张 鹏，曹红霞，张建锴, 胡笑涛

(西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室，陕西 杨凌 712100)

干旱缺水始终是影响农业发展的重要原因，严重的水分亏缺致使果树产量下降及果实品质低劣，并对树势培养造成不良影响[1-2]，但对果树进行适度亏缺灌溉可以达到节水增产和改善果实品质的目的[3]。陕北风沙区为半干旱气候向半湿润气候过渡区，年平均降水量仅350～450 mm，且分布极不均匀，极易造成干旱[4-5]。该地区主要土壤为风沙土，松散多孔，漏水漏肥严重[6]。近年来，随着当地经济发展和人民生活需求的提高，设施果蔬产业已具有一定规模。油桃作为当地的设施果品之一，果皮光滑无毛，风味浓甜，富含VC等营养物质，比普通毛桃更耐存储运输，经济价值较高，种植较广[7]。但当地设施果树仍采用经验性的大水漫灌方式，导致果实产量和品质下降，农田无效水消耗过多。因此，需要研究该地区设施油桃的节水灌溉模式以解决生产中存在的问题。

马福生等[8]对温室梨枣树的畦灌试验研究表明，在果实成熟期进行重度亏缺灌溉，减产效应并不显著；而强薇等[9]对滴灌核桃的水分亏缺试验结果显示：调亏灌溉对果型发育和产量产生了负效应；娄玉穗等[10]对盆栽葡萄的水分亏缺试验显示，中度灌溉条件下葡萄新梢生长适中，果实生长最快且叶片的净光合速率最高；武阳等[11]对滴灌香梨果树的研究表明，在果实细胞分裂期和果实缓慢膨大期进行适度调亏灌溉可以有效抑制营养生长，提高产量和水分利用效率；周罕觅等[12]在遮雨棚条件下对桃树的亏水研究表明：轻度水分亏缺在液流速率、净光合速率及产量下降不明显的情况下，能显著提高果实单果重及水分利用效率。目前关于滴灌设施果树生长对水分亏缺响应的研究较少涉及，大多数研究针对大田栽培或桶栽试验进行；此外，在该地区特殊的土壤条件下油桃生长对水分亏缺的响应并不清楚。本研究以温室栽培的“秦光6号”油桃[13]为对象，采用滴灌方式来探讨水分亏缺对油桃树体生长和果实产量的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验设计

试验于2018年3月1日至6月15日在陕西省榆林市榆阳区鱼河镇金沙湾农业合作社温室大棚内进行。该地位于北纬38°18′、东经109°43′，属于温带半干旱大陆性季风气候，温室为占地面积1 333.4 m2的塑料膜拱棚，南北走向，内部光照、温度及湿度条件较为一致(见图1)。棚内桃树共8行、72列，于2014年4月2日移植，将栽种行开挖深80 cm、宽60 cm深沟，在底层填置20 cm黄土以防止水肥渗漏，然后在其上堆放约5 cm厚的柠条枝作为有机肥料。试验土壤为风沙土，1 m土层田间持水量为0.1417(质量)，土壤容重1.5817 g·cm-3，土壤有机质9.34 g·kg-1，速效磷19.74 mg·kg-1，速效钾132.64 mg·kg-1，硝态氮32.85 mg·kg-1，铵态氮5.82 mg·kg-1。试验用树为5 a生早熟油桃“秦光6号”，株距为1m，行距2.3m。采用滴灌水肥一体化设备灌水，每行树在距离树干两侧垂直距离40 cm处各铺设1根滴管，滴头间距50 cm，额定流量4 L·h-1，计划湿润层0.6 m，滴灌湿润比0.5。

