幼果期调亏对不同覆膜柑橘产量品质及水分利用效率的影响

钟 韵，朱士江，费良军，代智光，王亚林，李 虎，张礼杰

幼果期调亏对不同覆膜柑橘产量品质及水分利用效率的影响

钟 韵1,2，朱士江1,2※，费良军3，代智光4，王亚林2，李 虎2，张礼杰2

（1. 三峡大学三峡库区生态环境教育部工程研究中心，宜昌 443002；2. 三峡大学水利与环境学院，宜昌 443002；3. 西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室，西安 710048；4. 河南科技大学农业装备工程学院，洛阳 471003）

调亏灌溉具有节水保肥、提质增效等特点，该研究尝试在调亏灌溉基础上引入地表覆膜技术，利用覆膜的保水控水作用，解决水分亏缺带来的土壤水分不足及后期减产问题。以鄂西地区树龄10 a的柑橘树（红肉脐橙，枳砧）为研究对象，探究覆膜条件下水分亏缺对柑橘品质、产量及水分利用效率（water use efficiency, WUE）的影响。试验于2019－2021年在幼果期设置轻度（L：80%～90%田间持水量）、中度（M：70%～80%田间持水量）、重度（S：60%～70%田间持水量）3个程度水分亏缺水平，另设置A（日本透湿性膜）、B（杜邦特卫强膜）、C（中国银黑双色膜）和不覆膜4个覆盖水平，以不覆膜充分灌溉为对照进行试验。结果表明：水分亏缺和覆膜均可显著改善柑橘果实品质（<0.05），其中M-A和M-B处理是提高柑橘品质的最优处理。水分亏缺和覆膜对产量及WUE的影响也达到显著水平，两者均能有效提高WUE，L和M处理均显著增加了柑橘产量，而S处理显著减小了柑橘产量，且两者的交互作用对产量及WUE影响也显著，其中M-A和M-B处理的产量和WUE均达到最高水平，2019、2020、2021年M-A和M-B处理的产量分别为44 793.6、45 325.1、43 126.8 kg/hm2和44 870.5、44 727.7、41 783.5 kg/hm2，WUE分别为7.31、7.68、7.08 kg/m3和7.47、7.47、6.89 kg/m3。因此，最优处理为柑橘品质、产量和WUE均达到较高水平的M-A和M-B。该研究可为鄂西地区柑橘产业的灌溉管理和提质增效提供理论依据。

灌溉；产量；品质；水分亏缺；覆膜；水分利用效率

0 引 言

柑橘是鄂西地区种植面积最大、经济地位最重要的果树，柑橘产业已成为该地区农村经济发展的支柱产业之一[1]。以宜昌市为例，截止2020年，全市柑橘面积约14万hm2，总产约390万t，居全国市州第一[2]。但是，该地区果实品质总体偏低，国家每年仍需从澳大利亚、南非等国家进口[3]。因此，提升柑橘果实品质已成为鄂西柑橘产业可持续发展亟需解决的关键问题。近年来，鄂西地区季节性干旱问题日益突出，农业灌溉水资源严重不足；以宜昌市夷陵区为例，1970－2021年共发生气象干旱次数36次，年平均干旱日数47.1 d，部分年份出现冬春连旱或伏秋连旱[4]，2016年8－10月，因持续高温无雨，近30条河流及溪沟出现断流，农作物受灾面积17 799 hm2[2]。然而，当地果农仍延续了“高水、高产”的传统灌溉思维，这不仅造成果实品质和水分利用效率低下，而且导致当地土壤侵蚀等问题突出。

水分在柑橘的生理生长、产量和果实品质等方面均具有重要的调控作用[5]。柑橘属于耗水性树种，对水敏感且不耐旱，科学灌溉是柑橘优质稳产的关键措施[6]。因此，为了提高果树水分利用效率，改善果实品质，学者们提出了利用作物生理功能节水的调亏灌溉方法，该方法可在不减产或产量降低较小的情况下改善果实的品质，提高优果率和可溶性还原糖含量等[7-10]，果实硬度略有增加，果实含水率略有下降，使果实更甜且易存储[11]。张效星等[12]研究发现，在柑橘果实膨大期（III期）、转色增糖期（IV期）进行轻度亏水可显著降低叶片气孔导度和蒸腾速率，提高叶片瞬时水分利用效率，并可保证柑橘产量；陈瑛等[13]研究表明，在III期进行中度亏水可显著提高柑橘（脐橙）的VC含量及含糖量，在IV期采用轻度水分亏缺可再次提高两者含量，在果实成熟期进行亏水处理，果实的体积、单果质量、VC含量均显著减少。

