滴灌模式对苹果光合特性、产量及灌溉水利用的影响

刘星，曹红霞，廖阳，周宸光，李黄涛

滴灌模式对苹果光合特性、产量及灌溉水利用的影响

刘星，曹红霞，廖阳，周宸光，李黄涛

西北农林科技大学水利与建筑工程学院/旱区农业水土工程教育部重点实验室，陕西杨凌 712100

【】探明黄土区苹果优质高效生产的滴灌模式。该研究以8年生寒富苹果树为研究对象，试验设3种滴灌方式：分根交替滴灌（ADI）、单管滴灌（UDI）和双管滴灌（BDI），及3个灌水梯度：高水（W1）、中水（W2）和低水（W3），采用正交试验设计，共9个处理。研究滴灌方式与灌水处理对苹果冠层、光合、外观品质、产量及灌水利用效率的影响。与W1相比，减少灌水量显著减少叶面积指数、叶倾角和丛生指数（＜0.05）。与单管滴灌相比，分根交替处理显著增加叶面积指数（＜0.05），显著降低叶倾角与丛生指数（＜0.05）。在果实膨大期（DAF=80 d），ADI-W2处理的净光合速率、羧化效率和叶片瞬时水分利用效率达到最大值。苹果叶片11：00的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和羧化效率随开花后天数（DAF）增加呈先增加后减小的趋势。各水分处理下苹果叶片净光合速率日变化呈“M”型规律，ADI处理净光合速率“午休”现象不明显，各处理的叶片瞬时水分利用效率(除ADI-W2外）处理峰值均出现在上午10：00，ADI-W2处理推迟了峰值的时间，其叶片瞬时水分利用效率的日均值为各处理的最大值（3.22 μmol·mmol-1）。ADI与W2组合能够提高产量，在两年内，ADI-W2处理的苹果硬度（9.09 kg·cm-2）、果形指数（0.88）、大果率（63.46%）、单果重（224.12 g）和产量（33 010.15 kg·hm-2）均最大，ADI与W3组合能够提高灌溉水利用效率，ADI-W3处理灌溉水利用效率（36.21 kg·m-3）最高。运用综合评分法得到ADI-W2处理为最优组合，因此黄土区苹果节水增产应采用中水量分根交替滴灌的方式。

滴灌方式；灌水量；光合特性；产量；分根交替灌溉；综合评价；黄土区

0 引言

【研究意义】中国是世界上苹果的重要产地，种植面积和产量的占比达到世界50%以上，而黄土高原的自然条件满足了优质苹果（）适生区生长7项气候指标的要求[1]。黄土高原处于干旱半干旱的典型地区，干旱缺水制约着果园的可持续发展。该区域季节性干旱、降雨量少且分配不均以及粗放式灌溉管理导致苹果产量不稳定[2]。基于此，实现有限水资源高效利用，是黄土高原区苹果丰产、稳产的重要基础[3]。因此，构建合理的滴灌模式是保证黄土区苹果高效生产和可持续发展的前提。分根区交替灌溉是1996年康绍忠等提出的高效节水新技术，其中湿润根区的水分提供植物生长，干燥区刺激根系的吸水补偿效应，从而根系出现的根源化学信号（主要是脱落酸ABA）能够控制作物叶片气孔的开闭，减少蒸腾而使光合作用维持在较高水平，最终达到提高水分利用效率的目的[4]。【前人研究进展】通过多年的研究结果表明，分根区交替灌溉能够在提高作物灌溉水利用效率（）的同时不明显降低产量，能够节水约30%[5]，还有研究表明分根区交替灌溉对果实的硬度、优果率等外观品质有所提高[6]。滴灌处理会影响土壤水分变化，土壤水分与作物的生长及光合特性之间有着密切的联系，而作物叶片的气孔导度与光合速率等直接影响着干物质的运转与积累，进而间接影响作物的产量及灌水利用效率[7]。研究表明作物叶片气孔会随亏水而出现关闭，进而光合速率受到限制，以及作物激素、各种合成酶与可溶性物质的功能会被削弱，从而因水分传导受到抑制而影响其生长[8]。而作物重度亏水会加剧对叶片光合各指标功能的抑制，净光合速率（P）、蒸腾速率（T）和气孔导度（G）被严重限制，光合生产力受限而导致减产[9]。部分研究表明，适度胁迫的分根交替灌溉会使苹果的T及G减小，而P不受到显著影响，根系受水分胁迫产生ABA，再由蒸腾作用使ABA随茎流运送至冠层，促使部分气孔关闭，其有利于减少G，降低T，因此能够通过提高叶片水分利用效率（）实现干物质的快速积累，进而增产[10]。刘贤赵[11]通过对分根交替灌溉的研究发现，灌水下限（50%θ）的交替灌溉处理的得到大幅度提升，交替灌溉的相较于常规灌溉提高了43.4%，进而增产10.8%；赵志成等[12]对分根交替膜下黄瓜滴灌模式研究发现，以65%θ为灌水下限，90%θ为上限的分根交替滴灌显著降低叶片蒸腾速率，使叶片处于适宜的水分范围来维持适宜光合性能，保证了光合气体交换及光能转运过程的正常进行，灌水量减少的同时提高灌水利用效率，节水效果显著提高。另外，交替滴灌模式在节水的同时能够满足作物正常生长的水分需求，减少深层渗漏和棵间蒸发的水分流失，从而提高[13]。在一定范围内，合适的滴灌方式与适度灌水量对作物生长、外观品质与产量的影响具有相互促进的关系，合理有效的滴灌管理是实现作物优质高产的前提[9]。【本研究切入点】目前，关于黄土高原区滴灌方式与灌水量对苹果生长、产量及灌水利用的影响研究较少，且滴灌方式与灌水量耦合的效益评价指标比较单一[14]，很难找出综合效益最佳的灌溉方式和灌水量组合。【拟解决的关键问题】本文以综合提高苹果外观品质、产量和为目的，研究滴灌方式与灌水处理对苹果冠层、光合、外观品质、产量及的响应规律。运用隶属综合评价法，寻求苹果节水优质高产的滴灌方式与灌水量的最优解，探索出黄土高原区苹果滴灌的高产优质的策略。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验于2018年3月下旬到2019年10月下旬在陕西省榆林市子洲县前清水沟村现代农业专业合作社（37°27′N，110°2′E，海拔1 020 m）进行。试验地位于典型的黄土高原山地区，属温带半干旱性气候。图1为2018—2019年试验期间温度和降雨量。多年年均降雨量453.6 mm，且年内分布不均，70%以上降雨主要集中于7—10月，年均蒸发量2 290 mm。多年年平均气温9.1℃，无霜期164 d，多年年平均日照时数2 543.3 h（日照百分率达60%）。试验地选在背风向阳的缓坡地山地苹果园，该地区土层厚实，光照辐射强，昼夜温差大，供试土壤为砂壤土，pH 8.5，偏碱性，土壤容重为1.41 g·cm-3，塬面地下水埋深在150—250 m以下，是典型旱作中、晚熟苹果适生区。

