我國蘋果園的幾種主要節水灌溉模式

劉 影，于年文，王 宏，李宏建，張秀美，里程輝，宋 哲，張 凱

（1 遼寧省果樹科學研究所，遼寧 熊岳 115009；2 營口理工學院，遼寧 營口 115000）

在我國水果種植產業中，蘋果具有舉足輕重的地位，已經占據我國所有果品產量的30%左右[1]。我國作為一個蘋果產業大國，其栽培面積、總產量、人均占有量與出口量已名列世界第一[2]。我國幅員遼闊，地大物博，國土面積占世界的6.44%，但人均水資源量卻僅占全球平均水平的25%，已置于嚴重缺水國家之列[3]。水資源是支撐我國農業發展的必要因素之一，水分供需不平衡已經成為制約蘋果產業發展的關鍵因素[4]。采用合理的水分管理模式，提升水分利用率，能加快推進蘋果產業可持續發展。

1 蘋果園灌溉類型

我國蘋果生產及其需水量不同地區差異較大，總的看，灌溉方式落后，水資源浪費嚴重。應進一步提高蘋果生產的水資源利用率，緩解水資源壓力[3]。管理粗放是我國大部分蘋果園的通病，大水漫灌、溝灌、 畦灌等傳統灌溉方式仍在果農心中占據支配地位。這種不合理的灌溉模式不但浪費大量的水資源，同時還造成土壤養分淋失、結構破壞、灌溉效果不理想，如果實品質降低、病蟲害發生率高等[5]。結合蘋果園特點，采用合理的灌溉模式如滴灌、噴灌等，對改善蘋果園管理、節約水資源具有重要意義。

1.1 滴灌

滴灌是目前世界上較為先進且推廣相對廣泛的一項節水灌溉技術。經過多年實踐及應用，關于它節水節肥、 提質增效、 改土增產的優點已被很多人知曉，其在農業發展中至關重要的作用也已經被社會認可[6]。

與地面灌溉相比，滴灌滴頭滴水使土壤40～50cm區域保持濕潤，可以減少大部分的水分漂移損失，還可以減少水分深層流失，節水量可達49%[7]。陳汝等的研究表明，與樹盤漫灌相比，滴灌使蘋果樹春梢生長增加14.8%、秋梢縮短11.7%、葉面積增大3.0%，百葉重增加5.8%，葉綠素含量達到13.9%[8]。楊素苗等的研究表明，滴灌同大水漫灌相比，‘富士’蘋果根系活力均值為253.24 μg/（g·h），顯著高于漫灌的240.19μg/（g·h）[9]；且灌溉總量減少54.2%。路永莉等的研究表明，滴灌施肥使渭北旱塬‘紅富士’蘋果產量較傳統施肥增加13.0%，果實硬度增加10.6%，果實商品率提升9.3%，單果重、果型指數及葉片葉綠素含量也表現出增加趨勢[10]。

滴灌有多種方式。普通滴灌 最常見，也稱地表滴灌。即在地表直接鋪設滴灌管[11]；地下滴灌 將滴灌管埋入地下植物根系附近，使水直接灌入植株根區；膜下滴灌 在覆膜條件下使用的滴灌；低壓滴灌 在充分考慮地面高差和灌水器工作壓力的基礎上，既能滿足灌溉要求，又沒有能量浪費的新型滴灌系統[12]。這些滴灌技術在我國干旱半干旱地區很適用，同時也進行了相當面積的推廣[7]。

1.2 噴灌

噴灌是另外一種相對成熟且使用較為廣泛的節水灌溉技術，在北方地區擁有較大的發展優勢和潛力[13]。噴灌同傳統地面灌溉相比，能減少從水源到園地、 再到園地植物根部的輸水和土壤滲漏的水分損失，節水量高達30%～50%，并且灌溉更加均勻，灌溉質量也更高，灌溉時不需要進行土地的額外修整，省時、省力、省工，還減少占地面積。噴灌還能調節果園的小氣候，提升果品質量，防治病蟲害的發生[14]。

李巧珍等的研究表明，噴灌與滴灌、 管灌相比，土壤含水率更高。隨灌溉量的增加，土壤含水率增加，隨土壤深度的加深，土壤含水率上下波動逐漸變??； 從產量看，微噴灌、 滴灌、 管灌產量分別比對照高25.74%、9.99%和0.78%[15]。陳汝等的研究表明，與樹盤漫灌相比，噴灌的蘋果春梢增長9.1%，秋梢縮短8.8%，葉面積增加1.9%，葉綠素含量提升11.5%，百葉重提高5.1%，平均單果重提高1.9%，著色指數提升4.1%，光潔指數提高2.8%，全紅果率提高2.2%，果實可溶性固形物含量提高2.6%，果實硬度增加2.2%，產量提高8.2%[8]。

到2003年底，美國噴灌面積已經占總灌溉面積的50%，達到1090.98 萬hm2。而我國直至2018年噴灌所占份額仍然很小[16]。噴灌作為一種現代化的節水高效灌溉技術，其大力普及將會對中國農業發展起到戰略性的促進作用[17]。