试验设置4个水分处理，分为3个滴灌处理和当地漫灌处理。滴灌处理按灌水量由高到低分为W1、W2、W3，当3个水分处理中任一个0～60 cm土层的平均土壤含水率接近灌水下限50%θf(田间持水量)即开始统一灌水(误差为±2%)，W1、W2、W3的灌水上限分别为90%θf、75%θf、60%θf，以实际土壤含水率和灌水上限进行灌水量计算(见图2)。滴灌处理的氮、磷、钾施肥量为：200 kg·hm-2(以N计)、120 kg·hm-2(以P2O5计)、240 kg·hm-2(以K2O计)，总施肥量分5次滴施完毕。萌芽期：N 40%+P2O560%+K2O 20%(2次均量)；花后肥：N 30%；果实第一膨大期：K2O 20%；果实第二膨大期：N 30%+P2O540%+K2O 60%(2次均量)。漫灌处理(CK)的灌水和施肥均参照当地同年的方式做一致处理。CK的氮、磷、钾施肥量分别为300 kg·hm-2(以N计)、180 kg·hm-2(以P2O5计)、280 kg·hm-2(以K2O计)，氮肥和磷肥一次性在花期后10 d沟施完毕，钾肥在挂果约30 d后全部沟施，所有处理在10月份沟施15 m3·hm-2羊粪作为基肥。

图2 不同水分处理的灌水时间和灌水量Fig.2 Irrigation time and quantity for different water treatments

试验按水分处理划分4个小区，随机排列，每个小区6列，横跨8行，共48棵树；以外侧两列树为保护行，分别选取内侧各列长势较为一致的3棵树作为观测树。在该年试验开始前，于2017年生育期进行相同试验处理。由实际观测得出各生育期所对应的年天数(Day of year，DOY)：萌芽期(59～77)、花期(78～93)、果实生长初期(94～129)、硬核期(130～141)、果实第二膨大期(142～160)，成熟采摘期(161～166)[7]。

1.2 测定项目与方法

土壤含水率的测定采用打土钻和时域反射仪(TDR)观测结合的方法。Trim管安装于小区中部距离滴灌毛管垂直距离10 cm处，每个小区6根，在土壤含水率接近灌水下限时，利用打土钻准确测定各小区灌水前一天土壤含水率，打钻位置距离毛管垂直距离10～15 cm。滴灌灌水量计算公式为：

M= (θ1-θ2) ·γ·s·h·p·η-1

式中,M为灌水量(m3)；θ1为灌水上限(重量含水率)；θ2为土壤实际含水率；γ为土壤容重，取1.5817 g·cm-3；s为灌水面积(m2)；h为计划湿润层，取0.6 m；p为滴灌湿润比，取0.5；η为水分利用效率，田间水损失可忽略，故取100%。

在果实生长初期于每棵观测树东南西北4个不同方位各选取一个新梢，在果实成熟采摘期的6月12日测定新梢生长量。

树干直径变化的测定利用德国Ecomatic公司生产的DD-L型直径测量仪进行自动观测，并采用DL-18型树木生长记录器进行数据记录。测量仪安装于树干距离地面垂直高度15 cm处，记录间隔30 min，传感器灵敏度0.2 μm。

利用日本柯尼卡美能达公司所产SPAD-502 Plus叶绿素仪进行不同生育期叶片叶绿素相对含量的即时观测。在观测日12∶00选择观测树新梢顶端到新梢末的第3片叶片进行测定，测定前用纱布将叶片擦拭干净以免污染探头，每个小区测定12个叶片。

果径生长变化利用游标卡尺测定，每棵观测树选取东南西北4个不同方位的果实进行测量。在第一次观测时，利用记号笔标记好果实的观测位置，每隔7 d观测一次，游标卡尺测量精度为0.1 mm。果形指数(fruit shape index，FSI)的计算方法如下：

FSI=HD·TD-1

式中,TD为横径(cm)；HD为纵径(cm)。

对于果实产量的测定，各处理随机选取6棵树测定果实总重量和单株果个数。利用各小区的平均单果重和单株果个数计算果实产量。对于果实含水率的测定，随机选取每个处理的成熟果实20个，切片去核，称取鲜重，在75℃下烘至恒重进行计算。水分利用效率(water use efficiency,WUE)的计算公式如下：

