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第 29 卷 第 18 期 农 业 工 程 学 报 Vol.29 No.18 90 2013 年 9 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Sep.2013 洞穴灌溉促进脐橙生长并提高果实品质 樊卫国1,2，马文涛1,2，罗 燕1,2，葛会敏1,2，吴素芳1,2（1.贵州省果树工程技术研究中心，贵阳 550025；2.贵州大学喀斯特山地果树资源研究所，贵阳 550025）摘 要：为开发喀斯特山地柑橘抗旱节水栽培技术，以 12 年生纽荷尔脐橙（Citrus sinensis Osbeck cv Newhall navel orange）为材料，研究了洞穴灌溉、地面灌溉和不灌溉（对照）对脐橙新梢生长、叶片营养元素含量和果实产量及品质的影响。结果表明：洞穴灌溉和地面灌溉的脐橙萌芽期比对照提早 30 d 以上，春梢抽生期和开花期比地面灌溉的提早 37 d，比对照提早 30 d 左右。在相同灌溉量下，2 种灌溉方式都对脐橙的新梢生长产生明显促进作用，但洞穴灌溉的春梢抽生数量、长度、直径和春梢叶片数及单叶面积最大，促进春梢生长的作用比地面灌溉更明显。洞穴灌溉和地面灌溉的脐橙叶片的叶龄分别达到 26 个月和 25 个月，老叶分别在每年的 3 月下旬至 4 月中旬和 3 月上旬至 3 月下旬脱落，洞穴灌溉对保持叶片健康和延长叶片寿命的作用最好。对照的叶片寿命最短，在每年的 12 月中旬至下旬老叶就全部脱落，叶龄仅有 20 个月。洞穴灌溉的果实在正常时期成熟，地面灌溉的果实着色始期和成熟期比洞穴灌溉大约提前了 710 d，而对照分别比洞穴灌溉的提前了 18 d 以上和 22 d 以上，比地面灌溉的分别提早 9 d 以上和 13 d 以上。洞穴灌溉能够明显改善脐橙树体的营养状态，叶片中 N、P、K、Mg、Fe、Mn、Zn、B 的含量比地面灌溉和对照都有明显的提高，其含量都达中国柑橘叶分析营养诊断分级标准的适量值水平。与地面灌溉和对照相比，洞穴灌溉对促进果实的生长发育和提高果实品质的作用更为明显，果实的平均单果重、果肉中可溶性固形物及可溶性总糖的含量和果汁率最高，3 者间的差异达到显著水平（p地面灌溉处理对照，春梢各生长指标在处理及对照间的差异达到显著水平（p0.05）。由此可见，洞穴灌溉对促进脐橙营养生长的效果比地面灌溉更加明显。表 3 不同灌溉方式对脐橙春梢生长的影响 Table 3 Effect of different irrigation methods on spring shoot growth of navel orange(2011)生长指标 Growth index 洞穴灌溉 Cave irrigation 地面灌溉 Surface irrigation 对照 No irrigation（CK）数量/(枝/株)1 517.0796.63a 1 256.7071.38 b 783.4248.99 c 长度/cm 11.090.34 a 8.130.32 b 4.690.15 c 粗度/cm 0.460.06 a 0.360.06 b 0.230.03c 叶片数 7.190.18 a 5.560.16 b 4.120.09 c 单叶面积/cm2 27.501.89 a 23.891.02 b 18.650.94 c 注：同一行中相同字母者表示无显著差异，不同字母表示达到 0.05 差异显著水平。Note:The same letter indicated no significant difference in a line,the different letters indicated to significance at 0.05 level.2.3 不同灌溉方式下脐橙叶片的元素含量与营养状况评价 不同灌溉方式及对照间的叶片中营养元素含量的差异明显。2011 年叶分析测定结果（表 4）显示，洞穴灌溉的叶片中 N、P、K、Mg、Fe、Mn、Zn、B 的含量显著高于地面灌溉和对照，对照叶片中上述营养元素的含量都最低。2 种灌溉及对照相互间的营养元素含量都有明显差异，并且达到显著水平（p0.05），以上试验表明，洞穴灌溉和地面灌溉都能明显提高脐橙叶片中营养元素的含量，但以洞穴灌溉的作用最大。在 2 个灌溉处理和对照的叶片中，Ca 和 Cu 含量没有显著差异，前者可能与喀斯特地区土壤中交换性Ca含量高而导致的Ca元素奢侈供应有关，而后者可能是果园统一使用过含铜农药制剂引起的。