沙荒地苹果园环境因子与苹果幼树生长状况调查

张 琦 段黄金 于 军 吴翠云*

(1 塔里木大学植物科学学院，新疆 阿拉尔 843300)(2 南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室，新疆 阿拉尔 843300)(3 新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室，新疆 阿拉尔 843300)(4 塔里木大学生命科学学院, 新疆 阿拉尔 843300)

苹果是世界四大水果之一，我国苹果栽培面积、总产量、人均占有量均居世界第一，已成为世界上最大的苹果生产国和消费国[1]。新疆气候干旱多风且降雨少，水资源短缺且时空分布不均。在沙荒地种植苹果，有助于改善当地耕地资源紧张的现象，改善当地的生态环境，有效抵御风沙灾害，增强水土保持能力[2]。第十四师224团地处皮山县与墨玉县交界处，经纬度为北纬N37°12′7. 51″、东经E79°17′43. 53″，属极度干旱的暖温带大陆性气候[3]，地形走势由西南向东北倾斜，南部坡度较陡，中、北部地形坡度较缓，北界切入塔克拉玛干沙漠，西北角有较低平条形地，中部偏北分布有较大的流动和半流动沙丘群，总的地貌是侵蚀堆积和风积堆积地貌。气候变化对苹果生长有重要影响[4]，苹果树生长期适宜的土壤含水量为田间持水量的50%～80%[5]。土壤温度、土壤干旱和大气干旱是影响半干旱地区苹果栽植成活率的主要因素[6]。因此，研究沙荒地苹果环境因子变化与苹果幼树生长状况，可为沙荒地种植果树提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验地为新疆兵团第十四师224团沙漠前沿新开垦的沙荒地，经过大致推平之后开始种植苹果树，品种为“长富2号”，海棠为基砧，M26为中间砧，栽培面积300 hm2。2015年春季定植，2016年进行补栽，株行距1. 5×4. 0m。

按照灌溉系统分为A系统、B系统和C系统，根据行间耕作方式分别确定为行间清耕、间作小麦、自然生草3种处理。行间清耕处理位于A灌溉系统，调查区域为距离防风林第12行～第17行。间作小麦处理位于B灌溉系统中间位置，调查区域为距离防风林第6行～第11行，间作的小麦被风沙掩埋。自然生草处理位于C灌溉系统，调查区域为距离防风林第7行～第12行。

1.2 方法

1.2.1 苹果种植区域的环境因素测定

4～9月份，选择行间清耕、间作小麦、自然生草3个处理选树体大小相对一致的4株树，调查行间、株间、树冠上部、树冠下部的光照强度、温度、湿度；用TES照度计测定光照强度，用AR827温湿度仪测定空气温湿度；用风速测定仪测定瞬间风速，测定10株树树冠上下迎风面瞬间风速；测定苹果园行间和株间深度5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、25 cm的土层地温；取三个处理行间和株间深度20 cm的土壤，测量土壤含水量。

降低率=(迎风面风速-背风面风速)/迎风面风速×100%。

1.2.2 苹果幼树的成活率调查

在行间清耕、间作小麦、自然生草3个处理分别选定500株苹果幼树。2015年7月调查当年定值成活率；2016年春季进行补栽，8月调查补栽成活率， 2017年4月调查越冬后成活率，统计总体成活率。

1.2.3 苹果幼树的生长状况调查：

行间清耕、间作小麦、自然生草3个处理按照顺序分别选定10株苹果幼树；测定2015年苹果幼树的定干高度、生长量；2016年测定苹果幼树生长状况；测定苹果幼树中心干和分枝中部的20片叶片长宽、叶柄长粗及叶绿素含量等，用数显游标卡尺测定叶片长宽和叶柄长粗；用TYS-A型叶绿素测定仪测定叶片叶绿素含量，每个叶片测4个部位。在行间清耕、间作小麦、自然生草3个处理分别选6行树，每行选一个灌溉带，调查苹果幼树成花株数和每株成花树的成花数。

