我国苹果园的几种主要节水灌溉模式_刘影.pdf

在我国水果种植产业中，苹果具有举足轻重的地位，已经占据我国所有果品产量的30%左右1。我国作为一个苹果产业大国，其栽培面积、总产量、人均占有量与出口量已名列世界第一2。我国幅员辽阔，地大物博，国土面积占世界的6.44%，但人均水资源量却仅占全球平均水平的25%，已置于严重缺水国家之列3。水资源是支撑我国农业发展的必要因素之一，水分供需不平衡已经成为制约苹果产业发展的关键因素4。采用合理的水分管理模式，提升水分利用率，能加快推进苹果产业可持续发展。1苹果园灌溉类型我国苹果生产及其需水量不同地区差异较大，总的看，灌溉方式落后，水资源浪费严重。应进一步提高苹果生产的水资源利用率，缓解水资源压力3。管理粗放是我国大部分苹果园的通病，大水漫灌、沟灌、畦灌等传统灌溉方式仍在果农心中占据支配地位。这种不合理的灌溉模式不但浪费大量的水资源，同时还造成土壤养分淋失、结构破坏、灌溉效果不理想，如果实品质降低、病虫害发生率高等5。结合苹果DOI:10.16376/ki.bfgs.2023.03.001中图分类号：S607+.1文献标识码：A文章编号：10015698（2023）03000103我国苹果园的几种主要节水灌溉模式刘影1，于年文1，王宏1，李宏建1，张秀美1，里程辉1，宋哲1，张凯2（1辽宁省果树科学研究所，辽宁 熊岳115009；2营口理工学院，辽宁 营口115000）收稿日期：2022-07-15项目支持：2022年省科技专项资金“庄河市果树科技特派团（220008）”“瓦房店果树科技特派团（220007）”作者简介：刘影（1987-），女，辽宁本溪人，硕士，助理研究员，主要从事果树营养与土肥水研究。E-mail：摘要：苹果在我国水果产业中占据重要地位，拥有较高的经济价值，但在其种植过程中需要耗费大量的水资源，这与我国水资源匮乏并不匹配。为缓解我国水资源短缺的问题，在果园中采用先进的节水灌溉技术已迫在眉睫。该文对苹果园目前常用的一些灌溉模式进行概述，为在苹果园推广更好的节水灌溉措施提供参考。关键词：苹果园；灌溉；节水Several Main Irrigation Modes of Apple Orchards in ChinaLIU Ying1，YU Nian-wen1，WANG Hong1，LI Hong-jian1，ZHANG Xiu-mei1，LI Cheng-hui1，SONG Zhe1，ZHANG Kai2（1 Liaoning Institute of Pomology，Xiongyue Liaoning 115009，China；2 Yingkou Institute of Technology，Yingkou Liaoning 115009，China）Abstract：Apple is a kind of high economic value fruit，occupying an important position in Chinasfruit industry.However，apples need to consume large amount of water resources in the process ofplanting，which does not match the current situation of water shortage in China.In order to alleviatethe shortage of water resources，the use of advanced water-saving irrigation technology in orchards ison the