楊開(kāi)寶，劉占德，劉存壽

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院,陜西 楊凌 712100； 2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 園藝學(xué)院,陜西 楊凌 712100)

獼猴桃園不同覆蓋材料的水分效應(yīng)評(píng)價(jià)

楊開(kāi)寶1，劉占德2，劉存壽1

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院,陜西 楊凌 712100； 2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 園藝學(xué)院,陜西 楊凌 712100)

獼猴桃園;園藝地布;覆蓋材料;水分效應(yīng)

為保持土壤水分，提高獼猴桃園土壤水分利用效率，采用田間試驗(yàn)方法研究了黑色園藝地布、白色地膜和黑色地膜三種覆蓋材料對(duì)獼猴桃園的土壤水分效應(yīng)，結(jié)果表明：三種覆蓋材料中黑色園藝地布的綜合水分效應(yīng)最好；在獼猴桃園行間鋪設(shè)黑色園藝地布，不僅能保持土壤水分，提高獼猴桃產(chǎn)量和品質(zhì)，而且能基本控制雜草生長(zhǎng)，且比其他化學(xué)或非化學(xué)除草方法更具優(yōu)勢(shì)。

被譽(yù)為“人間仙果”和“水果之王”的獼猴桃，除維生素C含量極高外，還含有人體所必需的氨基酸和礦物質(zhì)，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[1-3]。我國(guó)從1978年才開(kāi)展野生獼猴桃資源調(diào)查及商品化栽培研究，歷史較短，尚缺乏對(duì)獼猴桃栽培技術(shù)的深入和系統(tǒng)研究[4-5]。獼猴桃根系分布較淺，其生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)土壤水分的需求特別敏感，既不耐旱也不耐澇，要求田間持水量最好保持在65%～75%[6]。因此，如何保持土壤水分，提高水分利用效率，對(duì)獼猴桃園顯得尤為重要。針對(duì)獼猴桃生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，我們通過(guò)田間試驗(yàn)研究開(kāi)發(fā)了獼猴桃覆蓋栽培新模式。此模式就是在樹(shù)盤(pán)起壟前沿栽植行鋪撒大量有機(jī)物料，起壟后在壟面覆蓋園藝地布等不同保水材料，在覆蓋材料邊緣開(kāi)溝施肥灌水。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于西北農(nóng)林科技大學(xué)眉縣獼猴桃試驗(yàn)站示范園內(nèi)，行政隸屬陜西省眉縣青化鄉(xiāng)西寨村。這里屬秦嶺北麓獼猴桃主產(chǎn)區(qū)，年平均氣溫13.2 ℃，歷年極端最高氣溫42.4 ℃，極端最低氣溫-20.2 ℃，年降水量660.1 mm，年日照時(shí)數(shù)1 867.5 h。示范園占地10.66 hm2，劃分為不同功能區(qū)。本研究試驗(yàn)地位于新技術(shù)展示區(qū)內(nèi)，面積0.7 hm2，獼猴桃種植品種為海沃德，2006年定植，生長(zhǎng)、結(jié)果正常，全園樹(shù)體大小均勻，株行距300 cm×400 cm，密度825株/hm2。示范園土壤為婁土，地勢(shì)平坦，可灌溉。

1.2 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)布設(shè)前將試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)所有樹(shù)盤(pán)雜草清理干凈，并覆蓋10 cm厚由粉碎的獼猴桃枝條加泥炭的混合物組成的有機(jī)物料，然后用土覆蓋起壟，最終形成壟高30 cm、寬100 cm的壟體。試驗(yàn)時(shí)間為2014年1月至2016年12月，共設(shè)以下4個(gè)處理(含1個(gè)對(duì)照)：

(1)不覆蓋(A)。自然生草不覆蓋任何材料(CK)。

(2)黑色園藝地布覆蓋(B)。用市售幅寬100 cm的黑色園藝地布覆蓋壟面。

(3)白色地膜覆蓋(C)。用市售幅寬100 cm的白色地膜覆蓋壟面。

(4)黑色地膜覆蓋(D)。用市售幅寬100 cm的黑色地膜覆蓋壟面。

每個(gè)處理占用1行樹(shù)(20株)，4個(gè)處理在田間隨機(jī)排列，兩次重復(fù)共占用8行樹(shù)。

1.3 觀測(cè)內(nèi)容與方法

(1)土壤水分動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。采用時(shí)域反射儀(TDR)進(jìn)行土壤水分動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，測(cè)深100 cm，分為0～10、10～20、20～30、30～40、50～60、90～100 cm 6個(gè)層次，每周測(cè)定1次。

