不同灌水量对红枣果实生长及产量的影响

马 雁，贾生海，白有帅，赵 霞，寇 睿，高 峰，杨述睿

(1.甘肃农业大学水利水电工程学院，甘肃 兰州730070； 2.民勤县勤锋林业实验站，甘肃 民勤733300；3.甘肃民勤连古城国家级自然保护区管理局，甘肃 民勤733300)

0 引言

枣(ZiziphusjujubeMill)，属李科枣属植物，原产于我国黄河中下游，为药食兼用果品之一，据《中国果树志·枣卷》记载，红枣品种达700多种，其中灰枣、骏枣、冬枣和金丝小枣产量最高[1-2]。枣树适应性强，对气候条件和土壤环境要求低，耐寒、耐旱且耐薄瘠，是林果业中的优势树种之一，在西北地区广泛种植[3]。

我国西北地区干旱少雨，蒸发强烈，资源性缺水严重，水资源匮乏严重制约了当地的农业生产[4]。近年来，随着人口数量的增加和田地的不断开垦，地下水超采严重，进而导致沙生植物枯萎死亡，防风固沙体系被沙漠化不断威胁当地的农业发展[5-6]。为了保证河流、湖泊的生态系统，将部分水资源用于生态用水显得极其必要，这进一步加剧了农业用水的紧缺性，因此，发展高效节水农业技术将有助于我国农业生产的可持续发展。

砂管灌(Sand Tube Irrigation，STI)在1997年被首次提出，是一种新型的高效节水灌溉技术，由普通滴灌系统和布置在滴头下方土壤中的导水装置组成，能减少地表蒸发、解决滴头堵塞等问题[7-10]。近年来，学者们在经济林果业方面利用砂管灌技术，取得了良好的效果。BEN-GAL A等[11]在葡萄园内开展了砂坑地下滴灌试验，利用Hydrus-2D软件计算了砂坑的半径和深度。谢恒星等[12]的研究表明，砂管中水条件下温室甜瓜植株长势、品质、产量和水分利用效率均优于沟灌。孙三民等[13]对红枣的研究表明，相对地表滴灌，砂管灌具有良好的节水增产效果，产量和灌溉水生产率能提高20%。

甘肃省民勤地区光热资源充足，适宜发展以酿酒葡萄、红枣和枸杞为主的经济林果产业[14]。但针对民勤红枣砂管灌条件下不同灌水量对骏枣的影响鲜有报道。因此，本研究以地表滴灌为对照，通过试验研究在砂管灌条件下，不同灌水量对骏枣坐果率、果实膨大速率和产量的影响，为当地红枣产业的高效节水、高产提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2020年4—10月在武威市民勤县勤锋林业实验站进行，该实验站位于甘肃省河西走廊东北部，石羊河流域下游，北纬38°63′，东经103°08′，海拔1 367.5 m，属温带大陆性极干旱气候，大陆性沙漠气候特征明显，年均降水量110 mm，年均蒸发量2 644 mm，年平均气温7.8 ℃。试验区土壤类型属砂壤土，田间持水量(质量)为20%，无霜期162 d，土壤干容重1.5 g/cm3。该地区光照充足，昼夜温差大，北西东3面被两大沙漠包围，具有降水稀少且分布不均、地下水埋深较深及干旱频繁导致供需矛盾突出的特点。

1.2 试验设计

以勤锋林业实验站内7a生骏枣树为试验材料，株距1.5 m，行距3.5 m，平均树高2.5 m，东北西南行向。春季枣树萌芽展叶前施入复合肥(N-P2O5-K2O，28%-6%-6%)作为基肥，施肥量100 kg/hm2，果实膨大期追肥，统一施入尿素(CO(NH2)2，N含量≥46%)，总计追肥量760 kg/hm2。

试验地安装滴灌系统，每行铺设一条滴灌管，在滴灌管上距试验树两侧30 cm处开孔，布置一个滴头，流量4 L/h。在试验树两侧30 cm处用高尔夫果岭专用打孔器各打一直径10 cm，深20 cm的孔，填入粗砂，滴头及砂管布置示意如图1所示。