地表覆膜技术已在中国推广及应用，成效巨大，未来覆膜面积和使用量将继续增加，预计2025年中国地膜覆盖面积将扩大到23.4×106hm2[14-15]，但是其在果树上应用还相对较少。覆膜通过改变土壤温度和水势以及树樘内部光照等来影响果实品质的形成，对果园产量和果实品质有显著的促进作用[16-17]，并且大量学者们证实覆膜能有效促进柑橘果实糖分增加[18]。曾译可等[19]研究表明，地面覆膜能诱导柑橘（椪柑）果实蔗糖合酶基因表达，促进可溶性糖的合成，使果实糖分含量增加，并且显著提高果实可溶性固形物含量、果实固酸比和着色度。由此，覆膜能显著提高水分利用效率和果实品质，改善作物生长微环境[20]，特别适合于柑橘这种对土壤水分要求较高的果树。基于此，本文尝试在调亏灌溉基础上引入地表覆膜技术，选取3种常见的地膜材料进行试验，利用覆膜的保水控水作用以及其对果树增产提质方面的优势，通过深入研究覆膜条件下水分亏缺对柑橘产量、品质及水分利用效率的影响，筛选出与调亏灌溉较适合的地膜材料，解决水分亏缺带来的土壤水分不足及后期减产问题，以期为鄂西地区柑橘产业的灌溉管理和提质增效提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验于2019—2021年在湖北省仓屋榜柑橘试验基地（30°75′N，110°41′E，海拔343 m）进行，该基地占地1.4 hm2，是全国柑橘优势产业区。2019、2020、2021年平均气温分别为17.8、17.3和17.6 ℃，年有效降雨量分别为862、745和825 mm（图1）；多年平均风速1.4 m/s，年均大气湿度为75.6%，属亚热带大陆性季风气候。选取基地内树龄为10 a的红肉脐橙（Osbeck）为研究对象，以枳作砧木，该柑橘品种已被确定为湖北省重点推广优良品种之一，其株行距为4 m×3 m，试验计划湿润层深度为60 cm，试验布置见图2。“红肉脐橙”全生育期共分为5个生长阶段：I期（萌芽开花期，3月中旬－4月下旬）、II期（幼果期，5月上旬－5月下旬）、III期（果实膨大期，6月上旬－9月中旬）、IV期（转色增糖期，9月下旬－10月下旬）、V期（休眠期，11月－翌年2月）。

图1 2019－2021年日降雨量和日平均温度

图2 试验布置图

试验选用3种地膜材料，分别为：A（外白内黑的透湿性膜，日本德山塑料公司提供，规格100 m×2 m，外层防雨透气，内层为无纺布，可用3～5 a）；B（杜邦特卫强膜，杜邦公司生产，门幅1.524 m，厚度60 g/m2，防雨透湿）；C（中国银黑双色膜，江苏米可多农膜发展有限公司生产，门幅1.5 m，厚度0.02 mm，防雨不透气）。于2019－2021年8月下旬果实膨大后期覆膜，果实采收后除膜。覆盖前平整果园地面，除去大石块杂草，四周挖通排水沟，整个梯田覆盖，膜拉紧铺平紧贴地面，四周用石块和土袋固定，雨水从膜面沿排水沟流出。