(2)土壤容重。采用環(huán)刀法測(cè)定土壤容重，測(cè)深100 cm，每年4月份測(cè)定1次。

(3)葉片生長(zhǎng)指標(biāo)。包括葉面積(葉面積儀法)、葉片厚度(游標(biāo)卡尺法)、比葉干重(烘干法)、總?cè)~綠素(手持葉綠素計(jì)法)等指標(biāo)。

(4)枝條生長(zhǎng)指標(biāo)。包括枝條長(zhǎng)度、粗度、節(jié)間長(zhǎng)度(葉片數(shù))等。

(5)果實(shí)指標(biāo)。包括單株產(chǎn)量(稱(chēng)重法)、單果重、含水率(烘干法)、果實(shí)硬度(硬度計(jì)法)、可溶性固形物(手持糖度計(jì)法)等。

(6)土壤溫度。用地溫計(jì)測(cè)定不同深度地溫，分別于冬季寒冷時(shí)期和夏季炎熱時(shí)期進(jìn)行測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理耗水量分析

為了充分說(shuō)明不同覆蓋措施下獼猴桃生育期土壤水分消耗狀況，采用水量平衡法對(duì)2016年發(fā)芽至收獲期0～100 cm土層獼猴桃樹(shù)體土壤水分消耗量進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表1。

計(jì)算結(jié)果表明，不同的覆蓋材料由于其物理性狀存在差異，因此保蓄土壤水分的效果也各異。與對(duì)照相比，園藝地布覆蓋耗水量最少，其次為黑膜覆蓋，二者均低于生育期降水量，耗水量最多的是白膜覆蓋，其生育期耗水量達(dá)540.79 mm，超過(guò)了期間總降水量的3.3%，說(shuō)明白膜覆蓋措施效果最差， 其水分虧缺部分主要來(lái)源于深層土壤。大量研究表明，白色地膜覆蓋不僅容易造成白色污染，而且由于其透光和保溫作用，高溫干旱季節(jié)更容易導(dǎo)致土壤高溫而增強(qiáng)了水分蒸發(fā)，進(jìn)而導(dǎo)致作物早衰和土壤水分的嚴(yán)重虧缺(10—12月)。園藝地布由于其透水透氣性，降水容易入滲，土壤表面蒸發(fā)被抑制，因而提高了土壤水分的利用效率，在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)大力推廣應(yīng)用。

表1 不同處理獼猴桃土壤耗水量計(jì)算結(jié)果

2.2 不同處理對(duì)獼猴桃枝條生長(zhǎng)的影響

2015年5月中旬至8月上旬調(diào)查并統(tǒng)計(jì)了不同覆蓋處理?xiàng)l件下新梢的生長(zhǎng)速度，每個(gè)處理各選30個(gè)枝，每隔10天測(cè)1次枝條的長(zhǎng)度，計(jì)算枝條生長(zhǎng)量和生長(zhǎng)速度。測(cè)定結(jié)果(表2)表明，覆蓋處理可以促進(jìn)枝條的生長(zhǎng)，覆蓋處理的枝條平均生長(zhǎng)速度為4.75 cm/旬，而對(duì)照只有1.28 cm/旬，覆蓋處理生長(zhǎng)速度是對(duì)照的3倍多；生長(zhǎng)速度最快的不是園藝地布處理，而是黑膜和白膜覆蓋，分別達(dá)到5.02和4.73 cm/旬；園藝地布覆蓋處理的獼猴桃枝條7月中旬還在緩慢生長(zhǎng)，其余處理7月上旬枝條已經(jīng)停止生長(zhǎng)(圖1)。

表2 不同處理獼猴桃樹(shù)體新梢長(zhǎng)度和生長(zhǎng)速度

圖1 不同處理新梢生長(zhǎng)曲線(xiàn)

研究結(jié)果表明，地面覆蓋使土壤水分含量長(zhǎng)期保持在一個(gè)高位狀態(tài)，為獼猴桃的生長(zhǎng)持續(xù)不斷地提供水分，使得新梢快速生長(zhǎng)，延長(zhǎng)了生長(zhǎng)期，為果實(shí)的后期膨大積累了較多的水分，其中園藝地布覆蓋由于具有保墑和透水透氣雙重作用，使得土壤水分和空氣比例更加合理，為根系的生長(zhǎng)發(fā)育提供了良好的土壤環(huán)境，其新梢生長(zhǎng)發(fā)育速度很快，生長(zhǎng)期也較對(duì)照延長(zhǎng)了1倍多。

