我国苹果园的几种主要节水灌溉模式

刘 影，于年文，王 宏，李宏建，张秀美，里程辉，宋 哲，张 凯

（1 辽宁省果树科学研究所，辽宁 熊岳 115009；2 营口理工学院，辽宁 营口 115000）

在我国水果种植产业中，苹果具有举足轻重的地位，已经占据我国所有果品产量的30%左右[1]。我国作为一个苹果产业大国，其栽培面积、总产量、人均占有量与出口量已名列世界第一[2]。我国幅员辽阔，地大物博，国土面积占世界的6.44%，但人均水资源量却仅占全球平均水平的25%，已置于严重缺水国家之列[3]。水资源是支撑我国农业发展的必要因素之一，水分供需不平衡已经成为制约苹果产业发展的关键因素[4]。采用合理的水分管理模式，提升水分利用率，能加快推进苹果产业可持续发展。

1 苹果园灌溉类型

我国苹果生产及其需水量不同地区差异较大，总的看，灌溉方式落后，水资源浪费严重。应进一步提高苹果生产的水资源利用率，缓解水资源压力[3]。管理粗放是我国大部分苹果园的通病，大水漫灌、沟灌、 畦灌等传统灌溉方式仍在果农心中占据支配地位。这种不合理的灌溉模式不但浪费大量的水资源，同时还造成土壤养分淋失、结构破坏、灌溉效果不理想，如果实品质降低、病虫害发生率高等[5]。结合苹果园特点，采用合理的灌溉模式如滴灌、喷灌等，对改善苹果园管理、节约水资源具有重要意义。

1.1 滴灌

滴灌是目前世界上较为先进且推广相对广泛的一项节水灌溉技术。经过多年实践及应用，关于它节水节肥、 提质增效、 改土增产的优点已被很多人知晓，其在农业发展中至关重要的作用也已经被社会认可[6]。

与地面灌溉相比，滴灌滴头滴水使土壤40～50cm区域保持湿润，可以减少大部分的水分漂移损失，还可以减少水分深层流失，节水量可达49%[7]。陈汝等的研究表明，与树盘漫灌相比，滴灌使苹果树春梢生长增加14.8%、秋梢缩短11.7%、叶面积增大3.0%，百叶重增加5.8%，叶绿素含量达到13.9%[8]。杨素苗等的研究表明，滴灌同大水漫灌相比，‘富士’苹果根系活力均值为253.24 μg/（g·h），显著高于漫灌的240.19μg/（g·h）[9]；且灌溉总量减少54.2%。路永莉等的研究表明，滴灌施肥使渭北旱塬‘红富士’苹果产量较传统施肥增加13.0%，果实硬度增加10.6%，果实商品率提升9.3%，单果重、果型指数及叶片叶绿素含量也表现出增加趋势[10]。

滴灌有多种方式。普通滴灌 最常见，也称地表滴灌。即在地表直接铺设滴灌管[11]；地下滴灌 将滴灌管埋入地下植物根系附近，使水直接灌入植株根区；膜下滴灌 在覆膜条件下使用的滴灌；低压滴灌 在充分考虑地面高差和灌水器工作压力的基础上，既能满足灌溉要求，又没有能量浪费的新型滴灌系统[12]。这些滴灌技术在我国干旱半干旱地区很适用，同时也进行了相当面积的推广[7]。

1.2 喷灌

喷灌是另外一种相对成熟且使用较为广泛的节水灌溉技术，在北方地区拥有较大的发展优势和潜力[13]。喷灌同传统地面灌溉相比，能减少从水源到园地、 再到园地植物根部的输水和土壤渗漏的水分损失，节水量高达30%～50%，并且灌溉更加均匀，灌溉质量也更高，灌溉时不需要进行土地的额外修整，省时、省力、省工，还减少占地面积。喷灌还能调节果园的小气候，提升果品质量，防治病虫害的发生[14]。

李巧珍等的研究表明，喷灌与滴灌、 管灌相比，土壤含水率更高。随灌溉量的增加，土壤含水率增加，随土壤深度的加深，土壤含水率上下波动逐渐变小； 从产量看，微喷灌、 滴灌、 管灌产量分别比对照高25.74%、9.99%和0.78%[15]。陈汝等的研究表明，与树盘漫灌相比，喷灌的苹果春梢增长9.1%，秋梢缩短8.8%，叶面积增加1.9%，叶绿素含量提升11.5%，百叶重提高5.1%，平均单果重提高1.9%，着色指数提升4.1%，光洁指数提高2.8%，全红果率提高2.2%，果实可溶性固形物含量提高2.6%，果实硬度增加2.2%，产量提高8.2%[8]。

到2003年底，美国喷灌面积已经占总灌溉面积的50%，达到1090.98 万hm2。而我国直至2018年喷灌所占份额仍然很小[16]。喷灌作为一种现代化的节水高效灌溉技术，其大力普及将会对中国农业发展起到战略性的促进作用[17]。