图1 滴头和砂管布置示意Fig.1 Schematic diagram of dripper and sand pipe layout

试验采用单因素完全随机试验，在砂管灌条件下设置3个灌水量，分别为2 700 m3/hm2(W1)、3 375 m3/hm2(W2)、4 050 m3/hm2(W3)，以滴灌为对照(CK，4 050 m3/hm2)，共4个处理，每行作为1个处理，每个处理选生长状况良好、树势基本一致的3株枣树作为重复，具体设计方案如表1所示。试验灌水量用水表计量，在枣树与砂管连线中垂线的30 cm处用土钻取土，用烘干法每隔7 d测定一次土壤含水量，每10 cm取土一次，取土深度1 m。

表1 试验设计方案

1.3 测定项目与方法

1.3.1坐果率测定

每棵树东南西北4个方位各选取2枝固定枣吊，共8枝枣吊，挂牌做标记。于6月枣树开花期始，每隔7 d数取开花数量，至坐果后数坐果数量，坐果率=坐果数/开花数×100%。

1.3.2果实纵、横径测定

利用电子数显游标卡尺对枣果纵径和横径进行测量。每棵树东南西北4个方位同一高度选2颗枣果，用蓝绳做标记进行定株测量，每隔4～6 d测定1次。

1.3.3产量测定

在骏枣果实成熟采收期，每个处理的每个重复单采单收，求其平均产量并计算单位面积产量。

1.4 数据处理与分析方法

枣果实膨大速率计算公式为

式中v——枣果实膨大速率，mm/d

D1——时段末枣果横径或纵径，mm

D0——时段初枣果横径或纵径，mm

t——时间，d

采用Microsoft Excel 2010数据处理系统对试验数据进行整理计算，并用该软件和Origin2018绘图，SPSS 22.0软件对试验数据进行单因素方差分析，比较差异的显著性水平(α=0.05)。

2 结果与分析

2.1 枣树坐果率

由图2可以看出，坐果率范围为2.12%～6.73%，从大到小依次为W3>W2>CK>W1，W3坐果率达到最大值，与CK、W1、W2相比分别显著增加了83.38%、217.45%和68.67%。结果表明，在砂管灌条件下，随着灌水量的增加，坐果率逐渐增大，而在相同灌水量条件下，砂管灌的坐果率显著高于地表滴灌的坐果率。

图2 不同水分处理下坐果率的变化Fig.2 Changes of fruit setting rate under different water treatments

2.2 果实纵径膨大速率

7月10日开始进入果实膨大期。由表2可知，初期(膨大期前10 d)骏枣果实纵径膨大很快，达0.978～1.120 mm/d，随后膨大速率迅速降低，膨大期第24天后跌入第1个低谷，其膨大速率为0.164～0.236 mm/d，之后膨大速率再次加快，35 d左右(8月9—14日)达到第2个高峰，膨大速率提升到0.389～0.517 mm/d，之后又逐渐降低，55 d降至最低点，仅为0.033～0.088 mm/d。

表2 不同水分处理下果实纵径膨大速率变化

在第1个膨大高峰期，CK膨大速率最大，达1.120 mm/d，与W1、W2相比分别显著增加了14.52%、10.45%，与W3无显著差异，随后各处理纵径膨大速率逐渐降低。7月20—25日，W3膨大速率最大，W1膨大速率显著低于其他处理；7月25—30日，W3的膨大速率仍然最大，比W1和W2分别显著高26.99%和16.29%，与对照CK之间无明显差异。在第2个膨大高峰期，对照CK的膨大速率仍然最高，比W1和W2显著高32.90%和26.10%，与W3之间无显著差异，之后所有处理纵径膨大速率随时间不断降低。8月14—24日，W3膨大速率最高，与W1之间具有显著性差异，而8月24日—9月4日，W3膨大速率最大，各处理之间无明显差异，最终纵径最低膨大速率仅为0.033 mm/d(W1)。

整个膨大期果实纵向平均膨大速率为0.344～0.424 mm/d。W3的果实纵径膨大速率最大，与对照CK相差不大，而W1的果实纵径膨大速率最小。由此可以得出，果实纵径膨大速率受水分的影响较大，在灌水量相同的情况下，砂管灌的平均果实纵径膨大速率略高于地表滴灌。所有处理的纵径膨大速率基本呈反向的S型变化(图3)。

