根域水分亏缺对涌泉灌苹果幼树产量品质和节水的影响

钟 韵，费良军※，曾 健，傅渝亮，代智光

（1. 西安理工大学西北旱区生态水利工程国家重点实验室培育基地，西安 710048；2. 深圳市水务规划设计院股份有限公司， 深圳 518022；3. 华北水利水电大学水利学院，郑州 450045；4. 南昌工程学院水利与生态工程学院，南昌 330099）

0 引 言

陕北黄土高原地区干旱缺水和水土流失，导致该地区水资源短缺问题日益突出，而近年来该地区苹果产业发展规模迅速扩大[1]，果树生长水分需求严重影响该地区的水资源分配，使得水资源供需矛盾日益显著，水资源短缺问题严重制约着苹果产业在该地区的进一步发展。因此，如何有效地提高水分利用效率（water use efficiency，WUE）及合理分配灌溉水已成为当前研究热点。1

为了提高灌区WUE，学者们已提出了较多先进的农业节水灌溉技术，有喷灌、滴灌、波涌灌、膜孔灌、涌泉根灌（surge-root irrigation，SRI）等多种形式，其中SRI直接将灌溉水输送到作物根系，实现由灌溉土壤到灌溉作物的根本转变，减少了地面无效蒸发且不受风的影响，灌水器易堵塞问题也得以改善，有效的提高了WUE[2-3]。目前，SRI 灌水技术日益成熟，较多学者对SRI 灌水器材质、流道等方面进行了改良[4-5]，提升了其灌水器和套管抗裂性能，解决了泥沙堵塞问题，其灌水均匀度及抗堵塞能力也得以提升，使其更加适合旱地经济林灌溉。吴普特等[3]利用管灌、滴灌和SRI 3 种灌溉技术对枣树进行灌溉发现，SRI 对提高枣树产量和品质最为显著，且3 种灌溉方式中SRI 带来的净收益率最大，与不灌溉相比，其净收益率高达235%。

针对如何合理分配有限的灌溉用水，学者们通过制定合理的灌溉制度，将有限的可供水量在作物全生育期内进行灌水时间和灌水定额的最优分配，提出了一种有效利用作物生理功能节水的调亏灌溉方法[6]。调亏灌溉是通过管理土壤水分调控作物根系生长，以控制地上营养生长及水势，而气孔开度由叶水势调节，其又显著的影响光合和作物水分利用，即水分亏缺可间接控制作物的蒸腾作用[7]。大量田间试验研究表明，作物对水分亏缺具有一定的适应性，适度的水分亏缺不一定会显著降低产量，在经受短期水分亏缺后，作物生长发育虽然会受到一定的抑制[8]，但恢复供水后，作物会出现超越补偿效应[9]。调亏灌溉正是利用作物这种本身具有的生理节水特点与抗旱能力，达到既节水增产，又提质增效，以有限水量的投入获得最大效益的目的。