表 4 不同灌溉方式对脐橙叶片营养元素含量的影响 Table 4 Effect of different irrigation methods on element content in spring shoot leaves of navel orange（2011）元素含量 Element content 洞穴灌溉 Cave irrigation 地面灌溉 Surface irrigation 对照 No irrigation（CK）N/%2.960.08 a 2.630.04 b 2.220.05 c P/%0.210.03a 0.150.03 b 0.110.01 c K/%1.450.05 a 1.290.03b 0.850.02 c Ca/%3.720.09 a 3.790.10 a 3.750.08 a Mg/%0.400.02 a 0.260.03 b 0.140.01 c Fe/(mgkg-1)91.233.10 a 80.513.69 b 51.063.33 c Mn/(mgkg-1)33.191.21a 25.431.14 b 19.270.74 c Cu/(mgkg-1)19.66 0.18 a 19.840.16 a 20.01 0.20 a Zn/(mgkg-1)33.351.51 a 28.371.03 b 12.080.52 c B/(mgkg-1)48.33 2.16 a 28.14 1.02 b 15.31 0.36 c 注：同行中相同字母者表示无显著差异，不同母表示达到 0.05 差异显著水平。表中数据下方标注有“”的表示营养元素含量值未达到表 5 中的适量标准。Note:The same letter indicated no significant difference in a line,the different letters indicated significance at 0.05 level.Data in the table below marked with meaned that element content values did not attain the optimum standards in table 5.表 5 是中国柑橘叶分析营养诊断中普遍参考的的营养元素含量分级标准，在柑橘树体的营养诊断中，通常在 7 月至 8 月取当年生春梢中部叶片分析测定其中的营养元素含量，以之比较后对诊断果农业工程学报 2013 年 94 园树体的各种营养元素丰缺盈亏状况进行评价，得出营养诊断结论，用于指导施肥和柑橘的营养调控。表 5 柑橘营养元素叶分析诊断分级标准*Tanble 5 Standards for classification diagnosis of nutrient content in citrus leaves 叶片养分 Nutrient of leaves 极缺 Serious deficient 缺乏 Deficiency 适量 Optimum高量 High range 过量 Excess range N/%2.90 P/%0.30 K/%2.10 Ca/%1.50 1.502.80 2.804.80 4.807.0 Mg/%0.70 Fe/(mgkg-1)217 Mn/(mgkg-1)15 1522 2250 50500 Cu/(mgkg-1)20 Zn/(mgkg-1)15 1522 2253 53200 B/(mgkg-1)200 注：表 4 引自文献14-15；表中的“”表示尚不明确的标准值。Note:Table 4 was cited from paper 14-15.In the table，“”meaned unspecified standard values.将本试验不同灌溉处理和对照的叶片中营养元素含量与表 5 中各项标准值比较后可以看出：洞穴灌溉处理的除Cu元素含量达到过量值范围以外，N 和 P 元素的含量达到高量值范围，其他营养元素的含量达到适量值范围。地面灌溉的叶片中 Cu 元素含量达到过量值范围，Mg 和 B 元素处于缺乏值范围，其他营养元素虽然能够达到适量值范围，但多数都仅仅是接近适量值的低限。而在对照叶片中，除 Ca 和 Cu 元素外，其他元素含量都处于缺乏或极缺乏状态。上述试验结果表明：灌溉对促进喀斯特山地脐橙对营养元素的吸收具有非常明显的作用，其中洞穴灌溉的效果明显比地面灌溉的要好，更有利于使树体养分水平保持在正常的状态。