图1 2018—2019年试验期间温度和降雨量

1.2 试验设计

将苹果生育期划分为4个阶段：萌芽展叶期（I：4月8日至5月21日）、开花坐果期（II：5月22日至6月22日）、果实膨大期（Ⅲ：6月23日至10月4日）、果实成熟期（Ⅳ：10月5日至10月23日）。试验选取8年生矮化晚熟品种寒富为试验树，八棱海棠作砧木。种植株行距为2 m×3 m。试验地东西长约30 m，南北宽约31.5 m，面积约945 m2。试验共设有3种滴灌方式、3个灌水水平，共9个处理，每个处理均随机选取长势良好、大小均一的5株苹果树，各处理重复3次。3种滴灌方式分别为：单管滴灌（UDI）、双管滴灌（BDI）、分根交替滴灌（ADI）。UDI：沿树行方向紧贴树干平行铺设滴灌管（ɸ16 mm），滴灌管位置紧贴树干；BDI：两侧滴灌管平行于树行布置且距离树行0.6 m；ADI：同双管滴灌（BDI）布置，采用交替滴灌灌溉方式灌水。设置3个灌水量处理。高水（W1）：灌水上限为85%θ（θ为田间持水量）；中水（W2）：75%W1；低水（W3）：55%W1；W1根据UDI-W1处理灌水上限为85%θ确定。在不同滴灌方式下，同一灌水处理灌水量相同，采用滴灌灌水，滴头流量3 L·h-1，滴头间距30 cm，用水表控制每个小区灌水。

根据TRIME-TDR系统测定的UDI-W1处理土壤含水量是否达到70%田间持水量作为灌水依据，若低于70%θ则进行灌水。土壤含水量每7 d进行测定，低于下限时进行灌水，高于下限则不灌。灌水量计算公式为：

式中，为每棵树灌水量（L）；为计划湿润比，取0.3；为计划湿润层深度（m），取0.8 m；为单棵试验树控制灌溉面积，为2 m×3 m=6 m2；max和TRIME分别代表灌水上限（85%θ）和TRIME-TDR测定土壤实际含水量经换算成的土壤重量含水量（%）；γ为土壤容重，取1.41 g·cm-3；2018—2019年苹果处理的灌水量见表1。每个处理设有3次重复，小区之间埋设有不透水膜隔阻每个独立小区之间进行水分流动，同时在每个独立小区周围设置保护树。

苹果树于10月末（采摘后），采用水肥一体化系统施用700kg P2O5·hm-2、570 kg K2O·hm-2和430 kg·hm-2尿素作为基肥，第2年6月中旬再施用430 kg K2O·hm-2和300 kg·hm-2尿素作为追肥。各小区除试验处理外其他管理措施一致。

表1 2018—2019 年各处理的灌水量

1.3 观测项目与方法

叶面积指数、叶倾角和丛生指数在开花后（days after flowering，DAF）第20天（开花坐果期）、第80天（果实膨大期）、第140天（果实成熟期），每个处理选取3棵试验树，采用北京易科泰生态技术有限公司WinScanopy 2014a进行测定，丛生指数计算公式为：

式中，为线性拟合法计算的叶面积指数，为对数拟合法计算的叶面积指数。

采用美国LI-COR公司的便携式光合仪（Li-6400）在晴朗无云的太阳光照条件下测定DAF 第 20天（开花坐果期）、第80 天（果实膨大期）、第140天（果实成熟期）11：00的苹果叶片光合各指标，日期均为灌水后3 d左右，并在DAF第80天测定当天的日变化，测定时间为8：00—18：00，间隔2 h测定，包括净光合速率（P）、蒸腾速率（T）、气孔导度（G）、胞间CO2浓度（C）。每个处理选取3棵树，每棵树测定3片叶。羧化效率（）与叶片瞬时水分利用效率（）分别为净光合速率与胞间CO2浓度的比值和净光合速率与蒸腾速率的比值。

苹果收获后，测定每株苹果树的果实数量、质量，得到每处理单棵产量后换算每公顷产量。灌溉水利用效率（）由式（3）计算：

式中，为苹果树灌溉水利用效率（kg·m-3）；为苹果总产量（kg·hm-2）；为苹果的种植面积（m2）；为累计灌水量（m3）。

果实成熟后，对每株苹果树的各方位以及冠层上中下位置各取苹果1个，共计12个，分别测得单果质量、优果率、果实着色度、硬度等指标。用手持GY-4-J型水果硬度计测定样品上中下3个不同位置果实硬度，计算结果取平均。果实的横径纵径由电子游标卡尺进行测定，果形指数由纵径与横径的比值进行计算。苹果等级划分标准由水平直径（dd）确定；以当地标准分类，苹果等级分为：三级果（dd＜60 mm），二级果（60 mm≤dd＜75 mm），一级果（75 mm≤dd＜90 mm）和特级果（dd＞90 mm），其为dd≥75为大果。

1.4 统计分析

用SPSS数据处理系统（SPSS 23.0）进行苹果树生长、光合、外观品质与产量等指标的方差分析，采用Duncan新复极差多重比较法对果实着色度、叶倾角及叶丛生指数等进行显著性分析。采用Origin 2018进行绘图。利用模糊隶属函数法对外观品质与产量等指标进行综合评价。隶属函数分析：将原始指标进行隶属函数分析，正向指标（对产量、外观品质有利的指标）依据式（4）计算隶属函数值。

