不同滴灌水量對設施果桑生長發育及產量的影響

王亞威，鄧真華，胡桂萍*，傅 淑，王 豐，王軍文，杜賢明

(1.江西省蠶桑茶葉研究所，江西 南昌 330202；2.江西省經濟作物研究所，江西 南昌 330202；3.江西省蠶桑工程技術研究中心，江西 南昌 330202)

果桑，屬桑科桑屬(MorusalbaL.)，以產果為主,果實稱為桑椹，又名桑果、桑棗、桑實，因其具有較高的藥食用價值而深受消費者喜愛，逐漸成為一種重要的新型水果[1-2]。設施栽培果桑，能提早上市，改善品質，已成為果桑重要的栽培模式[3]。但因缺乏雨水淋洗，設施果桑一般通過人工漫灌進行栽培，該方式不僅浪費水資源，而且極易引發養分徑流、滲漏損失、地表水和地下水環境污染等問題[4]。因此，優化設施果桑灌溉技術，對提高水資源利用效率、改善設施生態環境、促進果桑產業健康發展具有重要的現實意義。

滴灌作為節水灌溉的重要方式，在大田作物、果園和設施蔬菜栽培中得到了廣泛的應用[5-7]。研究表明，滴灌通過改變植物根區土壤水肥分布狀況，進而影響植株的生長[8]，促使植物營養生長更大程度地滿足生殖生長需要，提高水分利用效率和氮肥利用率，進而達到高產、優質和高效的目的[9-10]。適宜的灌溉水量是作物生長發育的基礎，水分過多，會造成植株瘋長，增加群體郁閉度，導致生產小氣候環境惡化，進而增加病蟲害的發生；而水分嚴重虧缺，則會抑制植株的生長和降低葉片光合速率，嚴重影響了果實質量[11]。桑樹為多年生木本植物，雖無明顯的需水臨界期，但每年不同生長周期對水分的需求不同，生長旺盛期是桑樹需水較多的時期，水分虧缺對其產量和品質影響很大。已有研究表明，將滴灌技術應用于桑園，能夠解決旱地桑樹灌溉難題[12]，且當土壤相對含水量為44.8%～77.8%時，有利于桑樹進行高光合作用和維持高水分利用效率[13]。

目前，滴灌技術在蘋果、獼猴桃等果園上的應用及對果樹生理特征、產量和品質等影響方面的研究報道較多，但在桑園上的應用報道較少，且有關滴灌水量對設施果桑生長、光合作用、產量等指標的影響方面鮮有報道。基于此，本文以果桑品種“大10”為研究對象，在設施栽培下，分析不同滴灌水量對果桑生長發育和產量的影響，為果桑設施栽培科學灌水提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2019年2～6月在江西省蠶桑茶葉研究所果桑園基地進行。基地位于江西省南昌市南昌縣黃馬鄉(東經116.00°，北緯28.37°)，海拔40 m，屬亞熱帶濕潤季風氣候，年平均氣溫17.0～17.7 ℃，年降雨量1600～1700 mm，年日照時數1723～1820 h。土壤類型為第四紀紅粘土發育的紅壤，土壤容重1.35 g/cm3，pH值5.1，有機質含量2.40%，田間持水率29.55%。果桑大棚為南北走向，長45 m，跨度25 m。

1.2 試驗材料與設計

試驗材料為9年生的果桑“大10”，株行距4.0 m×1.1 m。依據當地目前果桑灌水情況，試驗以常規漫灌水量T1(4000 m3/hm2)為對照，設置3個滴灌水平，分別為常規漫灌水量的85%、70%和55%，即T2(3400 m3/hm2)、T3(2800 m3/hm2)、T4(2200 m3/hm2)，共4個處理，每個處理3次重復，共計12個小區，每個小區25棵樹，每行為1個小區，小區之間設有保護隔離帶。各處理組的具體灌水時間和灌水量見表1。滴灌處理為距樹0.3 m雙向表層滴灌，滴灌管為壓力補償式，滴頭間距0.5 m，流量3.5 L/h，每個處理用一個球閥單獨控制灌水，并有一個水表讀數。試驗期間除灌水量不同外，其他田間管理情況(如鋤草、施肥等)均保持一致。

表1 不同處理組的灌水量情況 m3/hm2

1.3 測定項目與方法

1.3.1 果桑生長指標的測定 每個小區隨機選取3株長勢一致的果桑作為標準株，從標準株選取10根初始長度基本一致的枝條編號標記，于4月10日測量其生長指標，包括發條數、條坐果數、條長、條粗、葉長、葉幅、葉柄長和葉片重等。試驗使用卷尺測量枝條長度，用游標卡尺測量枝條直徑。