way.This paper summarizes some commonly used irrigation modes at present，so as to providereference for better water-saving irrigation promotion in apple orchards.Key words：apple orchard；irrigation；water-saving专题论述2023年5月2023（3）1北方果树NORTHERN FRUITS园特点，采用合理的灌溉模式如滴灌、喷灌等，对改善苹果园管理、节约水资源具有重要意义。1.1滴灌滴灌是目前世界上较为先进且推广相对广泛的一项节水灌溉技术。经过多年实践及应用，关于它节水节肥、提质增效、改土增产的优点已被很多人知晓，其在农业发展中至关重要的作用也已经被社会认可6。与地面灌溉相比，滴灌滴头滴水使土壤4050cm区域保持湿润，可以减少大部分的水分漂移损失，还可以减少水分深层流失，节水量可达49%7。陈汝等的研究表明，与树盘漫灌相比，滴灌使苹果树春梢生长增加14.8%、秋梢缩短11.7%、叶面积增大3.0%，百叶重增加5.8%，叶绿素含量达到13.9%8。杨素苗等的研究表明，滴灌同大水漫灌相比，富士苹果根系活力均值为253.24 g/（gh），显著高于漫灌的240.19g/（gh）9；且灌溉总量减少54.2%。路永莉等的研究表明，滴灌施肥使渭北旱塬红富士苹果产量较传统施肥增加13.0%，果实硬度增加10.6%，果实商品率提升9.3%，单果重、果型指数及叶片叶绿素含量也表现出增加趋势10。滴灌有多种方式。普通滴灌最常见，也称地表滴灌。即在地表直接铺设滴灌管11；地下滴灌将滴灌管埋入地下植物根系附近，使水直接灌入植株根区；膜下滴灌在覆膜条件下使用的滴灌；低压滴灌在充分考虑地面高差和灌水器工作压力的基础上，既能满足灌溉要求，又没有能量浪费的新型滴灌系统12。这些滴灌技术在我国干旱半干旱地区很适用，同时也进行了相当面积的推广7。1.2喷灌喷灌是另外一种相对成熟且使用较为广泛的节水灌溉技术，在北方地区拥有较大的发展优势和潜力13。喷灌同传统地面灌溉相比，能减少从水源到园地、再到园地植物根部的输水和土壤渗漏的水分损失，节水量高达30%50%，并且灌溉更加均匀，灌溉质量也更高，灌溉时不需要进行土地的额外修整，省时、省力、省工，还减少占地面积。喷灌还能调节果园的小气候，提升果品质量，防治病虫害的发生14。李巧珍等的研究表明，喷灌与滴灌、管灌相比，土壤含水率更高。随灌溉量的增加，土壤含水率增加，随土壤深度的加深，土壤含水率上下波动逐渐变小；从产量看，微喷灌、滴灌、管灌产量分别比对照高25.74%、9.99%和0.78%15。陈汝等的研究表明，与树盘漫灌相比，喷灌的苹果春梢增长9.1%，秋梢缩短8.8%，叶面积增加1.9%，叶绿素含量提升11.5%，百叶重提高5.1%，平均单果重提高1.9%，着色指数提升4.1%，光洁指数提高2.8%，全红果率提高2.2%，果实可溶性固形物含量提高2.6%，果实硬度增加2.2，产量提高8.2%8。到2003年底，美国喷灌面积已经占总灌溉面积的50%，达到1090.98万hm2。而我国直至2018年喷灌所占份额仍然很小16。喷灌作为一种现代化的节水高效灌溉技术，其大力普及将会对中国农业发展起到战略性的促进作用17。1.3根系分区交替灌溉控制性的根系分区交替灌溉技术是一项新型的生物性节水技术。该技术的理论基础是进行部分根区灌溉，促使非灌溉区域产生逆境生长信号物质并向树体上部运输，以调节气孔开度，减少叶片非必要水分蒸腾，达到节水效果，进而实现提质增效的目的18。