1.2 试验方案

前期研究工作确定了红肉脐橙树在土壤含水率为60%θ～90%θ（θ为田间持水量）时能存活[12]，因此本试验在II期设置了轻度（L）、中度（M）、重度（S）3个程度水分胁迫（土壤含水率控制范围分别为80%θ～90%θ，70%θ～80%θ，60%θ～70%θ，当土壤含水率低于下限时灌水至上限），并且选取了3种地膜材料（A、B、C）和不覆膜这4个地表覆盖水平，另外以不覆膜条件下充分灌溉为对照进行设计，共13组试验处理，具体试验方案见表1。每个处理均随机选取长势良好、大小均一的3株柑橘树，共选取39株。试验中每个处理间均设置了隔离行（各处理间空出2列），所有处理均采用标准农艺措施，如修剪、环剥、喷洒杀虫剂和杂草控制等。

根据当地施肥方法，柑橘全生育期共施肥2次，分别在I期（基肥）和III期（追肥）。所有处理施肥量和施肥方法均相同，其中有机肥（牛粪）全生育期用量为8.0 kg/株，两次施入比例为3∶2，在距果树主干30 cm处以穴施方式加入；磷肥（P2O5）和钾肥（K2O）全生育期用量分别为0.1、0.2 kg/株，两次施入比例均为3∶2；氮肥（含N量为46%的尿素）全生育期用量为0.25 kg/株，两次施入比例为2∶1，氮肥、磷肥及钾肥利用文丘里施肥器通过涌泉根灌肥液方式施入土壤。根据前期在试验区的土壤剖面灌水试验成果，确定在柑橘树树干东西两侧15 cm，埋深20 cm处各布置一个涌泉根灌灌水器（PVC材料），灌水时刻灌水器流量为5 L/h，其外径为4 cm，流态指数约为0.5，处于紊流状态，同一支管上首末灌水器工作压力差值小于2%，压力变化较小，灌水器出流量差别小于5%，因此各灌水器出流的均匀性较高（图3）。

表1 覆膜条件下柑橘调亏灌溉试验方案

注：θ为田间持水量。

Note:θis the field capacity.

1.3 主要观测项目与方法

1）气象数据

通过试验地全自动气象站获得，主要包括：温度、空气相对湿度、大气压强、太阳辐射强度、风速、风向、降雨量等。每隔1 min测定一次，每隔30 min记录一次。

2）土壤含水率

土壤含水率测定采用标定后的TRIME-T3管式TDR系统，距灌水器水平距离10、20、30 cm处埋设TRIME管，如图3所示，每10 cm深土层测定土壤含水率，直到计划湿润层深度60 cm为止，取其平均值，以确定灌水量。土壤含水率测定每3 d进行一次，当发现土壤含水率低于下限时进行灌水，高于下限则不灌水。

3）土壤温度

每年8月下旬覆膜后，在树干南北两侧15 cm、埋深20 cm处各布置一个土壤曲管温度计，每3 d测定一次土壤温度，取2个温度计的平均值。各处理的土壤温度变化见图4（由于3 a土壤温度变化规律相似，仅列出2019年）。

4）灌水量

灌水量计算方法[8]为

式中I为灌水量，L；γ为土壤容重，g/cm3；z为计划湿润层深度，m；p为湿润比；S为单棵面积，m2；θmax和θmin为土壤含水率上下限（占土质量百分比）；η为灌溉水利用系数。经计算各处理的灌水量见表2。

图4 2019年各处理土壤温度变化

表2 2019—2021年各处理的柑橘灌水量

5）果实品质

果实外在品质指标：果实采摘时，在柑橘树东南西北4个方位各选取果实2个，每棵树共选取8个，采用精度为0.01 mm的游标卡尺测得果实横纵径（，）和果皮厚度，横径测量果实上中下3个部位，得横径平均值，纵径和横径之比即为果型指数；采用精度为0.01 g的电子秤测量每颗柑橘树的单果质量，单果质量之和即为柑橘的单株产量；采用CR-400色彩色差计（柯尼卡美能达公司，日本）测定果皮着色度，以色差计上测得红绿色差*表示，测定前采用标配的白板进行校正，每个果实表面不同位置测定4次，测定的数据为白板相对值；参照中国农业行业标准（NY/T 1190-2006）对柑橘进行分级，其中特等品和一等品被定义为优果，计算柑橘优果率。