自调亏灌溉理论提出以后，已有大量学者[10-14]从不同角度验证了其在促进小麦、玉米、大豆和棉花等作物生长及增产的作用，且调亏灌溉下对果树的相关研究也较多，主要集中在苹果[15]、梨树[16]、葡萄[17]和枣树[18]等旱地果树在调亏灌溉下的生理生化反应，研究表明适时适度水分胁迫下果树主要通过平衡营养生长与生殖生长之间的关系来减少营养生长，明显抑制植物过盛生长，且对果实正常生长发育的影响较小，可同时达到节水、稳产、优质的目的。其中苹果树的生理生化反应受土壤水分条件约束较为显著，Ebel 等[19]发现苹果树受水分胁迫后，果实生长速率（横、纵径）为充分灌溉处理的一半，果实膨大期复水处理后，叶片气孔导度、果实生长速率均与充分灌溉处理一致；Faghih 等[20]研究发现，随着调亏程度的增大，苹果树新稍生长量、树干横截面积生长量和叶面积指数等生长指标均下降，而WUE、叶片和果实总酚含量及果实花青素含量均增加；Kucukyumuk 等[21]发现在苹果树生长阶段进行短期（30 d）缺水灌溉处理将导致营养生长和产量下降，适度的缺水灌溉处理可获得最高可销售产量和最优着色度的苹果。目前国内外学者对调亏灌溉进行了大量研究，但针对陕北黄土高原地区SRI 这种特殊灌水方式下苹果树的调亏灌溉研究甚少，且苹果树耗水量高于普通农作物，其不同生育期内的需水要求又较为严格，而该地区灌溉方式以漫灌为主，WUE 低下，急需制定合理的灌溉制度，提高苹果树的WUE。基于此，本文通过在不同生育期设置不同的水分亏缺程度，研究水分亏缺对苹果树生长、产量、品质及WUE 的影响，再在其基础上建立最优调亏灌溉模式，为陕北山地苹果水分管理、精准灌溉提供科学依据与技术支持，对促进陕北黄土高原地区山地苹果高产优质有着重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2016—2018 年4—11 月在陕西省榆林市子洲县前清水沟村现代农业示范园区（37°27′N，110°2′E，海拔1 020 m）进行。试验地为典型的黄土丘陵沟壑区，属于温带半干旱性气候特征，该地区土壤为砂壤土。2016—2018 年试验地区苹果生育期年有效降雨量分别为441.7、475.0 和477.2 mm，最高日平均气温分别为28.9、30.0 和27.9 °C，日平均气温大于15 ℃分别有151、148和148 d（见图1）。多年平均日照时数2 632.9 h（日照百分率达60%），地下水埋深50 m 左右。试验区各土层土壤颗粒级配及基本物理参数见表1。

表1 0～80 cm 土壤剖面基本属性 Table 1 Basic properties of 0-80 cm soil profile

1.2 试验设计

试验地选在背风向阳的缓坡山地苹果园，该地区土层深厚，太阳辐射较强，昼夜温差较大，种植面积约0.15 hm2，该研究品种选取树龄5 a 的寒富苹果树，八棱海棠作砧木，矮化处理，种植密度为3 m×2 m(1 667 棵/hm2)，树高2.8～3.0 m，树冠直径2.0～2.5 m，呈自由纺锤形，长势大小均一，个体差异性较小。采用根钻法测得 0～80 cm 深度内苹果树根系占0～2 m 深度内总量的85.6%，因此试验计划湿润层深度为80 cm。试验灌溉系统布置见图2。

图2 涌泉根灌试验布置 Fig.2 Sketch of test arrangement of surge-root irrigation

苹果树的生长有4 个阶段：萌芽期（I），开花坐果期（II），果实膨大期（III），果实成熟期（IV）。2016—2018 年各生育期阶段划分及各阶段有效降雨量见表2。

表2 2016—2018 年各生育阶段有效降水量 Table 2 Effective precipitation in each growing stage in 2016—2018

苹果树耐旱，适宜的土壤含水率为40%θf～85%θf（θf为田间持水量），因此本次调亏灌溉试验对I 期（4 月中旬到5 月中旬）、II 期（5 月下旬到6 月中旬）和III期（6 月下旬到9 月下旬）进行轻度（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70%θf～85%θf，55%θf～70%θf，40%θf～55%θf，当土壤含水率低于水分处理下限时灌水至上限[12,18,22]）；因2016—2018 年降雨量较大导致苹果树II 期与III 期内土壤水分无法降至重度亏缺状态（S，40%θf～55%θf），故II 期与III 期无S 处理；另外，由于IV 期温度迅速下降，该时期苹果树生理活动缓慢，因此在IV 期也没有灌水，即在IV 期无灌溉处理；以全生育期充分灌溉（FI，土壤含水率85%θf～100%θf）与不灌水处理（NI）为对照组进行设计，共设置9 个处理，具体调亏灌溉试验方案设计见表3。每个处理均随机选取长势良好、大小均一的3棵苹果树，并进行3 次重复，共选取了81 颗苹果树。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，各处理间除土壤水分调亏程度不一致外其他处理均相同。

表3 苹果树调亏灌溉试验方案 Table 3 Experiment of regulated deficit irrigation for apple tree

4 月初以0.6 kg/棵 P2O5，0.5 kg/棵K2O，1 kg/棵有机肥（羊粪）作为基肥在距果树主干30 cm 处以穴施方式加入，利用文丘里施肥器将0.33 kg/棵尿素溶于水通过SRI灌水器施入土壤；果实膨大初期（2016 年6 月20 日，2017年6 月16 日，2018 年6 月09 日）施加0.3 kg/棵K2O 及0.17 kg/棵尿素（含N 量46%）作为追肥形式施入[23-24]。试验于苹果树树干东侧30 cm，埋深40 cm处布置一个SRI灌水器（PVC 材料），灌水时刻灌水器流量为5 L/h，其高20 cm，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）。

