滴灌水溫對土壤和駿棗樹體養分含量的影響

鄧 嵐，周正立，趙 航，董榮榮，趙亞沖

(1塔里木大學 園藝與林學學院，新疆 阿拉爾 843300；2新疆生產建設兵團 塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300)

紅棗作為我國排名第一的干果、排名第七的水果[1]，在新疆南疆廣為種植，據統計2019年新疆紅棗的種植面積44.5 hm2，產量達到372.8萬t[2]。近年來，紅棗已成為新疆人民收入的主要來源之一[3]。然而南疆處在干旱少雨的環境，水資源匱乏，尤其是在農田大量用水的季節主要采用井水灌溉，導致春季灌溉溫度偏低，進而影響植物養分的吸收和利用[4-5]。因此，探索適合新疆紅棗栽培的滴灌水溫，對新疆紅棗的栽培和產業發展具有重要的實際意義。

目前關于促進樹體和土壤養分吸收的研究主要集中在灌水[6]和施肥方式[7-9]等方面，與水溫相關的研究僅有關于果樹品質的研究報道[10]，尚鮮見有關灌溉水溫對樹體、土壤養分吸收利用的研究。為此，本研究基于新疆南疆棗樹栽培的生產實踐，研究了滴灌水溫對駿棗林土壤速效N、P、K和果實、葉片、棗吊、二次枝全N、P、K含量的影響，旨在為新疆南疆優質紅棗生產提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在新疆阿拉爾市塔里木大學園藝試驗站(40°32′27″N，81°17′56″E)進行，該試驗站駿棗均為5年生果樹，株行距0.5 m×2.0 m，選擇長勢一致的果樹進行試驗。試驗區域海拔1 013 m，年降水量40.1～82.5 mm，年蒸發量1 876.6～2 558.9 mm，屬暖溫帶大陸性極端干旱荒漠氣候；最高溫度35 ℃，最低溫度-28 ℃；太陽輻射為599.40～612.12 kJ/cm2，日照時長2 556.3～2 991.8 h。

1.2 試驗設計

試驗采用單因素多水平完全隨機設計，設定10，20，30和40 ℃ 4個滴灌水溫處理，以自然水溫(低于10 ℃)為對照(CK)。每個處理1個小區，每小區1行，每行10株駿棗棗樹，小區之間用槽式隔離，各處理管帶布設在距樹干兩旁各30 cm處，每隔30 cm設1個滴頭。滴灌時先將水注入500 L塑料桶，然后利用增溫及降溫設備(圖1)將水處理到指定水溫后使用潛水泵實施滴灌。滴灌試驗于2018年3月15日開始，至果實成熟期(2018年9月15日)結束。在整個生育期內各處理均按指定水溫同時灌水，試驗期間共灌水13次，灌溉定額為4 500 m3/hm2。各處理其他管理措施均一致。

1.水源；2.進水閥；3.儲水罐；4.潛水泵A；5.制冷機；6.瞬時溫度計；7.增溫設備；8.溫控開關；9.調壓閥；10.潛水泵B；11.控水閥；12.水表；13.支管；14.毛管

1.3 樣品采集

在2018年5，7和10月，每個處理等距設置3個土壤樣品采集點，分別采集0～10，10～20和20～40 cm 3個層次的土壤樣品，并按相應層次混合得各處理的土壤樣品。

于果實成熟期(2018年9月15日)，在每個處理各株樹東、南、西、北方向樹冠的上、中、下部分別隨機采集紅棗果實30個、棗吊30個、二次枝10條和葉片100片，將相應樣品混合后，制備待測樣品。

1.4 樣品制備與測定

1.4.1 土壤樣品 將采集的土樣自然風干、過篩，并裝入密封袋用于測定土壤的速效N、P、K含量。其中，速效N含量采用堿解擴散法測定，速效P含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定，速效K含量采用醋酸銨浸提-火焰光度法測定[11-12]。

1.4.2 植物樣品 將果實、葉片、棗吊、二次枝樣品進行清洗、殺青、烘干、粉碎制樣，樣品粉碎并保存在干燥器中，稱取5 g左右樣品，經H2SO4-H2O2法消煮后，用于全N、P、K含量測定，其中全N含量采用半微量凱氏定氮法測定，全P含量采用鉬銻抗比色法測定，全K含量采用火焰光度法測定,均采用文獻[11-12]的方法。