式中，表示某水分处理，表示某个指标，（X）表示第个处理第个指标的隶属函数值，X为第个水分处理第个指标的数值，Xmin与Xmax分别表示第个指标的最小值和最大值。

权重的确定：根据指标的变异系数依据式（5）求出各指标的权重。

式中，W值表示第个指标在所有指标中的权重，CV为第个指标的变异系数。

综合评价：根据式（6）计算各水分处理的综合评价值。

式中，值为每个水分处理用综合指标评价所得的综合评价值。

2 结果

2.1 对苹果冠层结构参数的影响

滴灌方式和灌水量对苹果树冠层结构的影响见表2。由表2可知，不同水分处理对叶面积指数（）、叶倾角（）和丛生指数（）在2018和2019年均影响显著（＜0.05）。随DAF的增加而增高，而与随DAF的增加而降低。在果实成熟期，ADI-W2处理的和最大，BDI-W1处理次之，UDI-W3处理最小。此外，BDI-W1处理的显著高于其余处理，且ADI-W3处理的最小。当DAF为140 d时，与UDI-W3相比，ADI-W2处理的和在2018年分别显著增加20.4%和16.0%（＜0.05），2019年分别为25.7%和14.7%（＜0.05），而在两年显著减少12.3%和16.1%（＜0.05）。与W1相比，减少灌水量显著减少、与（＜0.05）。与单管滴灌与双管滴灌相比，分根交替处理显著增加（＜0.05），显著减低与（＜0.05）。由上述可得，ADI-W2处理能够提高叶面积指数以及降低叶倾角与丛生指数。通过双因素方差分析可知，滴灌方式与灌水量对、和在两年的果实成熟期（DAF=80 d与140 d）均有显著的影响（＜0.05），而其对、和在两年的DAF=20 d均无显著影响（＞0.05）。二者的交互作用对在DAF=140 d有显著的影响（＜0.05），但对在各时期均无显著性影响（＞0.05）。

2.2 对苹果树光合特性的影响

2.2.1 对苹果树不同生育时期光合特性的影响 图2为滴灌方式与灌水量在2019年对苹果叶片3个生育阶段的11：00净光合速率（P）、蒸腾速率（T）、气孔导度（G）、胞间CO2浓度（C）、羧化效率（）和叶片瞬时水分利用效率（）的影响规律。限于篇幅，仅列出2019年。苹果叶片11：00的P、T、G和随开花后天数（DAF）增加呈先增加后减小的趋势，除BDI-W3和ADI-W2处理外，其余各处理的随DAF增加而逐渐增大。与W1相比，W3减小P、T、G和，但提高C，大多W2下的P、G和显著高于W3（＜0.05），而ADI处理下W2与W1对P、C无显著性差异（＞0.05），但在DAF=20和80 d，ADI-W2处理的显著高于ADI-W1处理（＜0.05）。在果实膨大期（DAF=80 d），ADI处理的和高于BDI处理，且显著高于UDI处理（＜0.05），而其P与BDI处理无显著性差异（＞0.05）；其中ADI-W2处理达到同灌水水平最大值（P=15.77 µmol·m-2·s-1；=78.34 mmol·m-2·s-1；=3.68 µmol·mmol-1）。BDI-W1处理的T、G最大，均显著高于ADI各灌水量处理（＜0.05），且BDI-W1与UDI-W1对T和G的影响无显著性差异（＞0.05）。通过双因素方差分析可知，滴灌方式与灌水量对P、T、G在果实膨大期（DAF=80 d）均有显著的影响（＜0.05），而两者的交互作用不显著（＞0.05）。滴灌方式与灌水量及其交互作用对C的影响均不显著（＞0.05），滴灌方式对的影响在各时期均显著（＜0.05），而灌水量以及交互作用在各时期均不显著（＞0.05）。

图2 滴灌方式和灌水量对苹果树各生育时期光合特性的影响

表2 滴灌方式和灌水量对苹果树冠层结构参数的影响

叶面积指数 Leaf area index叶倾角 Leaf inclination丛生指数 Clumping index 开花后天数 Days after flowering (d)开花后天数 Days after flowering (d)开花后天数 Days after flowering (d) 201820192018201920182019 208014020801402080140208014020801402080140 滴灌方式Methodns**ns***ns***nsns*ns***ns*ns 灌水量Irrigation amount**nsns***ns***ns************* 滴灌方式×灌水量Method×Irrigation amountnsns*nsns**nsns*nsns*nsnsnsnsnsns

同列不同字母表示 0.05 水平时差异显著；*、**分别表示在＜0.05 和＜0.01 水平差异显著。ns表示不显著，滴灌方式为M，灌水量为I，滴灌方式×灌水量为M×I。下同

Values followed by different small letters in the same column mean significantly different at=0.05; *and ** mean significant differences at the levels of＜0.05 and＜0.01,NS means not significant respectively. The drip irrigation method is M, the irrigation amount is I, the drip irrigation method×irrigation amount is M×I. The same as below

2.2.2 对苹果树光合特性日变化的影响 图3为滴灌方式与灌水在（DAF＝80 d）对苹果叶片各参数日变化的影响。在不同滴灌条件下，苹果叶片P的日变化呈“M”曲线。上午10：00左右出现全天最高值，其中ADI处理达到最高，中午10：00—12：00有所下降，各处理在12：00除ADI-W2、ADI-W3处理均出现不同程度的光合“午休”现象，ADI处理、BDI处理与UDI处理在12：00的光合速率峰值分别为15.38、13.22和10.98 µmol·m-2·s-1；第二高峰出现在下午14：00左右，随后下降。叶片P随灌水量减少而降低，大小排序为W1＞W2＞W3。

各处理的T日变化曲线与P曲线基本一致，各处理T峰值出现在11：00左右，BDI处理T的峰值分别比ADI处理与UDI处理峰值高7.9%和3.3%，各灌水处理苹果T的大小排序为BDI＞UDI＞ADI。ADI处理有助于P的升高，“午休”的减弱，且降低T。

不同水分处理的G的日变化规律与相似，8：00—10：00期间G逐步上升，10：00左右达最高，随后G下降，之后有所回升，并于14：00左右出现第二高峰。在相同水分条件下，各时刻叶片G平均值BDI处理高于ADI与UDI处理，且ADI处理的G平均值最小。在相同滴灌方式条件下，G均随灌水量的增加而升高，其中BDI与UDI处理升高幅度随灌水量的增加逐渐减少，而ADI处理下G升高幅度逐渐增大。

苹果叶片的C日变化呈“W”字型的规律，从8：00开始呈快速下降趋势，在中午10：00达到了全天的最低值，之后又开始回升。在15：00后变化平缓，下午14：00左右出现第二个低值，随后开始缓慢上升。各灌水处理C排序为W3＞W2＞W1。

的日变化与P日变化规律相似，均呈“双峰型”曲线，在8：00和18：00处于较低值。除ADI-W2各处理均在10：00左右达到峰值。BDI-W2、ADI-W2和UDI-W2处理的日平均值分别为42.40、55.94、33.50 mmol·m-2·s-1。