邹养军等对苹果园进行1/4、2/4、3/4根系交替灌水的试验研究，结果表明，2/4、3/4根系处理的根系分布更加均匀，根系活力有所提高，并表现出补偿生长，各类粗度的根系生物量均增加，植株根冠比增大；1/4、2/4根系体积灌水同全根系灌水相比，新梢长度降低50.4%、41.5%，叶面积降低32.7%、26.3%，改善了树冠的光照条件，显著提高全红果率，同时水分利用率提高26.1%、18.2%19。马怀宇等的研究表明，根系分区交替灌溉与常规灌水相比，对寒富苹果叶片净光合速率和气孔导度的抑制作用表现更好，叶绿素含量先升高后降低；交替灌水能在减少灌水量的同时，维持较高的光合效率，实现苹果树的节水栽培20。牛铁泉等的研究表明，半根及半根交替水分胁迫条件下，苹果幼苗叶片光合速率、细胞间隙CO2浓度显著降低，叶温显著升高21。张雯等的研究表明，分区交替灌溉同常规灌溉相比，灌水用量减少50%，瞬时水分利用率、总水分利用率和灌溉水生产效率大幅提高，果型指数、单果重、可溶性固形物、果色、光洁指数等均有所提高22。根系分区交替灌溉技术在实际应用中首要解决的问题是使树体不同根区具有一定的水势梯度差，结合现有灌溉技术可使此项技术实际应用起来事半功倍。有人提出，采用根系分区交替沟灌系统、根系分区交替穴(皿、坑)灌系统、根系分区交替滴灌(渗灌)系统、根系分区交替微喷灌系统等方式实现植株根区交替干燥与湿润。根系分区交替灌溉节水效果显著，投资22023年5月北方果树少，操作简单，拥有很高的推广价值及应用前景23。1.4蓄水坑灌我国北方地区水资源缺乏较其他地区尤为明显，且由于降水多集中在69月，形成的暴雨较多，由此造成大面积的水土流失24。蓄水坑灌是针对我国北方地区水资源紧缺和水土流失严重的问题提出的，适用于低山丘陵区果园，能有效解决山地果园灌溉水利用率低的问题。其主要由3部分组成：固壁设施、环状沟、蓄水坑。雨水过后，山地坡面形成的水会流入蓄水坑，由于坑底不透水，雨水会沿着坑壁环形侧向入渗至果树根系集中层。蓄水坑灌具有拦蓄径流、保持水土和提高供水能力，从而提高水分利用率25。张学琴等的研究表明，蓄水坑灌条件下的根系形态指标和根系活力高于地面灌溉，过氧化氢酶活性也高于地面灌溉26。郝锋珍等的研究发现，蓄水坑灌同地面灌溉相比，果树根长在垂向上分布规律相近，但在地下60cm处，蓄水坑灌的根长、密度明显高于地面灌溉，且其根长、密度的峰值下移27。张敏的研究发现，蓄水坑灌条件下苹果树净光合速率显著大于地面灌溉的，且在910月果实成熟时的净光合速率差距最为明显28。马娟娟的研究表明，蓄水坑灌法同传统法相比较，具有无法比拟的优势，从根系生长环境来看，蓄水沟灌改善了土壤中层的透气性，增强微生物的活性，为树体养分吸收及利用提供良好条件；从灌水后期效应来看，由于根系具有向水性，贮存在土壤深层的水分可诱导果树根深扎，提高果树的抗旱性；从土壤水分消耗来看，在不影响作物蒸腾的条件下，蓄水坑灌能够相对保持土壤表面干燥，有效减少地面蒸发，从而提高水分利用率29。蓄水坑灌是集节水灌溉和水土保持于一体的灌溉方法，能够兼顾雨水资源的有效利用和土壤资源的有效保护，改善生态环境。蓄水坑灌成本低，技术简单，在北方地区林果灌溉中拥有较高推广价值30。2讨论滴灌、喷灌、根系分区交替灌溉、蓄水坑灌等是在苹果园内研究及应用较多的几种灌溉方式，还有其他一些灌溉方式，如涌泉根灌、微孔陶瓷灌溉、树盘埋罐渗灌等节水灌溉技术。也有人提出非充分灌溉、调亏灌溉和干旱复水灌溉等灌水理论和方法，但这些技术、理论、方法有待进一步研究及探索。随着我国苹果产业的继续发展，经过更多的试验研究，相信将有更多更好的节水灌溉方法在苹果园应用。参考文献：1邓代君，李文胜.我国苹果生产、加工现状与发展对策J.现代食品，2020(21)：5-7.2门小鹏，许雪峰，王玉斌，等.