2.4 不同灌溉方式对脐橙果实产量及水分利用效率的影响 表 6 显示，在不同年份中，洞穴灌溉处理各年的果实产量都最高，地面灌溉处理的产量也显著高于对照。洞穴灌溉及地面灌溉处理和对照之间的产量差异达到显著水平（p0.05）。在试验的 3a 中，洞穴灌溉的增产率分别比地面灌溉和对照提高了67.84%和 160.27%，36.44%和 117.93%，28.06%和199.50%。从表 6 还看到，从 20092011 年 2 种灌溉处理和对照的产量在各年中的差异明显，其中洞穴灌溉和地面灌溉的产量表现出逐年增大的趋势，而且年份间的差异达到显著水平（p0.05），这与实施灌溉后树体养分状况得到逐渐改善和树势得到不断的增强有关。2010 年和 2011 年对照的产量明显比 2009 年的高，差异达到显著水平，但这 2a间的产量无显著差异。2009 年对照产量低与当年试验区遭受严重干旱有关。由于 2009 年的严重干旱，灌溉处理在当年的灌 溉 量 均 比 2010 年 和 2011 年 的 大，达 到60.48 m3/667 m2。从表 6 还看出，在不同年份，同一灌溉处理的水分利用率也表现出逐年增大在趋势，年份间的差异达到显著水平（p0.05）。虽然2 种灌溉处理在同一年中的灌溉量都相同，但洞穴灌溉的产量及水分利用效率显著高于地面灌溉，在 3a中各年的水分利用效率比地面灌溉的分别提高了67.96%、36.45%、28.05%，表明无论在何种水文年份，洞穴灌溉的增产及节水效果比地面灌溉的要好。表 6 不同灌溉方式的脐橙果实产量和水分利用效率 Table6 Fruit yield and water use efficiency of navel orange under different irrigation methods 果实产量 The fruit yield/(kg(667m2)-1)灌水量 Irrigation amount/(m3(667m2)-1)水分利用效率 Water use efficiency/(kgm-3)处理 Treatment 2009 年 2010 年 2011 年 2009 年2010 年2011 年 2009 年 2010 年2011 年洞穴灌溉 1 337.5649.24c(a)1 728.3676.11ba)2 428.25107.66a(a)60.48 a36.96 c40.32 b 22.12 c(a)46.76 b(a)60.22 a(a)地面灌溉 796.9455.08c(b)1 266.7672.83b(b)1 896.1599.91a(b)60.48 a36.96 c40.32 b 13.17 c(b)34.27 b(b)47.03 a(b)对照 513.9226.45b(c)793.0858.13a(c)810.7854.06a(c)注：同行相同字母者表示在不同年份中无显著差异。同列中（）内相同字母者表示在同年中处理间无显著差异。不同字母表示达 0.05 显著水平。Note:The same letter indicated no significant difference in a line in different years.The same letter indicated between treatments no significant difference in a column()in same year.The different letters indicated significance at 0.05 level.2.5 不同灌溉方式对脐橙果实品质的影响 表 7 显示，洞穴灌溉处理的平均单果质量最大，达到 362.10 g，比地面灌溉和对照分别增加了 51.66和 140.54 g。洞穴灌溉处理果实的可溶性固形物含量为 14.05%，可溶性总糖含量为 10.93%，维生素C 含量为 57.44 mg/100 g 果肉，果汁率为 55.32%，第 18 期 樊卫国等：洞穴灌溉促进脐橙生长并提高果实品质 95 上述指标比地面灌溉和对照有显著的提高，其 2 种灌溉方式及对照间的差异达到显著水平（p0.05）。洞穴灌溉和地面灌溉的果实中总酸的含量分别为0.73%和 0.75%，2 种处理间无显著差异，但都显著低于对照。维生素 C 的含量在 2 种灌溉处理间的差异不显著，但都明显高于对照。洞穴灌溉、地面灌溉和对照果实的糖酸比值分别为 1497、13.03 和9.0，因此果实甜度及风味表现出较大差异。