图3 涌泉根灌示意图 Fig.3 Schematic of surge root irrigation

1.3 观测项目与方法

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1 次，每隔30 min 记录1 次。

土壤含水率测定采用TRIME-T3 管式TDR 系统（德国IMKO 公司），距灌水器水平距离10、20、30 cm 处埋设TRIME 管，如图3 所示，每隔10 cm 测定土壤含水率，直至深80 cm 为止，取其平均值，以确定灌水量。土壤含水率测定每7 d 进行1 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。

灌水量计算方法为

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4。

表4 2016—2018 年苹果树各处理的灌水量 Table 4 Irrigation amount of each treatment of apple trees from 2016 to 2018

在苹果树东南西北4 个方位上下2 层共选取选8 个新梢，用标签牌依次标上序号，用钢卷尺每7 d 测1 次新梢长度，直至连续4 个观测周期内新梢不再生长时停止监测。

收获后立即对试验处理中每个苹果树果实数量、质量进行测定，得每处理单棵产量后换算每公顷产量。2016—2018 年实际收获日期分别为10 月28 日、10 月24 日和10 月17 日。

果实成熟后对果实进行采样测定品质，每棵苹果树于东南西北方位上中下位置各取1 颗苹果，共12 颗，分别测得单果质量、优果率、果实着色度、硬度、可溶性物质含量、果实含水率、可溶性还原糖含量、有机酸、维生素C 等指标。利用Fruit Tester FT-327 型硬度计（意大利Fruit TestTM公司）测定样品上中下3 个不同位置果实硬度，计算结果取平均值。使用游标卡尺测量每个果实的水平和纵向直径，并将水平直径（dd）用作苹果等级划分参数；根据当地分类，苹果分为三级果（dd＜60 mm），二级果（60≤dd＜75 mm），一级果（75≤dd＜90 mm）和特级果（dd＞90 mm），其中一级果和特级果被定义为优果。将果实样品放置于室内，在同等光照强度下对其进行拍照，将图片利用Photoshop 软件进行处理，选取苹果着色区域后根据直方图中得到红色度R 值与亮度L 值，R/L 则能表示苹果着色情况。采用烘干法测定果实含水率，先将新鲜水果在105℃下干燥30 min，然后在70℃下干燥直至质量没有变化。有机酸含量利用NaOH 滴定法，维生素C 含量使用2, 6-二氯靛酚试剂进行滴定，使用手持糖分仪测量可溶性物质含量，并使用Fehling 试剂的热滴定法测量可溶性还原糖含量。

作物耗水量（ET）计算方法为

式中ET 为作物耗水量，mm；ΔW 为2 次测量间隔土壤贮水量的减少量，mm；I 为灌水量，mm；Pr 为有效降雨量，mm；G 为地下水补给量，mm；D 为深层渗漏量，mm；R 为地表径流，mm。

由于试验地点地下水位在地表50 m 以下故不考虑地下水补给，即G=0；试验灌水方式为SRI，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，即D=0；地表径流较小，故地表径流R 可忽略，因此式（2）可简化为

WUE 计算方法为

式中Y 为产量，kg/hm2。

1.4 统计分析

采用SPSS 21.0 统计软件对数据进行方差分析，每年的数据分别进行分析，利用最小显著差数法（least significance difference，LSD）在显著性水平0.05 上进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 苹果树各生育期耗水量

