不同水肥组合和覆膜方式对移栽蒙古扁桃生长状况的影响

2019-03-06李昱鹏李援农付广军李鹏宇

节水灌溉 2019年2期

李昱鹏，李援农，付广军，李鹏宇

(1.西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点试验室，陕西杨凌 712100；2.陕西省治沙研究所，陕西榆林 719000)

蒙古扁桃(Amygdalus mongolica (Maxim.) Ricker)，又名山樱桃，蔷薇科李属，落叶灌木，多生长在亚洲中部的荒漠区域。蒙古扁桃是防风固沙的优良树种[1,2]，现也常用作景观树种。其种仁可代“郁李仁”入药，为传统中药材；同时也是一种油料植物，其种仁油可供食用，含油率较高约为40%[3-5]。但由于人们对蒙古扁桃的长期过度利用和大量砍伐，导致其种群数量急剧减少，蒙古扁桃已被列为濒危植物和国家二级重点保护植物[6, 7]。近年来，不少治沙研究所相继通过蒙古扁桃的幼苗移栽工作来保护这一珍惜植物。但是，由于缺乏蒙古扁桃移栽的相关指导，仍按照普通树种的移栽方式进行移栽，导致其移栽成活率低、移栽效果不明显等问题。因此，研究如何提高蒙古扁桃的移栽成活率，以及如何改善其生长状况，对保护这一珍贵树种具有重要意义。地膜覆盖技术能够有效调节土壤水分状态，降低土壤蒸发，提高土壤含水率，增加土壤温度，提高作物水分利用效率[8]，是一种土壤保墒保温的重要措施。目前，国内外学者主要针对大田作物，如：小麦、玉米、油菜、马铃薯等进行了相关的研究，针对蒙古扁桃的研究较少。另外，现阶段多侧重于对蒙古扁桃种仁油性状、提取工艺等方面的研究，对移栽蒙古扁桃及其生长状况的研究报道很少。本研究基于榆林地区2018年150 d的田间试验，通过比较不同灌溉水平、施氮方式以及覆盖措施对土壤含水率、土层温度以及移栽蒙古扁桃的出芽率和出芽后生理生长状况的影响，以期确定出最适宜榆林地区移栽蒙古扁桃的种植方式，为蒙古扁桃的移栽保护工作提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018年4月1日至2018年8月30日在陕西省榆林市“陕西省治沙研究所”实验林场进行。该试验区地处N38°20′，E109°42′，海拔高度1 108 m，属暖温带半干旱气候区，年均日照时数2 142.1 h，无霜期160 d，年均气温8.5 ℃，年均降水量250～400 mm，其中75%集中在6-9月，年蒸发量1 200～1 500 mm，年总辐射量552.6 kJ/cm2。试验田土壤以风沙土为主，土壤瘠薄，有机质含量低，土壤养分主要集中在0～20 cm的土层，20～40 cm含量较少。平均土壤干容重为1.56 g/cm3，耕层土壤(0～20 cm)田间持水率为23%，凋萎系数约为7%，有机质含量2.1 g/kg，全氮0.29 g/kg，速效磷9.8 mg/kg。

1.2 试验材料及设计

试验所用的黑色与白色地膜均宽80 cm，厚0.008 mm；供试移栽苗木为两年生蒙古扁桃幼苗，由内蒙古阿拉善左旗吉兰泰治沙站提供。供试氮肥为尿素(有效N含量质量分数≥30%)，磷肥为过磷酸钙(P2O5含量≥12%)，钾肥为农业用硫酸钾(K2O含量≥50%)。

试验采用正交设计方案，各因素水平及相应实施量见表1，共9个处理，每个处理3个重复，共27个小区，完全随机排列。小区面积39 m2(3 m×13 m)，相邻小区间铺设1 m深防渗塑料膜。使用滴灌设备进行灌溉，毛管间距1 m，滴头间距50 cm，滴头流量2 L/h。移栽前10 d深翻，平整土地，划分小区；移栽前1 d分别基施氮肥料270、390、510 kg/hm2，磷、钾肥120、360 kg/hm2。2018年4月11日按照株行距均为1 m开始移栽，栽植前需配置浓度300 ppm的生根粉溶液，将蒙古扁桃苗木根部浸沾30 s后再进行栽植，栽植时要求苗木的根部完全没入土壤中；栽植完成后铺设滴灌管，并覆膜。