1.5 數據處理

采用Excel 2007和prism.exe軟件進行數據處理及圖表繪制，用DPS 9.01軟件對試驗數據進行方差分析和差異顯著性檢驗分析。

2 結果與分析

2.1 滴灌水溫對駿棗根際土壤養分的影響

2.1.1 土壤速效N 滴灌水溫對駿棗根際土壤速效N含量的影響見圖2。由圖2可知，隨土層深度的增加，速效N含量除20 和40 ℃水溫處理呈先升后降趨勢外，其余各水溫處理的表現不盡相同,CK、10 ℃、30 ℃處理分別呈持續增加、先降后升、持續降低的趨勢。從同一土層各水溫處理對土壤速效N含量的影響來看，隨滴灌水溫的增大，0～10 cm土層的速效N含量呈先升后降的趨勢，10～20、20～40 cm土層均呈升-降-升趨勢，并且各水溫處理的土壤速效N含量均高于自然水溫處理。0～10 cm土層速效N含量以30 ℃水溫處理最高，10～20 cm土層以40 ℃水溫處理最高，20～40 cm土層以10 ℃水溫處理最高。0～10，10～20，20～40 cm土層速效N含量最高分別為176.63，199.12和236.30 mg/kg，與CK相比分別提高了38.17%，53.17%和53.77%。對同一土層不同水溫處理間速效N含量進行方差分析，結果表明各水溫處理對0～40 cm土層速效N含量影響均不顯著。

不同小寫字母表示同一土層不同滴灌水溫處理間差異顯著(P<0.05 ),圖3，4同

2.1.2 土壤速效P 由圖3可知，隨土層深度的增加，CK、30 ℃處理的速效P含量分別呈持續上升和先降后升的趨勢，而其他各處理均呈下降趨勢。在同一土層下，速效P含量隨滴灌水溫的升高表現有所不同，其中0～10和10～20 cm土層呈先升后降的趨勢，而20～40 cm土層呈降-升-降的趨勢。

圖3 滴灌水溫對駿棗根際不同土層土壤速效P含量的影響

總體來看，20 ℃水溫處理可以提高0～10，10～20 cm土層速效P含量，30 ℃水溫處理可以提高20～40 cm土層速效P含量。0～10和10～20 cm土層的速效P含量均以CK處理最低，而20～40 cm土層則以40 ℃水溫處理最低；在0～10，10～20和20～40 cm土層，速效P含量最低值分別為150.84，152.68和153.29 mg/kg，較最高值分別降低了24.41%，14.47%和15.13%。對同一土層不同水溫處理間速效P含量進行方差分析，結果表明，各水溫處理對0～10，20～40 cm土層速效P含量影響不顯著，但對10～20 cm土層速效P含量有較大影響，其中20 ℃水溫處理顯著高于CK處理，其他各水溫處理間差異均不顯著。

2.1.3 土壤速效K 由圖4可知，隨土層深度增加，各滴灌水溫處理土壤速效K含量的變化除CK處理和20 ℃處理呈先降后升趨勢外，其他處理均呈持續下降趨勢。在同一土層，速效K含量隨滴灌水溫的升高，0～20 cm土層呈升-降-升趨勢，20～40 cm土層呈先降后升趨勢。0～10和10～20 cm土層速效K含量最高值均出現在10 ℃水溫處理，20～40 cm土層速效K含量最高值出現在CK處理，最高值分別為349.89，246.44和220.00 mg/kg，較各土層最低值分別增加了34.49%，40.74%和61.65%?？傮w來看，在0～20 cm土層，10 ℃水溫處理對于速效K積累有促進作用，在20～40 cm土層以CK和10 ℃水溫處理的效果較好。對同一土層不同水溫處理的速效K含量進行方差分析，結果表明各水溫處理對0～40 cm土層速效K含量的影響差異均不顯著。

2.2 滴灌水溫對駿棗果實養分的影響

由圖5可知，隨著滴灌水溫的增加，紅棗果實全P、全K含量總體呈升-降-升的趨勢，而全N含量總體表現出先增后降的規律。果實全N、全P、全K含量均以20 ℃水溫處理最高，分別為11.52，1.51和10.58 g/kg，與CK處理相比分別增加了0.52，0.06和1.13 g/kg，這表明20 ℃水溫處理對紅棗果實中全N、全P、全K含量有一定提高作用。對不同水溫處理果實中全N、P、K含量進行方差分析，結果表明不同滴灌水溫對果實全N、全P含量影響不顯著，但20 ℃水溫處理可以顯著提高果實中的全K含量，極顯著高于30 ℃水溫處理。