WUE=Y·I-1

式中,Y为产量(kg·hm-2)；I为灌水量(m3)。

利用温室的自动气象站按照国家气象局标准连续采集气温(℃)、空气相对湿度(%)、饱和露点温度(℃)、日照时数(h)、距离地面2 m处风速(m·s-1)。参考作物蒸发蒸腾量(reference crop evapotranspiration，ET0)的计算采用FAO-56 Penman-Monteith方法[14]。

1.3 数据处理

利用DPS进行ANOVA分析(α=0.05)，采用LSD法进行多重比较，运用Excel 和Origin 9.6进行数据处理和绘图。

2 结果与分析

2.1 不同水分处理对桃树生长的影响

2.1.1 不同水分处理对桃树新梢生长的影响 不同处理间的新梢生长量存在一定显著差异(P<0.05)(图3)。在滴灌处理W1、W2、W3下，6月12日(果实成熟采摘期)的新梢长度分别为24.0、21.8、20.6 cm，随着灌水量的提升新梢生长量变大。而当地漫灌处理CK的新梢生长量和高水处理W1较一致，仅相差0.69 cm。

2.1.2 不同水分处理对桃树茎干日最大收缩量(maximum daily shrinkage，MDS)的影响 桃树的茎干日最大收缩量即树干直径日最大值和最小值的差值，其值的变化由树木蒸腾强度和土壤水分可利用率的相对大小而不同[15]，不同水分处理下各生育期树干MDS变化如图4所示。在土壤水分不断消耗及灌溉补水过程中，MDS呈现动态震荡变化，在灌水后的前几天MDS急剧下降，而后在震荡中呈上升趋势，且随着生育期的持续MDS整体呈现上升趋势。不同生育期各处理MDS最大值、最小值及变异系数差异明显，且不同处理的生育期均值差异显著(表1)。

注：不同小写字母表示不同处理间的显著性差异(P<0.05)，下同。Note: Different lowercase letters indicate significant difference among treatments at 0.05 level. The same below.图3 不同水分处理下新梢生长量Fig.3 Shoot growth under different water treatments

表1 不同水分处理下油桃树各生育期MDS最大值、最小值及均值

除萌芽期和花期，W1在其他生育期的MDS均值显著大于其他处理，从萌芽期到硬核期，W1的生育期均值不断增大，增幅为470.0%；W2处理下除了成熟采摘期是前5个生育期均值(66.1 μm)的194.4%,各生育期MDS均值处于较稳定范围；W3、CK的均值随生育期的进行持续增大，但其最大值仅为W1最大均值的66.3%、48.2%。由变异系数可以得出各生育期MDS波动较剧烈的水分处理：在花期CK的变化范围为0.4～25.3 μm，波动强度大小依次为CK>W3>W2>W1；在果实生长初期，W3和CK的MDS波动范围分别为16.9～193.6 μm和1.5～148.7 μm，波动强度为CK>W3>W1>W2；在硬核期，W1、W3、CK的MDS波动范围分别为32.4～388.7、1.5～253.3、1.3～220.7 μm，波动强度大小依次为CK>W3>W1>W2。

由于树干MDS值由树干直径的日最大值和最小值共同决定，一个生育阶段MDS的最大和最小值出现时间可以反映树体的水分变化状况。萌芽期于第69天进行灌水，W1、W2、W3的MDS最小值均出现在第77天，这可能与桃树的生育期特性有关，而最大值出现在第73～74天，在此生育阶段树木蒸腾缓慢，茎干处于收缩状态，灌水后随着根系不断吸水，树体木质部和韧皮部的细胞吸水膨胀，MDS值变大；在果实第二膨大期于第148天进行滴灌、第158天各处理统一灌水，W1、W2和W3、CK的最大值分别发生在第156天、第159天，W1和W2由于相对较高的蒸腾量致使树体水分变化大，细胞收缩严重，而W3、CK则由于组织复水引起木质部和韧皮部细胞发生较大的膨胀；在成熟采摘期，W1、W2、W3、最小值发生在第161～162天，此时在复水后3～4 d细胞水分较充足，MDS变小。