表5 为2016—2018 年不同水分亏缺条件下各生育阶段苹果树的耗水量（ET）。从表5 可看出，2016—2018年全部处理中苹果树全生育期内耗水量分别在

4590.74 ～7765.38 、 4770.36～7627.61 、 4874.69～7897.13 m3/hm2之间，调亏灌溉与NI 相比耗水量增长显著，而其与FI 相比节水效果显著，2016—2018 年节水幅度（（充分灌溉耗水量—调亏灌溉耗水量）/充分灌溉耗水量×100% ） 分 别 在 3.81%～32.77% 、 2.63%～22.80% 、6.03%～18.71%范围内，各处理下苹果树各生育阶段耗水量依次为III 期＞II 期＞I 期＞IV 期。苹果树I 期耗水量约占全生育期耗水总量的5%～14%，II 期约占10%～20%，IV期约占5%～11%，而III 期耗水量占全生育期耗水总量的59%～71%，远高于其他3 个生育阶段，这可能是由于该时期气温高、太阳辐射强，促使苹果树果实发育及叶片快速生长，蒸腾蒸发作用较强，累积耗水量较大。

在苹果树某个生育阶段进行水分亏缺时，水分亏缺程度大的处理在下一个阶段复水后其耗水量越大，例如对苹果树III 期进行水分调亏时，在IV 期复水后，2016 年III-M处理的IV 期耗水量比III-L 处理增多了72.31%，2017 年增多了18.77%，2018 年增多了17.54%（P＜0.05）。

表5 2016—2018 年调亏灌溉处理下苹果树不同生育期内耗水量（ET） Table 5 Evapotranspiration (ET) of apple tree in different growth period under regulated irrigation from 2016 to 2018 (m3.hm-2)

2.2 水分亏缺对苹果树新梢生长的影响

图4 为水分亏缺条件下苹果树新梢长度随生长时间的变化曲线，限于篇幅，仅列出2017 年。从图4 可知，苹果树新梢生长均始于4 月底，新梢长度随生长时间呈递增趋势，但其递增速率逐渐减缓，于7 月中旬进入生长缓慢期。通过将调亏灌溉（I-L～III-M）的苹果树新梢长度与FI 对比，其新梢长度2016 年分别减少了9.9%、12.1%、18.0%、19.1%、29.2%、2.9%、8.8%，2017 年分别减少了13.9%、20.6%、23.8%、16.8%、32.1%、9.9%、5.7%，2018 年分别减少了10.3%、15.3%、16.9%、12.5%、24.0%、6.8%、8.2%，表明水分亏缺一定程度上抑制了苹果树新梢生长。

图4 2017 年水分亏缺条件下苹果树新梢长度生长动态 Fig.4 Effect of water deficit on length growth of apple new shoots in 2017

由图4a 和图4b 表明I 期与II 期水分亏缺条件下新梢长度均随水分亏缺程度的增大而减小，由于I 期时间较短导致各亏缺处理间新梢长度差值较低；II 期进行水分调亏后（2016 年为5 月22 日，2017 年为5 月18 日，2018 年为5 月11 日），其II-L 处理和II-M 处理的新梢长度与FI 的差值增大，2016 年最终差值分别为10.6、16.2 cm，2017 年最终差值分别为8.5、16.2 cm，2018 年最终差值分别为7.2、13.8 cm，新梢长度差值明显，可知II 期水分亏缺对新梢生长影响显著。由图4c 可知新梢长度由大到小依次为FI、III-L 处理、III-M 处理，III 期各处理间新梢长度差值均小于5.0 cm，表明III 期水分亏缺对新梢生长影响较小，这是由于III 期新梢生长速率减缓，叶面积指数达到最大值停止生长，水分消耗主要为果实生长发育，因此该时期水分亏缺对新梢长度影响较小

因此，可知水分亏缺对苹果树新梢长度的影响主要是在II 期，而I 期受水分亏缺的影响较小，III 期进行水分亏缺对其影响可忽略。

2.3. 水分亏缺对苹果品质的影响

涌泉根灌水分亏缺对苹果品质物理指标的影响如表6 所示。在苹果树不同生育阶段设置水分亏缺处理影响果实硬度，不同水分亏缺处理之间的果实硬度存在差异。在2016—2018 年，水分亏缺下III-M 处理的果实硬度最高，分别为7.6、7.4 和7.3 kg/cm2，而FI 处理的果实硬度分别为6.3、6.1 和6.5 kg/cm2，表明果实硬度受水分亏缺影响较大。与FI 处理相比，在这3 a 的III 期（2018 年III-L处理除外）进行水分亏缺显著增加果实硬度（P ＜0.05）。

表6 不同生育阶段水分亏缺对苹果物理指标和化学指标的影响 Table 6 Effect of water deficit at different growth stages on physical and chemical attributes of apples