1.3 根系分區交替灌溉

控制性的根系分區交替灌溉技術是一項新型的生物性節水技術。該技術的理論基礎是進行部分根區灌溉，促使非灌溉區域產生逆境生長信號物質并向樹體上部運輸，以調節氣孔開度，減少葉片非必要水分蒸騰，達到節水效果，進而實現提質增效的目的[18]。

鄒養軍等對蘋果園進行1/4、2/4、3/4 根系交替灌水的試驗研究，結果表明，2/4、3/4 根系處理的根系分布更加均勻，根系活力有所提高，并表現出補償生長，各類粗度的根系生物量均增加，植株根冠比增大；1/4、2/4 根系體積灌水同全根系灌水相比，新梢長度降低50.4%、41.5%，葉面積降低32.7%、26.3%，改善了樹冠的光照條件，顯著提高全紅果率，同時水分利用率提高26.1%、18.2%[19]。馬懷宇等的研究表明，根系分區交替灌溉與常規灌水相比，對‘寒富’蘋果葉片凈光合速率和氣孔導度的抑制作用表現更好，葉綠素含量先升高后降低；交替灌水能在減少灌水量的同時，維持較高的光合效率，實現蘋果樹的節水栽培[20]。牛鐵泉等的研究表明，半根及半根交替水分脅迫條件下，蘋果幼苗葉片光合速率、 細胞間隙CO2濃度顯著降低，葉溫顯著升高[21]。張雯等的研究表明，分區交替灌溉同常規灌溉相比，灌水用量減少50%，瞬時水分利用率、總水分利用率和灌溉水生產效率大幅提高，果型指數、單果重、可溶性固形物、果色、光潔指數等均有所提高[22]。

根系分區交替灌溉技術在實際應用中首要解決的問題是使樹體不同根區具有一定的水勢梯度差，結合現有灌溉技術可使此項技術實際應用起來事半功倍。有人提出，采用根系分區交替溝灌系統、根系分區交替穴(皿、坑)灌系統、根系分區交替滴灌(滲灌)系統、根系分區交替微噴灌系統等方式實現植株根區交替干燥與濕潤。根系分區交替灌溉節水效果顯著，投資少，操作簡單，擁有很高的推廣價值及應用前景[23]。

1.4 蓄水坑灌

我國北方地區水資源缺乏較其他地區尤為明顯，且由于降水多集中在6—9月，形成的暴雨較多，由此造成大面積的水土流失[24]。蓄水坑灌是針對我國北方地區水資源緊缺和水土流失嚴重的問題提出的，適用于低山丘陵區果園，能有效解決山地果園灌溉水利用率低的問題。其主要由3部分組成： 固壁設施、 環狀溝、 蓄水坑。雨水過后，山地坡面形成的水會流入蓄水坑，由于坑底不透水，雨水會沿著坑壁環形側向入滲至果樹根系集中層。蓄水坑灌具有攔蓄徑流、 保持水土和提高供水能力，從而提高水分利用率[25]。

張學琴等的研究表明，蓄水坑灌條件下的根系形態指標和根系活力高于地面灌溉，過氧化氫酶活性也高于地面灌溉[26]。郝鋒珍等的研究發現，蓄水坑灌同地面灌溉相比，果樹根長在垂向上分布規律相近，但在地下60cm 處，蓄水坑灌的根長、密度明顯高于地面灌溉，且其根長、密度的峰值下移[27]。張敏的研究發現，蓄水坑灌條件下蘋果樹凈光合速率顯著大于地面灌溉的，且在9—10月果實成熟時的凈光合速率差距最為明顯[28]。馬娟娟的研究表明，蓄水坑灌法同傳統法相比較，具有無法比擬的優勢，從根系生長環境來看，蓄水溝灌改善了土壤中層的透氣性，增強微生物的活性，為樹體養分吸收及利用提供良好條件； 從灌水后期效應來看，由于根系具有向水性，貯存在土壤深層的水分可誘導果樹根深扎，提高果樹的抗旱性； 從土壤水分消耗來看，在不影響作物蒸騰的條件下，蓄水坑灌能夠相對保持土壤表面干燥，有效減少地面蒸發，從而提高水分利用率[29]。

蓄水坑灌是集節水灌溉和水土保持于一體的灌溉方法，能夠兼顧雨水資源的有效利用和土壤資源的有效保護，改善生態環境。蓄水坑灌成本低，技術簡單，在北方地區林果灌溉中擁有較高推廣價值[30]。

2 討論

滴灌、噴灌、根系分區交替灌溉、蓄水坑灌等是在蘋果園內研究及應用較多的幾種灌溉方式，還有其他一些灌溉方式，如涌泉根灌、微孔陶瓷灌溉、樹盤埋罐滲灌等節水灌溉技術。也有人提出非充分灌溉、調虧灌溉和干旱復水灌溉等灌水理論和方法，但這些技術、理論、方法有待進一步研究及探索。隨著我國蘋果產業的繼續發展，經過更多的試驗研究，相信將有更多更好的節水灌溉方法在蘋果園應用。