表1 试验因素及水平与实施量Tab.1 Factors and levels of orthogonal experiment design

1.3 测定项目及方法

(1)土壤含水率。采用土钻取土烘干法，每15 d测定各小区0～100 cm深土层的土壤含水率，取样点为小区中间行的蒙古扁桃株间，沿土壤深度方向每隔10 cm取一个土样。

(2)土壤温度。用曲管地温计测定各小区5、10、15和20 cm土层深度处8∶00、10∶00、12∶00、14∶00、16∶00和18∶00的土壤温度，分别计算每一土层深度各时段的地温平均值作为当日的平均地温。自移栽之日起，每15 d测定一次。

(3)成活率。自移栽日起，每天观察移栽蒙古扁桃的出芽情况，记录每个小区的出芽数量，当初芽数基本稳定后，停止观测，并计算每个小区的成活率。成活率为测定的各个小区的出芽数与移栽总数的比值。

(4)叶片生理指标。于30 DAP(移栽后天数，Days After Planting)在各小区选定有代表性的3株蒙古扁桃，采摘10片新叶，剪去叶柄。取其中5片称得鲜重，后用高分辨率扫描仪(EPSON PERFECTION V700 PHOTO)扫描叶片，导入叶信息转换软件LeafGUI(Leaf Extraction and Analysis Framework Graphical User Interface)，计算叶面积；再将叶片放入烘箱105 ℃杀青10 min，75 ℃烘干至恒重，用万分之一天平称重；SLW(Specific Leaf Weight比叶重)=叶片干重(g)/叶面积(m2)。另外5片叶用乙醇提取法测定其叶绿素含量。

1.4 数据处理与分析

用IBM SPSS Statistics 20软件进行方差分析，多重比较采用Duncan’s新复极差法，显著性水平为α=0.05；用SigmaPlot 10.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤含水率的影响

试验区土壤主要为风沙土，保水性能差；而移栽苗木前期要求保持较好的土壤墒情，才能保证移栽苗木的成活率。通过测定1～60 DAP各处理不同深度土壤含水率的平均值(图1)，结果发现：不同处理对0～30 cm土层深度的土壤含水率影响较大；在土层深度30～40 cm处，不同处理对其土壤含水率的影响已迅速减弱，并且各处理的土壤含水率逐渐趋于一致；而不同处理对40～100 cm土层深度土壤含水率的影响几乎一致，稳定在2%～5%之间。

图1 1～60 DAP不同深度土层平均土壤含水率Fig.1 Average soil moisture content of different soil depths from 1～60 DAP

因此，为研究不同处理对土壤含水率的影响，我们着重分析了1～60 DAP内不同处理下0～30 cm土层深度的土壤含水率。方差分析结果表明(表2)，1DAP因进行了移栽前灌水，各处理0～30 cm土层深度的土壤含水率受不同灌溉处理的影响很大，但几乎不会受到不同覆盖方式与施氮量的影响；而31、46 DAP各处理的土壤含水率受到不同覆盖条件的显著影响(p<0.05)；由于60 DAP当天有短时阵雨，因此各处理对土壤含水率的影响不显著(p>0.05)；另外，施氮量未对蒙古扁桃萌芽展叶期的土壤含水量造成显著影响。

表2 试验因素对各时期0～30 cm土层土壤含水率影响的方差分析Tab.2 Variance analysis of soil moisture content in 0～30 cm soil layer in each period

注：*表示差异显著(p<0.05)；**表示差异极显著(p<0.01)。

在1～60 DAP内进行0～30 cm土层深度土壤含水率多重比较(表3)，若仅考虑不同灌溉方式对0～30 cm深土层土壤含水率的影响，可以发现土壤含水率的变化趋势与不同的灌溉水平保持一致。1 DAP不同灌溉水平对0～20 cm的土壤含水率影响极显著(p<0.01)，这是由于移栽前进行过灌溉所导致的。31 DAP和46 DAP各处理0～20 cm土壤平均含水率差异不显著，但基本与灌溉水平保持一致，表现为A3处理土壤含水率最高，A2处理次之，A1处理最低。移栽后16 d，A3处理的土壤含水率显著高于A1处理；A2处理较A1处理以及A3处理较A2处理的平均土壤含水率有所提高，但不存在显著差异；结合方差分析结果，16 DAP时不同的灌水处理对0～30 cm土层深度的土壤含水率并没有显著影响，该多重比较结果没有统计学意义。60 DAP时的土壤含水率出现了反常，表现为A1处理最高，A2次之，A3最低，但无显著差异，这应该是由于当天出现的短时阵雨所造成的。