2016—2018 年在不同的生育阶段进行水分亏缺处理对果实着色度影响较小，而对单果质量影响较大。在这3 a 中，I-L 和II-L 处理显著增加了单果质量（P＜0.05），与FI 处理相比，2016 年I-L 和II-L 处理后的单果质量分别高4.17%和9.69%，2017 年分别高3.16%和4.40%，2018 年分别高7.93%和3.77%；I-M、I-S 和II-M 处理对单果质量无显著影响（P＜0.05）；在苹果树III 期设置水分亏缺导致苹果单果质量较低，其中M 处理单果质量显著降低（P＜0.05）。

从表6 还可看出，在不同生育阶段进行水分亏缺处理影响苹果优果率。与FI 处理相比，III-L 和III-M 处理显著降低了优果率（P＜0.05），2016—2018 年分别降低了15.24%～20.36%、15.27%～18.45%、10.00%～15.08%；而2016 年II-M 处理、2017 年I-L、II-L 处理和2018 年II-L、II-M 处理的苹果优果率显著提高（P＜0.05）。

涌泉根灌水分亏缺对对苹果品质化学指标的影响如表6。2016—2018 年的试验结果表明，在苹果树II 期（2016年II-L 处理除外）和III 期设置水分亏缺处理显著降低了果实含水率（P ＜ 0.05），但对I 期设置水分亏缺处理对果实含水率影响不显著（P ＞ 0.05），而在苹果树III 期设置水分亏缺处理对果实含水率影响最大，与FI 处理相比，III-L 和III-M 处理使2016 年果实含水率分别降低4.26%和5.26%，2017 年果实含水率分别降低5.58%和10.07%，2018 年果实含水率分别降低6.77%和7.69%。

2016—2018 年中，I 期水分亏缺处理对可溶性物质含量没有显著影响（P＞ 0.05），但II 期和III 期水分亏缺处理均显著提高了可溶性物质含量（P ＜0.05）。在2016—2018年的II 期和III 期（2016 年和2018 年III-L 处理除外）设置水分亏缺处理显著影响可溶性还原糖含量（P ＜0.05），与FI 处理相比，II 期水分亏缺处理使可溶性还原糖含量2016年增长15.85%～28.34%，2017年增长15.42%～31.45%，2018 年增长18.51%～35.84%；3 a 来，II-M 处理其可溶性还原糖含量达到最大值，2016—2018 年分别为17.98%、17.64%、17.32%。水分亏缺处理对果实有机酸和VC含量的影响较小，苹果中有机酸含量主要受呼吸作用及钾肥的合理施用有关而受土壤水分的影响较小。

综上，在苹果树不同生育阶段适当的水分亏缺处理将影响果实品质。水分亏缺处理主要是提高了果实硬度、单果质量、优果率、可溶性物质含量和可溶性还原糖含量，但降低了果实含水率，表明水分亏缺处理可以调节苹果的品质。在II 期进行水分亏缺处理使果实硬度略有增加，果实含水率略有下降，使这些苹果更易储存；另外，该时期水分亏缺处理使苹果单果质量、优果率、可溶性物质和可溶性还原糖含量均显著提高，使苹果更甜。因此，II期进行水分亏缺处理对苹果品质具有显著的积极影响，其中II-M 处理效果最佳的，II-L 处理次之。

2.4 水分亏缺对苹果树产量及水分利用效率的影响

表7 为2016—2018 年不同水分亏缺条件下苹果树的产量及WUE。由表7 可知，苹果产量与其耗水量两者之间并非简单呈正比关系，耗水量最高的FI 处理其苹果产量并非最大值，3 a 中II-L 与II-M 处理的苹果树产量较FI 增产效果显著（P＜0.05）。将2016—2018 年不同水分亏缺程度的苹果产量与NI 处理进行比较，发现所有进行了灌水处理的产量均显著高于NI 处理（P＜0.05），表明SRI 灌水后能有效提高苹果树产量。

