不同时期水分胁迫对渭北苹果品质及水分利用效率的影响

赵爽　马子清　李雪薇　赵海亮　管清美

摘   要   为探究不同时期水分胁迫处理对苹果果实外观、内在品质、产量及水分利用效率的影响，并确定适宜的灌水方案，在渭北地区以烟富6号/SH16为试材，设置了4种不同灌溉处理。结果表明：不同处理对果形指数无显著性影响，处理2（果实生长前期轻度胁迫灌溉50%θf和果实生长中期充分灌溉75%θf，θf为田间持水量）可以显著提高果面色度L*值和b*值。处理1（果实生长前期和果实生长中期均充分灌溉75% θf）会显著提高果实可溶性固形物含量和果皮硬度，而各处理对可滴定酸、果肉硬度及果肉脆度无显著性影响。处理2的产量、ET（耗水量）、WUE（水分利用效率）及IWUE（灌溉水利用效率）均较高。综合分析，认为果实生长前期轻度胁迫灌溉50%θf和果实生长中期充分灌溉75%θf的灌溉总额为350 m3/hm2的处理2为最优处理，适合在渭北地区生产中推广应用。

关键词   水分胁迫；苹果；产量；果实品质；水分利用效率

中国是世界上苹果生产大国之一， 栽培面积和产量均占全球的50%以上。陕西渭北地区是联合国粮农组织认定的世界苹果最佳优生区之一。渭北旱塬冬春降水偏少，春末夏初干旱，雨量集中在7—9月，导致自然降雨与苹果需水关键期不相吻合。加强水分管理是丰产壮树、提升果实品质及提高水分利用效率的关键，适期适量的水分胁迫对苹果产量品质会产生重要影响。

水分胁迫对梨、苹果、柑橘、大樱桃、枇杷品质及水分利用效率研究已经取得了一些成果。柳伟杰等以梨为试材研究发现，采前对果园土壤水分进行调控，是果实增糖的有效措施之一，采前水分胁迫会影响果实内部糖分的积累及转化，但在水分胁迫时间及控水量上有深入研究。高冬华对苹果的研究结果表明，在一定范围内，随土壤含水量增加，果实硬度和可溶性固形物含量降低。李鸿平等以柑橘为试材研究发现：果实膨大期轻度亏水处理较对照产量降低3.8%，但水分利用效率提高5%。张效星等对柑橘、Víctor Blanco等对甜樱桃以及 Cuevas等对枇杷的研究结果均表明，水分胁迫不会降低产量和品质，反而可以提高水分利用效率。

本试验以烟富6号/SH16为试材，对其进行不同时期不同水分胁迫处理，研究果实品质、产量及水分利用效率，分析各指标下的差异，从而探索水分胁迫调控苹果水分高效利用效率的机制，并总结可配套于不同时期的灌水技术。

1   材料与方法

1.1   试验材料与处理   试验于2022年3—11月在陕西乾县铁佛镇果友协会试验站进行。该果园0～ 60 cm土层平均田间持水量33.3%，平均土壤容重1.3 g/cm3。选取行株距4 m×1 m的8年生烟富6号/SH16苹果树为试验材料。

设4种不同水分胁迫处理，见表1和表2。各处理组6株，重复3次。在树冠外围挖深1.5 m、宽0.3 m 的沟渠，覆防雨膜，最大限度减少外部雨水渗入。在1周以上无有效降雨时段进行漫灌，用水表记录灌水量。

气象局监测结果显示：2022年有效降雨次数16次，总有效降雨量为511.5 mm，占到全期有效降雨量的41.3%。其间大多数降雨发生在果实成熟期。

1.2   测定项目与方法

1.2.1   降雨量   通過全自动气象站监测试验站降雨量，单次降雨量大于10 mm视为有效降雨。

1.2.2   土壤含水量与灌水量计算   在苹果树冠正投影下用土钻分别在20 cm、40 cm、60 cm、80 cm处随机采取去除杂物后等质量的土壤样本5份，将样本带回实验室用烘干法测量土壤平均含水量。

灌水量计算公式：M=10γH（θω-θ0）。式中：M为灌水量，单位为mm；γ为土壤计划湿润层内的土壤容重：1.3 g/cm3；H为土壤计划湿润层厚度，取0.8 m，θω为设定灌溉水平下的土壤质量含水量；θ0为测定时的土壤质量含水量。

1.2.3   果实产量及品质指标

1）果实产量。果实成熟期10月底，测定单株产量，选取产量值平稳居中的6～10个值，统计并计算公顷产量。

2）果实品质。单果质量用百分之一电子天平测定，果实横纵径用电子显数游标卡尺测定，可溶性固形物含量用 PAL-1手持折光仪测定，可滴定酸含量用果实酸度计GMK-835F测定。果实硬度、果皮延展性、果肉脆度用质构仪测定。