果实内在品质指标：测量了果实外在品质指标后，用蒸馏水将果实清洗干净并擦拭干。采用二分法取一半采用压榨法测定出汁率，另外一半用混浆机研磨混匀后用于测定维生素C含量、可溶性固形物含量、可溶性还原糖含量及可滴定酸含量。维生素C含量使用2, 6-二氯靛酚试剂进行滴定；可溶性固形物含量使用PR-32ɑ手持糖分仪测定；可溶性还原糖含量使用Fehling试剂的热滴定法测定；可滴定酸含量利用NaOH滴定法测定。

6）水分利用效率

柑橘耗水量（T）计算方法[8]为

T=ΔW+I+P+G-D-R（2）

式中Δ为两次测量间隔土壤贮水量的减少量，mm；为灌水量，mm；P为有效降雨量，mm；为地下水补给量，mm，试验地点地下水位在地表10 m以下故不考虑地下水补给；为深层渗漏量，mm，试验灌水方式为涌泉根灌，灌水器流量较小，且灌水定额较低，灌水引起的深层渗漏可忽略不计；为地表径流，mm，地表径流较小，故地表径流可忽略。

水分利用效率（WUE）计算方法[8]为

式中为产量，kg/株。

2 结果与分析

2.1 覆膜条件下水分亏缺对柑橘果实品质的影响

由表3和表4可知，2019—2021年各试验处理的果形指数变化相对稳定，覆膜材料和II期水分亏缺对其均无显著影响，而这两因素对单果质量影响较大，且两者的交互作用对单果质量的影响也达到显著水平（<0.05）。总体上，II期轻度水分亏缺显著增加了单果质量，中度亏缺对单果质量影响不显著，而重度亏缺显著减小了单果质量；相同水分亏缺条件下，覆膜对单果质量影响也达到显著水平。II期水分亏缺对果实着色度影响不显著，而3种地膜材料均可显著提高果实着色度（<0.05）；2019、2020、2021年3种地膜覆盖处理的果实着色度较不覆膜增加了80.25%～31.94%、76.43%～33.52%和30.32%～11.54%，其中A与B两种地膜材料的效果较显著，与C材料及不覆膜相比差异均达到显著水平，且C材料与不覆膜相比差异也均达到显著水平；由于2019年光照条件较好，其果实着色度整体高于其他2 a，以充分灌溉为例，2019年F-0处理的着色度较2020、2021年分别高了10.76%和15.89%。II期水分亏缺处理对果皮厚度影响较小，而不同地膜材料对果皮厚度影响较大，3种地膜材料均可显著减小果皮厚度（<0.05）。适度水分亏缺和覆膜显著提高优果率，其中轻度亏缺显著增加了优果率，中度亏缺对优果率影响不显著，而重度亏缺显著减小了优果率；根据表4的显著性分析可知，两者的交互作用对优果率的影响也达到显著水平（<0.05）。

由表5可知，II期水分亏缺对可滴定酸和VC含量的影响较小，而对出汁率、可溶性固形物及可溶性还原糖含量影响显著（<0.05）。随着水分亏缺程度增大，出汁率显著减小，2019－2021年轻度亏缺处理的出汁率较充分灌溉减小12.94%～4.06%，中度亏缺减小18.09%～11.44%，重度亏缺减小23.74～19.33%%；可溶性固形物和可溶性还原糖含量显著增加。相同水分亏缺条件下，覆膜对出汁率影响较小，但显著增加了VC含量、可溶性固形物及还原糖含量，减少了可滴定酸含量，其中A、B两种地膜材料效果最优，与C材料及不覆膜相比差异均达到显著水平，以中度水分亏缺为例，2种地膜材料的VC含量、可溶性固形物及还原糖含量较不覆膜分别高46.05%～25.11%、14.01%～9.57%、28.07%～16.77%。由表4的显著性分析可知，水分亏缺和覆膜两者的交互作用对出汁率、可溶性固形物和可溶性还原糖含量影响显著（<0.05）。

2.2 果实品质综合评价

对于测定的13个处理的10个柑橘品质指标进行主成分分析。为了消除不同单位和数据量纲的影响，将各品质指标初始数据进行标准化处理，转化为均值为0，标准差为1的无量纲数据，在对各指标进行标准化后，根据其结果与因子荷载矩阵计算主成分得分，计算式如下：

表3 覆膜条件下II期水分亏缺对柑橘外观品质的影响

注：不同的小写字母表示在<0.05水平上存在显著性差异。下同。

Note: Different small letters indicate values that are significantly different at the<0.05 level. Same as below.