通过比较2016—2018 年FI 处理与I-L、I-M、I-S 处理的苹果产量发现，对苹果树I 期进行水分亏缺并不显著影响苹果产量（P＞0.05），该时期为苹果树营养器官生长初始阶段，主要为花芽分化积蓄更多水分。而通过比较FI 处理与II-L、II-M 处理的苹果产量发现，II 期水分亏缺的苹果产量显著高于FI 处理（P＜0.05），这是由于II-L和II-M 处理时水分亏缺状况能有效抑制新梢与叶片的生长，有利于果实的形成。通过比较FI 处理与III-L、III-M处理的苹果产量发现，在III 期对苹果树进行水分亏缺将减小苹果树产量，其中2016 年III-L 和III-M 处理的苹果树产量比FI 分别减少了10.89%、13.46%，2017 年分别减少了3.66%、10.10%，2018 年分别减少了10.58%、13.42%；这是由于III 期新梢生长速率减缓，叶面积指数达到最大值停止生长，水分消耗主要为果实生长发育，该时期水分亏缺对苹果树果实生长发育影响较为显著，直接损害苹果树经济效益。

通过对表7 中的苹果树WUE 分析可知，苹果树的WUE 在II-L 和II-M 时最大，均大于7.00 kg/m3；耗水量最大的FI 处理和最小的NI 处理其WUE 最小，2016 年分别为6.13、5.03 kg/m3，2017 年分别为5.97、5.19 kg/m3，2018 年分别为5.69、4.91 kg/m3，均低于6.20 kg/m3。III-L和III-M 处理的苹果树其WUE 均处在较低水平，而II-L和II-M 处理的苹果树其WUE 均处在较高水平，其中II-M处理的WUE 最大。

表7 不周年份调亏灌溉下苹果树产量与水分利用效率 Table 7 Yield and water use efficiency (WUE) of apple trees under regulated deficit irrigation in different year

通过对苹果树产量和WUE 的比较可知，在III 期进行水分亏缺时，苹果树产量与WUE 均较低，因此不宜在苹果树III 期设置水分亏缺，应在该生育期保持充足的灌溉；在I 期进行L 和M 水分调亏灌溉时，苹果树产量与WUE 均不低于FI 处理，因此在苹果树I 期可进行适度的水分亏缺；然而最优的进行水分亏缺的时期应是II 期，在该时期苹果树的产量及WUE 均达到最大值。

3 讨 论

苹果产量高、耐存储、营养价值高，已成为人们主要 消费果类，然而由于其耗水量高于普通农作物，不同生育期内苹果树需水要求又较为严格，因此探寻苹果耗水规律与生长效应具有重要意义。栗晓玲等[25]通过对滴灌条件下苹果耗水规律研究发现全生育期耗水量呈单峰型，郭小平等[26]以旱地富士苹果为研究对象，干旱年耗水过程与栗晓玲等研究结果一致呈单峰型，6 月底—7 月初达到耗水强度峰值。本研究发现苹果树各生育阶段耗水量依次为III 期＞II 期＞I 期＞IV 期，其中2016—2018 年III 期耗水量均占整个生育期耗水量的59%～71%，远高于其他3 个生育阶段，这与前面的研究结论相似。徐巧[27]对米脂县苹果需水规律研究发现一般水文年的I 期和II 期及III 期前期均需进行补充灌溉，III 期后期及IV 期降雨量均能满足苹果树需水量，无需进行灌溉，这与本文研究结果一致，因此本试验方案中未在苹果树II 期与III 期内设置重度亏缺处理（S，40%θf～55%θf），在IV 期未设置水分亏缺处理。

本研究发现水分亏缺一定程度上抑制了苹果树新梢生长，其中II 期水分亏缺对新梢生长影响显著（P＜0.05）。Cui 等[28]研究了西北干旱区调亏灌溉对梨枣树生态指标的影响，发现梨枣树生育早期各亏水处理可明显抑制树体营养生长，这与本文结果一致，这是因为水分亏缺会改变果树光合产物在根冠之间的分配，使根系得到更多同化产物，有利于后期的生长发育。另外，水分亏缺解除后，叶面积生长会逐渐恢复，耗水强度有明显的补偿效应，这一点本文研究结果也可证明，与此相似，寇丹等[9]通过对调亏灌溉条件下苜蓿耗水规律的研究也发现复水后存在明显的补偿效应。