1.3.2 果桑光合指標的測定 試驗統一于4月10日上午10:00～11:00，采用托普云3051D光合測定儀測定各處理組選定的果桑標準株的光合指標，如植株凈光合速率[Pn,μmol/(m2·s)]、氣孔導度[Gs,mmol/(m2·s)]和水分利用率(We,%)，每株測定4片葉，每片葉重復測定3次，取平均值。此外，采用托普云農TYS-4N型植物營養測定儀測量各處理組標準株葉片的葉綠素SPAD值和氮含量(mg/g)。

1.3.3 桑果性狀及產量的測定 在桑果成熟期，試驗統一于4月30日采摘各處理組標準株的桑果，并記錄桑果長、橫徑、單果重和果桑單株產量，其中果長和橫徑采用游標卡尺測量。桑果單株產量計算參考鄧真華等[14]的方法，按照公式(1)計算。

(1)

1.4 數據處理

數據以“平均值±標準差”表示，采用Excel 2010和SPSS 22軟件進行數據處理和分析。所有平均值采用Duncan’s新復極差法進行多重比較，主成分分析綜合得分Dn值[15-16]按式(2)計算。

(2)

式(2)中：Dn為主成分分析綜合得分值；Fjn為第n個處理第j個特征根>1的主成分分值；m為特征根>1的主成分個數；Ej為第j個主成分的方差貢獻率。

2 結果與分析

2.1 不同滴灌水量對果桑生長指標的影響

不同滴灌水量對果桑枝葉生長的影響不同，隨著滴灌水量的減少，果桑生長指標呈逐漸降低趨勢，總體表現為T2>T3>T4(表2)。T2處理下果桑枝葉生長指標中條粗為3.89 cm，與對照T1差異不顯著(P=0.434>0.05)，其余指標均相較T1顯著提高(P<0.05)；T3處理下條長為140.50 cm，顯著高于T1(P=0.028<0.05)，其余生長指標與T1無顯著性差異；T4處理下條粗為3.48 cm，顯著小于T1(P=0.000197<0.05)，其余生長指標與T1無顯著性差異。

表2 不同滴灌水量對果桑生長指標的影響

2.2 不同滴灌水量對果桑光合指標的影響

隨著滴灌水量的減少，果桑的葉綠素SPDA、氮含量、凈光合速率、水分利用率和氣孔導度均呈下降趨勢，表現為T2>T3>T1>T4(表3)。在葉綠素SPDA和氮含量指標中，T2最大，分別為34.26和10.83 mg/g，顯著大于其余處理(P<0.05)，T3與對照T1差異不顯著(P=0.49>0.05)，但顯著大于T4(P<0.05)(表3)。在凈光合速率、水分利用率和氣孔導度指標中，4個灌溉處理后的差異顯著(P<0.05)，其中T2最大，分別較對照提高248.35%、46.84%和162.60%；T4最小，可能是由于水分虧缺對光合作用產生了抑制效應(表3)。

表3 不同滴灌水量對果桑光合指標的影響

2.3 不同滴灌水量對果桑產量性狀的影響

不同滴灌水量處理后的果桑發條數為24.20～27.20根、果長為3.51～3.79 cm、橫徑為1.45～1.58 cm、單果重為3.64～4.08 g，均不存在顯著性差異(P>0.05)。不同滴灌水量處理對果桑條坐果數和株產量的影響較大，在條座果數指標中，T2、T3處理組顯著高于T4處理組(P<0.05)(表4)。在株產量指標中，4種灌溉處理總體表現為T2>T3>T1>T4，其中T2與T3差異不顯著(P=0.231>0.05)，分別較對照提高35.62%和19.33%(表4)。

表4 不同滴灌水量對果桑產量性狀的影響

2.4 不同滴灌水量對果桑生長效應的綜合評價

為綜合評價不同滴灌水量對設施果桑生長和產量的影響，將不同滴灌處理后果桑生長、光合、產量相關的16個指標進行主成分分析，提取特征值大于1的2個主成分——PC1和PC2，其特征值分別為13.821和1.421(表5)，PC1和PC2的方差貢獻率分別為86.378%和8.878%，累計方差貢獻率分別達到86.378%和95.257%。在PC1中，向量載荷值正影響大的指標為葉綠素SPDA、葉片重、株產量、葉寬、氮含量、水分利用率、葉長；向量載荷值負影響大的指標為橫莖。在PC2中，向量載荷值正影響大的指標為橫莖，向量載荷值負影響大的指標為果長、條長、條坐果數。

