獼猴桃園不同覆蓋材料的水分效應(yīng)評價

楊開寶，劉占德，劉存壽

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院,陜西 楊凌 712100； 2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 園藝學(xué)院,陜西 楊凌 712100)

獼猴桃園不同覆蓋材料的水分效應(yīng)評價

楊開寶1，劉占德2，劉存壽1

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院,陜西 楊凌 712100； 2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 園藝學(xué)院,陜西 楊凌 712100)

獼猴桃園;園藝地布;覆蓋材料;水分效應(yīng)

為保持土壤水分，提高獼猴桃園土壤水分利用效率，采用田間試驗方法研究了黑色園藝地布、白色地膜和黑色地膜三種覆蓋材料對獼猴桃園的土壤水分效應(yīng)，結(jié)果表明：三種覆蓋材料中黑色園藝地布的綜合水分效應(yīng)最好；在獼猴桃園行間鋪設(shè)黑色園藝地布，不僅能保持土壤水分，提高獼猴桃產(chǎn)量和品質(zhì)，而且能基本控制雜草生長，且比其他化學(xué)或非化學(xué)除草方法更具優(yōu)勢。

被譽(yù)為“人間仙果”和“水果之王”的獼猴桃，除維生素C含量極高外，還含有人體所必需的氨基酸和礦物質(zhì)，具有很高的營養(yǎng)價值[1-3]。我國從1978年才開展野生獼猴桃資源調(diào)查及商品化栽培研究，歷史較短，尚缺乏對獼猴桃栽培技術(shù)的深入和系統(tǒng)研究[4-5]。獼猴桃根系分布較淺，其生長過程中對土壤水分的需求特別敏感，既不耐旱也不耐澇，要求田間持水量最好保持在65%～75%[6]。因此，如何保持土壤水分，提高水分利用效率，對獼猴桃園顯得尤為重要。針對獼猴桃生產(chǎn)過程中存在的問題，我們通過田間試驗研究開發(fā)了獼猴桃覆蓋栽培新模式。此模式就是在樹盤起壟前沿栽植行鋪撒大量有機(jī)物料，起壟后在壟面覆蓋園藝地布等不同保水材料，在覆蓋材料邊緣開溝施肥灌水。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于西北農(nóng)林科技大學(xué)眉縣獼猴桃試驗站示范園內(nèi)，行政隸屬陜西省眉縣青化鄉(xiāng)西寨村。這里屬秦嶺北麓獼猴桃主產(chǎn)區(qū)，年平均氣溫13.2 ℃，歷年極端最高氣溫42.4 ℃，極端最低氣溫-20.2 ℃，年降水量660.1 mm，年日照時數(shù)1 867.5 h。示范園占地10.66 hm2，劃分為不同功能區(qū)。本研究試驗地位于新技術(shù)展示區(qū)內(nèi)，面積0.7 hm2，獼猴桃種植品種為海沃德，2006年定植，生長、結(jié)果正常，全園樹體大小均勻，株行距300 cm×400 cm，密度825株/hm2。示范園土壤為婁土，地勢平坦，可灌溉。

1.2 田間試驗設(shè)計

試驗布設(shè)前將試驗區(qū)域內(nèi)所有樹盤雜草清理干凈，并覆蓋10 cm厚由粉碎的獼猴桃枝條加泥炭的混合物組成的有機(jī)物料，然后用土覆蓋起壟，最終形成壟高30 cm、寬100 cm的壟體。試驗時間為2014年1月至2016年12月，共設(shè)以下4個處理(含1個對照)：

(1)不覆蓋(A)。自然生草不覆蓋任何材料(CK)。

(2)黑色園藝地布覆蓋(B)。用市售幅寬100 cm的黑色園藝地布覆蓋壟面。

(3)白色地膜覆蓋(C)。用市售幅寬100 cm的白色地膜覆蓋壟面。

(4)黑色地膜覆蓋(D)。用市售幅寬100 cm的黑色地膜覆蓋壟面。

每個處理占用1行樹(20株)，4個處理在田間隨機(jī)排列，兩次重復(fù)共占用8行樹。

1.3 觀測內(nèi)容與方法

(1)土壤水分動態(tài)監(jiān)測。采用時域反射儀(TDR)進(jìn)行土壤水分動態(tài)監(jiān)測，測深100 cm，分為0～10、10～20、20～30、30～40、50～60、90～100 cm 6個層次，每周測定1次。

(2)土壤容重。采用環(huán)刀法測定土壤容重，測深100 cm，每年4月份測定1次。

(3)葉片生長指標(biāo)。包括葉面積(葉面積儀法)、葉片厚度(游標(biāo)卡尺法)、比葉干重(烘干法)、總?cè)~綠素(手持葉綠素計法)等指標(biāo)。