图3 果实纵径膨大速率变化Fig.3 Changes of fruit longitudinal diameter expansion rate

2.3 果实横径膨大速率

砂管灌条件下枣果横径膨大速率(表3)与纵径膨大速率相似，都存在两个膨大高峰期，且时间相同。枣果实第1个膨大高峰期的膨大速率达0.564～0.727 mm/d，随后逐渐降低，到膨大期第24天后降至第1个低谷，膨大速率为0.293～0.346 mm/d，之后膨大速率再次加快，35 d左右(8月9—14日)出现第2个高峰，速率又提升到0.348～0.420 mm/d，之后又逐渐降低，55 d左右降至最低点，仅为0.022～0.045 mm/d。

表3 不同处理果实横径膨大速率

第1个果实横径膨大高峰期，膨大速率为0.564～0.727 mm/d，CK和W3之间无显著差异，但均高于W1和W2；随后膨大速率逐渐降低，7月20日—8月3日，W3的膨大速率均显著高于W1。第2个高峰期时，对照CK横径膨大速率最大，为0.420 mm/d，较W1和W2分别显著高16.02%和20.69%，与W3差异不显著。随后直到果实膨大末期，果实横径膨大速率逐渐降低，各处理之间无显著性差异。

整个膨大期枣果横向膨大速率为0.291～0.333 mm/d。与纵径膨大速率相同，W3果实横径平均膨大速率最大，而W1最小，表明在高等灌水量条件下果实横径膨大速率较大，而当灌水量相同时，砂管灌的平均果实横径膨大速率略高于地表滴灌。所有处理膨大速率基本也为反向的S型变化(图4)。

图4 果实横径膨大速率变化Fig.4 Changes of fruit transverse diameter expansion rate

2.4 骏枣产量

由表4可以看出，产量范围在6 458.4～12 589.2 kg/hm2，W3产量达到最大值，与CK、W1、W2相比分别显著增加了14.29%、94.93%、42.05%，表明在砂管灌条件下，随着灌水量的增加，产量逐渐增大。在灌水量相同时，W3产量显著高于CK。灌水生产效率先增后减，砂管灌高于滴灌。

表4 不同水分处理下产量变化

3 结论

(1)水资源匮乏是影响北方旱区农业发展最主要的环境因素，在节水的同时获得较高的产量是农业生产的重中之重。砂管灌可将水分快速输送到作物根部，减少棵间蒸发。本研究发现，坐果率随着灌水量的升高而增大；在相同灌水量条件下，砂管灌的坐果率显著高于地表滴灌；砂管灌条件下，中等灌水量下的坐果率与地表滴灌条件下的坐果率相近，中、低灌水量条件下的坐果率与地表滴灌下的坐果率无明显差异。

(2)枣果实动态发育一般呈“双S”曲线特征[15-16]。果实膨大期前10 d为第1个生长高峰期，纵径膨大速率达0.978～1.120 mm/d，横径膨大速率达0.564～0.727 mm/d，随后膨大速率逐渐降低，膨大期第24天后降至第1个低谷。果实膨大期第35天左右出现第2个生长高峰期，此时的纵径膨大速率为0.389～0.517 mm/d，横径膨大速率为0.348～0.420 mm/d，之后又逐渐降低，55 d左右降至最低，纵径膨大速率仅为0.033～0.088 mm/d，横径膨大速率仅为0.022～0.045 mm/d。枣果实膨大速率随着灌水量的增大而增大，但在相同灌水量条件下，砂管灌的膨大速率高于普通地表滴灌。

(3)高产是农业发展追求的目标之一，是评价作物生长状况的重要因素之一。本研究发现，不同处理间产量存在显著差异，表现为W3>CK>W2>W1，产量为6 458.4～12 589.2 kg/hm2，表明水分对产量有重大影响，且在相同灌水量条件下，砂管灌的产量明显高于地表滴灌。

综上所述，结合民勤当地的环境状况，可知4 050 m3/hm2的灌水量在坐果率、果实生长速率和产量方面均优于其他处理，是适宜当地骏枣生长的水量条件。