李 蕊，張寬地，陳俊英

(1. 楊凌職業(yè)技術學院，陜西 楊凌 712100；2. 西北農(nóng)林科技大學水利與建筑工程學院，陜西 楊凌 712100)

無壓灌溉是對滴灌技術的進一步的改進，它將灌水器埋藏在作物根系層，使輸水毛管入口處于近似零壓的狀態(tài)下，通過土壤吸力和作物蒸騰力將水分經(jīng)灌水器吸入到作物根系層，以此來滿足作物需水的一種灌溉技術[1]。櫻桃味道酸甜，是我國主要的水果之一，隨著社會的發(fā)展和人民生活水平提高，櫻桃越來越受到廣大人民的喜愛。櫻桃是一種對水肥比較敏感的經(jīng)濟果樹，合理的灌溉施肥制度是果樹達到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)增收的一項關鍵性技術。

近些年來，國內(nèi)的一些專家學者就無壓灌溉和櫻桃對氮肥施用的響應機制等方面作了一些研究。王燕等[2]通過負壓自動補給灌溉系統(tǒng)將無壓地下灌溉技術應用于溫室試驗，指出無壓地下灌溉在不減少作物產(chǎn)量的前提下可以大幅度提高作物水分利用效率和果實品質(zhì)。陳新明等[3]通過溫室小區(qū)試驗和大田應用試驗，研究了根區(qū)局部控水無壓地下灌溉技術的灌水機理，研究表明與溝灌相比，采用無壓地下灌溉技術在大田中可以顯著提高番茄和黃瓜的產(chǎn)量和水分利用效率；在溫室大棚中不降低作物產(chǎn)量的前提下，可以顯著提高果實中的品質(zhì)。李祝賀等[4]在沈陽通過盆栽試驗研究了不同形態(tài)氮肥處理對櫻桃植株生長發(fā)育的影響，指出施用尿素對植株地上部分營養(yǎng)生長的促進效果好于硫酸銨和硝酸鉀處理，而施用硝酸鉀對植株地上部分生殖發(fā)育的促進效果好于尿素和硫酸銨處理。房云波等[5]以“紅燈”櫻桃為試材，進行了櫻桃氮肥效應研究，指出合理施用氮肥對櫻桃有增產(chǎn)作用，但過量施肥會造成櫻桃樹體營養(yǎng)生長過盛，不利于產(chǎn)量的形成。彭福田等[6]通過對蘋果樹的研究表明，施氮處理可以使果實生長期延長，平均單果重比不施氮處理分別增加20.8%(鮮重)與14.1%(干重)，施氮處理增加了果實的生長速率并且延長了果實生長期。

以上研究多偏向于無壓灌溉對溫室西紅柿等蔬菜作物生長的影響，以及氮肥形態(tài)和施氮量等單一因素對盆栽或大田櫻桃的影響，較少研究無壓灌溉條件下施氮量對櫻桃生長、產(chǎn)量的影響。本文通過無壓滴灌施肥試驗，研究了不同出水孔徑和施氮量對櫻桃生長以及產(chǎn)量的影響，協(xié)調(diào)養(yǎng)分與水分之間的供應狀況，以水控樹，以水調(diào)肥，提高水肥利用效率，為櫻桃的高產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2013年3-6月在陜西省楊凌農(nóng)業(yè)高新技術產(chǎn)業(yè)示范區(qū)的農(nóng)業(yè)節(jié)水示范園(34°20′ N，108°24′ E)進行。平均海拔為518 m，多年平均降水量為570 mm左右，且降水主要分布在 6-9 月，年平均氣溫為 13 ℃，無霜期為220 d左右。試驗土壤為沙壤土，土壤的基本性狀為：土壤密度為 1.48 g/cm3，田間持水量為 19.34%，有機質(zhì) 11.3 g/kg、堿解氮71 mg/kg、有效鉀137.7 mg/kg、有效磷65.7 mg/kg，土壤pH值7.54。