(4)枝條生長指標(biāo)。包括枝條長度、粗度、節(jié)間長度(葉片數(shù))等。

(5)果實(shí)指標(biāo)。包括單株產(chǎn)量(稱重法)、單果重、含水率(烘干法)、果實(shí)硬度(硬度計法)、可溶性固形物(手持糖度計法)等。

(6)土壤溫度。用地溫計測定不同深度地溫，分別于冬季寒冷時期和夏季炎熱時期進(jìn)行測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理耗水量分析

為了充分說明不同覆蓋措施下獼猴桃生育期土壤水分消耗狀況，采用水量平衡法對2016年發(fā)芽至收獲期0～100 cm土層獼猴桃樹體土壤水分消耗量進(jìn)行計算，結(jié)果見表1。

計算結(jié)果表明，不同的覆蓋材料由于其物理性狀存在差異，因此保蓄土壤水分的效果也各異。與對照相比，園藝地布覆蓋耗水量最少，其次為黑膜覆蓋，二者均低于生育期降水量，耗水量最多的是白膜覆蓋，其生育期耗水量達(dá)540.79 mm，超過了期間總降水量的3.3%，說明白膜覆蓋措施效果最差， 其水分虧缺部分主要來源于深層土壤。大量研究表明，白色地膜覆蓋不僅容易造成白色污染，而且由于其透光和保溫作用，高溫干旱季節(jié)更容易導(dǎo)致土壤高溫而增強(qiáng)了水分蒸發(fā)，進(jìn)而導(dǎo)致作物早衰和土壤水分的嚴(yán)重虧缺(10—12月)。園藝地布由于其透水透氣性，降水容易入滲，土壤表面蒸發(fā)被抑制，因而提高了土壤水分的利用效率，在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)大力推廣應(yīng)用。

表1 不同處理獼猴桃土壤耗水量計算結(jié)果

2.2 不同處理對獼猴桃枝條生長的影響

2015年5月中旬至8月上旬調(diào)查并統(tǒng)計了不同覆蓋處理條件下新梢的生長速度，每個處理各選30個枝，每隔10天測1次枝條的長度，計算枝條生長量和生長速度。測定結(jié)果(表2)表明，覆蓋處理可以促進(jìn)枝條的生長，覆蓋處理的枝條平均生長速度為4.75 cm/旬，而對照只有1.28 cm/旬，覆蓋處理生長速度是對照的3倍多；生長速度最快的不是園藝地布處理，而是黑膜和白膜覆蓋，分別達(dá)到5.02和4.73 cm/旬；園藝地布覆蓋處理的獼猴桃枝條7月中旬還在緩慢生長，其余處理7月上旬枝條已經(jīng)停止生長(圖1)。

表2 不同處理獼猴桃樹體新梢長度和生長速度

圖1 不同處理新梢生長曲線

研究結(jié)果表明，地面覆蓋使土壤水分含量長期保持在一個高位狀態(tài)，為獼猴桃的生長持續(xù)不斷地提供水分，使得新梢快速生長，延長了生長期，為果實(shí)的后期膨大積累了較多的水分，其中園藝地布覆蓋由于具有保墑和透水透氣雙重作用，使得土壤水分和空氣比例更加合理，為根系的生長發(fā)育提供了良好的土壤環(huán)境，其新梢生長發(fā)育速度很快，生長期也較對照延長了1倍多。

2.3 不同處理對葉片生長發(fā)育的影響

葉片質(zhì)量是反映葉片生長發(fā)育的重要指標(biāo)，枝繁葉茂是描述植物生長茂盛的最好形容。葉片質(zhì)量包括葉面積指數(shù)、葉果比和葉綠素含量等。在一定的范圍內(nèi)，植物的產(chǎn)量隨葉面積指數(shù)的增大而提高。當(dāng)葉面積指數(shù)增加到一定值后，田間郁閉，光照不足，光合效率減弱，產(chǎn)量反而下降。研究資料表明，蘋果園的最大葉面積指數(shù)一般不超過5，能維持在3～4較為理想[7-13]。獼猴桃葉片比蘋果大好多，其果實(shí)怕強(qiáng)光照射，因此完全郁閉更有利于獼猴桃園產(chǎn)量的提高。植物的光合作用離不開葉綠素，葉綠素的合成離不開陽光、空氣和水。因此，土壤水分的不足勢必會導(dǎo)致獼猴桃葉片葉綠素含量的下降。葉片質(zhì)量測定結(jié)果(表3)表明：葉面積指數(shù)以白色地膜覆蓋最高，其葉果比達(dá)到7.73；葉綠素含量以對照最高，達(dá)到67.50 mg/L；園藝地布和黑膜二者葉片質(zhì)量差異不顯著。葉面積指數(shù)越大，冠層郁閉度越高，透過冠層的陽光就會越少，進(jìn)而影響到葉綠素的合成，由此可見，葉面積指數(shù)越大，葉果比越大，葉綠素含量越低。