2.2 水分亏缺对叶片叶绿素相对含量(SPAD)的影响

除了果实生长初期前段和硬核期，各处理的叶片SPAD值在不同生育期差异显著(图5)。在果实生长初期前段的观测中(4月13日)，各处理的SPAD无显著差异；到果实生长初期末段(5月1日)，W1、W3的SPAD值显著低于CK，分别为CK的96.8%、96.0%；在果实硬核期后第一天(5月22日)，各处理SPAD值无显著差异；到果实第二膨大期前段(5月30日)，W1、W3的SPAD值显著低于W2处理；W1的SPAD值果实第二膨大期前段为39.85，到果实第二膨大期分段和成熟采摘期变为42.35，到果实第二膨大期后段和成熟采摘期增大6.3%，且W1的SPAD值显著高于W3和CK处理。

图5 生育期叶片SPAD变化Fig.5 Variation of leaf SPAD in growing period

2.3 不同水分处理对果径生长的影响

不同水分处理对油桃果径及果形指数变化的影响如图6所示。随着生育期的推进果径不断增大，果形指数不断变小，由1.5趋于1。各处理的TD、HD、SD在果实生长初期和第二膨大期的平均增长速率分别为0.63、0.96、0.75、0.98、0.58、0.87 cm·d-1，由此可见，在果实第二膨大期果实横径和缝径增大加快，纵径生长较果实生长初期变缓。从4月

30日到5月14日，在果实生长初期的第一次观测中，W1的纵径显著低于W3，此外，各处理果实纵径在其他观测中未表现出显著差异；在5月21日至6月7日的后3次观测中，CK的果径明显小于其他处理，但未达到显著水平；到果实收获期，CK的横径和缝径显著低于其他处理。从果形指数来看，在成熟采摘期，滴灌处理的果形指数均接近于1，CK为1.16，显著大于其他处理，不同灌溉方式对果实形状产生一定影响。

2.4 不同水分处理对桃树产量、水分利用效率和果实参数的影响

不同水分处理下油桃的产量、单株果个数、单果重、WUE均存在一定显著性差异(P<0.05)(表2)。对比处理间的单株果个数和单果重，W1、W3的单株果个数分别比W2高出20.8%和5.7%，比CK高出46.6%和28.3%；虽然W2的单株果个数仅为49.3，但其单果重显著大于其他处理。一定程度水分胁迫能够产生显著的减产效应，W1、W2的产量分别是W3的117.7%、112.2%，是CK的154.3%、147.1%。不同处理对产量的水分利用效率差异显著，W3处理的WUE显著高于其他处理，且CK处理WUE值最低，W1、W2、W3分别是CK的188.0%、299.0%、614.4%。不同处理间的果实含水率无显著差异。

表2 不同水分处理对桃树产量、水分 利用效率和果实参数的影响

注：TD:横径；HD:纵径；SD:缝径。不同小写字母表示各观测日期不同处理间的显著性差异(P<0.05)。Note：TD: Transverse diameter；HD: Horizontal diameter；SD: Seam diameter. Different lowercase letters indicate significant difference among treatments on the observation date at 0.05 level.图6 生育期果径变化Fig.6 Variation of fruit diameter in growing period

3 讨 论

桃树的新梢生长量和MDS的变化反映了不同水分处理对于树体营养生长的影响。本文研究显示，在滴灌条件下新梢生长量随灌水量的增加而增加，这与王连君等[16]、李双双等[17]的研究结果一致。试验结果表明：漫灌处理在花期、果实生长初期和硬核期的MDS波动较强，而MDS波动越强表明树体水分状况越不稳定[15,18]。在滴灌处理下高水处理W1在果实生长期到成熟采摘期的MDS值显著高于W2和W3，而W2在整个生育期均维持较低值。究其原因，由于CK的果实产量显著低于其他处理，因而MDS相对较低[17]；而W1由于高的果实产量和旺盛的营养生长，致使树干组织细胞收缩或膨胀强烈，因而其MDS值在果实生长发育期显著较高[18-19]。由各生育期不同水分处理下MDS最大值和最小值出现的时间可以推断，MDS的变化与果树的生育期有一定关系。

