果树调亏灌溉技术研究动态及其应用

李 茜，刘松涛

(1.宁夏大学 环境工程研究院，银川 750021；2.宁夏职业技术学院，银川 750021)

中国是世界农业大国，其特有的自然条件很适宜果树的生长，种植果树一直占据着农业生产的重要地位[1]。随着我国农业产业结构的不断调整，果树的种植面积已达到12万hm2。但我国果园多数分布在高海拔、降雨少的西北干旱半干旱地区，需要人工补充灌溉才能保证果树的正常生长。截至目前，大部分农民依然采用地面漫灌的方式，导致水分利用效率低下，极大的浪费了有限的水资源。尤其在引黄灌区，由于大水漫灌，不仅造成了田间土壤养分和肥料的淋洗，而且还加重了土壤次生盐碱化的危害。因此，针对西北干旱半干旱地区果树种植中水资源匮乏及科学合理利用的问题，研究缺水条件下果树调亏灌溉的机理，探索先进的节水灌溉理论和综合实施技术，提高农业生产中水资源的有效利用率，对于保证该地区果业的可持续发展以及生态环境的良性循环都具有重要意义。

1 调亏灌溉的概念

调亏灌溉(Regulated Deficit Irrigation, RDI),是由澳大利亚维多利亚州持续农业灌溉研究所(Institute of Sustainable Irrigated Agriculture)Tatur中心的科学家在20世纪70年代中期研究提高密植桃树生产率的过程中首次提出并实践验证的一种新型节水灌溉技术。调亏灌溉能够运用于生产实践的生物学基础，是在植物的不同生长发育阶段人为施加一定程度的水分亏缺胁迫，通过影响植物光合产物向不同组织器官的分配量，舍弃生物产量总量(营养生长)，从而提高植物的经济产量(果实或者籽粒)，同时又能提高水分利用率。调亏灌溉是主动利用水分胁迫对植物(作物)的生长产生正面影响的一种新型节水技术，其既有明显的经济效益，又有良好的生态效益，尤其是对水资源短缺的干旱和半干旱地区更有意义。

2 果树调亏灌溉技术的研究进展

(1)调亏灌溉对果树生长生理生态指标的影响研究。调亏灌溉技术已经在国内外广泛应用于多种密植的果树栽培中，比如桃、梨、苹果、橙子、橘子、葡萄、香蕉等品种。在调亏灌溉下，果树的营养生长明显受到抑制，果树生长过程中的需水量也大大减小，剪枝量也相应减少，然而对果实的生长发育影响很小[2,3]。Chalmers和Vandenende[4]试验结果表明，水分亏缺对果树的营养生长有较大影响，而对果实生长影响却很小。Costa等[5]研究发现，对于密植果树栽种而言，适度的调亏灌溉可以减小果树树体冠层的郁闭度，提高整个树体的透光性，增加植物的光合作用。大量研究显示，果树的光合特性明显受到水分亏缺胁迫的影响。Ebel等[6]对苹果调亏灌溉的试验表明: 在实施调亏灌溉期间, 苹果叶片的气孔导度、枝条的水势都达到最小值, 且均低于对照。房玉林等[7]对葡萄调亏灌溉的结果表明，随着亏水胁迫时间的延长，葡萄叶片的净光合速率(Pnet)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)均有明显下降的趋势。还有研究表明，水分亏缺条件下会显著提高叶片水平的水分利用效率[8-11]，说明果树可以通过气孔调节来适应一定的亏水环境。也有研究表明，果树经过一定时期的水分亏缺后, 其过旺的营养生长明显得到抑制, 当水分胁迫解除后，对于果实生长则更加有利，从而能够收获体积更大的果实[12,13]。在果树的营养生长期内实施调亏灌溉，果树枝条的生长量会降低，而且与水分亏缺度成一定的比例；当进行复水处理后，则明显提高了果实的生长，并显著增加下一季的开花率[14]。