不同小寫字母表示各處理間差異顯著(P<0.05),不同大寫字母表示各處理間差異極顯著(P<0.01)。圖6同

2.3 滴灌水溫對駿棗葉片養分的影響

果樹基肥對樹體營養的儲存至關重要，當樹體不能從土壤中獲取足夠的養分，僅利用其自身貯藏的養分在開花前供給花芽養分時，會降低花芽的質量導致落花落果[13]。從圖6可知，隨著滴灌水溫的升高，駿棗葉片中全N、P、K含量均以CK處理最高，其中全N總體呈先降低后增加的規律，而全P、全K呈降-升-降-升的趨勢。葉片全N、全K含量均以20 ℃水溫處理最低，全P含量以30 ℃水溫處理最低，分別為31.28，18.75和2.28 g/kg，與CK處理相比分別降低了10.35%，24.11%和22.71%。這說明CK處理對提高紅棗葉片的全N、全P、全K含量有一定的作用。對不同水溫處理的葉片中全N、P、K含量進行方差分析，結果表明CK處理全N和全K含量均顯著高于20 ℃水溫處理；CK處理全P含量極顯著高于10，30，40 ℃水溫處理，20 ℃水溫處理顯著高于30 ℃水溫處理。

圖6 不同滴灌水溫對駿棗葉片養分含量的影響

2.4 滴灌水溫對駿棗棗吊養分的影響

棗吊即結果枝，是棗樹結果的基本單位，主要著生于棗股上，由棗股副芽形成[14]，能進行光合作用并結果[15]。樹體營養器官生長過旺會影響花果的生長，造成落花落果現象和果實畸形，從而影響果實的品質[16]。由表1可以看出，隨著滴灌水溫的升高，棗吊中全N含量呈先升后降的趨勢，全P含量呈升-降-升的趨勢，全K含量呈先降后升的趨勢。棗吊中全N含量以20 ℃水溫處理最高，全P、K含量均以40 ℃水溫處理最高，其值分別為16.65，2.00和7.53 g/kg，與最低值相比分別增加了30.28%，65.39%和24.43%。說明20 ℃水溫處理對棗吊的全N含量有一定提高作用，40 ℃水溫處理對提高全P、全K含量有積極作用。對不同水溫處理的棗吊中全N、P、K含量進行方差分析，結果表明40 ℃水溫處理棗吊中全P含量極顯著高于30 ℃水溫處理，顯著高于10 ℃水溫處理，其他處理之間差異均不顯著，這表明40 ℃水溫灌溉處理有利于提高棗吊中的全P含量。

表1 不同滴灌水溫處理駿棗棗吊的全N、全P、全K含量

2.5 滴灌水溫對駿棗二次枝養分的影響

二次枝是由棗頭中上部副芽長成的，也稱結果集枝[17]。各水溫處理駿棗二次枝的全N、全P、全K含量見表2。

表2 不同滴灌水溫處理駿棗二次枝的全N、全P、全K含量

從表2可知，隨著滴灌水溫的升高，二次枝全N、K含量均呈先降后升的趨勢，而全P含量表現出升-降-升的趨勢。全N含量以20 ℃水溫處理最低，全P、K含量均以30 ℃水溫處理最低，其值分別為10.33，0.89和3.14 g/kg，與最高值相比分別降低了16.89%，42.71%和7.75%。對不同水溫處理的二次枝中全N、P、K含量進行方差分析，結果表明CK和40 ℃水溫處理全N含量顯著高于20 ℃水溫處理，20 ℃水溫處理全P含量顯著高于30 ℃水溫處理，其他處理之間的差異均未達到顯著水平。

3 討論與結論

土壤養分是反映土壤肥力的重要指標[18]。諸多學者發現，水溫對土壤溫度影響顯著，其中低溫和高溫滴灌水在滲入土壤后均會較顯著地影響土壤溫度[19-20]。土壤溫度上升會促進水分滲入[21]和微生物的活性，進而導致各土層的土壤微生物數量、養分顯著增加，表明土壤溫度上升有利于促進土壤礦物質分解和有機質化[22-23]，這與本研究得出的“增溫水可以促進土壤養分積累”的結果相似。本研究表明，對不同水溫滴灌的駿棗根際土壤而言，CK處理可以提高20～40 cm土層速效K含量，10 ℃水溫處理可以提高0～20 cm土層速效K和20～40 cm土層速效N含量，20 ℃水溫處理可以提高0～20 cm土層速效P含量，30 ℃水溫處理可以提高0～10 cm土層速效N和20～40 cm土層速效P含量，40 ℃水溫處理可以提高10～20 cm土層速效N含量。

前人研究了增溫處理對植物礦質元素吸收利用的影響，但大多集中于淺根系植物，如黃瓜[24]、油麥菜[25]等，對于駿棗果樹的研究幾乎沒有。根區溫度低會抑制黃瓜根系形態結構建成[26]，并且還會引起一系列的生理生化反應[27]。有研究表明，灌溉水溫升高在一定程度上可以提高作物對水分和礦物元素的吸收[28]。本研究發現，不同水溫滴灌條件下，CK處理可以提高駿棗葉片全N、P、K含量和二次枝全N、全K含量，20 ℃水溫處理可以提高棗果實中全N、P、K含量及棗吊全N含量和二次枝全P含量，40 ℃水溫處理可以提高棗吊全P、全K含量。