表4 不同处理的柑橘各参数显著性分析

注：*表示差异显著（<0.05），**表示差异极显著（<0.01）。

Note: * mean significant difference (<0.05) and ** mean extremely significant difference (<0.01).

表5 覆膜条件下II期水分亏缺对柑橘内在品质的影响

式中1、2分别为第1、第2主成分得分；1、2…10为测定的10个柑橘品质指标。

所得2个主成分及各主成分所对应的特征值占所提取主成分的累计特征值的比例作为权重，计算主成分综合模型：=0.621+0.202，计算不同年份各处理模式下的综合得分并按降序排名（表6），综合得分越高说明该亏缺处理模式下的所选覆膜材料适应性最优，其综合品质最好。结果表明：2019年和2020年均由M-B处理排名第一，2021年M-A处理排名第一。2019年M-B处理的果形指数、单果质量最优，2020年M-B处理的优果率、Vc含量最优；2021年M-A处理的单果质量、优果率为最优。在各年排名第一的处理中，中度亏缺处理占比为100%，表明中度亏缺处理是提高柑橘品质的较优处理，且与中度亏缺处理最适配的覆膜材料是A、B材料；各年得分最低的均为F-0处理，表明充分灌溉并不能提升柑橘的品质，且覆膜下的柑橘有助于提升柑橘的品质。

2.3 覆膜条件下水分亏缺对柑橘产量和水分利用效率的影响

由表7可知，柑橘产量受水分亏缺影响显著（<0.05），将L-0、M-0、S-0这3个处理与F-0处理对比发现，II期轻度亏缺和中度亏缺均显著增加了柑橘产量，而重度亏缺显著减小了柑橘产量；相同水分亏缺条件下，覆膜对柑橘产量影响也达到显著水平（<0.05），以2019年重度亏缺为例，3个覆膜处理（S-A、S-B、S-C）的柑橘产量较不覆膜处理（S-0）分别增加了13.83%、12.65%和7.41%。通过表4的显著性分析可知，水分亏缺和覆膜两者的交互作用对柑橘产量影响显著（<0.05），将重度水分亏缺处理下的柑橘产量与F-0处理比较，以2019年为例，不覆膜处理（S-0）的柑橘较F-0处理产量显著减少7.20%，而覆膜条件下3个处理（S-A、S-B、S-C）的产量与F-0处理无显著差异，表明覆膜能有效提高柑橘产量，削弱水分重度亏缺对产量的不利影响。

表6 不同处理模式下柑橘主成分得分及综合得分

注：1、2分别为第1、第2主成分得分。为综合得分。

Note:1and2are the first and second principal component scores respectively.is comprehensive score

通过对表7中的柑橘树T分析可知，在II期进行水分亏缺处理后，各处理的T随亏水程度加剧显著减小（<0.05）。相同水分亏缺条件下3种地膜材料均可显著减小柑橘树T（<0.05），其中2019－2021年A、B、C三种地膜材料处理的T较不覆膜分别减小了4.14%～0.99%，3.00%～1.21%和5.63%～2.35%，表明C地膜材料的节水效果较A、B材料效果更好。由于受降雨、日照强度等气候条件的综合影响，2020年柑橘树T整体低于其他2 a。各处理的柑橘树WUE均高于耗水量最大的对照组（F-0），2020年的WUE整体高于其他2 a，通过表4的显著性分析可知，水分亏缺和覆膜均能有效提高柑橘树WUE（<0.05），并且两者的交互作用对WUE影响也均达到显著水平（<0.05），其中M-A和M-B处理的WUE最大，均大于7.00 kg/m3（除2021年M-B处理外）。