洞穴灌溉的果实的糖酸比值大，果汁率最高（54.12%），味甜且果汁丰富，而对照的果实含酸量高，含糖量低，糖酸比值小，果实率最低（38.32%），味较酸且果汁少，品质最差。上述结果表明：虽然 2 种灌溉方式都能明显提高脐橙果实的品质，但洞穴灌溉的作用更加明显，尤其在增大果实平均单果质量、增加果实的可溶性固形物及可溶性糖含量、果汁率和降低果实的酸含量有更加明显的作用。表 7 不同灌溉方式对脐橙果实品质的影响 Table 7 Effect of different irrigation methods on fruit yield and quality of navel orange（2011）处理 Treatment 单果质量 Weight per fruit/g 可溶性固形物 Soluble solid/%可溶性总糖 Total soluble sugar/%维生素 C Vitamin C/(mg100g-1果肉)总酸 Total acid/%果汁率 Fruit juice percentage/%洞穴灌溉 362.0132.01a 14.050.46 a 10.930.48 a 57.443.11 a 0.730.04 b 55.325.10 a 地面灌溉 310.4426.39 b 13.170.38b 9.77023 b 55.834.14 a 0.750.03 b 48.014.14 b 对照 221.5618.32 c 12.040.36 c 8.550.19 c 40.372.96 b 0.950.04a 40.113.83 c 注：同列相同字母者表示无显著差异，不同字母表示达 0.05 显著水平。Note:The same letter indicated no significant difference in a column,the different letters indicated significance at 0.05 level.3 讨 论 实施灌溉后脐橙的新生器官生长物候期比不灌溉的提前，这是正常生长发育的反映结果。本试验区域冬春干旱和夏季伏旱十分严重，对照树的春梢萌芽期推迟和春梢叶面积变小这在以往的研究中已有报道2-3，是干旱胁迫直接引起的。在早春不灌溉的干旱条件下，芽处于被迫“休眠”的停滞状态。在以后的新叶生长过程中，遭受干旱胁迫后也会使新叶的生长受到抑制，这种不良的生长表现是树体水分亏缺和营养元素含量降低共同作用的结果，也是脐橙应对干旱环境的特殊表征。在长期干旱的环境中，所有植物都会以延缓生长和叶片变小等方式来保持自身的水分需求平衡和降低水分蒸发，避免水分的过多消耗16，脐橙也不例外。干旱环境中的脐橙果实色始期和成熟期明显提前与我们在红橘上的研究结果3是一致的，这是一种未老先衰的不良表现，它对脐橙果实的后期生长发育及品质形成具有极其不利的影响。植物叶片的寿命长短对自身养分的再利用产生重要的影响18，遭受干旱胁迫后植物体内会大量合成乙烯，从而加速叶片的衰老和脱落19-20，这会导致大量的养分损失。柑橘在春季开花期出现落叶是正常的新老交替现象，但本试验中不灌溉的脐橙1年龄以上的叶片脱落时间提前至12月中下旬是干旱引起的非正常现象。柑橘叶片既是养分合成器官，也是养分贮藏的主要器官，其树体总氮量的44%、总磷量的 32%和总钾量的 37%贮藏于叶片中，当春季柑橘进行萌芽生长时，老叶中的养分大量运转至芽、花及新梢被再利用，供其生长发育5。干旱胁迫引起柑橘叶片的非正常脱落使一部分树体贮藏养分的循环再利用中断，降低树体中的养分含量，进而严重削弱树势和降低果实的产量和品质。干旱会降低柑橘叶片的营养元素含量2-3,17。在本试验中，对照叶片中营养元素含量比 2 种灌溉处理的都低，这是干旱导致的。本试验的果园土壤中交换性 Ca 极其丰富，处于奢侈供应状态，因此使处理及对照叶片中 Ca 的含量相互间没有表现出明显差异。我们跟踪试验果园防治病虫害的农药使用情况后发现，由于每年夏季进行溃疡病防治时都喷洒 2 次 Cu(OH)2，这可能是处理及对照叶片中 Cu元素含量过量的重要原因。木本植物的树势恢复及树体养分状况的改善需要的时间较长。本试验 3a 中 2 种灌溉处理的产量呈逐年增加的趋势，这是实施灌溉后树势逐渐恢复和树体养分逐步得到提高的正常反应，2009 年 2种灌溉处理的产量比后 2a 都低不仅与当年贵州全省范围内发生的特大干旱有关，更主要的是与实施灌溉的第一年树势及树体养分仅得到有限的恢复有关。