若仅考虑不同覆盖方式对0～30 cm土层深度土壤含水率的影响，除1 DAP与60 DAP外，其他时期覆膜处理中C2、C3的土壤含水率均显著大于无覆盖C1处理(表3)。由于进行了移栽前灌溉，各处理的土壤含水率主要受不同的灌溉水平影响，覆盖的保墒作用并未发挥出来，因此1 DAP不同覆盖处理的土壤含水率几乎保持一致。16 DAP黑膜覆盖处理C2的土壤含水率显著高于无覆盖的处理，但白膜覆盖C3处理的土壤含水率与未覆盖处理C1以及黑膜覆盖处理C2之间并没有显著差异；结合方差分析结果(表2)，16 DAP时不同的覆盖处理对0～30 cm深土层的土壤含水率并没有显著影响，因此16 DAP的多重比较结果没有统计学意义。31 DAP、46 DAP黑膜覆盖处理C2和白膜覆盖处理C3的0～30 cm土壤含水率均显著高于无覆盖处理；且黑膜比白膜有更好的土壤保墒效果，黑膜覆盖处理0～30 cm土层的土壤含水率比白膜覆盖处理增加23.5%～30.6%。

表3 试验因素在各时段0～30 cm土层土壤含水率多重比较结果Tab.3 Multiple comparison results of soil moisture content in 0～30 cm soil layer at different intervals

注：同一列不同小写字母表示不同处理间差异显著(p<0.05)，各因素单独进行多重比较。

2.2 不同处理对土壤温度的影响

对土地进行覆膜处理可以有效提高土壤温度，有利于移栽蒙古扁桃的成活，并能有效缩短出芽时间。不同的覆盖方式对16 DAP(表4)、31 DAP(表5)和61 DAP(表6)5～20 cm土层的土壤温度有显著影响(p<0.05)，而不同的灌水量和施氮量并未对该层土壤温度造成显著影响。

16 DAP黑膜覆盖C2和白膜覆盖C3处理5和10 cm土层深度的土壤温度均显著大于未覆盖C1处理，5 cm土层深度的土壤温度在C2和C3处理间并无显著差异，但10 cm土层深度的土壤温度C3处理显著大于C2处理；有覆盖的C2和C3处理15和20 cm土层的土壤温度略大于无覆盖处理，但均不存在显著差异(表4)。

表4 16 DAP不同因素各土层深度土壤温度多重比较结果Tab.4 Multiple comparison results of soil temperature in each soil layer of 16 DAP

注：同一列不同小写字母表示不同处理间差异显著(p<0.05)，各因素单独进行多重比较。

31 DAP当天是阴天，覆盖处理虽能有效提高土壤温度，但由于阴天气温低且太阳辐射弱，地膜的保温作用有限，导致各处理间差异并不显著(表5)。有覆膜条件的C2和C3处理和无覆盖的C1处理5 cm土层的土壤温度并不存在显著差异。10、15和20 cm土层的土壤温度，黑膜覆盖处理C2略高于无覆盖大的C1处理，但不存在显著差异；白膜覆盖处理C3显著高于无覆盖C1处理；但两种不同覆盖处理C2、C3之间并无显著差异。

表5 31 DAP不同因素各土层深度土壤温度多重比较结果Tab.5 Multiple comparison results of soil temperature in each soil layer of 31 DAP