1.3 根系分区交替灌溉

控制性的根系分区交替灌溉技术是一项新型的生物性节水技术。该技术的理论基础是进行部分根区灌溉，促使非灌溉区域产生逆境生长信号物质并向树体上部运输，以调节气孔开度，减少叶片非必要水分蒸腾，达到节水效果，进而实现提质增效的目的[18]。

邹养军等对苹果园进行1/4、2/4、3/4 根系交替灌水的试验研究，结果表明，2/4、3/4 根系处理的根系分布更加均匀，根系活力有所提高，并表现出补偿生长，各类粗度的根系生物量均增加，植株根冠比增大；1/4、2/4 根系体积灌水同全根系灌水相比，新梢长度降低50.4%、41.5%，叶面积降低32.7%、26.3%，改善了树冠的光照条件，显著提高全红果率，同时水分利用率提高26.1%、18.2%[19]。马怀宇等的研究表明，根系分区交替灌溉与常规灌水相比，对‘寒富’苹果叶片净光合速率和气孔导度的抑制作用表现更好，叶绿素含量先升高后降低；交替灌水能在减少灌水量的同时，维持较高的光合效率，实现苹果树的节水栽培[20]。牛铁泉等的研究表明，半根及半根交替水分胁迫条件下，苹果幼苗叶片光合速率、 细胞间隙CO2浓度显著降低，叶温显著升高[21]。张雯等的研究表明，分区交替灌溉同常规灌溉相比，灌水用量减少50%，瞬时水分利用率、总水分利用率和灌溉水生产效率大幅提高，果型指数、单果重、可溶性固形物、果色、光洁指数等均有所提高[22]。

根系分区交替灌溉技术在实际应用中首要解决的问题是使树体不同根区具有一定的水势梯度差，结合现有灌溉技术可使此项技术实际应用起来事半功倍。有人提出，采用根系分区交替沟灌系统、根系分区交替穴(皿、坑)灌系统、根系分区交替滴灌(渗灌)系统、根系分区交替微喷灌系统等方式实现植株根区交替干燥与湿润。根系分区交替灌溉节水效果显著，投资少，操作简单，拥有很高的推广价值及应用前景[23]。

1.4 蓄水坑灌

我国北方地区水资源缺乏较其他地区尤为明显，且由于降水多集中在6—9月，形成的暴雨较多，由此造成大面积的水土流失[24]。蓄水坑灌是针对我国北方地区水资源紧缺和水土流失严重的问题提出的，适用于低山丘陵区果园，能有效解决山地果园灌溉水利用率低的问题。其主要由3部分组成： 固壁设施、 环状沟、 蓄水坑。雨水过后，山地坡面形成的水会流入蓄水坑，由于坑底不透水，雨水会沿着坑壁环形侧向入渗至果树根系集中层。蓄水坑灌具有拦蓄径流、 保持水土和提高供水能力，从而提高水分利用率[25]。

张学琴等的研究表明，蓄水坑灌条件下的根系形态指标和根系活力高于地面灌溉，过氧化氢酶活性也高于地面灌溉[26]。郝锋珍等的研究发现，蓄水坑灌同地面灌溉相比，果树根长在垂向上分布规律相近，但在地下60cm 处，蓄水坑灌的根长、密度明显高于地面灌溉，且其根长、密度的峰值下移[27]。张敏的研究发现，蓄水坑灌条件下苹果树净光合速率显著大于地面灌溉的，且在9—10月果实成熟时的净光合速率差距最为明显[28]。马娟娟的研究表明，蓄水坑灌法同传统法相比较，具有无法比拟的优势，从根系生长环境来看，蓄水沟灌改善了土壤中层的透气性，增强微生物的活性，为树体养分吸收及利用提供良好条件； 从灌水后期效应来看，由于根系具有向水性，贮存在土壤深层的水分可诱导果树根深扎，提高果树的抗旱性； 从土壤水分消耗来看，在不影响作物蒸腾的条件下，蓄水坑灌能够相对保持土壤表面干燥，有效减少地面蒸发，从而提高水分利用率[29]。

蓄水坑灌是集节水灌溉和水土保持于一体的灌溉方法，能够兼顾雨水资源的有效利用和土壤资源的有效保护，改善生态环境。蓄水坑灌成本低，技术简单，在北方地区林果灌溉中拥有较高推广价值[30]。

2 讨论

滴灌、喷灌、根系分区交替灌溉、蓄水坑灌等是在苹果园内研究及应用较多的几种灌溉方式，还有其他一些灌溉方式，如涌泉根灌、微孔陶瓷灌溉、树盘埋罐渗灌等节水灌溉技术。也有人提出非充分灌溉、调亏灌溉和干旱复水灌溉等灌水理论和方法，但这些技术、理论、方法有待进一步研究及探索。随着我国苹果产业的继续发展，经过更多的试验研究，相信将有更多更好的节水灌溉方法在苹果园应用。