水分胁迫对欧李生长和经济效益的影响

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　　摘  要：通过滴灌条件下欧李树适宜灌水下限研究，确定欧李在西北中部干旱地区沙壤土适宜灌溉定额。研究结果显示，欧李生长量指标总体表现出前期较快而中期后减缓，并随水分胁迫加剧差异显著。在55%下限的灌水条件下，植株生长表现最优，株高、茎粗、叶片数、果茎平均生长量分别为50 cm、   5.82 mm、56个、20.25 mm，单果重15.54 g，单株产量229.02 g，明显优于其他灌水水平。从综合效益看，水分条件适宜有利于增产，且经济效益显著，除去水电费成本直接效益72169.48元/hm2。结果表明，在土壤含水率占田间持水量55%下限的灌水条件下，耗水量为5009.78 m3/hm2，灌溉定额为3688.35 m3/hm2，有利于欧李作物生长和果实品质因子数量的积累。
　　关键词：欧李;水分胁迫;滴灌;生长;经济效益
　　中图分类号：S274.1    文献标志码：A    论文编号：cjas20200300066
　　Abstract： By studying the lower limit of suitable irrigation of Cerasus humilis under drip irrigation， the proper irrigation quota of C. humilis in the sandy loam of northwest central arid region of China was determined. The results showed that the growth index of C. humilis was faster in the early stage and slower in the middle stage， and the difference was significant with the aggravation of water stress. Under the condition of 55% lower limit of irrigation， plant growth performance was the best， plant height， stem diameter， number of leaves and average fruit stem growth were 50 cm， 5.82 mm， 56 leaves and 20.25 mm， respectively， single fruit weight was 15.54 g， and yield per plant was 229.02 g， which was significantly superior to other irrigation levels. In view of the comprehensive benefit， the water condition was suitable for increasing production， excluding the cost of water and electricity， the direct benefit could be 72169.48 yuan/hm2. The results showed that the water consumption was 5009.78 m3/hm2 and the irrigation quota was 3688.35 m3/hm2 when the soil water content was 55% of the lower limit of field water holding capacity， and the condition was beneficial to crop growth and the accumulation of fruit quality factors of C. humilis.
　　Keywords： Cerasus humilis; Water Stress; Drip Irrigation; Growth; Economic Benefit
　　0  引言