表7 覆膜条件下II期水分亏缺对柑橘柑橘产量、ET和WUE的影响

3 讨 论

3.1 覆膜和水分亏缺对柑橘果实外观品质的影响

覆膜可有效改善果树生长微环境，而适宜的微环境是提高果树产量、改善果实品质的关键因素[16-17]。果树生长过程中，由于叶片遮挡，树冠中下部的光照强度较差，而柑橘属于短日照植物，光照强度不足常导致其果实品质较低[21]。本研究表明，覆膜显著增加果实着色度、单果质量和优果率等柑橘外观品质，减小果皮厚度，这与王驰等[22]的研究结果一致，这是因为地表覆膜的补光效果使果实均匀着色，并且促进了果实干物质积累[23]，从而增加单果质量和优果率。覆膜通过避雨抑制了中皮层细胞的分裂和增长，进而降低了果皮厚度，王利芬等[24]在研究覆膜对温州蜜柑果实品质的提质效果时也发现，反光塑料薄膜可有效降低温州蜜柑果皮的厚度。

适度的水分亏缺可有效改善果实的外观品质[25]，本研究发现，II期水分亏缺对果实着色度和果皮厚度无显著影响，这与钟韵等[11]的研究结果一致，这是由于果实在IV期才开始着色，因此II期水分亏缺不影响果实着色度，而II期水分亏缺对着色度各组成色素的积累有无影响，还有待下一步深入研究；柑橘果皮（中皮层）是通过细胞间的垂周分裂及平周分裂来增加其厚度，在III期时生长迅速，IV期前基本定型，所以控制果皮厚度的关键时期在于III期，II期水分亏缺对柑橘果皮厚度影响较小[26]。ANSARI等[27]研究发现，II期适度的水分亏缺可增加甜瓜单果质量和优果率，这与本文的研究结果相似，原因一方面是II期适度水分亏缺可有效抑制果树过盛生长，从而将更多的光合产物供给到果实生长发育[12]；另一方面，适度水分亏缺后的果树会产生“超越补偿效应”，经历亏水锻炼的树体在恢复供水后光合速率大幅度提高[28]。

3.2 覆膜和水分亏缺对柑橘果实内在品质的影响

本研究发现覆膜也可显著提高果实可溶性还原糖、可溶性固形物及VC含量等内在品质，这与JIANG等[29]研究结果相似。上述结果的原因一方面是由于地膜反光促进了叶片的光合作用，使更多的光合产物以蔗糖的形式进行转运至果实汁胞中储存[17]；另一方面是覆膜通过产生水分胁迫，上调了蔗糖磷酸合酶和蔗糖合酶基因的表达，从而使蔗糖磷酸合酶和蔗糖合酶活性升高，促进蔗糖的积累[19]；此外，果实糖分、VC和可溶性固形物的积累需要在IV期间保持干燥的土壤环境，与IV期的降雨量显著负相关，而覆膜的避雨作用使果树处于水分亏缺的逆境中，这对于提高果实内在品质具有重要的作用[30]。目前，覆膜的增糖作用这已成为行业共识，但其对果实有机酸的影响却仍有较大分歧，大多研究表明覆膜可有效减少有机酸含量[31]，但也有研究表明覆膜显著增加了有机酸含量[32]。石学根等[31]研究发现，覆膜可显著减少柑橘有机酸含量，这一点本研究结论相似。原因可从两个方面进行分析，一方面是“生理稀释”作用，即覆膜通过增大果实含水量而使果实中的有机酸含量下降；但是，本研究发现覆膜对出汁率（果实含水量）影响较小，果实中有机酸含量的降低与出汁率的增加二者变化并不同步，这表明生理稀释并不是有机酸含量降低的唯一原因；另一方面是酶系统中酶活性的变化，覆膜通过影响有机酸相关代谢酶的活性，从而使可滴定酸合成减少或分解代谢增加，最终减少果实中有机酸含量[29]。然而，姜妮[32]研究表明覆膜通过降低柠檬酸脱氢酶活性来减缓柠檬酸的利用，进而提高了果实中的有机酸含量。造成以上分歧的原因可能与覆膜材料、覆膜时期以及果树品种有关。