本研究表明，RDI 能提高果实硬度，这与Cui 等[8,29]的结论相似，因为水分亏缺可使果肉细胞的扩大和分裂受到一定限制，使果肉细胞排列密度增大；果实硬度随水分亏缺程度的增加而增加，这可能是因为SWC 不足会抑制生物酶的活性从而影响细胞壁纤维素和果胶的降解。RDI会降低水果最终的单果质量与体积[8,18,29]，本研究发现I-L、I-M 和I-S 处理对苹果单果质量与果实体积影响较小，而III-L 和III-M 处理可使其明显降低，原因可能是I 期水分亏缺明显抑制果树营养生长，为树体的生殖生长积蓄重要能量[28]；同时，水分亏缺后的复水效应使经历亏水锻炼的树体产生“补偿机制”，一定时段内使光合速率大幅度提高[9]，更有利于树体积蓄能量，所以I 期并未降低单果质量与果实体积，而III 期是苹果果肉细胞发育的重要时期，水分亏缺严重抑制果肉细胞的膨大，使单果质量与果实体积均明显下降。本研究中发现II 期水分亏缺增加了苹果单果质量与果实体积，这是因为II 期适当的水分亏缺会导致花蕾的凋谢，影响受粉过程的完成[30]，并引起幼果脱落，存活果实会有更多的养分与水分供给，从而增大单果质量与果实体积，这与Ansari 等[31]的研究结果一致。Cui 等[8]研究发现，水分亏缺增加了果实可溶性物质含量和可溶性还原糖含量，这与本文的研究结果一致。Verreynne 等[32]指出水分亏缺处理可使小柑橘有机酸增加11%～13%，而本研究发现亏水处理对苹果有机酸无明显影响，这与Bussakorn 等[33]的研究结果一致，可见水分亏缺对果实有机酸影响会因水果品种不同而有较大差异。Cui 等[8,34]研究发现在水分亏缺可增加糖酸比，这与本文的研究结果一致，2016—2018 年间糖酸比的差异可能是由于3 a 中III 期的温度差异和水分胁迫造成的，陈发兴等[35]也指出了高温和干旱将使果实糖酸比增加。

本研究发现II-L、II-M 水分亏缺时显著提高苹果树产量（P＜0.05），与强敏敏等[18]认为适宜的水分亏缺对枣树果实生长与产量有促进作用，且提高了水分利用率的结论一致，这是由于II 期土壤水分处于适度的水分亏缺状况时能有效抑制新梢与叶片的生长，有利于果实的形成；并且Gucci 等[36]研究也认为在果树II 期适宜的水分胁迫能抑制其营养器官的生长，有机物累积将由营养器官转向繁殖器官，用于果实生长相关的过程，但水分亏缺程度较高时易使植物细胞壁因失去弹性，导致果树减产。

4 结 论

本研究以陕北黄土高原地区山地苹果树为研究对象，通过大田试验，研究了涌泉根灌条件下水分亏缺对苹果树生长、产量、品质及水分利用效率的影响，主要结论如下：

1）2016—2018 年苹果树各生育阶段耗水量由大到小依次为III 期、II 期、I 期、IV 期，其中III 期耗水量占全生育期耗水总量的59%～71%，远高于其他3 个生育阶段。水分亏缺与充分灌溉处理相比节水效果显著（P＜0.05），水分亏缺程度大的处理在下一个阶段复水后其耗水量越大。

2）苹果树新梢长度随生长时间呈递增趋势，但其递增速率逐渐减缓，直至新梢长度保持不变。水分亏缺一定程度上抑制了苹果树新梢生长，新梢长度随水分亏缺程度的加重而减小，其中II 期水分亏缺对新梢生长影响显著（P＜0.05）。

3）水分亏缺处理可调节苹果的品质，在II 期进行水分亏缺处理使果实硬度略有增加，果实含水率略有下降，使这些苹果更易储存；另外，该时期水分亏缺处理使苹果单果质量、优果率、可溶性物质和可溶性还原糖含量均显著提高，使苹果更甜。

4）苹果树I 期进行水分亏缺对苹果产量影响不显著（P＞0.05），在III 期对苹果树进行水分亏缺显著减小苹果树产量（P＜0.05），而在II 期进行水分亏缺显著增产（P＜0.05），其中II-M 的苹果产量及水分利用效率均达到最高水平，因此最优的水分亏缺的处理应是开花坐果期中度亏缺。