1.2 試驗設計

供試材料為長勢和樹體大小基本一致的6 a生櫻桃樹，品種為紅燈，基砧為野櫻桃，株距4 m，行距4 m，南北行向。采用大田小區(qū)試驗，試驗毛管出水孔徑設8 mm和6 mm 2個水平，分別記為W1、W2；施氮量設200，400，600 kg/hm23個水平，分別記為N1、N2、N3；共6個處理，每個處理3個重復，每一行樹(4棵櫻桃樹)為一個重復，一個重復為一個小區(qū)，見表1。各處理均施用磷肥(P2O5)150 kg/hm2，鉀肥(K2O)250 kg/hm2。

表1 無壓灌溉施肥試驗設計方案Tab.1 The experimental design of non-pressure irrigation fertilization

在每一行樹兩側50 cm處各布設一條毛管(直徑16 mm的PE管)，壓力水頭為(毛管入口相對于毛管埋深的高度)3 cm，孔口間距40 cm，埋深20 cm，孔口用2 mm 厚的無紡布包裹，供水容器根據(jù)馬氏瓶原理設計，以確保供水壓力恒定，頂部設置有可啟閉密封蓋的進水口，底部有出水口、進氣口(與出水口在同一高度)和玻璃水位計，出水口與輸水毛管連接。

根據(jù)無壓灌溉的原理，在輸水管首端無壓、小水頭壓力或小的負壓狀態(tài)下，在植物蒸騰耗水和土壤基質(zhì)勢的作用下，使水分通過輸水管的出水孔進入作物根系層，滿足作物生長需求。故無壓灌溉的灌水時間不定，而是通過控制土壤含水率下限來確定灌溉時間，全生育期各處理土壤水分下限均為65%θF。將氮肥溶于施肥罐中，在初春萌芽前，開花坐果期，盛果期隨水滴施，磷肥和鉀肥在初春萌芽期以放射狀溝施的方法施入，所用肥料分別為尿素、磷酸二銨、氯化鉀。此外，為了使無壓灌溉系統(tǒng)正常工作，消除土壤與輸水毛管中水柱斷裂的現(xiàn)象，供水前先將輸水管中充滿水排除輸水毛管中的空氣，然后關閉進水口，打開進氣口進行灌水。

1.3 測定項目和方法

(1)干周。在生育期內(nèi)在每個小區(qū)用卷尺測果樹地上20 cm處樹干的周長。

(2)新梢生長量。一年內(nèi)全樹枝梢生長的長度是反映樹勢強弱的指標之一。新梢生長量以樹冠外圍距地1.5 m左右高度的發(fā)育枝長度平均值表示。測量時測每個小區(qū)的植株，每株選10個發(fā)育新梢，停長后測量自枝基芽鱗痕處至頂芽基部的長度，以厘米為單位，以比較植株間的營養(yǎng)生長狀況。

(3)產(chǎn)量。櫻桃成熟期連續(xù)多天不間斷地采摘不同處理的櫻桃樹，實收計產(chǎn)，最后換算成群體質(zhì)量。

(4)單果重。在不同小區(qū)的櫻桃樹冠東西南北部各選取代表性果實25個，每棵櫻桃樹共選取100個果實，采摘后用稱重法測定選取的100個果實的平均單果質(zhì)量。

(5)葉綠素含量。將測定光合特性后的葉片測定葉綠素的含量，采用96%乙醇浸提法。取測定光合速率之后的葉片剪碎，剪成0.2 cm左右的細絲混勻后，稱取0.1 g，放入25 mL容量瓶中。加10 mL 96%的乙醇，封口，常溫下黑暗處浸提過夜，其間搖晃1～2次，次日取出容量瓶，葉組織全部變白時，用96%的乙醇定容至25 mL，搖勻，于665 nm，649 nm，470 nm下比色(以96%乙醇為空白對照)。相關計算公式如下。

葉綠素a：

Ca=13.95A665-6.88A649

(1)

葉綠素b：

Cb=24.96A649-7.32A665

(2)

式中：A665、A649分別為波長665 nm、649 nm下的吸光值。

(6)灌溉水分利用效率。計算公式為[9]：

WUE=Y/I

(3)

式中：Y為產(chǎn)量；I為灌水量。

(7)氮肥偏生產(chǎn)力。計算公式為：

PFP=Y/FT

(4)