本研究表明，随着II期水分亏缺程度增大，果实出汁率显著减小，可溶性固形物和还原糖含量显著增加，这与SAITTA等[7]研究结果类似。姜妮[32]将柑橘果实切片，利用电镜发现水分亏缺可限制果肉细胞的扩大和分裂，增大果肉细胞排列密度，通过减小了汁胞的“库容”来减少果实含水量，从而使出汁率减小。有关水分亏缺促进柑橘糖分积累机制的研究，学者们首先推测果实糖分浓度增加可能是果实被动失水的原因，但后期学者们否认了这种推测，Ma等[33]研究发现水分亏缺显著增大了总糖含量，若是果实糖分浓度增加是由于果汁失水而浓缩，那总糖含量就不会受影响；另外，如果是水分亏缺被动失水，那么糖酸变化的规律应该基本相同，然而大量研究表明水分亏缺条件下柑橘果实糖酸变化的时间并不同步[32]，这一点本研究结果也能证实，这进一步证实了水分亏缺对果实糖分含量增加并不是被动失水的结果。在否定了被动失水推测后，学者们发现水分亏缺条件下果树会诱发渗透调节机制[34]，以应对干旱胁迫逆境，而可溶性糖就是重要的细胞渗透调节物质之一，因此使得柑橘果实糖分积累增加。

3.3 覆膜和水分亏缺对柑橘产量及水分利用效率的影响

本研究发现3种地膜材料均可显著减小柑橘树T，其中C地膜材料的节水效果较A、B材料效果更好，这是由于C地膜材料为不透水、不透气材料，而A、B两种材料既防雨（雨水不能透过膜）又透湿（土壤中的水气能穿过膜进入空气中），所以C地膜材料阻碍土壤水分蒸发的能力较A、B两种材料强，节水效果更好。根据调亏灌溉理论，适时适度水分胁迫对果实正常生长发育的影响较小，可同时达到节水、稳产的目的[35-36]，大多研究表明，合理的水分亏缺可在不减产或产量降低很小的情况下改善果实的品质，这一点本研究结果可证实，本研究发现在II期轻度、中度水分亏缺均显著增加了柑橘产量；然而也有研究表明，水分亏缺虽然改善了果实的某些品质指标，但却显著降低了果树产量[10]，这一点本研究结果也可证实，本研究发现在II期重度水分亏缺显著降低了柑橘产量。由此可见，调亏灌溉可改善果实品质这已成为行业共识，但其对产量的影响却仍有较大分歧，造成分歧的原因可能与水分亏缺时期、亏缺程度以及果树树龄、生育期有关。

4 结 论

本研究以鄂西地区柑橘为研究对象，通过大田试验，研究了地表覆膜条件下水分亏缺对柑橘品质、产量及水分利用效率的影响，主要结论如下：

1）水分亏缺和覆膜均可显著改善柑橘果实品质，且两者的交互作用对品质影响也显著。轻度水分亏缺显著增加了单果质量和优果率，而重度亏缺显著减小了单果质量和优果率；覆膜显著提高了单果质量、优果率和还原糖含量等，而显著减小了果皮厚度和可滴定酸含量。品质综合评价结果表明：透湿性膜（A）和杜邦特卫强膜（B）覆盖下幼果期中度水分亏缺是提高柑橘品质的较优处理。

2）水分亏缺和覆膜显著影响柑橘产量、耗水量和水分利用效率（water use efficiency, WUE）。轻、中度亏缺均显著增产（<0.05），而重度亏缺显著减产，覆膜能有效减弱水分重度亏缺对柑橘减产的影响；两因素的交互作用对WUE影响也均达到显著水平，其中透湿性膜和杜邦特卫强膜覆盖下中度水分亏缺处理的WUE最大，均大于7.00 kg/m3。因此，较优处理应是A、B两种地表覆膜条件下进行中度水分亏缺处理。

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Effects of regulating deficit at young fruit stage on yield, quality, and water use efficiency of citrus with different plastic film materials

ZHONG Yun1,2, ZHU Shijiang1,2※, FEI Liangjun3, DAI Zhiguang4, WANG Yalin2, LI Hu2, ZHANG Lijie2

(1.,,,443002,; 2.,443002,; 3.,710048,; 4.,,471003,)