注：同一列不同小写字母表示不同处理间差异显著(p<0.05)，各因素单独进行多重比较。

随着夏季天气转暖，日照时间增长，地膜覆盖处理表现出更显著地保温作用。61 DAP除5 cm土层深度黑膜覆盖的C2处理以外，各覆盖处理5～20 cm土层深度的土壤温度均显著高于无覆盖处理，较无覆盖处理提高了1.13～1.97 ℃。与此同时，黑膜覆盖处理后5 cm土层深度的土壤温度出现了低于无覆盖处理的情况，相比无覆盖处理，降低了0.49 ℃，但二者之间不存在显著差异。

表6 61 DAP不同因素各土层深度土壤温度多重比较结果Tab.6 Multiple comparison results of soil temperature in each soil layer of 61 DAP

注：同一列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)，各因素单独进行多重比较。

对61 DAP不同时段不同覆盖处理5 cm土层土壤温度进行着重分析(图2)。8∶00-10∶00，两种覆盖处理5 cm土层的土壤温度均高于无覆盖的裸地；12∶00，白膜覆盖处理C3和无覆盖C1处理5 cm土层的土壤温度几乎一致，均达到了39 ℃左右；但黑膜覆盖处理后，该土层的土壤温度却略低于无覆盖处理和薄膜覆盖处理，且在14∶00-18∶00一直保持了这种趋势。考虑到试验地夏季太阳辐射强，且土壤主要为风沙土，表层土壤在12∶00以后升温迅速，黑膜覆盖的C2处理出现的略低于无覆盖C1处理和白膜覆盖C3处理的反常情况，应该是由于不透光的黑色地膜，影响了太阳辐射的吸收转化和地面热量的传导[9]，减缓了土壤的升温速度。而14∶00出现的各处理土壤温度突然下降，则是由于当日13∶00出现的短时阵雨，使得土壤温度整体下降。

图2 61 DAP不同时段不同覆盖处理5 cm土层土壤温度Fig.2 Soil temperature of different coverage in 5 cm soil layer at different time periods in 61 DAP

2.3 不同处理对移栽蒙古扁桃出芽情况的影响

不同灌水量和覆盖方式明显缩短了移栽蒙古扁桃的出芽时间(图3)。从出芽时间看，移栽蒙古扁桃12 DAP开始出芽，30 DAP以后已出芽的蒙古扁桃数量趋于稳定。最先出芽的是T2和T6处理，最晚出芽的是T1处理，直到20 DAP才开始出芽；无覆盖条件下，T1、T5和T9处理出芽时间均晚于覆盖处理，平均在17～18 d才开始出芽。从出芽速率看，T7处理出芽速率最快，出芽的蒙古扁桃数量在23 DAP时已基本趋于稳定；无覆盖处理的出芽速率均慢于有覆盖处理。T2虽与T6处理同一天出芽，但出芽速率较缓；与之相比，T4和T8处理虽比T2处理出芽晚2 d，但出芽速率较快，在22 DAP之后出芽的蒙古扁桃数已经超过T2处理。T8处理(100%田持、施氮510 kg/hm2、覆白膜)后出芽的蒙古扁桃数最多，达到了30棵；T1处理(40%田持、施氮270 kg/hm2、无覆盖)出芽的蒙古扁桃数量最少，仅有14棵。

图3 不同处理移栽蒙古扁桃出芽情况Fig.3 Survival number of transplanted Mongolian almonds in different treatment

结合方差分析结果(图4)，覆盖方式与灌水量对移栽蒙古扁桃的出芽率有显著影响(p<0.05)。仅考虑不同灌溉水平的影响，A3处理的出苗率最高，A2处理次之，A1处理最少，且各处理间差异显著，A3与A2、A1处理间差异极显著(p<0.01)，分别提高了11.7%和23.0%。仅考虑不同覆盖处理的影响，黑膜覆盖处理C2和白膜覆盖处理C3显著高于无覆盖处理的C1，且差异极显著(p<0.01)，分别比C1处理提高了66.4%和48.2%。在不同施氮量处理下，蒙古扁桃的出苗率随施氮量的增加略有降低，但并无显著影响。

图4 不同因素移栽蒙古扁桃平均出芽率Fig.4 Average survival rate of transplanted Mongolian almonds in different factors

2.4 不同处理对移栽蒙古扁桃叶面积以及比叶重(SLW)的影响

不同的覆盖方式对蒙古扁桃的叶面积以及比叶重有显著影响(表7)。T7处理蒙古扁桃平均叶面积最大，T1处理的平均叶面积最小[图5(a)]。同时，T1处理的比叶重最大，T8处理比叶重最小[图5(b)]，较T1处理减小了57.7%。