苹果叶片日变化波动范围为1.70—3.61 µmol·mmol-1；ADI-W2处理推迟了峰值的出现。从8：00开始，开始缓慢上升，10：00时出现第一高峰。中午10：00除ADI-W2的其他各处理的LWUE明显下降，在12：00左右降至谷底，此时ADI-W2处理的最高，随后在14：00左右又出现第二高峰，之后又逐渐降低。其中ADI-W1、ADI-W2和ADI-W3的日平均值分别为3.17、3.22、2.85 μmol·mmol-1；BDI-W2、ADI-W2和UDI-W2的日平均值分别为2.54、3.22、2.27 μmol·mmol-1。

2.3 苹果光合因子与冠层指标的相关关系

影响苹果光合作用过程的因子复杂多变，选取果实膨大期（DAF=80）测定的光合及冠层数据，通过对苹果叶光合特征参数日平均值及冠层数据进行相关性分析（表3）。结果表明，苹果叶P与和均有极显著正相关性（R=0.85**，R= 0.80**），且与T、G呈正相关关系但不显著、与有极显著负相关关系（=-0.93**）；苹果叶与有显著正相关关系（=0.68*），且与C有显著负相关关系（=-0.65*）；T、G有极显著正相关性（=0.85**）；与有极显著正相关性（=0.87**），且各叶光合特征参数与冠层指标之间也存在一定相关性。

图3 滴灌方式和灌水量对苹果树光合特性日变化的影响

表3 光合特征参数与冠层指标的相关性分析

2.4 各处理对苹果外观、产量、灌水利用效率影响

不同处理对苹果外观、产量、灌水利用效率的影响如表4所示。不同水分处理对果实硬度的影响存在差异。在2018—2019年，ADI-W2处理在2018年的果实硬度最高，为9.09 kg·cm-2，2019年最高为ADI-W3处理，为9.51 kg·cm-2，而UDI-W1处理的果实硬度分别为6.03和5.65 kg·cm-2。在相同滴灌方式下，果实硬度随灌水量增加而降低。与UDI和BDI处理相比，ADI处理显著增加果实硬度（＜0.05）。

2018—2019年不同水分处理对果实着色度影响较小，而对单果质量和果实数影响较大。在这两年中，ADI-W1和ADI-W2处理显著增加了单果质量（＜0.05），与UDI-W3处理相比，2018年ADI-W1和ADI-W2处理后的单果质量分别高16.3%和20.9%，2019年分别高17.0%和22.7%；除ADI滴灌方式，其他两种方式下，减少灌水量会降低单果质量，但无显著影响（＞0.05）。ADI-W1与ADI-W2处理相较于UDI-W3处理显著提高了单株果实数量（＜0.05）；与UDI-W3处理相比，ADI-W1与ADI-W2处理使2018年单株果实数量分别提高18.26%和27.83%，2019年单株果实数量分别提高34.59%和33.33%。从表4还可看出，不同水分处理影响苹果大果率。与UDI处理相比，ADI和BDI处理显著提高了大果率（＜0.05），在相同滴灌方式下，苹果大果率随灌水量增大而显著增加，与BDI-W3相比，2018年BDI-W1和BDI-W2处理分别增加了28.1%和17.9%；而2018年ADI-W1、ADI-W2和BDI-W1处理与2019年ADI-W1、ADI-W2处理的苹果大果率相较于其他处理显著提高（＜0.05）。2018—2019年的试验结果表明，与UDI处理相比，ADI和BDI处理会提高果形指数，但影响不显著（＞0.05）。在相同滴灌方式下，不同灌水量下处理间无显著性差异（＞0.05）。

对于BDI与UDI处理，产量随灌水量增加增产效果显著（＜0.05），但苹果产量与其灌水量之间并非简单呈正比关系，耗水量最高的ADI-W1处理并未使苹果产量达到最大值。2年中ADI-W2与ADI-W1处理的苹果产量较其他各处理增产效果显著（＜0.05）。与UDI-W3处理相比，2018年ADI-W2和ADI-W1处理后的产量分别高56.21%和37.81%，2019年分别高62.26%和57.83%；表明ADI处理后能有效提高苹果树产量。通过对表4中的苹果树灌溉水分利用效率（）分析可知，苹果树的在ADI-W2和ADI-W3处理下最大，均大于32 kg·m-3；随灌水量增加而显著降低（＜0.05）；UDI-W1、UDI-W2和UDI-W3处理其最小，2018年分别为18.44、15.92、19.40 kg·m-3，2019年分别为21.98、26.16、33.46 kg·m-3。均低于34 kg·m-3；在相同灌水量下，苹果不同滴灌方式下大小排序为ADI＞BDI＞UDI。双因素方差分析表明，在两年内，滴灌方式与灌水量对苹果着色度均无显著性影响（＞0.05），滴灌方式对苹果硬度、优果率、单株果实数量、单果质量、产量与均有显著性影响（＜0.05），而灌水量对果形指数、单株果实数量与单果质量无显著性影响（＞0.05），两者的交互作用对优果率、产量与均有显著性影响（＜0.05）。

表4 各处理对苹果外观、产量、灌水利用效率影响

双因素方差分析（F 值检验）Two-Way ANOVA (F value test) 2018Mns**ns******* Ins**ns*nsns**** M×Insnsns*nsns*** 2019Mns*ns******** Ins*ns**ns*** M×Insnsns**ns****

2.5 综合评价

不同滴灌方式及灌水量对苹果外观、产量、灌水利用效率的影响存在差异，单纯根据某一指标难以确定最佳滴灌组合，本文采用模糊隶属函数法对外观品质、产量、灌水利用效率指标进行综合评价，以期找到利于苹果滴灌的最佳灌水组合。通过计算苹果外观、产量、灌水利用效率等8个指标的隶属函数值，各指标的权重以变异系数法为依据确定，最后加权得出各处理的综合分数，对得分进行排序。结果如表5所示，最有利的前3种水分处理依次为ADI-W2、ADI-W3和ADI-W1，其2018年综合得分别为0.89、0.78和0.73；2019分别为0.95、0.75和0.59。由此可见，ADI处理能一定程度上提高苹果的外观品质、产量以及灌水利用效率，由综合评价表可以看出，当选用BDI和UDI滴灌方式时，最佳灌水量为W1，选用ADI滴灌方式时，最佳灌水量为W2。

3 讨论

黄土高原区降雨少且季节性分布不均、水资源紧缺是果园发展的重要约束因子，且果园生产中雨养或依据经验粗放灌溉普遍存在，严重影响该区苹果生产向优质高效转型的进程。苹果园在黄土区覆盖面积大以及集约化程度高，便于滴灌技术的应用[15]，但不同的滴灌方式对于作物光合等生长作用效应不同，而光合作用与最终产量形成密切相关[16]，为提高苹果产量及灌水利用效率，选取合理的灌溉模式十分重要。因此在之前的研究基础上，本研究探讨了黄土高原区苹果冠层结构、光合特性、外观品质、产量及对灌溉方式与灌水量耦合的响应规律。运用隶属函数评分法分析得出了苹果优质节水丰产的滴灌组合，为黄土高原区苹果的滴灌应用提供科学的理论基础。

