜覆盖虽然也能抑制地表的无效蒸发，但它不透气不渗水，直接影响着降水的入渗和土壤水分的运移及土壤空气的交换，使根系的呼吸作用受阻，因而地膜的产量低于对照。土壤水分环境的改善能够引起果实品质的提高，采用园艺地布覆盖措施的情况下果实的可溶性固形物和糖酸比这两个指标都比对照高。

2.5 不同处理对杂草的抑制效果

田间观察发现:不同的覆盖材料对杂草的抑制效果截然不同：没有任何覆盖材料的裸露地表其杂草表现为种类繁多、生长茂盛，1个月的平均生长高度达36 cm之多，每隔2周就需要除草1次；园艺地布覆盖下的杂草量最少，而且种类单一，干质量只有0.04 kg/m2；黑膜覆盖产草量达0.56 kg/m2，主要表现为杂草顶破地膜而生长，密度很大，平均可达7 325株/m2；白色地膜覆盖时由于其透光作用，膜下杂草疯狂地生长，但受到地膜的限制，杂草种类单一，以禾本科草为主，平均密度为3 150株/m2。不同覆盖措施抑制杂草生长的优先顺序为地布>白膜>黑膜>对照，详见表5。

表5 不同处理抑制杂草的效果

2.6 不同处理土壤水分效应的综合评价

所谓土壤水分效应是指由于土壤水分的变化而引起的其他一系列指标的变化。前面对不同处理下猕猴桃园的土壤水分消耗量、枝条生长量、叶片质量、果实产量和品质及杂草的生长量等进行了分析研究，结果表明，园艺地布覆盖在增加土壤水分消耗的同时也增加了产量，但其叶面积指数和叶果比却比白膜覆盖小，糖酸比比黑膜覆盖小。为了综合评定3种覆盖材料覆盖效果的优劣顺序，采用综合评价中常用的TOPSIS法进行评价。

选择不同覆盖措施下的土壤耗水(W)与利用效率(U)、枝条生长和叶片发育(C)、果实产量及品质(Y)和杂草控制效果(X)五大指标集共11个指标，构建土壤水分效应的评价指标体系的原始数据(见表6)。其中枝条生长和叶片发育指标集(C)包括枝条生长速度(C1)、叶面积指数(C2)、叶果比(C3)和叶片厚度(C4)；果实产量及品质(Y)包括单株产量(Y1)、平均单果重(Y2)、可溶性固形物(Y3)和糖酸比(Y4)。

表6 综合评价指标单元值原始数据

将表6数据罗列成原始矩阵并进行趋同性、归一化等矩阵转换处理后得到下列规范化矩阵Z：

由此规范化矩阵建立最优值(Z+)和最劣值(Z-)向量：

Z+=(0.536 0.611 0.578 0.631 0.776 0.533 0.583 0.539 0.526 0.505 0.976)

Z-=(0.472 0.389 0.160 0.364 0.260 0.430 0.387 0.415 0.428 0.495 0.070)

据此计算各评价单元指标与最优值的相对接近程度(Ci),计算结果见表7。其中Di+和Di-分别为各评价单元指标到最优值Z+和最劣值Z-的距离。

表7 不同处理水分效应综合评价结果

表7综合评价排序结果表明，不同处理的水分效应优先顺序为：地布>黑膜>白膜>CK。由此我们可以认为，园艺地布覆盖综合水分效益最好，黑色地膜覆盖措施次之，白色地膜覆盖措施位居第三，而无覆盖裸露地措施综合水分效益最差。

3 结 论

猕猴桃园采取覆盖栽培技术措施，不仅可以保持土壤水分、控制杂草的生长，而且能提高果实的产量和品质，实现改善果园生态环境和增产增收双赢。但是，选择合适的覆盖材料是猕猴桃园生态环境改善和经济效益提高的关键。大量研究表明，地膜覆盖在保持土壤水分、提高地温、增加产量的同时，也过多地消耗了土壤水分和养分，造成土壤水分严重亏缺和地力下降。园艺地布也叫防草布，被广泛应用于园艺、林业、农业等行业。黑色园艺地布可以阻止阳光对地面的直接照射，同时其本身坚固的结构能阻止杂草穿过，从而保证了地布对杂草生长的抑制作用。本研究表明，在猕猴桃园行间铺设黑色园艺地布，不仅能保持土壤水分、提高猕猴桃园产量和果实品质，还能控制杂草生长，且比其他化学或非化学除草方法更具优势。园艺地布还具有一次投资、多年受益的特点，尽管初期投资较高，高于地膜覆盖和人工除草，但随着经济社会的发展，劳动力成本越来越高，地膜覆盖和人工除草已不适应现代果园发展的趋势，综合生态、经济两方面的考虑，园艺地布覆盖果园控制杂草将成为我国当前状况下果园行间管理的首选措施，应大力推广。

[1] 朱道迂．猕猴桃优质丰产关键技术[M]．北京：中国农业出版社,1999：119-129．

[2] 肖兴国．猕猴桃优质稳产高效栽培[M]．北京：高等教育出版社,1997:56-68.

[3] 刘占德. 猕猴桃规范化栽培技术[M].杨凌：西北农林科技大学出版社,2014：1-2.

[4] 陈杰忠. 果树栽培学各论[M]．第3版.北京：中国农业出版社，2003：441.

[5] 雷玉山.猕猴桃无公害生产技术[M]．杨凌：西北农林科技大学出版社,2010：1-2.

[6] 彭永宏,章文才. 猕猴桃生长与结实的适宜需水量研究[J].果树科学,1995(增刊1)：50-54.

[7] 韩立新,王红艳,曾梅,等.黄土高原矮砧苹果园铺设园艺地布保墒除草技术[J]. 山西果树,2014(3):17-18.

[8] 周建国,生静雅. 园艺地布在现代果园行间管理中的应用[J].安徽农业科学,2013，41(30):11972-11973.

[9] 李忠佩,唐永良,石华. 秸秆覆盖对旱地红壤水分动态变化的影响[J].热带亚热带土壤科学,1998,7(3):188-193.

[10] 邢胜利,魏延安,李思训.陕西省农作物地膜栽培发展现状与展望[J].干旱地区农业研究,2002,3(1):10-13.

[11] 侯凤岩.农用残膜污染现状及治理措施[J].农业科技与装备,2009,4(2):108-109.

[12] 许香春,王朝云. 国内外地膜覆盖栽培现状及展望[J].中国麻业，2006,28(2):6-10.

[13] CHEN Y L,LIU T,TIAN X H,et al.Effects of plastic film combined with straw mulch on grain yield and water use efficiency of winter wheat in Loess Plateau[J].Field Crops Research,2015(172):53-58.

(责任编辑 张培虎)

S157

A

1000-0941(2017)10-0054-04

杨开宝(1964—)，男，陕西横山县人，副教授，博士，主要从事水土保持与生态建设研究工作。

2017-05-10