我国苹果生产的现状、问题与发展对策J.农村实用技术，2022（1）：25-27，59.3谭琨，査思含，霍伟，等.19802018年中国苹果生产及其需水量时空演变特征研究J.中国农业资源与区划，2022，（43）11：190-201.4周江涛，赵德英，陈艳辉，等.中国苹果产区变动分析J.果树学报，2021，38（3）：372-384.5孙瑶，马金昭，张培苹，等.土壤调理剂与灌溉互作对酸化苹果园产量、品质和土壤化学 性 质 的影响J.果树 学 报，2021，38(10)：1681-1690.6罗锡文，廖娟，胡炼，等.提高农业机械化水平促进农业可持续发展J.农业工程学报，2016，32（1）：1-11.7李中杰.不同灌溉技术和灌水量的陕北山地苹果节水增产提质效应研究D.西安：西安理工大学，2021.8陈汝，黄永业，季兴禄，等.不同灌溉方式对苹果树体生长、果实品质和产量的影响J.河北农业科学，2018，22（1）：15-19.9路永莉，高义民，同延安，等.滴灌施肥对渭北旱塬红富士苹果产量与品质的影响J.中国土壤与肥料，2013（1）：48-52.10杨素苗，李保国，齐国辉，等.灌溉方式对红富士苹果根系活力和新梢生长及果实产量质量的影响J.干旱地区农业研究，2010，28（5）：181-184.11王东晨，孙源蔚，于海燕，等.不同肥水管理方式对果园耗水及人工费用的影响J.河北林业科技，2017（2）：50-52，74-77.12郑国玉，马军勇，何帅，等.低压对不同滴头水力技术指标的影响J.节水灌溉，2021（8）：74-77.13李宗礼，赵文举，孙伟，等.喷灌技术在北方缺水地区的应用前景J.农业工程学报，2012，28（8）：1-6.14刘思汝，石伟琦，马海洋，等.果树水肥一体化高效利用技术研究进展J.果树学报，2019，36（8）：366-384.15李巧珍，郝卫平，龚道枝，等.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J.干旱地区农业研究，2007，25（2）：128-133.16马小川，卢晓鹏，潘斌，等.果树水肥一体化技术研究进展J.中国南方果树，2018，47（5）：158-163.17张兵.河北省果农节水灌溉技术采用行为及影响因素分析D.保定：河北农业大学，2020.18杜太生，康绍忠，胡笑涛，等果树根系分区交替灌溉研究进展J农业工程学报，2005，21（2）：172-17819邹养军.苹果根系分区灌水的生理机制及应用研究D.杨凌：西北农林科技大学，2006.20马怀宇，吕德国，刘国成，等.不同灌水方式对寒富苹果叶片光合功能和抗氧化酶活性的影响J.生态学杂志，2012，31（10）：2534-2540.（下转第8页）2023（3）刘影等：我国苹果园的几种主要节水灌溉模式382023年5月北方果树（上接第3页）21牛铁泉，田给林，薛仿正，等.半根及半根交替水分胁迫对苹果幼苗光合作用的影响J.中国农业科学，2007，40（7）：1463-1468.22张雯，安贵阳，李翠红.根系分区交替灌溉对富士苹果光合作用及果实品质的影响J.西北林学院学报，2010，25（6）：35-37.23陈冲，杨盛，宋宇琴，等.根系分区交替灌溉研究进展及其在果树中的应用J.中国果树，2015（4）：76-82.24邱野.北方坡耕地不同耕作模式产流产沙及土壤水分分布研究D.沈阳：沈阳农业大学，2019.25王颖苗.蓄水坑灌条件下苹果树蒸腾速率预测模型对比研究J.节水灌溉，2019（1）：36-39.26张学琴，马娟娟，孙西欢，等.不同灌水方法对苹果树果实膨大期根系生长和土壤酶活性的影响研究J.节水灌溉，2016（3）：1-5.27郝锋珍，孙西欢，郭向红，等.