表5 各处理对苹果外观、产量、灌水利用效率影响隶属函数综合评价

作物冠层结构是光能接收与转化的重要工具，适宜的冠层结构能够提高对光能的接收和转化效率来增大光合物质积累进而增产[17]。而叶面积指数和叶倾角作为冠层的重要结构构建对冠层功能的发挥起到了关键影响，因此与作物光合作用及蒸腾作用的关系高度相关（本研究1=0.66*，2= 0.67*），直接反映其光合生产性能与植株体内水分运转能力[18]。金剑等[19]研究表明，高叶面积指数的苹果叶片各方位分布均匀，辐射透过系数小，光能截获效率高，而较小的叶倾角能更大可能的接收太阳辐射。适度增加灌水量有利于的增加，依靠合理的冠层光能截获面积能够增强整体的光合作用进而加快干物质的积累速度，而低灌水量通过限制叶片的发育来抑制单叶片表面积扩张进而减少[20]，本研究W3灌水量处理下的显著低于W2灌水量处理（＜0.05）。此外，分根交替滴灌（ADI）处理提高，其叶倾角和丛生指数较小，从而对合理的苹果冠层结构的构建有积极的影响，使冠层上部、下部光照均匀，整体冠层结构紧凑，减少单叶片间对光照能量竞争损耗，各叶层的叶片的光能被均匀分配，进而提高光能截获率，形成苹果对光能高效截获-利用-转化过程的重要基础[21]。

有研究表明，脱落酸ABA由受干旱胁迫的根系产生，通过木质部的液流将信号传递到冠层来调控叶片开度进而限制光合速率与蒸腾速率[22]。本研究发现W3处理对苹果叶片的净光合速率（P）、蒸腾速率（T）、气孔导度（G）、羧化效率（）及叶片瞬时水分利用效率（）有显著抑制的影响（＜0.05），这可能是由于干旱胁迫对苹果产生一系列的生理反应。土壤氮素是作物叶片叶绿素等光合物质形成的关键，而适度灌溉下苹果对氮素吸收效率提高进而增大叶片的含氮量，而依靠氮素形成的叶绿素和相应的光合酶的含量得到增多进而增强光合作用[23]。ADI处理提高苹果叶片的P，而显著影响其G并降低T，其中ADI-W2处理显著提高和（＜0.05）。这表明适度灌水的分根交替模式能促进苹果光合生产力，可为其高产奠定物质基础。这与其他研究者进行控制性分根交替灌溉，在适度亏缺条件下使园艺作物、果树等的G降低的结果相似[24-25]。这主要是因为交替灌溉干燥侧根系产生的ABA使部分气孔关闭进而减少G，从而在不降低光合速率的前提下降低T，达到提高的目的。

本研究中苹果树的光合日进程呈现“午休”现象，许大全等[26]认为中午太阳辐射强，光合作用的相关酶受高温的影响抑制了活性进而限制光合功能，以及空气湿度降低、作物出现缺水从而导致气孔的部分关闭，同时ABA含量的升高减少了气孔交换的通道，叶片细胞通道受阻造成CO2补给受限进而限制P。本研究中，上午10：00时P最高，T、G此时也达到高峰，随着温度升高和光照辐射继续增强，蒸腾使得植物体水分快速流失，水势降低，从而G逐渐减小而限制P，各处理P、T、G在12：00左右大幅度降低，ADI处理的T相比于BDI和UDI处理出现大幅度下降，而T与G基本保持同步变化（本研究=0.85**），G的关闭但未导致光合出现明显的“午休”现象，同时ADI-W2相比于同一时间的其他水分处理光合速率得到轻微提升，这可能是因为在适度亏缺的分根交替条件下，胁迫释放的ABA提前使得气孔部分关闭，减少T抑制水势降低，能够维持12：00左右基本叶片水分供应[27]。同时由根系传递到叶片的ABA会使叶片大量茉莉酸被合成，灌水区根系通过韧皮部通道积累的茉莉酸进而调控根系蛋白含量与活性，根系的吸水能力增强后能够及时补给到冠层。研究同时发现ADI-W2处理的峰值（3.60 μmol·mmol-1）较其他处理出现延后且高于各处理。此类T、G大幅度下降而对P影响不大的现象在棉花[28]、玉米[29]、葡萄[30]、番茄[31]等多种作物的交替根区灌溉上也有报道，而气孔开度的变化对P与T的不同时影响是交替根区灌溉能够节水稳产的关键。

合理滴灌模式能改善苹果的P与T，从而形成其高产的干物质积累基础[32]。W3显著减少植株单株果实数量、果形指数和产量，一方面可能是光合功能的抑制作用，另一方面可能由于根系解剖结构因重度亏缺发生改变对干旱条件的适应性变弱，根系吸收能力被弱化后进而限制光合作用的各个进程[33]；但W3对果实硬度有所提高，这与CUI等[34]的结论相似，水分亏缺会使果实中细胞的增殖和扩张受到抑制，各细胞间排布紧密后整体硬度变高；果实硬度大小排序为W3处理＞W2处理＞W1处理，这可能是因为水分亏缺会加剧抑制生物降解酶的活性，而细胞壁纤维素和果胶主要因酶活性影响而产生硬度上的差异。减少灌水量会使苹果单株数量减少，而单果质量会随之增大但无显著性差异。这可能由于单株数量与果实尺寸因两者的竞争关系往往呈现负相关性，因此苹果单株数量减少后的苹果尺寸较大，进而能达到更高的单果质量[35]。W1能提高产量和优果率，而W3能够提高。相比于UDI处理，ADI处理能够提高果实硬度增加单果重与产量，显著提高。同时能够提高果实硬度、果形指数和大果率，提高苹果的商品价值。这可能是ADI处理显著提高了光合产物向产量品质形成器官的分配比例，同时也提高了非叶绿色光合器官的光合生产能力和产量贡献率[18]。同时区别于部分分根交替灌溉对灌水量的设置，本试验不同滴灌方式的灌水量保持一致的设计也为果树的生长发育提高良好的水量支撑。