表7 不同因素处理下蒙古扁桃叶面积及SLW多重比较结果Tab.7 Multi-comparison results of leaf area and SLW of different treatments

注：同一列不同小写字母表示不同处理间差异显著(p<0.05)，各因素单独进行多重比较。

结合多重比较结果可以看出，在仅考虑覆盖条件对蒙古扁桃叶面积与SLW的影响下，覆盖处理C2、C3处理的平均叶面积均高于无覆盖的C1处理，比C1处理分别增加了93.1%和76.1%；且覆盖处理C2和C3的SLW均显著低于C1处理(p<0.05)，分别降低了41.7%和33.2%。各处理蒙古扁桃的平均叶面积随灌溉量的增加略有提升，但之间并无显著差异；SLW随灌溉量的增加呈下降趋势，但趋势不明显，各处理间不存在显著差异(p>0.05)。不同的施氮量对蒙古扁桃的平均叶面积以及SLW并无显著影响。

图5 不同因素处理下蒙古扁桃的平均叶面积及比叶重(SLW)Fig.5 Average leaf area and specific leaf weight (SLW) of different treatments

2.5 不同处理对移栽蒙古扁桃叶绿素含量的影响

不同的覆盖方式和灌水处理对移栽蒙古扁桃叶片的叶绿素含量也有显著影响(表8)。各处理相比，T8处理蒙古扁桃叶片的叶绿素含量最高，T1处理的叶绿素含量最低(图6)；与T1处理相比，T8处理移栽蒙古扁桃叶片的叶绿素含量较之提高了100.17%。不同的施氮量并未对移栽蒙古扁桃的叶绿素含量造成显著影响。

表8 不同因素处理下蒙古扁桃叶绿素含量方差分析结果Tab.8 Variance analysis of chlorophyll content in different treatments of mongolian almond

注：**表示差异极显著(p<0.01)。

图6 不同处理下蒙古扁桃的叶绿素含量Fig.6 Chlorophyll content under different treatments

仅考虑灌溉水平对移栽蒙古扁桃叶片的叶绿素含量的影响时(图7)，A3处理的叶绿素含量显著高于A2和A1处理，分别增加了12.6%和34.1%，且A3处理与A1处理的叶绿素含量差异极显著(p<0.01)；A2处理较A1处理叶绿素含量提高了19.1%，且两者差异显著。

仅考虑覆盖方式对蒙古扁桃叶片叶绿素含量的影响下(图7)，覆盖处理C2、C3的叶绿素含量均显著高于无覆盖的C1处理，分别提高了46.6%和41.3%，且差异极显著(p<0.01)；覆盖处理C2与C3之间，黑膜覆盖处理C2的叶绿素含量略高于C1处理，但二者不存在显著差异。不同的施氮量下，不同处理的叶绿素含量随施氮量的增加有所降低，但均不存在显著差异。

图7 不同因素处理下蒙古扁桃的平均叶绿素含量Fig.7 Average chlorophyll content of Mongolian almonds of different treatments

3 讨论

本研究结果表明除61 DAP黑膜覆盖的5 cm土层温度外，各覆膜处理5～20 cm土壤温度均大于无覆盖处理，白膜覆盖处理温度最高，黑膜覆盖略低于白膜覆盖处理。61 DAP时黑膜覆盖的土壤温度出现了低于无覆盖以及白膜覆盖的情况，这可能是由于黑膜可以有效地阻挡太阳辐射，且试验地风沙土易在太阳辐射的影响下快速升温，因此黑膜覆盖产生了降温作用。地膜覆盖可以有效地增加植株生育期的有效积温，其作用在植株生长初期尤为明显。闫志山等[10]的研究发现，覆盖地膜能够明显增加早熟马铃薯的生长前期的地温。董海强[11]研究发现，不同的覆盖方式均能提高土壤的含水量以及土壤温度。郑旭霞[9]等研究发现，黑膜覆盖处理可以显著降低夏季晴热高温季节时的土壤温度，这与本研究的结果一致。