式中：Y為產(chǎn)量；FT為氮肥投入的量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理，Origin8軟件繪圖。采用 SPSS17.0統(tǒng)計分析軟件處理試驗數(shù)據(jù)并進行方差分析，多重比較采用 Duncan 法(P<0.05顯著水平)。

2 結果與分析

2.1 無壓灌溉條件下不同出水孔徑和施氮量對櫻桃干周生長量、新梢生長量和葉綠素含量的影響

(1)干周生長量。圖1為無壓灌溉條件下不同出水孔徑和施氮量對櫻桃干周生長量的影響。由圖1可知，隨著櫻桃植株的生長，各處理櫻桃干周都在增加。各處理干周在4月22日之后進入快速增長期，6月24日之后逐漸減慢。整體上W1處理下的櫻桃干周高于W2處理(W1N1處理除外)，櫻桃的干周隨著施肥量的增加而增加，水肥對與櫻桃植株干周的增加有促進效應。W1處理下，櫻桃植株的干周生長量隨施氮量的增加而顯著增加，W1N3處理最大，為8 cm，W1N1最小，為5.4 cm。W2處理下，櫻桃干周的增加與施氮量的增加呈正相關，W2N3最大，為6.5 cm，W2N1最小，為5.2 cm。W1處理下的櫻桃平均干周生長量比W2處理高15.91%。

圖1 無壓灌溉條件下不同出水孔徑和施氮量對櫻桃干周生長量的影響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)新梢生長量。圖2為無壓灌溉條件下不同出水孔徑和施氮量對櫻桃新梢生長量的影響。由圖2可見，隨著櫻桃植株的生長，各處理櫻桃新梢生長量都在增加，且整體呈“S”形。各處理的新梢生長量在4月8-29日為快速增長期，5月20日之后新梢生長量明顯降低。整體上W1處理下的櫻桃新梢生長量高于W2處理(W1N1處理除外)，櫻桃的新梢生長量隨著施肥量的增加而增加，水肥對與櫻桃植株新梢生長量的增加有促進效應。W1處理下的櫻桃平均新梢生長量比W2處理高18.72%。W1處理下，櫻桃植株的新梢生長量隨施氮量的增加而顯著增加，W1N3處理最大，為124 cm，W1N1最小，為89.6 cm。W2處理下，櫻桃新梢生長量的增加與施氮量的增加并無明顯相關關系，W2N2最大，為95.2 cm；W2N1最小，為77 cm。

圖2 無壓灌溉條件下不同出水孔徑和施氮量對櫻桃新梢生長量的影響Fig.2 Effect of different outlet aperture diameter and nitrogen application rates on cherry new shoots under the condition of non-pressure irrigation

(3)葉綠素含量。植株葉片的葉綠素含量直接影響葉片的光合速率，進而影響其干物質(zhì)量和產(chǎn)量。表2為無壓灌溉條件下不同出水孔徑和施氮量對櫻桃葉綠素含量的影響。結果表明，不同出水孔徑和施氮量對櫻桃葉綠素含量有顯著影響。各處理中，W1N2處理葉綠素含量最大，分別比W1N1，W1N3，W2N1，W2N2和W2N3高18.36%，2.7%，42.06%，13.03%和16.41%；W1處理下的平均葉綠素含量比W2處理高15.14%；中氮處理(N2)下的平均葉綠含量分別比高氮(N1)和低氮(N3)高21.7%和2.9%。

表2 無壓灌溉條件下不同出水孔徑和施氮量對櫻桃葉綠素含量的影響Tab.2 Effect of different outlet aperture diameter and nitrogenapplication rates on cherry chlorophyll contentunder the condition of non-pressure irrigation

注：表中同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示α=0.05水平差異顯著，下表同。

2.2 無壓灌溉條件下不同出水孔徑和施氮量對櫻桃產(chǎn)量和灌溉水利用效率的影響

利用SPSS17.0軟件對無壓灌溉條件下不同出水孔徑和施氮量對櫻桃產(chǎn)量和灌溉水利用效率影響的多因素方差進行分析，見表3，P值見表4。

表3 無壓灌溉條件下不同出水孔徑和施氮量對櫻桃產(chǎn)量和灌溉水分利用效率的影響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