表3 不同處理獼猴桃葉片質(zhì)量的測定結(jié)果

2.4 不同處理對果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

不同處理對獼猴桃產(chǎn)量及品質(zhì)的影響見表4。

表4 不同處理對獼猴桃產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

影響獼猴桃產(chǎn)量的因素有很多，其中土壤水分含量就是一個重要因素。由于覆蓋處理減少了土壤表面的無效蒸發(fā)，增強(qiáng)了植物的蒸發(fā)蒸騰作用，使更多的水分用于光合作用，從而提高了獼猴桃產(chǎn)量和品質(zhì)。表4表明:總產(chǎn)量方面，只有園藝地布覆蓋超過了對照，其余兩種覆蓋都低于對照；品質(zhì)方面，平均單果重園藝地布和白膜覆蓋均超過了對照，園藝地布的單果重最大；硬度方面，三種覆蓋措施都比對照小，白膜覆蓋最小；可溶性固形物方面地布覆蓋最大，糖酸比與黑膜覆蓋接近。綜合分析認(rèn)為，采取適當(dāng)?shù)母采w措施有利于獼猴桃產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，特別是園藝地布覆蓋產(chǎn)量增加得更明顯，主要原因是園藝地布不僅能抑制土壤水分的無效蒸發(fā)，而且不影響降水的入滲，透氣透水，使土壤水分長期保持在一種最適狀態(tài)；地膜覆蓋雖然也能抑制地表的無效蒸發(fā)，但它不透氣不滲水，直接影響著降水的入滲和土壤水分的運(yùn)移及土壤空氣的交換，使根系的呼吸作用受阻，因而地膜的產(chǎn)量低于對照。土壤水分環(huán)境的改善能夠引起果實(shí)品質(zhì)的提高，采用園藝地布覆蓋措施的情況下果實(shí)的可溶性固形物和糖酸比這兩個指標(biāo)都比對照高。

2.5 不同處理對雜草的抑制效果

田間觀察發(fā)現(xiàn):不同的覆蓋材料對雜草的抑制效果截然不同：沒有任何覆蓋材料的裸露地表其雜草表現(xiàn)為種類繁多、生長茂盛，1個月的平均生長高度達(dá)36 cm之多，每隔2周就需要除草1次；園藝地布覆蓋下的雜草量最少，而且種類單一，干質(zhì)量只有0.04 kg/m2；黑膜覆蓋產(chǎn)草量達(dá)0.56 kg/m2，主要表現(xiàn)為雜草頂破地膜而生長，密度很大，平均可達(dá)7 325株/m2；白色地膜覆蓋時由于其透光作用，膜下雜草瘋狂地生長，但受到地膜的限制，雜草種類單一，以禾本科草為主，平均密度為3 150株/m2。不同覆蓋措施抑制雜草生長的優(yōu)先順序為地布>白膜>黑膜>對照，詳見表5。

表5 不同處理抑制雜草的效果

2.6 不同處理土壤水分效應(yīng)的綜合評價

所謂土壤水分效應(yīng)是指由于土壤水分的變化而引起的其他一系列指標(biāo)的變化。前面對不同處理下獼猴桃園的土壤水分消耗量、枝條生長量、葉片質(zhì)量、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)及雜草的生長量等進(jìn)行了分析研究，結(jié)果表明，園藝地布覆蓋在增加土壤水分消耗的同時也增加了產(chǎn)量，但其葉面積指數(shù)和葉果比卻比白膜覆蓋小，糖酸比比黑膜覆蓋小。為了綜合評定3種覆蓋材料覆蓋效果的優(yōu)劣順序，采用綜合評價中常用的TOPSIS法進(jìn)行評價。

選擇不同覆蓋措施下的土壤耗水(W)與利用效率(U)、枝條生長和葉片發(fā)育(C)、果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)(Y)和雜草控制效果(X)五大指標(biāo)集共11個指標(biāo)，構(gòu)建土壤水分效應(yīng)的評價指標(biāo)體系的原始數(shù)據(jù)(見表6)。其中枝條生長和葉片發(fā)育指標(biāo)集(C)包括枝條生長速度(C1)、葉面積指數(shù)(C2)、葉果比(C3)和葉片厚度(C4)；果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)(Y)包括單株產(chǎn)量(Y1)、平均單果重(Y2)、可溶性固形物(Y3)和糖酸比(Y4)。

表6 綜合評價指標(biāo)單元值原始數(shù)據(jù)

將表6數(shù)據(jù)羅列成原始矩陣并進(jìn)行趨同性、歸一化等矩陣轉(zhuǎn)換處理后得到下列規(guī)范化矩陣Z：

由此規(guī)范化矩陣建立最優(yōu)值(Z+)和最劣值(Z-)向量：

Z+=(0.536 0.611 0.578 0.631 0.776 0.533 0.583 0.539 0.526 0.505 0.976)