2009 年灌水 18 次，比 2010 年和 2011 年分别多了 7 次和 6 次，但由于 2009 年 1 月至 6 月试验地区降雨量累计不足 50mm，从 2 月初至 6 月中旬期间出现 2637的异常持续高温干旱天气，果园土壤水分处于严重亏缺状态，按本试验设计的灌水间隔时间及灌水量难以解除干旱胁迫，这也是2009 年不同灌溉处理的产量及及水分利用效率都不高的重要原因之一。但在 2009 年同样的干旱条件和相同灌水量条件下，洞穴灌溉的产量及水分利农业工程学报 2013 年 96 用效率仍然比地面灌溉的高得多，这更能说明洞穴灌溉具有良好的技术经济效果。地面灌溉的水分蒸发量大，而且对地面的平整度要求高，水量的需要大21，在本试验中反映出的增产效率及水分利用效率比洞穴灌溉的低，因此在喀斯特山地柑橘园的灌溉中不宜提倡。洞穴灌溉在喀斯特山地较为适用，不仅能够减少地面的水分蒸发，同时也减轻了灌溉水直接从地下岩溶缝隙的垂直渗漏，结合追肥使用能够产生良好的水肥耦合效应，能够提高水和肥利用的综合效率。在较低的施肥量下，水肥耦合能够明显改善柑橘养分状况和提高产量22-23。在试验中观察到，当雨季土壤水分饱和时，多余的土壤水从洞穴灌溉的塑料管孔渗入管穴中积蓄起来；当土壤水分降低后，积蓄于管穴中的水又通过管孔渗入土壤中。地下管穴对大量降雨时冗余土壤水起到暂时积蓄的库容作用，从而也提高了自然降雨的水分利用效率。4 结 论 在相同灌溉量下，洞穴灌溉对促进脐橙树冠新生器官的生长作用明显，使脐橙萌芽期、春梢抽生期和开花期提早 30 d 以上，春梢抽生数量、长度、直径和春梢叶片数及单叶面积明显增大，叶片寿命比地面灌溉和不灌溉的分别延长了 1 个月和 6 个月，对维持树冠叶片的健康及正常寿命和避免叶片提前脱落导致的养分损失具有明显的作用，并能提高脐橙叶片中 N、P、K、Mg、Fe、Mn、Zn、B 等营养元素的含量，使树体的营养状态得到明显改善。洞穴灌溉的平均单果质量比地面灌溉和对照分别增加了 51.66 和 140.54 g，果实品质明显改善。在试验的 3a 中，洞穴灌溉的增产率分别比地面灌溉 和对照提高 67.84%和 160.27%，36.44%和117.93%，28.06%和 199.50%；水分利用效率比地面灌溉的分别提高 67.96%、36.45%、28.05%。在喀斯特山地洞穴灌溉对柑橘增产和节水的作用明显。参 考 文 献 1 李振轮，谢德体.柑橘生长与生态因子的关系研究进展J.中国农学通报，2003，19(6)：181184.Li Zhenlun,Xie Deti.A review of relationship between citrus growth and environmentJ.Chinese Agricultural Science Bulletin,2003,19(16):181184.(in Chinese with English abstract)2 马文涛，樊卫国.干旱胁迫对实生红橘、甜橙和柚叶中营养元素含量的影响J.西南农业学报，2007，20(4)：630633.Ma Wentao,Fan Weiguo.Efect of drought stress on mineral nutrient contents in leaves of sdeedling plant of C.tangerina Hort.,C.sinensis Osbeck and C.grandis OsbeckJ.Southwest China Journal of Agricultural Scieces,2007,20(4):630633.(in Chinese with English abstract)3 樊卫国，李庆宏，吴素芳.长期干旱环境对柑橘生长及养分吸收和相关生理的影响J.中国生态农业学报，2012，20(11)：14841493.Fan Weiguo,Li Qinghong,Wu Sufang.Effect of perennial drought environments on Citrus tangerina Hort.cv.“Chuanju”growth,nutrient absorption and physiologyJ.Chinese Journal of Eco-Agriculture,2012,20(11):14841493.(in Chinese with English abstract)4 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