选择滴灌方式与灌水量最优组合的主要目标是提效增产，但涉及的评价指标较多且彼此关联，大多数对苹果滴灌方式与灌水量耦合的研究，都只针对某一指标或者某几个指标进行单独的评价。本文为了研究滴灌对苹果生长发育及产量、等指标的影响，通过采用隶属函数综合评价法对苹果各指标进行综合评价，发现选用ADI滴灌方式和灌水量为W2时能实现产量和灌水利用效率等综合效益最佳。研究结果对黄土区苹果高效生产具有一定的实践参考意义。

4 结论

4.1 不同水分处理对叶面积指数（）、叶倾角（）和丛生指数（）影响显著（＜0.05）。减少灌水量显著减少、与（＜0.05）。分根交替处理显著增加（＜0.05），显著减低和（＜0.05）。

4.2 在果实膨大期（DAF=80 d），ADI-W2处理的净光合速率（P）、羧化效率（）和叶片瞬时水分利用效率（）达到最大值。苹果叶片11：00时的P、T、G和随开花后天数增加呈先增加后减小的趋势。各水分处理下苹果叶片P日变化曲线呈“M”型，其中ADI处理P“午休”现象不明显，各处理除ADI-W2处理的峰值均出现在上午10：00，ADI-W2处理推迟了峰值的出现，其的日平均值达到最大值（3.22 μmol·mmol-1）。

4.3 ADI-W2处理的苹果硬度、果形指数、大果率、单果重和产量最高，ADI-W3处理灌溉水利用效率（）最高。ADI与W2滴灌组合能够提高产量，与W3组合能够提高。运用隶属函数综合评分法得到 ADI-W2为最优组合处理，因此黄土区苹果节水增产的最佳滴灌模式为分根交替滴灌，灌水量为W2。

[1] 张义, 谢永生, 郝明德.黄土高原沟壑区塬面苹果园土壤水分特征分析. 土壤, 2011, 43(2): 293-298.

ZHANG Y, XIE Y S, HAO M D. Analysis on soil moisture characteristics of apple orchard on tableland in gully region of Loess Plateau., 2011, 43(2): 293-298. (in Chinese)

[2] 宋小林, 吴普特, 赵西宁, 高晓东. 黄土高原肥水坑施技术下苹果树根系及土壤水分布. 农业工程学报, 2016, 32(7): 121-128.

SONG X L, WU P T, ZHAO X N, GAO X D. Root system and soil water distribution of apple trees under pit fertilization in Loess Plateau. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2016, 32(7): 121-128. (in Chinese)

[3] 毕润霞,杨洪强,杨萍萍,范伟国,陈锦璞,樊树雷,吴瑞刚.地下穴灌对苹果冠下土壤水分分布及叶片水分利用效率的影响. 中国农业科学, 2013, 46(17): 3651-3658.

BI R X, YANG H Q, YANG P P, FAN W G, CHEN J P, FAN S L, WU R G. Effects of underground hole irrigation on soil water distribution and leaf water use efficiency under apple canopy. Scientia Agricultura Sinica, 2013, 46(17): 3651-3658. (in Chinese)

[4] 康绍忠, 潘英华, 石培泽, 张建华. 控制性作物根系分区交替灌溉的理论与试验. 水利学报, 2001(11): 80-86.

KANG S Z, PAN Y H, SHI P Z, ZHANG J H. Controlled root-divided alternative irrigation—Theory and experiments. Journal of Hydraulic Engineering, 2001(11): 80-86. (in Chinese)

[5] KANG S Z, ZHANG J H. Controlled alternate partial rootzone irrigation: Its physiological consequences and impact on water use efficiency. Journal of Experimental Botany, 2004, 55(407): 2437-2446.

[6] 张强,徐飞,王荣富,束良佐,刘瑞,张德雨.控制性分根交替灌溉下氮形态对番茄生长、果实产量及品质的影响. 应用生态学报, 2014, 25(12): 3547-3555.

ZHANG Q, XU F, WANG R F, SU L Z, LIU R, ZHANG D Y. Effects of nitrogen forms on tomato growth, fruit yield and quality under controlled alternate root splitting irrigation. Journal of Applied Ecology, 2014, 25(12): 3547-3555. (in Chinese)

[7] 苏旺, 屈洋, 冯佰利, 柴岩. 沟垄覆膜集水模式提高糜子光合作用和产量. 农业工程学报, 2014, 30(13): 137-145.

SU W, QU Y, FENG B L, CHAI Y. Improving photosynthesis and yield of broomcorn millet by furrow ridge mulching with plastic film. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2014, 30(13): 137-145. (in Chinese)

[8] SANTOS M R, DONATO S L R, COELHO E F. Irrigation deficit strategies on physiological and productive parameters of ‘Tommy Atkins’ mango., 2016, 29(1): 173-182.

[9] DAI Z G, FEI L J, HUANG D L, ZENG J, CHEN L, CAI Y H. Coupling effects of irrigation and nitrogen levels on yield, water and nitrogen use efficiency of surge-root irrigated jujube in a semiarid region. Agricultural Water Management, 2019, 213: 146-154.

[10] 韩小虎, 王雷, 王钰馨, 李玲, 陈修德, 肖伟, 高东升. 分根交替灌溉对桃树13C分配和光合能力的影响. 核农学报, 2016, 30(6): 1218-1226.

HANG X H, WANG L, WANG Y X, LI L, CHEN X D, XIAO W, GAO D S. Effects of alternate root splitting irrigation on13C distribution and photosynthetic capacity of peach. Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2016, 30(6): 1218-1226. (in Chinese)

[11] 刘贤赵, 宿庆, 刘德林. 根系分区不同灌水上下限对茄子生长与产量的影响. 农业工程学报, 2010, 26(6): 52-57.

LIU X Z, SU Q, LIU D L. Effects of different irrigation upper and lower limits of root zone on growth and yield of eggplant. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2010, 26(6): 52-57. (in Chinese)

[12] 赵志成, 杨显贺, 李清明, 刘彬彬, 杨振超. 不同膜下滴灌方式对设施黄瓜生理特性及水分利用效率的影响. 生态学报, 2014, 34(22): 6597-6605.

ZHAO Z C, YANG X H, LI Q M, LIU B B, YANG Z C. Effects of different drip irrigation methods under plastic film on physiological characteristics and water use efficiency of greenhouse cucumber. Acta Ecologica Sinica, 2014, 34(22): 6597-6605. (in Chinese)

[13] 何海兵,杨茹,廖江,武立权,孔令聪,黄义德.水分和氮肥管理对灌溉水稻优质高产高效调控机制的研究进展. 中国农业科学, 2016, 49(2): 305-318.