　　近幾年来，随着黄河水权宁夏分配量的减少，把高效节水技术与欧李等强抗旱、高收益的经果林种植相结合的模式可行性提高，为此，在宁夏中部干旱带地区研究滴灌条件下欧李需水规律是非常必要的[1-2]。欧李是一种耐旱耐寒、适合沙壤土和石灰石土质且营养价值极高的水果，因其钙含量较其他水果高，是苹果的7～10倍，是山楂的4.2倍，又称钙果[3]，其生育期长，根系发达，适应能力强，是集绿化、治理水土流失、经济林木等多功能为一体的优良树种[4-6]。欧李原为野生果，后经人工驯化栽植，其茎叶果得到高效利用，取得了可观的经济效益[7-8]。试验所在区域土壤盐碱化趋势明显，不仅地力等级有所下降，且易引发生态环境等问题[9-11]，因此，本研究通过欧李滴灌不同水分处理试验，利用水肥一体化抑制盐碱化趋势，分析水分胁迫对欧李植株生长指标及效益影响，初步确定适宜宁夏中部干旱带平原地区的欧李灌溉定额，旨在为该地区欧李种植提供可靠的数据与技术支撑。
　　1  材料与方法
　　1.1  试验时间、地点
　　研究田间试验于2019年在宁夏玉泉营农场进行。试验区地处宁夏中部干旱带北部，属于典型的温带大陆性气候，地下水埋深2 m以下，土壤质地为砂土，蒸发强烈，干旱少雨，昼夜温差大。平均无霜期144～163天，≥0℃积温3700℃左右，≥6℃积温3500℃左右，多年平均年降水量在200 mm以下。日照充足，年日照时数平均高达3000 h，年太阳辐射总量4950～6100 MJ/m2，极利于欧李生长和有机物质的积累。 　　1.2  试验设计
　　试验以2年生欧李为研究对象，品种为‘农大4号’，灌水方式为滴灌，以灌水下限为控制因子，设置4个灌溉水平，即以作物土层平均土壤含水率占田间持水量的20%、35%、55%、65%作为灌水下限，对应试验处理序号为T1、T2、T3、T4，计划湿润层深度为40 cm，每个试验小区选中间相邻两行，分别在颗间和行间径向布设测点2个，测点垂向观测深度分别为20、40、60 cm。每个小区固定标记4株长势均匀良好的欧李树定期监测。
　　试验共设置4个处理，每个处理进行3个重复，共计12个小区，各小区随机排列。单个小区长、宽分别为8 m和7.8 m，行距按60、200 cm的宽窄行方式布置，种植6行。1条滴灌管控制1行作物，滴灌管沿作物根部平行铺设，滴灌管间距60 cm。
　　1.3  观测项目及方法
　　试验区土壤物理特性测定主要针对土壤容重、田间持水量、土壤含水量等项目进行，观测项目及测定方法为：（1）土壤容重采用环刀法测定;（2）田间持水率采用烘干法测定;（3）土壤体积含水量测定采用TRIME-PICO IPH测量系统测定，深度分别为20、40、60 cm;（4）生长指标测定采用电子游标卡尺、卷尺，每个处理固定长势均匀的4棵植株定时测定;（5）产量测定采用精度为0.01 g电子天平秤测定，对定点植株、各小区的鲜果现场采摘称重。
　　1.4  统计分析方法
　　采用WPS 2018软件和DPS 7.05进行试验数据的统计与分析，各项指标均采用LSD方法做方差分析。
　　2  结果与分析
　　2.1  土壤物理特性分析
　　试验区采用梅花形布点取样，经实验室测定土壤干容重为1.49 g/cm3，土壤田间持水量为22.66%;土壤养分测定的有机质、碱解氮、速效磷、速效钾的含量分别为15.8 g/kg、64.4 mg/kg、172 mg/kg、212 mg/kg，除氮元素缺乏外其他指标均能满足欧李植株生长。
　　2.2  不同灌水处理水分利用率变化
　　试验区通过滴灌系统供水。因所在区域地下水埋深2 m以上，且平均降雨量不足200 mm，因此试验区地下水和降水均不能为作物提供有效补给量。但2019年6月中下旬持续10天左右阴雨天属极端天气，累计降雨量达到101 mm，而其他作物生长关键期无有效降雨。通过表1数据分析，T3虽然水分利用率较低，但灌溉水利用率最高，表明灌水量为3688.35 m3/hm2、耗水量為5009.78 m3/hm2的水分条件下灌溉水利用率最高。因所选研究对象为二年生植株，第一年结果，明显看出欧李产量不高，导致各处理水分利用率均普遍较低。与前人研究所得欧李第二年挂果量较少的结果吻合，待欧李进入丰产期后，产量大幅提高，水分利用效率随之提升。
　　2.3  不同灌水处理对欧李生长指标的影响