2 结果与分析

2.1 沙荒地苹果种植园环境因子的变化

2.1.1沙荒地苹果园气象因子的变化

图1 沙荒地苹果气象因子变化

沙荒地苹果园行间不同处理光照强度变化趋势相近，光照强度表现趋势为4～7月逐渐上升，8月降低，9月又开始升高，8月9月表现差异主要是由于8月连续阴雨，9月天气转晴造成的。行间光照强度高于树冠，树冠上部高于树冠下部，但差异不明显。沙荒地不同处理苹果园4～6月空气温度变化略有不同，多数为4月～5月稍有升高，6月略微降低，7月明显升高，8月又明显降低，9月回升，年平均温度在27. 05 ℃～27. 87 ℃，树冠下部温度>行间>树冠上部。

4～6月树冠上部相对湿度逐渐降低，随着树体的扩大，叶片量增加，7月有所提高，8月空气相对湿度急剧升高，进入9月又快速下降；树冠上部相对湿度较低，5月有所回升，6月最低。

2.1.2 沙荒地苹果风速的变化

从表1可以看出，苹果园中风速明显降低，5月苹果风速最大，以后呈降低趋势，不同处理风速相差较大。苹果树冠上部风速明显大于树冠下部，行间清耕苹果下部风速比上部风速降低42. 84%，间作小麦风速降低36. 47%，自然生草降低45. 49%。苹果树自身具有降低风速的作用，效果明显，树冠迎风面与背风面相比，树冠上部平均降低风速23. 31%，树冠下部风速降低42. 00%。8月份行间清耕风速下降率56. 91%，间作小麦下降40. 11%， 自然生草下降39. 33%；9月份行间清耕风速下降率39. 67%，间作小麦下降36. 14%，自然生草平地下降15. 49%。

表1沙荒地苹果冠层不同区域瞬间风速变化

单位：m/s

2.2 沙荒地苹果园土壤温度的变化

表2 沙荒地苹果园不同土层土壤温度变化 单位：℃

4～7月不同土层土壤温度逐渐升高，5 cm土层深度温度达到30 ℃以上，25 cm土层温度在20 ℃以上，随着土层深度的增加，土壤温度呈下降趋势。5～15 cm土层行间土壤温度明显高于株间温度，20～25 cm行间与株间土壤温度差异较小；7月5 cm土层间作小麦土壤最高温度达到49. 5 ℃，25 cm土层温度达到30℃，高于行间清耕和自然生草，直接影响苹果树根系生长和成活率。

2.3 土壤含水量变化

表3 沙荒地苹果土壤含水量

土壤含水量直接影响苹果栽植成活率。不同耕作方式土壤含水量存在明显差异，自然生草行间和株间土壤含水量>行间清耕>间作小麦：间作小麦20 cm土层含水量只有1. 65～3. 88%，直接影响苹果栽植成活率。

2.4 沙荒地苹果生长状况

2.4.1 沙荒地苹果种植成活率

表4 苹果幼树种植成活率

由表4调查可知，新开沙荒地苹果栽植成活率较低，不同区域成活率差异较大，行间清耕苹果幼树成活树为44. 32%，间作小麦成活率仅为41. 28%，自然生草成活率为73. 32%，这与地面管理、风沙大小和防护林生长有关。2016年补栽的苹果幼苗成活率显著提高，行间清耕苹果补栽成活率达到92. 94%，间作小麦补栽成活率达到88. 16%，自然生草补栽成活率为87. 13%。苹果幼树管理采取滴灌方式灌溉，肥随水滴入，土壤肥力增加；再则，经过一年的管理，防护林逐渐成林，环境有所改善，苹果种植成活率提高。2017年春季苹果幼树成活率降低，说明沙荒地种植苹果存在越冬抽干现象。

