不同滴灌水量对设施果桑生长发育及产量的影响

王亚威，邓真华，胡桂萍*，傅 淑，王 丰，王军文，杜贤明

(1.江西省蚕桑茶叶研究所，江西 南昌 330202；2.江西省经济作物研究所，江西 南昌 330202；3.江西省蚕桑工程技术研究中心，江西 南昌 330202)

果桑，属桑科桑属(MorusalbaL.)，以产果为主,果实称为桑椹，又名桑果、桑枣、桑实，因其具有较高的药食用价值而深受消费者喜爱，逐渐成为一种重要的新型水果[1-2]。设施栽培果桑，能提早上市，改善品质，已成为果桑重要的栽培模式[3]。但因缺乏雨水淋洗，设施果桑一般通过人工漫灌进行栽培，该方式不仅浪费水资源，而且极易引发养分径流、渗漏损失、地表水和地下水环境污染等问题[4]。因此，优化设施果桑灌溉技术，对提高水资源利用效率、改善设施生态环境、促进果桑产业健康发展具有重要的现实意义。

滴灌作为节水灌溉的重要方式，在大田作物、果园和设施蔬菜栽培中得到了广泛的应用[5-7]。研究表明，滴灌通过改变植物根区土壤水肥分布状况，进而影响植株的生长[8]，促使植物营养生长更大程度地满足生殖生长需要，提高水分利用效率和氮肥利用率，进而达到高产、优质和高效的目的[9-10]。适宜的灌溉水量是作物生长发育的基础，水分过多，会造成植株疯长，增加群体郁闭度，导致生产小气候环境恶化，进而增加病虫害的发生；而水分严重亏缺，则会抑制植株的生长和降低叶片光合速率，严重影响了果实质量[11]。桑树为多年生木本植物，虽无明显的需水临界期，但每年不同生长周期对水分的需求不同，生长旺盛期是桑树需水较多的时期，水分亏缺对其产量和品质影响很大。已有研究表明，将滴灌技术应用于桑园，能够解决旱地桑树灌溉难题[12]，且当土壤相对含水量为44.8%～77.8%时，有利于桑树进行高光合作用和维持高水分利用效率[13]。

目前，滴灌技术在苹果、猕猴桃等果园上的应用及对果树生理特征、产量和品质等影响方面的研究报道较多，但在桑园上的应用报道较少，且有关滴灌水量对设施果桑生长、光合作用、产量等指标的影响方面鲜有报道。基于此，本文以果桑品种“大10”为研究对象，在设施栽培下，分析不同滴灌水量对果桑生长发育和产量的影响，为果桑设施栽培科学灌水提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2019年2～6月在江西省蚕桑茶叶研究所果桑园基地进行。基地位于江西省南昌市南昌县黄马乡(东经116.00°，北纬28.37°)，海拔40 m，属亚热带湿润季风气候，年平均气温17.0～17.7 ℃，年降雨量1600～1700 mm，年日照时数1723～1820 h。土壤类型为第四纪红粘土发育的红壤，土壤容重1.35 g/cm3，pH值5.1，有机质含量2.40%，田间持水率29.55%。果桑大棚为南北走向，长45 m，跨度25 m。

1.2 试验材料与设计

试验材料为9年生的果桑“大10”，株行距4.0 m×1.1 m。依据当地目前果桑灌水情况，试验以常规漫灌水量T1(4000 m3/hm2)为对照，设置3个滴灌水平，分别为常规漫灌水量的85%、70%和55%，即T2(3400 m3/hm2)、T3(2800 m3/hm2)、T4(2200 m3/hm2)，共4个处理，每个处理3次重复，共计12个小区，每个小区25棵树，每行为1个小区，小区之间设有保护隔离带。各处理组的具体灌水时间和灌水量见表1。滴灌处理为距树0.3 m双向表层滴灌，滴灌管为压力补偿式，滴头间距0.5 m，流量3.5 L/h，每个处理用一个球阀单独控制灌水，并有一个水表读数。试验期间除灌水量不同外，其他田间管理情况(如锄草、施肥等)均保持一致。

表1 不同处理组的灌水量情况 m3/hm2

1.3 测定项目与方法

1.3.1 果桑生长指标的测定 每个小区随机选取3株长势一致的果桑作为标准株，从标准株选取10根初始长度基本一致的枝条编号标记，于4月10日测量其生长指标，包括发条数、条坐果数、条长、条粗、叶长、叶幅、叶柄长和叶片重等。试验使用卷尺测量枝条长度，用游标卡尺测量枝条直径。