3）果皮色泽。果皮色泽用X-Rite公司CR-100色差计测定，沿果实赤道部位测定5个值。

1.2.4   耗水量（ET）及水分利用效率（WUE）计算

土壤水分平衡方程：ΕΤ1-2=I+P+U-R-F±△W。式中：ET1-2为耗水量，mm；I为灌水量，mm；P为有效降水量，表示降雨量减去地表径流损失后的水量，mm；U为地下水补给量，mm；R为地表径流量，mm；F为深层渗漏量，mm；ΔW为阶段初、阶段末土壤贮水量差值，mm。本试验地势平坦，地下水埋深超过30 cm，降水入渗深度不超过2 m，R、U和F均视为0，因此土壤水分平衡计算公式可简化为ΕΤ1-2=I+P±△W。

水分利用效率计算式：WUE=    。式中：GY为产量，kg/hm2；ET为耗水量，mm。

灌溉水利用效率计算式：IWUE=    。式中：I为灌水量，m3/hm2。

1.3   数据处理   用Excel对数据进行统计并作图，用SPSS 25.0作方差分析，采用LSD法进行显著性检验（P<0.05）。

2   结果与分析

2.1   不同时期水分胁迫对果实外观品质的影响   从表3可以看出，在不同时期水分胁迫下，单果质量在234.02～246.24 g。处理1单果质量最小（234.02 g），CK单果质量最大（243.68 g），处理1较CK减轻5%。不同处理对果实色度参数L*、红绿参数a*、黄蓝参数b*均有一定影响：处理2果面色度L*值最高、b*值最高，处理1的a*值最高；处理1的果面色度L*值最低，处理2的果面色度a*值最低，处理3的果面色度b*值最低。综合来看，不同处理对果形指数无显著性影响，处理2可以显著提高果面色度L*值和b*值。

2.2   不同时期水分胁迫对果实内在品质的影响   从表4可以看出，不同时期水分胁迫果实可溶性固形物，处理1最高（15.81%），CK最低（13.64%）。可滴定酸含量各处理间无显著性差异。随灌水量减少，果皮硬度变大。不同处理下的果皮延展性为85.91～91.74 mm。综合来看，处理1显著提高果实可溶性固形物和果皮硬度，各处理对可滴定酸、果肉硬度、果肉脆度无显著性影响。

2.3   不同时期水分胁迫对产量及水分利用效率的影响   从表5可以看出，各处理产量高低顺序：CK>处理2>处理3>处理1；各处理耗水量高低顺序：CK>处理3>处理2>处理1；在WUE方面：总体趋势表现为CK>处理2>处理3>处理1；在IWUE方面：总体趋势表现为处理2>处理1>处理3>CK，处理2的IWUE显著高于CK。综合来看，处理1的产量、耗水量及WUE均最低，只有IWUE较高；处理2的灌水量及耗水量较低，而灌溉水利用效率却最高，水分利用效率也是较高的；处理3耗水量较高，产量、WUE及IWUE较低。因此，灌溉总额 350 m3/hm2的处理2为最优处理，适合在渭北地区推广应用。

3   讨论

苹果树体生长、果实品质、产量等均需要水分发挥一定的调控作用，如何在有限条件下科学合理灌溉，使苹果树充分利用土壤水及降雨，在保证果园产量及果实品质的同时提高水分利用效率及灌溉水利用效率，是果树科学灌溉的重要研究内容之一。本研究初步探究了苹果不同时期不同水分胁迫对果实内外在品质、产量及水分利用效率的影响，为渭北地区苹果生产提供节水、丰产、增收理论依据。

在不同阶段进行水分胁迫会对果实大小产生不同影响。本研究结果表明：在水分胁迫最严重的处理1下，单果质量最小，与康敏在甘肃苹果上的研究结果相一致。而不同时期水分胁迫对果形指数无显著性影响，与杨凯等研究的结论——随灌水下限升高，果形指数呈先升后降趋势不一致，可能与树龄、果园土肥条件不同有关。适宜的水分胁迫可有效改善果实外观品质，与研究结果中处理2果面色度L*和b*最高相对应。

水分胁迫能提高果实内在品质，不同处理影响程度有所不同。其中，可溶性固形物和果皮硬度对水分胁迫最敏感，水分胁迫最重的处理1果实可溶性固形物和果皮硬度明显提高，与前人Kilili等对Braeburn苹果果实发育后期水分胁迫或全程水分胁迫可溶性固形物含量、果皮硬度较好相一致。无论在发育前期还是中期進行水分胁迫，对果实可滴定酸、果肉硬度无显著性影响，这与程福厚等的研究结果一致。

适宜的水分亏缺（处理2、处理3）不会导致产量明显减少、水分利用效率降低；而处理1的产量却明显减少，水分利用效率显著下降。这与Cuevas等对枇杷的研究结果有所不同，可能是试验材料不同所致。从灌溉水利用效率来看，CK的灌溉水利用效率远低于其他处理，说明不同作物在果实成熟期对水分胁迫的响应有相似点。

4   结论

综上，果实生长前期轻度胁迫灌溉50%θf和果实生长中期充分灌溉75%θf，灌溉总额为 350 m3/hm2的处理2为最优处理，可在渭北地区烟富6号/SH16砧穗组合灌溉中推广。

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【基金项目】：国家重点研发计划课题（2022YFD1602107）；國家重点研发计划资助项目（2019YFD1000100）。

收稿日期：2023-11-15

*通讯作者：管清美（E-mail：qguan@nwsuaf.edu.cn）