本研究中，覆膜C2、C3处理0～30 cm的平均土壤含水率均显著高于无覆盖条件的C1处理，说明覆膜条件下可以有效地增加土壤含水率。但未覆盖处理时，不同的灌溉水平间并未出现显著差异，这是由于试验地蒸发量造成的。也进一步说明，覆盖处理是风沙土类土壤用于保墒的有效措施。有研究表明，蒙古扁桃苗期保持一定的土壤表层含水量对促进植株生长发育有着非常重要作用[12]，地膜覆盖可以有效地改善土壤表层的土壤墒情，尤其是在蒸发量较大的地区[13]。地膜覆盖可以增加冬油菜苗期0～30 cm土层的平均土壤含水率[8]，使得覆膜处理0～30 cm土层的突然含水率提高12.6%～14.4%；李明思等[14]的研究也表明，覆膜条件下可以有效地增加滴灌的土壤湿润比，并保持较高的土壤含水量。

本研究发现，移栽蒙古扁桃的出芽速度和成活情况受土壤含水和温度的影响显著。地膜覆盖的C2、C3处理平均出芽率均显著高于无覆盖C1处理，出芽率分别提高了66.4%和48.2%。地膜覆盖加上充足的灌水可以使蒙古扁桃种子提前出苗[12]。地膜覆盖处理的蒙古扁桃地膜覆盖条件下春玉米的平均出苗率提高了8.24%[15]。李荣等[16]研究表明，地膜覆盖处理能使玉米提前3～4 d出苗。马存世等的研究发现，覆膜处理能显著提高出苗速率，与无覆盖处理相比提高了33.99%，这都与本研究的结果相似[17]。

本研究发现，移栽蒙古扁桃出芽数随着灌溉量的增加而显著增加；潘秋艳等[18]的研究表明棉花的出苗率随灌溉水量的减少而降低，这与本研究的结果一致。但无覆盖T1、T5和T9处理之间，出芽率并没有表现出随灌水量的增加而显著增加，这可能是由于试验地土壤为风沙土，保水保肥性能差[19]，且试验地蒸发量高，在没有保水措施的情况下，不论灌溉水平如何，土壤水含量均处于较低的水平；这一结果也与本试验中覆盖对土壤水含量的影响结果相互呼应。

本试验中，移栽蒙古扁桃的出芽率虽然随着施氮量的增加有所降低，但并无统计学差异。有研究表明，施氮量的不同对植株出苗情况也有影响，韦剑锋等[20]发现，马铃薯的出苗率随着施氮量的增加总体降低。本试验中，可能是由于试验地风沙土保肥能力差，导致所施氮肥损失过快，所以并没有明显体现出对蒙古扁桃出芽的胁迫作用。

地膜覆盖对植株的生长有促进作用。本研究中，覆膜处理的蒙古扁桃相比无覆盖的处理均表现出更大的平均叶面积；唐海明等[21]的研究发现，地膜覆盖下春玉米的单株叶面积显著高于常规裸地，这与本研究的结果相似。

本研究中，覆盖处理下蒙古扁桃体现出了比无覆盖处理更低的SLW。高SLW一般出现在干旱寒冷的环境条件下，为了使自身具有较强的耐受力而增加叶片的资源积累[22]，但较高的SLW增加了叶片的厚度与密度，可能限制了叶片光合作用所需的光强度，增加了光合作用所需气体在叶片中的运输阻力与距离[23]，从而降低了叶片的光合效率；董廷发等[24]的研究表明，干旱的生长环境往往是植株表现出更大的SLW。所以我们认为，地膜覆盖条件改善了榆林地区移栽蒙古扁桃的干旱生境，使得蒙古扁桃的SLW降低，有望提高榆林地区蒙古扁桃的光合效率。同时，本研究中，覆盖处理蒙古扁桃的叶片叶绿素含量也显著高于无覆盖处理。曹欣冉等[25]的研究表明，地膜覆盖处理能显著提高苹果树叶片的叶绿素含量。这与本研究的结果大同小异。本试验中T8处理的叶片叶绿素含量最高，这可能是由其最好的灌水及其保温保墒措施造成的。进一步说明地膜覆盖还可以有效改善蒙古扁桃的叶片生理特性。