HE H B, YANG R, LIAO J, WU L Q, KONG L C, HUANG Y D. Research progress on regulation mechanism of water and nitrogen management on quality, yield and efficiency of irrigated rice. Scientia Agricultura Sinica, 2016, 49(2): 305-318. (in Chinese)

[14] 李巧珍, 郝卫平, 龚道枝, 王庆锁. 不同灌溉方式对苹果园土壤水分动态、耗水量和产量的影响. 干旱地区农业研究, 2007(2): 128-133.

LI Q Z, HAO W P, GONG D Z, WANG Q S. Effects of different irrigation methods on soil water dynamics, water consumption and yield of apple orchard. Agricultural Research in the Arid Areas, 2007(2): 128-133. (in Chinese)

[15] 田歌, 李慧峰, 田蒙, 刘晓霞, 陈倩, 朱占玲, 姜远茂, 葛顺峰. 不同水肥一体化方式对苹果氮素吸收利用特性及产量和品质的影响. 应用生态学报, 2020, 31(6): 1867-1874.

TIAN G, LI H F, TIAN M, LIU X X, CHEN Q, ZHU Z L, JIANG Y M, GE S F. Effects of different water and fertilizer integration methods on nitrogen absorption and utilization characteristics, yield and quality of apple. Chinese Journal of Applied Ecology, 2020, 31(6): 1867-1874. (in Chinese)

[16] 李银坤, 武雪萍, 吴会军, 武其甫, 张彦才, 李若楠, 王丽英. 水氮条件对温室黄瓜光合日变化及产量的影响. 农业工程学报, 2010, 26(S1): 122-129.

LI Y K, WU X P, WU H J, WU Q P, ZHANG Y C, LI R L, WANG L Y. Effects of water and nitrogen on diurnal variation of photosynthesis and yield of cucumber in greenhouse. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2010, 26(S1): 122-129. (in Chinese)

[17] 郝琨, 刘小刚, 韩志慧, 余宁, 程金焕, 刘闯, 李义林, 杨启良. 不同荫蔽栽培下亏缺灌溉对干热区小粒咖啡水光利用和产量的影响. 应用生态学报, 2018, 29(11): 3550-3558.

HAO K, LIU X G, HAN Z H, YU N, CHENG J H, LIU C, LI Y L, YANG Q L. Effects of deficit irrigation on water and light utilization and yield ofunder different shade cultivation. Chinese Journal of Applied Ecology, 2018, 29(11): 3550-3558. (in Chinese)

[18] 刘小刚, 孙光照, 彭有亮, 杨启良, 何红艳. 水肥耦合对芒果光合特性和产量及水肥利用的影响. 农业工程学报, 2019, 35(16): 125-133.

LIU X G, SUN G Z, PENG Y L, YANG Q L, HE H Y. Effects of water and fertilizer coupling on photosynthetic characteristics, yield and water and fertilizer utilization of mango. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2019, 35(16): 125-133. (in Chinese)

[19] 金剑, 刘晓冰, 王光华, 李艳华. 大豆生殖生长期冠层结构及其与冠层辐射的关系研究. 东北农业大学学报, 2004(4): 412-417.

JIN J, LIU X B, WANG G H, LI Y H. Study on the relationship between canopy structure and canopy radiation during reproductive growth of soybean. Journal of Northeast Agricultural University,004(4): 412-417. (in Chinese)

[20] 郑春莲, 冯棣, 李科江, 马俊永, 党红凯, 曹彩云, 孙景生, 张俊鹏. 咸水沟灌对土壤水盐变化与棉花生长及产量的影响. 农业工程学报, 2020, 36(13): 92-101.

ZHENG C L, FENG D, LI K J, MA J Y, DANG H K, CAO C Y, SUN J S, ZHANG J P. Effect of saline water furrow irrigation on soil water and salt change and cotton growth and yield. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2020, 36(13): 92-101. (in Chinese)

[21] 蔺芳, 刘晓静, 童长春, 吴勇. 基于产量效应的间作紫花苜蓿/禾本科牧草光能利用特征. 应用生态学报, 2020, 31(9): 2963-2976.

LIN F, LIU X J, TONG C C, WU Y. Characteristics of light energy utilization of intercropping alfalfa/gramineae forage based on yield. Chinese Journal of Applied Ecology, 2020, 31(9): 2963-2976. (in Chinese)

[22] 周宇飞, 王德权, 陆樟镳, 王娜, 王艺陶, 李丰先, 许文娟, 黄瑞冬. 干旱胁迫对持绿性高粱光合特性和内源激素ABA、CTK含量的影响. 中国农业科学, 2014, 47(4): 655-663.

ZHOU Y F, WANG D Q, LU Z B, WNAG N, WANG Y T, LI F X, XU W J, HUANG R D. Effects of drought stress on photosynthetic characteristics and contents of endogenous hormones ABA and CTK in green sorghum. Scientia Agricultura Sinica, 2014, 47(4): 655-663. (in Chinese)

[23] 曹小闯, 李晓艳, 朱练峰, 张均华, 禹盛苗, 吴良欢, 金千瑜. 水分管理调控水稻氮素利用研究进展. 生态学报, 2016, 36(13): 3882-3890.

CAO X C, LI X Y, ZHU L F, ZHANG J H, YU S M, WU L H, JIN Q Y. Research progress on water management regulating nitrogen use in rice. Acta Ecologica Sinica, 2016, 36(13): 3882-3890. (in Chinese)

[24] 刘小飞, 李彪, 孟兆江, 刘祖贵, 张寄阳. 隔沟调亏灌溉对冬小麦旗叶生理特性与产量形成的影响. 农业机械学报, 2019, 50(9): 320-328.

LIU X F, LI B, MENG Z J, LIU Z G, ZHANG J Y. Effects of furrow regulated deficit irrigation on physiological characteristics of flag leaf and yield formation of winter wheat. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2019, 50(9): 320-328. (in Chinese)

[25] HU T T, KANG S Z, LI F S, ZHANG J H. Effects of partial root-zone irrigation on hydraulic conductivity in the soil-root system of maize plant. Journal of Experimental Botany, 2011, 62(12): 4163-4172.

[26] 许大全, 高伟, 阮军. 光质对植物生长发育的影响. 植物生理学报, 2015, 51(8): 1217-1234.

XU D Q, GAO W, RUAN J. Effects of light quality on plant growth and development. Plant Physiology Communications, 2015, 51(8): 1217-1234. (in Chinese)

[25] 潘丽萍, 李彦, 唐立松. 局部根区灌溉对棉花主要生理生态特性的影响. 中国农业科学, 2009, 42(8): 2982-2986.