表5 主成分分析方差

綜合得分(Dn)是每個主成分得分與對應貢獻率的乘積之和，即：Dn=F1n×86.378%+F2n×8.878%。由表6可知，不同滴灌水量處理下的綜合得分分別為80.081(T1)、95.950(T2)、88.437(T3)、76.071(T4)分。因此，不同滴灌水量對設施果桑生長特性及產量指標影響排名依次為T2>T3>T1>T4。

表6 不同滴灌量處理下的綜合得分及排名

3 討論與結論

水分是植物生長發育的重要原料，適量的灌溉水量有利于植物的生長發育，而水分過量或者虧缺不僅不利于植株的生長，而且還會打破植株生殖生長和營養生長的平衡。Pedro等[17]研究表明，不同滴灌水量對葡萄的營養生長影響不顯著，但常年較低的滴灌水量以及在特殊干旱時期，葡萄枝條生長量受到明顯抑制。這與本試驗中3個滴灌水量處理對果桑枝葉生長的影響結果相似，雖然隨著滴灌水量的減少，果桑枝葉生長量逐漸降低，但滴灌處理T2(85%水量)和T3(70%水量)的枝葉生長指標并未出現顯著性差異；滴灌處理T4(55%水量)的枝葉生長指標雖然較小，但除了條粗和葉柄長指標顯著低于全量漫灌T1外，其余指標并無顯著性差異，這表明常規漫灌的灌水量過大，水分損失嚴重，反而在一定程度上抑制了果桑枝葉的生長。試驗中3個滴灌水量處理均未對果桑生長表現出明顯的脅迫效應，結果表明：70%～85%的滴灌水量較為適宜，對果桑枝葉生長有明顯促進作用。

設施栽培缺乏雨水淋洗，在關鍵生育期進行合理的水分調控，能夠調節植物葉面積與氣孔的開放程度、改變葉綠素含量、減少蒸騰耗水和增加光合速率等，進而影響作物的光合作用。Amy[18]和李耀霞[19]等研究認為灌水量和光合速率的變化呈倒U型，在一定的灌水量下，光合速率隨著灌水量的增多而增大，過量灌溉情況下產生光合抑制現象。本試驗3個滴灌水量處理組的凈光合速率并未呈現倒U型趨勢，但T1全量漫灌的處理明顯抑制了光合速率，這與前人的研究結果相似。隨著滴灌水量減少，果桑光合速率逐漸降低，這表明3個滴灌水量處理均未產生過量灌溉的效應，并未抑制果桑的光合作用。滴灌處理T2和T3的葉綠素SPAD值和葉片含氮量均較高，凈光合速率顯著大于T4和T1，水分利用效率分別達到20.22%和11.75%，這表明70%～85%的滴灌水量能夠提高果桑光合效率。

適宜的灌水量是各類作物高產優質的重要前提。有研究表明，在特定的生育期減少一定程度的灌水量可提作物的產量和質量[20-22]，這與本研究結果基本一致。本試驗結果表明，滴灌處理T2的株產量最高，達到14.24 kg/株，除與T3(12.52 kg/株)差異不顯著外，均顯著大于其余灌溉處理，且隨著滴灌量的減少，果桑的株產量呈逐漸降低趨勢，即使是滴灌量最小的T4處理也與常規漫灌T1的株產量差異不顯著。這表明滴灌能夠在減少灌水量的前提下，保障果桑產量。本試驗只對不同滴灌水量對果桑生長和產量的各項指標進行了研究，但對其品質指標并未涉及，且本研究灌水處理的設計以常規漫灌量為對照，滴灌量設置85%、70%、55%共3個處理，在更小的變化范圍內各項指標是否存在差異，還有待進一步研究。

基于對不同滴灌水量下果桑生長、光合作用和產量指標的方差分析和主成分分析，結果表明：不同處理對設施果桑生長特性及產量指標影響排名依次為T2>T3>T1>T4。滴灌水量控制在70%～85%時，果桑植株生長最旺盛，凈光合速率較高，在該條件下并未表現出因水分減少而產量降低的現象，且株產量較常規漫灌提高了14.26%～35.62%。因此，在江西地區設施栽培果桑的滴灌水量應控制在2800～3400 m3/hm2，這樣可以在最大化節約用水的同時，能進一步提高果桑的產量。