Regulated deficit irrigation has been one of the most typical characteristics of saving water and fertilizer, in order to improve the quality and efficiency. In this study, an attempt was made to introduce surface mulching technology with regulated deficit irrigation. The water retention and water control effect of mulching were then utilized to treat the soil moisture shortage and later yield reduction caused by water deficit. The research object was selected as the citrus trees aged 10 years old at the Cangwubang citrus experimental base (30°75′N, 110°41′E, altitude: 343 m) in the western Hubei Province of China. A series of field experiments were conducted to investigate the effects of water deficit on the citrus quality, yield, and water use efficiency (WUE) under film mulching. Three levels of water deficit were set at the young fruit stage: Light (L: 80%-90% of field capacity), moderate (M: 70%-80% of field capacity), and severe (S: 60%-70% of field capacity). Four mulching levels were set: A (Japanese permeable film), B (Dupont Tyvek film), C (Chinese silver-black double-color film), and no mulching. The field experiment was conducted with full irrigation as the control, and 13 treatments were set up from 2019 to 2021. The results showed that the water deficit and film mulching significantly improved the quality of citrus fruits. The L treatment significantly increased the single fruit weight and excellent fruit rate, whereas, there was a decrease in the S treatment. The degree of water deficit was positively correlated with the soluble solids and reduced sugar content, while negatively correlated with the juice yield. Plastic film mulching significantly increased the single fruit weight, fruit color, excellent fruit rate, VCcontent, soluble solids content, and reduced sugar content (<0.05), whereas, there was a significant decrease in the peel thickness, and titratable acid content (<0.05), among which the A and B films were the best. A comprehensive evaluation of fruit quality showed that the M-B treatments were ranked first in 2019 and 2020, and the M-A treatment ranked first in 2021. There were the best fruit shape index and single fruit weight of M-B treatment in 2019. The best was found in the excellent fruit percentage and Vc content of M-B treatment in 2020. By contrast, the best was observed in the single fruit quality and excellent fruit percentage of M-A treatment in 2021. The M-A and M-B treatment were the best to improve the citrus quality. It infers that the moderate-deficiency treatment was the best treatment for better citrus quality, whereas, the A and B materials were the most suitable film mulching materials in such treatment. A significant level was also reached in the effects of water deficit and film mulching on the yield. Both L and M treatments significantly increased the citrus yield, whereas the S treatment significantly reduced the citrus yield. The interaction between the water deficit and film mulching posed a significant effect on the yield (<0.05). Film mulching effectively reduced the effect of severe water deficit on the citrus yield reduction. Three kinds of film materials significantly reduced the ET of citrus trees (P<0.05) under the same water deficit condition. The water-saving effect of C material was better than that of A and B materials. Both water deficit and plastic film mulching effectively improved the WUE (<0.05). The interaction between them posed a significant effect on WUE (<0.05). The yield and WUE of M-A and M-B treatments reached the highest level. From 2019 to 2021, the output of M-A and M-B treatments were 44 793.6, 45 325.1, 43 126.8 kg/hm2, and 44 870.5, 44 727.7, 41 783.5 kg/hm2, respectively, and the WUE was 7.31, 7.68, 7.08 kg/m3and 7.47, 7.47, 6.89 kg/m3, respectively. Therefore, the optimal treatment can be the M-A and M-B treatments with higher levels of citrus quality, yield, and WUE. This finding can also provide a theoretical basis for the irrigation management and quality improvement of the citrus industry in western Hubei of China.

irrigation; yield; quality; water deficit; film mulching; water use efficiency

10.11975/j.issn.1002-6819.202211220

S274.1; S661.1

A

1002-6819(2023)-01-0081-11

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ZHONG Yun, ZHU Shijiang, FEI Liangjun, et al. Effects of regulating deficit at young fruit stage on yield, quality, and water use efficiency of citrus with different plastic film materials[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2023, 39(1): 81-91. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.202211220 http://www.tcsae.org

2022-11-27

2022-12-30

国家自然科学基金资助项目（52069016、52079105）；湖北省水利重点科研项目（HBSLKY201919）

钟韵，博士，讲师，研究方向为节水灌溉。Email：zhongyunjx92@163.com

朱士江，博士，副教授，研究方向为节水灌溉与农业水资源利用。Email：784471206@qq.com