蓄水坑灌与地面灌条件下果树吸水根系分布的对比研究J.节水灌溉，2014（9）：5-8.28张敏.蓄水坑灌条件下苹果树光合特性与影响因子的分析研究D.太原：太原理工大学，2015.29马娟娟.蓄水坑灌条件下土壤水分运动特性的试验研究D.西安：西安理工大学，2005.30马娟娟，郑利剑，孙西欢，等.蓄水坑灌法研究进展J.太原理工大学学报，2017，48（3）：427-434.成避光条件，降低了果皮中叶绿素和类胡萝卜素含量，使底色更透亮，摘袋后果实受到光照，花青苷含量迅速增加，成熟期着色鲜红811。实际生产中，套袋增加了果农的生产成本。经调查，在辽宁省熊岳地区，购买果袋、套摘袋人工费及损耗费用每666.7m2能达到3000元左右。另外，从业人员老龄化、劳动力短缺造成人工费用攀升，在苹果价格较低迷的当前市场，这无疑给果农增添了较大负担。果袋造成的环境污染也有违绿色生产的目标。另外，套袋果实可溶性固形物含量下降、风味变淡，摘袋时间不适容易发生日灼，促使科技人员和果农寻求免套袋苹果栽培新模式。然而，无袋栽培在实际生产中也面临一些问题，不套袋的苹果更易受到桃小食心虫、蚜虫、苦痘病等病虫害的侵袭。在免套袋栽培中，要留足行间距，保证树体通风透光，铺地膜，采取自然生草方式，及时清理落果和杂草，把握适时适量原则合理施肥，采用性信息素诱捕等绿色防控技术，以期降低免套袋造成苹果易机械损伤和遭受病虫害侵袭的发生1214。目前已在生产上运用钙素和有机皮膜复配剂、壳聚糖复合涂膜和高脂膜等新型替代品，并在果树上有广泛应用15。但相关的研究并不多。另外，通过品种改良、选育抗性强的优质新品种实现免套袋果实生产的提质增效。参考文献：1王金政，毛志泉，丛佩华，等.新中国果树科学研究70年苹果J.果树学报，2019，36（10）：1255-1263.2邓瑞，袁仲玉，夏雪，等.瑞阳苹果套袋与不套袋果实品质的比较分析J.甘肃农业大学学报，2019，54（1）：74-79，88.3程存刚，刘凤之，魏长存，等.套袋对富士苹果果皮叶绿素和花青苷含量的影响J.中国果树，2002（4）：11-12.4李春灏，张鑫，张跃，等.寒富苹果免套袋栽培面临问题与应对策略分析J.北方园艺，2023，521（2）：145-148.5吕天星，王冬梅，闫忠业，等.晚熟苹果新品种岳冠的选育J.果树学报，2016，33（10）：1321-1323.6白世践，户金鸽，赵荣华，等.不同颜色果袋对新郁葡萄着色及品质的影响J/OL.果树学报，2023.7王贵平，薛晓敏，赵红强，等.无袋与套袋栽培富士苹果病虫 害 及 果 实 品 质 差 异 分 析J.安 徽 农 业 科 学，2022，50（15）：36-38.8秦安，张虎平，陶书田，等.套袋对梨果皮AsA积累和相关酶活性的影响J.果树学报，2015，32（4）：583-589.9李慧峰，吕德国，刘国成，等.套袋对苹果果皮特征的影响J.果树学报，2006（3）：326-329.10景晨娟.套袋对苹果果皮着色的影响及其相关基因表达分析D.杨凌：西北农林科技大学，2017.11苏婧怡，李文胜，鲁芯志，等.套袋对富士芽变优系果皮色泽及花青苷合成相关酶活性的影响J.经济林研究2022，40（4）：153-162.12邹宗峰，王双磊，孟祥谦，等.苹果轻简化免套袋栽培技术J.落叶果树，2022，54（4）：86-87.13翟浩，薛晓敏，王金政.苹果免套袋栽培桃小食心虫的绿色防控技术J.落叶果树，2021，53（6）：56-60.14薛晓敏，翟浩，王金政，等.苹果免套袋优质栽培技术J.落叶果树，2021，53（5）：66-68，2-3.15马巧荣，张开祥，徐福利.苹果套袋替代品研究与应用现状及展望J.落叶果树，2022，54（5）：39-41.