土壤干旱通过抑制树体叶片气孔的开度而降低光合效率，从而使叶绿素含量降低，减少有机物的累积[18,20]。张青[21]和张曼义[22]等分别对七叶树幼苗和设施黄瓜的试验显示，随着水分胁迫时间的持续，七叶树叶片的叶绿素总含量先上升后下降；重度胁迫对黄瓜叶片叶绿素含量影响显著。本试验结果显示：在果实第二膨大期前段，W1、W3的SPAD值显著低于W2，此时由于果实膨大期需水量大，在复水后的2～3 d内高水处理W1的土壤含水率较高，使得叶片中Mg+合成受阻，导致叶绿素含量下降[23]，到果实第二膨大期后段和成熟采摘期W1的SPAD值增大，显著高于W3和CK，可见：由于W3较低的灌水量以及漫灌处理在需水关键期灌水时间太靠后，使土壤水分胁迫严重，叶绿素含量降低。由W2处理在整个果实生长期间较高的SPAD值可以说明，适宜的滴灌灌水上限能在减少灌水量的同时使叶片在果实生长期具有较高的叶绿素含量。

果实的细胞分裂受水分胁迫影响较小，但细胞膨大对土壤干旱十分敏感[24]。娄玉穗等[10]通过不同灌水阈值对‘巨峰’葡萄生长影响的研究表明，中度灌溉的成熟葡萄果径显著大于胁迫灌溉和严重胁迫灌溉处理，曹晓庆等[25]对膜下滴灌樱桃树的研究也表明，果实的单果重受灌水量影响显著，适宜灌水确实增加了单果重；而在桃树果实生长的非关键期进行调亏灌溉，最终的果径与充分灌溉无显著差异[26]。本试验结果显示：CK的果实横径和缝径在成熟采摘期显著低于其他处理。W2处理果径和单果重最大的原因，可能是适度的水分亏缺使得桃树叶片经过硬核期的水分胁迫在复水后叶水势较高，其在果实第二膨大期的果实液胞水势较高，更有利于果实的膨大[27]；从库—源关系来看，W2较高的叶片SPAD值产生较多的光合产物，在果个数相对较少时，单果重增大。武阳等[28]对于亏缺灌溉对成龄香梨产量的研究表明，适度水分亏缺较充分灌溉提高了果实体积和产量，但李雅善等[29]的研究却显示亏缺灌溉较充分灌水会显著降低果实产量。本研究表明，由于W2处理单果重大，产量下降并不严重，是W1的95.3%，而W3和CK处理本身单株果个数较小，在第二膨大期果实水分需求不能满足，单果重均小于W1，产量显著低于W1。漫灌处理虽单次灌水量较大，但渗漏严重，并不能满足桃树生育期的水分需求；尤其在果实第二膨大期，桃树需水强烈，在膨大期未进行灌水导致补水不及时，果实膨大不充分，影响了单果重。因此，滴灌条件下适度的水分亏缺在减产不明显的情况下，能够大幅度提高水分利用效率，增加果实单果重，提升果实商品价值。

4 结 论

1)漫灌较地表滴灌劣势明显，由于该地区土壤为风沙土，当地的漫灌方式造成水分渗漏严重，果实生长关键期的水分需求不能满足，树干直径变化在生育期波动强烈，果实产量显著低于滴灌处理。

2)在滴灌条件下，过高的灌水量导致新梢生长量加大。低水处理W3由于灌水量过小，仅为高水处理W1的25.9%，果实产量显著低于W1。中水处理W2相比于高水处理W1节水150 mm·hm-2，成熟期果实产量达到W1的95.3%，且树干的MDS均值在各生育期稳定，树体水分状况较优；在果实生长发育阶段，该处理的树体光合作用亦优于其他处理，成熟期果实单果重显著大于其他处理，经济价值较高。因此，W2处理较优，其生育期对应灌溉定额为1 120 m3·hm-2，灌水次数为7次。