(2)调亏灌溉对果树产量和品质的影响研究。调亏灌溉不仅能够控制果树的营养生长, 还能控制果实的坐果率、单果的重量以及果实的数量来实现果树经济产量的增加。在果树生长季的早期实施调亏灌溉，果实的品质不但不会损害，而且对某些品种果实的品质还有一定的改善功效[15]。Girona等[16]研究发现，经历中度亏水的桃树复水后其最终果实产量与对照持平。刘洪光等[17]研究表明，在葡萄的花期进行调亏灌溉，可以起到疏花的作用。马福生[9]认为，在枣树成熟期进行重度调亏灌溉，在不显著减产的前提下，枣的有机酸含量和可溶性固形物含量有所提高，改善了枣的品质, 表明该时期是实施调亏灌溉的最佳阶段。Motilva等[18]与Gu等[19]的研究结果都表明调亏灌溉能使水果的成熟期提前。有学者研究发现:对鸭梨果实生长的前中期进行调亏灌溉处理, 使成熟期果实的果形指数明显降低,在结束水分亏缺后复水阶段,果实生长有明显加快的趋势。前期控水处理阶段,果实的干物质含量高于对照,但果实的生长发育和最终果实的大小并未受到抑制,并且果树的产量、果实的品质及储藏期都有提高的趋势[20]。

(3)调亏灌溉对果树水分利用效率的影响研究。李光永[21]等研究了密植桃树在调亏灌溉处理下的耗水规律:认为在果实生长的缓慢期内实施调亏灌溉，对产量并无显著影响，和充分灌溉相比较,节约用水达到了32%, 水分利用率明显提高，并有效抑制了其枝条的生长。Chalmers[22]研究认为：用12.5%的标准水量(Eps)为桃树的调亏水量，复水期使用130%的标准水量，其果实产量比对照增加15%, 节约灌溉用水约30%左右。黄兴法[23]对苹果调亏灌溉试验发现: 进行调亏灌溉处理的苹果，基本不会影响其产量，但是灌水量与充分灌溉相比却减少了17%～20%, 而耗水量也减少了10.2%～11.2%。Torrecillas研究结果表明, 调亏灌溉对于柠檬的总产量没有影响，然而灌水量却能节省近30%左右，大大提高了水分利用效率[24]。北京市林业果树研究所对晚熟桃树果园进行了微灌系统下的调亏处理和充分灌溉处理的对比试验，结果表明：调亏灌溉的灌水量只占充分灌溉的24.6%。从水分利用率来看，微灌节水比大水漫灌方式节水80%左右，而调亏灌溉又比充分微灌节水70%左右。和传统的大水漫灌方式相比较，调亏灌溉节水达95%以上[25]。由此可见，适时的调亏灌溉，可大大提高果树的水分利用率，大幅节省果园的灌溉用水量。

3 调亏灌溉技术在果树栽培上的应用

目前，调亏灌溉技术已在国内外果树栽培上广泛应用，可能原因是果树属于无限生长的植物，其根系生长较为发达，水分亏缺后复水补偿能力较强，故调亏灌溉效果显著。

(1)调亏灌溉技术在葡萄上的应用。葡萄在世界范围内广泛种植，但是超过55%的种植区分布在欧洲。葡萄对欧洲南部地中海气候有很好的适应性。然而，该地区夏季的干旱、高温以及高蒸发量，已严重制约了葡萄的产量和葡萄酒的品质。近年来我国葡萄酒业的发展迅猛，酿酒葡萄的种植面积也随之扩大，因特殊的气候、土壤及地理方面的特点，我国西部的干旱、半干旱地区已成为酿酒葡萄的主要栽培种植区域。但是随着水资源短缺的问题日益加重，绝大多数葡萄园都将会面临着严重的干旱威胁。因此，调亏灌溉作为一种新型的节水灌溉模式已广泛应用于现代葡萄的栽培中。很多实践证明，水分亏缺处理在葡萄生长季的早期实施, 植株的营养生长明显减少、同化物得到合理分配、植株冠层和叶片间的微环境得到有效改善的同时大大减少了植株病虫害的发生，并且浆果的品质有显著提高[26-29]。澳大利亚的葡萄园通常是在坐果后立即实施水分亏缺，对于酿酒葡萄品种来说，调亏灌溉虽然使葡萄产量有所降低,但葡萄浆果的花青素、甜度(糖分含量)和多酚物质却能显著增加，致使葡萄浆果的品质大幅提高，葡萄酒产业的经济效益显著增强。

(2)调亏灌溉技术在常绿果树上的应用。在地中海盆地地区，大部分种植区已由传统的“雨养农业”向“灌溉农业”转变，而调亏灌溉技术已在很多常绿果树的种植上大面积应用推广[30]。实践表明：调亏灌溉下橄榄(Olea europea L.)的产量比对照高出35%，且橄榄的果实和橄榄油的质量都大大提高，原因是在调亏灌溉条件下，使得橄榄果实中总的苯酚含量降低，从而提高了橄榄油的品质[31]。在7-8月间对枳橙(Citrus sinensis Osb x Poncirus trifoliata)进行调亏灌溉，比充分灌溉要节水6%～22%，且对果实的产量和品质基本没有影响[32]。在芒果的种植中也用到调亏灌溉技术，比充分灌溉节水20%～25%的同时限制了植物的营养生长，而和对照相比其产量并没有差异[33]。Verreynne等[34]研究报道，调亏灌溉能使小柑橘的有机酸含量增加11%～13%，可溶性固形物(TSS) 提高2%～10%，而果实直径仅减小10%左右。