Z-=(0.472 0.389 0.160 0.364 0.260 0.430 0.387 0.415 0.428 0.495 0.070)

據(jù)此計算各評價單元指標(biāo)與最優(yōu)值的相對接近程度(Ci),計算結(jié)果見表7。其中Di+和Di-分別為各評價單元指標(biāo)到最優(yōu)值Z+和最劣值Z-的距離。

表7 不同處理水分效應(yīng)綜合評價結(jié)果

表7綜合評價排序結(jié)果表明，不同處理的水分效應(yīng)優(yōu)先順序為：地布>黑膜>白膜>CK。由此我們可以認(rèn)為，園藝地布覆蓋綜合水分效益最好，黑色地膜覆蓋措施次之，白色地膜覆蓋措施位居第三，而無覆蓋裸露地措施綜合水分效益最差。

3 結(jié) 論

獼猴桃園采取覆蓋栽培技術(shù)措施，不僅可以保持土壤水分、控制雜草的生長，而且能提高果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)改善果園生態(tài)環(huán)境和增產(chǎn)增收雙贏。但是，選擇合適的覆蓋材料是獼猴桃園生態(tài)環(huán)境改善和經(jīng)濟(jì)效益提高的關(guān)鍵。大量研究表明，地膜覆蓋在保持土壤水分、提高地溫、增加產(chǎn)量的同時，也過多地消耗了土壤水分和養(yǎng)分，造成土壤水分嚴(yán)重虧缺和地力下降。園藝地布也叫防草布，被廣泛應(yīng)用于園藝、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等行業(yè)。黑色園藝地布可以阻止陽光對地面的直接照射，同時其本身堅固的結(jié)構(gòu)能阻止雜草穿過，從而保證了地布對雜草生長的抑制作用。本研究表明，在獼猴桃園行間鋪設(shè)黑色園藝地布，不僅能保持土壤水分、提高獼猴桃園產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)，還能控制雜草生長，且比其他化學(xué)或非化學(xué)除草方法更具優(yōu)勢。園藝地布還具有一次投資、多年受益的特點(diǎn)，盡管初期投資較高，高于地膜覆蓋和人工除草，但隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，勞動力成本越來越高，地膜覆蓋和人工除草已不適應(yīng)現(xiàn)代果園發(fā)展的趨勢，綜合生態(tài)、經(jīng)濟(jì)兩方面的考慮，園藝地布覆蓋果園控制雜草將成為我國當(dāng)前狀況下果園行間管理的首選措施，應(yīng)大力推廣。

[1] 朱道迂．獼猴桃優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)[M]．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,1999：119-129．

[2] 肖興國．獼猴桃優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)高效栽培[M]．北京：高等教育出版社,1997:56-68.

[3] 劉占德. 獼猴桃規(guī)范化栽培技術(shù)[M].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)出版社,2014：1-2.

[4] 陳杰忠. 果樹栽培學(xué)各論[M]．第3版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003：441.

[5] 雷玉山.獼猴桃無公害生產(chǎn)技術(shù)[M]．楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)出版社,2010：1-2.

[6] 彭永宏,章文才. 獼猴桃生長與結(jié)實(shí)的適宜需水量研究[J].果樹科學(xué),1995(增刊1)：50-54.

[7] 韓立新,王紅艷,曾梅,等.黃土高原矮砧蘋果園鋪設(shè)園藝地布保墑除草技術(shù)[J]. 山西果樹,2014(3):17-18.

[8] 周建國,生靜雅. 園藝地布在現(xiàn)代果園行間管理中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2013，41(30):11972-11973.

[9] 李忠佩,唐永良,石華. 秸稈覆蓋對旱地紅壤水分動態(tài)變化的影響[J].熱帶亞熱帶土壤科學(xué),1998,7(3):188-193.

[10] 邢勝利,魏延安,李思訓(xùn).陜西省農(nóng)作物地膜栽培發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2002,3(1):10-13.

[11] 侯鳳巖.農(nóng)用殘膜污染現(xiàn)狀及治理措施[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備,2009,4(2):108-109.

[12] 許香春,王朝云. 國內(nèi)外地膜覆蓋栽培現(xiàn)狀及展望[J].中國麻業(yè)，2006,28(2):6-10.

[13] CHEN Y L,LIU T,TIAN X H,et al.Effects of plastic film combined with straw mulch on grain yield and water use efficiency of winter wheat in Loess Plateau[J].Field Crops Research,2015(172):53-58.

(責(zé)任編輯 張培虎)

S157

A

1000-0941(2017)10-0054-04

楊開寶(1964—)，男，陜西橫山縣人，副教授，博士，主要從事水土保持與生態(tài)建設(shè)研究工作。

2017-05-10