2.4.2 沙荒地苹果幼树的生长状况

2.4.2.1 苹果幼树树体生长状况

表5 苹果幼树生长状况

定干高度是果树树体培养的关键技术，与树体生长有密切关系[5]。定干程度重有利于生长，沙荒地苹果定干高度不同处理存在显著差异，行间清耕定干高度显著低于间作小麦、自然生草，行间清耕苹果幼树生长量显著高于间作小麦、自然生草。第二年新梢生长量存在显著差异，间作小麦苹果幼树生长量、干粗、中心干粗、分枝粗均显著低于行间清耕和自然生草，行间清耕和自然生草之间差异不显著。

表6 苹果幼树树体状况

从表6可以看出， 沙荒地苹果树体大小差异明显，行间清耕的株高、树冠大小明显高于间作小麦，与自然生草的株高差异不明显。分枝数量是果树成花的基础，间作小麦单株分枝、长枝、短枝数量明显小于行间清耕、自然生草。

2.4.2.2 叶片生长状况

表7 苹果幼树叶片生长状况

3个处理苹果幼树中心干、分枝上的叶片性状均差异不显著。中心干上叶片长度大于分枝上叶片，中心干上叶片宽度小于分枝上叶片。中心干上叶片叶柄长度、粗度大于分枝上叶片；叶片厚度却是分枝叶片大于中心干叶片；中心干叶片叶绿素含量大于分枝叶片。

2.4.3 苹果幼树成花株率和花量

表8 苹果幼树花芽形成状况

沙荒地苹果不同处理成花株数差异很大，行间清耕、间作小麦、自然生草3个处理成花株数存在极显著，自然生草苹果成花株数明显高于间作小麦和行间清耕，行间清耕极显著大于间作小麦；而自然生草单株成花率显著高于行间清耕，极显著高于间作小麦，行间清耕单株成花率显著高于间作小麦。自然生草与行间清耕、间作小麦相比差异极显著，行间清耕单株成花数与间作小麦差异显著。

3 讨论

土壤温度偏低、大气干旱、土壤干旱是干旱地区苹果栽培苗木成活率低的主要原因。行间清耕、间作小麦、自然生草3个处理苹果幼树树冠光照强度、空气温度差异不显著，自然生草的光照强度比行间清耕高10%以上，比间作小麦高9%以上，但空气温度高，空气相对湿度非常低，仅为19. 5%，加剧土壤蒸发及苗木茎干蒸腾，导致植株体处于水分亏缺状态，影响苗木成活。

微风促进气体交换、改善光照和光合作用，但强风使树木嫩枝、花果吹落，大枝折断、倒伏、甚至整株拨起[7]。和田地区风沙大、多，增加土壤和树体蒸腾，加剧失水。苹果种植区晴天天气瞬间风速平均达到1. 7 m/s，最高达到2. 7 m/s，影响果树定植成活率和生长。

土壤温度影响果树根系的生长，沙荒地土壤温度较高，均在22 ℃以上，间作小麦25 cm土层温度达到30 ℃，显著高于自然生草，5 cm土层间作小麦土壤温度超过40 ℃，抑制根系的生长，造成根系吸收土壤水分困难，而且间作小麦土壤含水量极显著低于自然生草，显著低于行间清耕，造成苹果种植成活率最低，生长状况最弱。调查结果说明，保证水分及时供应，缩短灌溉间隔期是提高苗木成活率、增强幼树生长势的关键因素[8]。可见，环境因子均对沙荒地苹果种植成活率和生长有显著影响，以土壤温度和含水量为直接原因。

拉枝是提高果树花芽分化和座果率主要措施。224团苹果苗木采取矮化中间砧，通过拉枝，开张枝条角度，缓和生长，第二年就能形成花芽，第三年开花结果。自然生草环境条件优于行间清耕和间作小麦，成花株数和成花率明显多于行间清耕和间作小麦。

在沙荒地种植苹果，还需要建设规范的防护林，提高空气相对湿度，减少果园蒸散，改变果园内的小气候，促进苹果生长。