(3)调亏灌溉技术在落叶果树上的应用。调亏灌溉运用于桃树和梨树时，一般在开花后的4～6周到果实收获前的4～6周。这段时期果树的营养生长(枝条)较快，而果实生长相对较慢。在果实收获前的4～6周，植株营养生长基本停止，而果实进入迅速膨大期，在此生长期进行充分灌溉，能够使果实吸收充足的水分和养分，最终提高果实的产量和品质[35]。Girona[36]等研究结果表明，经历中度水分亏缺的桃树，在复水处理后其树体水分迅速得到恢复，最终的经济产量和对照保持水平，亏水度大于 65%也能达到相同水平。同时，单阶段亏水处理节水达13%～24%，而复阶段亏水处理节水达23%～35%，在提高产量水平的同时水分利用效率(WUEy)也大大提高。程福厚等[37]对鸭梨调亏灌溉研究表明：在萌芽期和开花期进行调亏灌溉后，会显著抑制鸭梨树体的营养生长，和对照相比，新梢长度降低15%～25%，修剪量下降18%～33%，叶面积减小，树体通透性增大，各亏水处理的花朵座果率均大于85%，但是对果实发育的影响甚小。马福生等[9]对日光温室的梨枣树开展不同生育期的亏水处理研究发现，在果实成熟期未灌水的处理，梨枣的平均单果质量、Vc 含量和可溶性蛋白产生的负面影响很小，但是能够提高果实的有机酸含量与可溶性固形物(TSS)，总体上梨枣的品质有所改善。因此成熟期是梨枣实施调亏灌溉的最佳阶段。

4 存在问题与展望

调亏灌溉技术是一种新型有效的节水灌溉策略，自20世纪70年代提出并实践以来，已发挥了巨大的经济和生态效益，显示出了潜在的利用价值，具有广阔的应用前景。研究我国干旱半干旱地区缺水条件下调亏灌溉的机理和植物生长生理指标，对于合理利用水资源，充分发挥节水灌溉在现代农业中的作用，以及提高果实产量和品质，改善生态环境，都具有重要的意义。尽管调亏灌溉技术操作简单，是目前节水灌溉中重要的节水技术之一，但是不同果树生长发育具有特异性，而现有的研究成果并不适用于所有果树品种节水灌溉的应用。且我国对于调亏灌溉技术的研究起步相对较晚，尚缺乏系统性和深入性，因而存在一些需要进一步研究的问题。

(1)我国果园大部分分布在西北干旱半干旱地区，该面积存在不同程度的水资源短缺问题。而随着人民生活水平的不断提高和产业结构的不断调整，对水果的需求量逐年增大，同时对果品种类要求也相应增加，但是目前调亏灌溉技术只应用于有限的几种常规果树品种(苹果，桃，梨，葡萄等)，而对于一些经济价值和营养价值较高的树种的耗水规律没有做深入细致的研究(如枸杞、猕猴桃等)。为了发挥调亏灌溉的在果树栽培中的巨大潜力，应加大果树调亏灌溉的研究对象，同时加深不同果树品种调亏灌溉技术的节水效应研究。

(2)针对不同植物的生长发育特性和耗水规律，开展与其高产栽培的综合配套技术的研究。比如调亏灌溉下的合理密植，调亏灌溉与果树养分、水分利用的耦合关系，不同营养元素的配方施肥技术，以提高经济产量的同时提高“水-肥”利用效率，达到“节水-节肥”的效果。

(3)加大调亏灌溉综合指标的研究。在植物调亏灌溉实施的过程中，应将影响植物生长的生理生态指标以及土壤水分、养分等指标作为调亏灌溉的重要依据，为调亏灌溉技术的大面积应用提供坚实的理论基础。同时应用先进的信息技术监测调亏灌溉，按照植物需水信号与精准灌溉相结合的原则，根据不同植物的不同生长期，提出操作性强、易于推广的新型高效调亏灌溉技术体系，加大其可实践性和有效性，最终实现干旱半干旱地区果树栽培的节水、丰产、优质的目的。

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