2.3 不同處理對(duì)葉片生長(zhǎng)發(fā)育的影響

葉片質(zhì)量是反映葉片生長(zhǎng)發(fā)育的重要指標(biāo)，枝繁葉茂是描述植物生長(zhǎng)茂盛的最好形容。葉片質(zhì)量包括葉面積指數(shù)、葉果比和葉綠素含量等。在一定的范圍內(nèi)，植物的產(chǎn)量隨葉面積指數(shù)的增大而提高。當(dāng)葉面積指數(shù)增加到一定值后，田間郁閉，光照不足，光合效率減弱，產(chǎn)量反而下降。研究資料表明，蘋(píng)果園的最大葉面積指數(shù)一般不超過(guò)5，能維持在3～4較為理想[7-13]。獼猴桃葉片比蘋(píng)果大好多，其果實(shí)怕強(qiáng)光照射，因此完全郁閉更有利于獼猴桃園產(chǎn)量的提高。植物的光合作用離不開(kāi)葉綠素，葉綠素的合成離不開(kāi)陽(yáng)光、空氣和水。因此，土壤水分的不足勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致獼猴桃葉片葉綠素含量的下降。葉片質(zhì)量測(cè)定結(jié)果(表3)表明：葉面積指數(shù)以白色地膜覆蓋最高，其葉果比達(dá)到7.73；葉綠素含量以對(duì)照最高，達(dá)到67.50 mg/L；園藝地布和黑膜二者葉片質(zhì)量差異不顯著。葉面積指數(shù)越大，冠層郁閉度越高，透過(guò)冠層的陽(yáng)光就會(huì)越少，進(jìn)而影響到葉綠素的合成，由此可見(jiàn)，葉面積指數(shù)越大，葉果比越大，葉綠素含量越低。

表3 不同處理獼猴桃葉片質(zhì)量的測(cè)定結(jié)果

2.4 不同處理對(duì)果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

不同處理對(duì)獼猴桃產(chǎn)量及品質(zhì)的影響見(jiàn)表4。

表4 不同處理對(duì)獼猴桃產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

影響獼猴桃產(chǎn)量的因素有很多，其中土壤水分含量就是一個(gè)重要因素。由于覆蓋處理減少了土壤表面的無(wú)效蒸發(fā)，增強(qiáng)了植物的蒸發(fā)蒸騰作用，使更多的水分用于光合作用，從而提高了獼猴桃產(chǎn)量和品質(zhì)。表4表明:總產(chǎn)量方面，只有園藝地布覆蓋超過(guò)了對(duì)照，其余兩種覆蓋都低于對(duì)照；品質(zhì)方面，平均單果重園藝地布和白膜覆蓋均超過(guò)了對(duì)照，園藝地布的單果重最大；硬度方面，三種覆蓋措施都比對(duì)照小，白膜覆蓋最小；可溶性固形物方面地布覆蓋最大，糖酸比與黑膜覆蓋接近。綜合分析認(rèn)為，采取適當(dāng)?shù)母采w措施有利于獼猴桃產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，特別是園藝地布覆蓋產(chǎn)量增加得更明顯，主要原因是園藝地布不僅能抑制土壤水分的無(wú)效蒸發(fā)，而且不影響降水的入滲，透氣透水，使土壤水分長(zhǎng)期保持在一種最適狀態(tài)；地膜覆蓋雖然也能抑制地表的無(wú)效蒸發(fā)，但它不透氣不滲水，直接影響著降水的入滲和土壤水分的運(yùn)移及土壤空氣的交換，使根系的呼吸作用受阻，因而地膜的產(chǎn)量低于對(duì)照。土壤水分環(huán)境的改善能夠引起果實(shí)品質(zhì)的提高，采用園藝地布覆蓋措施的情況下果實(shí)的可溶性固形物和糖酸比這兩個(gè)指標(biāo)都比對(duì)照高。

2.5 不同處理對(duì)雜草的抑制效果

田間觀察發(fā)現(xiàn):不同的覆蓋材料對(duì)雜草的抑制效果截然不同：沒(méi)有任何覆蓋材料的裸露地表其雜草表現(xiàn)為種類(lèi)繁多、生長(zhǎng)茂盛，1個(gè)月的平均生長(zhǎng)高度達(dá)36 cm之多，每隔2周就需要除草1次；園藝地布覆蓋下的雜草量最少，而且種類(lèi)單一，干質(zhì)量只有0.04 kg/m2；黑膜覆蓋產(chǎn)草量達(dá)0.56 kg/m2，主要表現(xiàn)為雜草頂破地膜而生長(zhǎng)，密度很大，平均可達(dá)7 325株/m2；白色地膜覆蓋時(shí)由于其透光作用，膜下雜草瘋狂地生長(zhǎng)，但受到地膜的限制，雜草種類(lèi)單一，以禾本科草為主，平均密度為3 150株/m2。不同覆蓋措施抑制雜草生長(zhǎng)的優(yōu)先順序?yàn)榈夭?白膜>黑膜>對(duì)照，詳見(jiàn)表5。

表5 不同處理抑制雜草的效果

2.6 不同處理土壤水分效應(yīng)的綜合評(píng)價(jià)