　　2.3.1  不同灌水处理对欧李株高的影响  株高是水分对冠层结构影响的重要指标之一，能够比较客观地反映植株生长规律[12-13]。由图1可以看出，不同处理不同时段的株高变化过程中，欧李株高生长趋势基本一致，5月中旬前由于观测植株高度存在一定差异，生长趋势变化不大，快速增长持续到6月下旬，该节点以后增长放缓，9月后植株基本停止生长。从数据分析结果看，不同灌水处理条件下，欧李前期株高差异不显著，但自6月中旬以后表现出明显差异，土壤含水量保持在田间持水量为20%的处理生长总量为42.37 cm，而土壤含水量保持在田间持水量为55%的处理生长总量为50 cm，增幅达18%，但灌水量最大的处理增幅反而降低至17.2%，表明灌水过量或不足均不利于植株增高。
　　2.3.2  不同灌水处理对欧李枝条长的影响  枝条长是植株生长变化的直观表现[14-15]。本试验以基生枝为监测目标，并对新生丛生枝的个数进行定期监测。由图2可以看出，相同处理不同时段的植株枝条长变化过程总体为增长趋势，主要表现为前期增长较快，最小增长率为18%，最大增长率为25%，而后期增长放缓，最大增长率为6%，表明后期植株已形成相对稳定的树体，可满足生理需要，该阶段主要以满足果实快速膨胀和干物质积累为目的。不同灌水处理在初期对枝条生长影响不明显，考虑到这个阶段气温不高、蒸发量不大，加上树冠不大，所需水分较小，但中期以后，最小灌溉水平枝条累积增长量与最大值相差15.42 cm，表明枝条生长对水分的依赖性明显增强，水分胁迫对枝条生长的抑制作用明显，水分亏缺导致的结果是丛生枝数量明显减少。
　　2.3.3  不同灌水处理对欧李茎粗的影响  试验以标记的上年基生枝为监测目标。由图3可知，各处理总体表现为前中期茎粗增长量比较平稳，后期增长加速，表明植株和果实在生长高峰期内茎粗增长量相对稳定，而后期在果实累积量基本稳定的时段内水分对茎粗的影响特别明显。对于水分亏缺的T1茎粗从始至终就表现出明显的差异，而在水分适宜条件下数值表现出无显著性差异，水分盈余时数值表现出不太显著的差异，表明水分胁迫有明显抑制茎粗增长的趋势，而灌水过度同样不利于茎粗增长。
　　2.4  不同灌水处理对欧李果实指标的影响
　　2.4.1  不同灌水处理对欧李果茎的影响  在果实生长发育期间，水分是果实品质形成的关键因素之一，果径大小是土壤供水是否充足的直观展现[16-18]。随水分胁迫加剧，果径差异越发显著，差异性变化节点越靠前。由表2可以看出，灌溉水平最低的处理在6月就表现出了明显差异，而灌溉水平高的处理自始至终均无明显差异，果实累积趋于均衡，表明水分胁迫对果径的影响明显。
　　2.4.2  不同灌水处理对欧李效益的影响  受环境、苗木长势、环境及栽培等方面因素的影响，试验区各小区单枝结果部位较短，单果重在水分充足的情况下表现较好，最高为11.35 g，这与前人试验结果基本吻合，但产量未达到峰值[19-20]。由表3看出，土壤含水量保持在田间持水量的55%时，产量最高，除去水电费等直接费用，直接收益达到试验的最大值72169.48元/hm2，而灌溉水平为田间持水量20%的收益只有最高水平的35%，且单个果小，单果重轻，中后期由于果实生长高峰期耗水量加大，部分叶片出现枯萎现象，表明随着水分胁迫程度加剧，欧李果实性状因子累积量呈先递增后递减趋势，水分条件适宜条件有利于欧李果实产量构成因子数量的积累，经济效益可达到最大值。 　　3  结论
　　在宁夏中北部干旱区将欧李作为经济型林果引种，土壤性状、自然条件等均能满足欧李生长，虽然欧李耐旱，为了能达到经济效益最大化，也必须要保证适宜灌水量，既要满足植株生长指标前期高速生长，又要保证中后期果实营养素含量快速积累，特别是要满足植株在春季萌芽至开花前、幼果膨大期、果实生长高峰期等节点的需水要求。对不同水分处理下欧李的生长指标与产量的分析表明，耗水量为5009.78 m3/hm2、灌溉定额为3688.35 m3/hm2时更有利于植株生长和果实积累，经济效益显著。
　　4  讨论
　　欧李具有很强的抗旱性，但要使其经济效益趋于最大化，就必须精准灌溉，对照前人的研究，水分胁迫对欧李生长指标及产量均有显著的影响[21-22]，与此同时，过度水分胁迫使得土壤含水量过低明显抑制植株生长，生理指标被抑制趋势明显[23-25]，与本次研究一致，而在干旱地区欧李关键生育期，如花期受气温低及无有效降雨等不利影响、果实膨大期需水量明显增加的特点，还没有统一的灌溉标准，本次研究给出适宜灌溉定额确保了欧李的稳产，但是否达到产量峰值及经济效益最大临界值还有待于进一步深入研究。
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