1.3.2 果桑光合指标的测定 试验统一于4月10日上午10:00～11:00，采用托普云3051D光合测定仪测定各处理组选定的果桑标准株的光合指标，如植株净光合速率[Pn,μmol/(m2·s)]、气孔导度[Gs,mmol/(m2·s)]和水分利用率(We,%)，每株测定4片叶，每片叶重复测定3次，取平均值。此外，采用托普云农TYS-4N型植物营养测定仪测量各处理组标准株叶片的叶绿素SPAD值和氮含量(mg/g)。

1.3.3 桑果性状及产量的测定 在桑果成熟期，试验统一于4月30日采摘各处理组标准株的桑果，并记录桑果长、横径、单果重和果桑单株产量，其中果长和横径采用游标卡尺测量。桑果单株产量计算参考邓真华等[14]的方法，按照公式(1)计算。

(1)

1.4 数据处理

数据以“平均值±标准差”表示，采用Excel 2010和SPSS 22软件进行数据处理和分析。所有平均值采用Duncan’s新复极差法进行多重比较，主成分分析综合得分Dn值[15-16]按式(2)计算。

(2)

式(2)中：Dn为主成分分析综合得分值；Fjn为第n个处理第j个特征根>1的主成分分值；m为特征根>1的主成分个数；Ej为第j个主成分的方差贡献率。

2 结果与分析

2.1 不同滴灌水量对果桑生长指标的影响

不同滴灌水量对果桑枝叶生长的影响不同，随着滴灌水量的减少，果桑生长指标呈逐渐降低趋势，总体表现为T2>T3>T4(表2)。T2处理下果桑枝叶生长指标中条粗为3.89 cm，与对照T1差异不显著(P=0.434>0.05)，其余指标均相较T1显著提高(P<0.05)；T3处理下条长为140.50 cm，显著高于T1(P=0.028<0.05)，其余生长指标与T1无显著性差异；T4处理下条粗为3.48 cm，显著小于T1(P=0.000197<0.05)，其余生长指标与T1无显著性差异。

表2 不同滴灌水量对果桑生长指标的影响

2.2 不同滴灌水量对果桑光合指标的影响

随着滴灌水量的减少，果桑的叶绿素SPDA、氮含量、净光合速率、水分利用率和气孔导度均呈下降趋势，表现为T2>T3>T1>T4(表3)。在叶绿素SPDA和氮含量指标中，T2最大，分别为34.26和10.83 mg/g，显著大于其余处理(P<0.05)，T3与对照T1差异不显著(P=0.49>0.05)，但显著大于T4(P<0.05)(表3)。在净光合速率、水分利用率和气孔导度指标中，4个灌溉处理后的差异显著(P<0.05)，其中T2最大，分别较对照提高248.35%、46.84%和162.60%；T4最小，可能是由于水分亏缺对光合作用产生了抑制效应(表3)。

表3 不同滴灌水量对果桑光合指标的影响

2.3 不同滴灌水量对果桑产量性状的影响

不同滴灌水量处理后的果桑发条数为24.20～27.20根、果长为3.51～3.79 cm、横径为1.45～1.58 cm、单果重为3.64～4.08 g，均不存在显著性差异(P>0.05)。不同滴灌水量处理对果桑条坐果数和株产量的影响较大，在条座果数指标中，T2、T3处理组显著高于T4处理组(P<0.05)(表4)。在株产量指标中，4种灌溉处理总体表现为T2>T3>T1>T4，其中T2与T3差异不显著(P=0.231>0.05)，分别较对照提高35.62%和19.33%(表4)。

表4 不同滴灌水量对果桑产量性状的影响

2.4 不同滴灌水量对果桑生长效应的综合评价

为综合评价不同滴灌水量对设施果桑生长和产量的影响，将不同滴灌处理后果桑生长、光合、产量相关的16个指标进行主成分分析，提取特征值大于1的2个主成分——PC1和PC2，其特征值分别为13.821和1.421(表5)，PC1和PC2的方差贡献率分别为86.378%和8.878%，累计方差贡献率分别达到86.378%和95.257%。在PC1中，向量载荷值正影响大的指标为叶绿素SPDA、叶片重、株产量、叶宽、氮含量、水分利用率、叶长；向量载荷值负影响大的指标为横茎。在PC2中，向量载荷值正影响大的指标为横茎，向量载荷值负影响大的指标为果长、条长、条坐果数。