所謂土壤水分效應(yīng)是指由于土壤水分的變化而引起的其他一系列指標(biāo)的變化。前面對(duì)不同處理下獼猴桃園的土壤水分消耗量、枝條生長(zhǎng)量、葉片質(zhì)量、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)及雜草的生長(zhǎng)量等進(jìn)行了分析研究，結(jié)果表明，園藝地布覆蓋在增加土壤水分消耗的同時(shí)也增加了產(chǎn)量，但其葉面積指數(shù)和葉果比卻比白膜覆蓋小，糖酸比比黑膜覆蓋小。為了綜合評(píng)定3種覆蓋材料覆蓋效果的優(yōu)劣順序，采用綜合評(píng)價(jià)中常用的TOPSIS法進(jìn)行評(píng)價(jià)。

選擇不同覆蓋措施下的土壤耗水(W)與利用效率(U)、枝條生長(zhǎng)和葉片發(fā)育(C)、果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)(Y)和雜草控制效果(X)五大指標(biāo)集共11個(gè)指標(biāo)，構(gòu)建土壤水分效應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的原始數(shù)據(jù)(見(jiàn)表6)。其中枝條生長(zhǎng)和葉片發(fā)育指標(biāo)集(C)包括枝條生長(zhǎng)速度(C1)、葉面積指數(shù)(C2)、葉果比(C3)和葉片厚度(C4)；果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)(Y)包括單株產(chǎn)量(Y1)、平均單果重(Y2)、可溶性固形物(Y3)和糖酸比(Y4)。

表6 綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)單元值原始數(shù)據(jù)

將表6數(shù)據(jù)羅列成原始矩陣并進(jìn)行趨同性、歸一化等矩陣轉(zhuǎn)換處理后得到下列規(guī)范化矩陣Z：

由此規(guī)范化矩陣建立最優(yōu)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)

據(jù)此計(jì)算各評(píng)價(jià)單元指標(biāo)與最優(yōu)值的相對(duì)接近程度(Ci),計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表7。其中Di+和Di-分別為各評(píng)價(jià)單元指標(biāo)到最優(yōu)值Z+和最劣值Z-的距離。

表7 不同處理水分效應(yīng)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

表7綜合評(píng)價(jià)排序結(jié)果表明，不同處理的水分效應(yīng)優(yōu)先順序?yàn)椋旱夭?黑膜>白膜>CK。由此我們可以認(rèn)為，園藝地布覆蓋綜合水分效益最好，黑色地膜覆蓋措施次之，白色地膜覆蓋措施位居第三，而無(wú)覆蓋裸露地措施綜合水分效益最差。

3 結(jié) 論

獼猴桃園采取覆蓋栽培技術(shù)措施，不僅可以保持土壤水分、控制雜草的生長(zhǎng)，而且能提高果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)改善果園生態(tài)環(huán)境和增產(chǎn)增收雙贏。但是，選擇合適的覆蓋材料是獼猴桃園生態(tài)環(huán)境改善和經(jīng)濟(jì)效益提高的關(guān)鍵。大量研究表明，地膜覆蓋在保持土壤水分、提高地溫、增加產(chǎn)量的同時(shí)，也過(guò)多地消耗了土壤水分和養(yǎng)分，造成土壤水分嚴(yán)重虧缺和地力下降。園藝地布也叫防草布，被廣泛應(yīng)用于園藝、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等行業(yè)。黑色園藝地布可以阻止陽(yáng)光對(duì)地面的直接照射，同時(shí)其本身堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)能阻止雜草穿過(guò)，從而保證了地布對(duì)雜草生長(zhǎng)的抑制作用。本研究表明，在獼猴桃園行間鋪設(shè)黑色園藝地布，不僅能保持土壤水分、提高獼猴桃園產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)，還能控制雜草生長(zhǎng)，且比其他化學(xué)或非化學(xué)除草方法更具優(yōu)勢(shì)。園藝地布還具有一次投資、多年受益的特點(diǎn)，盡管初期投資較高，高于地膜覆蓋和人工除草，但隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，勞動(dòng)力成本越來(lái)越高，地膜覆蓋和人工除草已不適應(yīng)現(xiàn)代果園發(fā)展的趨勢(shì)，綜合生態(tài)、經(jīng)濟(jì)兩方面的考慮，園藝地布覆蓋果園控制雜草將成為我國(guó)當(dāng)前狀況下果園行間管理的首選措施，應(yīng)大力推廣。

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(責(zé)任編輯 張培虎)

S157

A

1000-0941(2017)10-0054-04

楊開(kāi)寶(1964—)，男，陜西橫山縣人，副教授，博士，主要從事水土保持與生態(tài)建設(shè)研究工作。

2017-05-10