灌水對單果質(zhì)量和產(chǎn)量有顯著影響，施肥對單果質(zhì)量和產(chǎn)量有極顯著性影響，水肥交互作用對單果質(zhì)量無顯著性影響，對產(chǎn)量有顯著性影響。隨著灌水量增大，產(chǎn)量有增大的趨勢。W1處理下的櫻桃產(chǎn)量比W2處理高2.5%。同一出水孔徑處理下，櫻桃單果重和產(chǎn)量隨施肥量的增加呈先上升后降低的趨勢。各處理中，W1N2處理單果重和產(chǎn)量均最高，W1N2處理分別比W1N1，W1N3，W2N1，W2N2，W2N3高15.83%，6.66%，3.6%，8.23%；W2N1處理單果重和產(chǎn)量最低，說明小孔徑出水和較低的施氮量不利于櫻桃單果重和產(chǎn)量的增加。

灌水和施肥對灌溉水利用效率和氮肥偏生產(chǎn)力無顯著性影響，水肥交互作用對灌溉水利用效率和氮肥偏生產(chǎn)力有極顯著性影響。在W1條件下，灌溉水利用效率隨著施氮量增加先增大后降低，在N1水平下達到最高，各施氮水平的灌溉水利用效率差異顯著；在W2條件下，灌溉水利用效率隨著施氮量增加而增大，施氮水平N2和N3的灌溉水利用效率之間無顯著性差異，但顯著高于N1水平；在N2和N3條件下，灌溉水利用效率隨著出水孔徑的增大而減小。在W1和W2條件下，氮肥偏生產(chǎn)力隨著施氮量的增加而降低；同一施肥水平下，氮肥偏生產(chǎn)力隨著出水孔徑的減小而減小，各處理之間差異顯著。

3 討論與結論

土壤中水分和養(yǎng)分的分布狀況影響植株根系的生長，決定著作物從土壤中吸收養(yǎng)分的能力，引起植株中養(yǎng)分含量的變化，同時影響植株水果產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收利用情況，水肥同步施入能增加植株中養(yǎng)分的累積[7]。本實驗在無壓灌溉條件下，結合出水孔徑和施氮量2個因素，研究不同水氮處理下的櫻桃生長和產(chǎn)量的變化情況。結果表明，不同的出水孔徑對櫻桃的干周生長量、新梢生長量、葉綠素含量、產(chǎn)量、灌溉水分利用效率和氮肥偏生產(chǎn)力都有不同程度的影響。與W2處理相比，W1處理更能顯著增加櫻桃的干周、新梢生長量、葉綠素含量和產(chǎn)量，但灌溉水利用效率下降，這可能是由于較大的出水孔徑增大了灌水量，降低了灌溉水利用效率，這與柴仲平[8]的研究結果一致。W1處理下櫻桃單果重顯著大于W2處理，葉綠素含量隨著施氮量的增加呈先增加后降低的趨勢，這與柴仲平[9]研究棗樹在不同水氮處理下得出的增加土壤含水量還會降低棗樹果實的單果重結果不一致，這可能是由于試驗材料、試驗地點以及肥料設置水平不同引起的。W1N3處理下的櫻桃植株干周生長量和新梢生長量明顯大于其他處理，但產(chǎn)量并未取得最大，說明一味的增加水分和施氮量并不能取得高產(chǎn)，反而造成植株的“瘋長”，這與邢英英[10]的研究結果一致。

適宜的水肥組合對櫻桃高產(chǎn)有重要作用。李生秀等[11]通過施用氮肥對提高作物利用土壤水分的機理研究表明，合理的施肥可以促進植株根系的生長發(fā)育，提高植株對土壤分水的吸收利用，進而改善葉片的光合能力，增加干物質(zhì)累積量。各處理中，W1N2處理的干周生長量、新梢生長量、葉綠素含量均處于較高水平，同時產(chǎn)量達到最大。全面考慮水肥協(xié)同效應、節(jié)水節(jié)肥及高產(chǎn)等多種因素，W1N2處理能兼顧生長、產(chǎn)量、水分利用效率和經(jīng)濟效益，是比較適宜的水肥組合。

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[3] 陳新明. 根區(qū)局部控水無壓地下灌溉技術的灌水機理及田間實踐研究[D]．楊凌：西北農(nóng)林科技大學，2007.

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