表5 主成分分析方差

综合得分(Dn)是每个主成分得分与对应贡献率的乘积之和，即：Dn=F1n×86.378%+F2n×8.878%。由表6可知，不同滴灌水量处理下的综合得分分别为80.081(T1)、95.950(T2)、88.437(T3)、76.071(T4)分。因此，不同滴灌水量对设施果桑生长特性及产量指标影响排名依次为T2>T3>T1>T4。

表6 不同滴灌量处理下的综合得分及排名

3 讨论与结论

水分是植物生长发育的重要原料，适量的灌溉水量有利于植物的生长发育，而水分过量或者亏缺不仅不利于植株的生长，而且还会打破植株生殖生长和营养生长的平衡。Pedro等[17]研究表明，不同滴灌水量对葡萄的营养生长影响不显著，但常年较低的滴灌水量以及在特殊干旱时期，葡萄枝条生长量受到明显抑制。这与本试验中3个滴灌水量处理对果桑枝叶生长的影响结果相似，虽然随着滴灌水量的减少，果桑枝叶生长量逐渐降低，但滴灌处理T2(85%水量)和T3(70%水量)的枝叶生长指标并未出现显著性差异；滴灌处理T4(55%水量)的枝叶生长指标虽然较小，但除了条粗和叶柄长指标显著低于全量漫灌T1外，其余指标并无显著性差异，这表明常规漫灌的灌水量过大，水分损失严重，反而在一定程度上抑制了果桑枝叶的生长。试验中3个滴灌水量处理均未对果桑生长表现出明显的胁迫效应，结果表明：70%～85%的滴灌水量较为适宜，对果桑枝叶生长有明显促进作用。

设施栽培缺乏雨水淋洗，在关键生育期进行合理的水分调控，能够调节植物叶面积与气孔的开放程度、改变叶绿素含量、减少蒸腾耗水和增加光合速率等，进而影响作物的光合作用。Amy[18]和李耀霞[19]等研究认为灌水量和光合速率的变化呈倒U型，在一定的灌水量下，光合速率随着灌水量的增多而增大，过量灌溉情况下产生光合抑制现象。本试验3个滴灌水量处理组的净光合速率并未呈现倒U型趋势，但T1全量漫灌的处理明显抑制了光合速率，这与前人的研究结果相似。随着滴灌水量减少，果桑光合速率逐渐降低，这表明3个滴灌水量处理均未产生过量灌溉的效应，并未抑制果桑的光合作用。滴灌处理T2和T3的叶绿素SPAD值和叶片含氮量均较高，净光合速率显著大于T4和T1，水分利用效率分别达到20.22%和11.75%，这表明70%～85%的滴灌水量能够提高果桑光合效率。

适宜的灌水量是各类作物高产优质的重要前提。有研究表明，在特定的生育期减少一定程度的灌水量可提作物的产量和质量[20-22]，这与本研究结果基本一致。本试验结果表明，滴灌处理T2的株产量最高，达到14.24 kg/株，除与T3(12.52 kg/株)差异不显著外，均显著大于其余灌溉处理，且随着滴灌量的减少，果桑的株产量呈逐渐降低趋势，即使是滴灌量最小的T4处理也与常规漫灌T1的株产量差异不显著。这表明滴灌能够在减少灌水量的前提下，保障果桑产量。本试验只对不同滴灌水量对果桑生长和产量的各项指标进行了研究，但对其品质指标并未涉及，且本研究灌水处理的设计以常规漫灌量为对照，滴灌量设置85%、70%、55%共3个处理，在更小的变化范围内各项指标是否存在差异，还有待进一步研究。

基于对不同滴灌水量下果桑生长、光合作用和产量指标的方差分析和主成分分析，结果表明：不同处理对设施果桑生长特性及产量指标影响排名依次为T2>T3>T1>T4。滴灌水量控制在70%～85%时，果桑植株生长最旺盛，净光合速率较高，在该条件下并未表现出因水分减少而产量降低的现象，且株产量较常规漫灌提高了14.26%～35.62%。因此，在江西地区设施栽培果桑的滴灌水量应控制在2800～3400 m3/hm2，这样可以在最大化节约用水的同时，能进一步提高果桑的产量。