PAN L P, LI Y, TANG L S. Effects of partial root zone irrigation on main physiological and ecological characteristics of cotton. Scientia Agricultura Sinica, 2009, 42(8): 2982-2986. (in Chinese)

[26] 李文娆, 李永竞, 冯士珍. 不同施氮量和分施比例对棉花幼苗生长和水分利用效率的影响及其根源ABA调控效应. 生态学报, 2017, 37(20): 6712-6723.

LI W Y, LI Y J, FENG S Z. Effects of different nitrogen rates and ratios on cotton seedling growth and water use efficiency and its root ABA regulation effect. Acta Ecologica Sinica, 2017, 37(20): 6712-6723. (in Chinese)

[27] 陆文娟, 李伏生, 农梦玲. 不同水肥条件下分根区交替灌溉对玉米生理特性和水分利用的影响. 生态学报, 2014, 34(18): 5257-5265.

LU W J, LI F S, NONG M L. Effects of alternate root zone irrigation on physiological characteristics and water use efficiency of Maize under different water and fertilizer conditions. Acta Ecologica Sinica, 2014, 34(18): 5257-5265. (in Chinese)

[30] 陈丽楠, 刘秀春, 荣传胜, 韩晓日, 孙占祥. 交替根区灌溉对葡萄幼树生长及干物质分配的影响. 中国农业科技导报, 2019, 21(5): 152-158.

CHEN L N, LIU X C, RONG C S, HAN X R, SUN Z X. Effect of alternate partial root-zone irrigation on growth and distribution of dry matter in young grape tree. Journal of Agricultural Science and Technology, 2019, 21(5): 152-158. (in Chinese)

[31] 胡笑涛, 康绍忠, 张建华, 张富仓, 李志军, 周良臣. 番茄垂向分根区交替控制滴灌室内试验及节水机理. 农业工程学报, 2005(7): 1-5.

HU X T, KANG S Z, ZHANG J H, ZHANG F C, LI Z J, ZHOU L C. Laboratory experiment and water saving mechanism of tomato vertical root zone alternate control drip irrigation. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2005(7): 1-5. (in Chinese)

[32] 勉有明, 李荣, 侯贤清, 李培富, 王西娜. 秸秆还田配施腐熟剂对砂性土壤性质及滴灌玉米生长的影响. 核农学报, 2020, 34(10): 2343-2351.

MIAN Y M, LI R, HOU X Q, LI P F, WANG X N. Effects of straw returning combined with humic agent on sandy soil properties and maize growth under drip irrigation. Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2020, 34(10): 2343-2351. (in Chinese)

[33] 马旭凤. 水分亏缺对玉米生理指标、形态特性及解剖结构的影响[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2010.

MA X F. Effects of water deficit on physiological indexes, morphological characteristics and anatomical structure of maize[D]. Yangling: Northwest A & F University, 2010. (in Chinese)

[34] CUI N B, DU T S, KANG S Z, LI F S, ZHANG J H, WANG M X, LIZ J. Regulated deficit irrigation improved fruit quality and water use efficiency of pear-jujube trees. Agricultural Water Management, 2008, 95: 489-497.

[35] EBEL R C, PROEBSTING E L, EVANS R G. Deficit irrigation to control vegetative growth in apple and monitoring fruit growth to schedule irrigation. Hortscience, 2005, 30(6): 1229-1232.

Effects of Drip Irrigation Methods on Photosynthetic Characteristics, Yield and Irrigation Water Use of Apple

LIU Xing, CAO HongXia, LIAO Yang, ZHOU ChenGuang, LI HuangTao

College of Water Conservancy and Architectural Engineering, Northwest A＆F University/Key Laboratory of Agricultural Soil and Water Engineering in Arid and Semiarid Areas of Ministry of Education, Yangling 712100, Shaanxi

【】The aim of this study was to explore a high-efficient production drip irrigation model of apple tree in Loess Plateau.【】In this study, 8-year-old Hanfu apple trees were took as the research object with different irrigation amount and pattern experiments. These experiments were divided into three treatment groups of root-divided alternative irrigation(ADI), single pipe drip irrigation(UDI) and double pipe drip irrigation(BDI). ADI, UDI and BDI were supplied with three different irrigation levels: high water (W1), middle water (W2) and low water (W3), respectively. Therefore, there were nine treatments based on orthogonal experiment design in number. Then, the responses of the important apple tree parameters, including canopy structure, photosynthetic characteristics, yield and irrigation efficiency, were studied.【】The results showed that less irrigation amount (W2 and W3) significantly reduced leaf area index, leaf inclination angle and clumping index (＜0.05), and increase the irrigation water use efficiency. Compared with single pipe drip irrigation, the drip pattern of alternate root division significantly increased leaf area index (＜0.05), and significantly decreased leaf inclination angle and clumping index (＜0.05). The net photosynthetic rate, transpiration rate, stomatal conductance and carboxylation efficiency of apple leaves at 11:00 increased at first and then decreased with the increase of DAF. At the fruit expansion stage (DAF=80d), the net photosynthetic rate, carboxylation efficiency and leaf instantaneous water use efficiency under ADI-W2 were higher than that under other patterns. The diurnal variation curve of net photosynthetic rate of apple leaves under different water treatments showed “M” pattern. The phenomenon of “midday depression” of net photosynthetic rate under ADI treatment was not obvious. The peak value of instantaneous water use efficiency of leaves of all treatments appeared at 10:00 a.m, besides the treatment of ADI-W2. ADI-W2 delayed the emergence of peak value, and exhibited a highest daily average instantaneous water use efficiency (3.22μmol·mmol-1). Furthermore, ADI-W2 had the best hardness (9.09 kg·cm-2), fruit shape index (0.88), big fruit rate (63.46%), single fruit weight (224.12 g) and yield (33 010.15 kg·hm-2). The combination with W3 could improve the irrigation water use efficiency, and the irrigation water use efficiency under ADI-W3 treatment (36.21 kg·m-3) was the highest.【】Finally, ADI-W2 treatment could be defined to be the best drip irrigation mode of water-saving and yield increasing of apple comprehensive scoring method in Loess Plateau area in this study. The results provided a scientific theoretical support for apple drip irrigation management in Loess Plateau.

drip irrigation method; irrigation amount; photosynthetic characteristics; yield; root-divided alternative irrigation; comprehensive evaluation; Loess Plateau region

10.3864/j.issn.0578-1752.2021.15.011

2020-09-08；

2020-12-25

“十三五”国家重点研发计划（2016YFC0400204）、陕西省水利厅科技计划项目（2020slkj-08）

刘星，E-mail：507612359@qq.com。通信作者曹红霞，E-mail：nschx225@nwafu.edu.cn

（责任编辑 李云霞）