摘要：為探明半干旱區蘋果樹科學合理的灌溉和施肥制度，進行了滴灌條件下北方半干旱地區水肥耦合效應對蘋果樹生長與生理特性影響的試驗，灌水設4個水平，施肥設3個水平，其中灌水處理為田間持水率的75%~90%(W1)、65%~80%(W2)、55%~70%(W3)和45%~60%(W4)，施肥處理為N、P2O5、K2O與風干土質量比分別為0.9、0.3、0.3g/kg(F1)、0.6、0.3、0.3g/kg(F2)和0.3、0.3、0.3g/kg(F3)。結果表明：不同水肥耦合處理下蘋果幼樹各生育期植株生長量、葉面積和干物質量最大值均出現在F1W2處理，最小值均出現在F3W4處理，植株生長量和葉面積在萌芽開花期、新梢生長期、坐果膨大期和成熟期較F1W1處理分別增加了6.9%、6.2%、11.0%、2.7%和9.3%、5.8%、5.0%、3.3%，生長指標一定程度上可以反映作物的生理特性。隨著蘋果幼樹的生長，不同水肥耦合處理對蘋果幼樹葉片SPAD的影響越來越大，蘋果幼樹全生育期耗水量隨灌水量和施肥量的增加呈遞增的趨勢，在F1W2處理下水分生產率均達到最大值(2.43kg/m3)，且與F1W1處理相比增加了14.6%，耗水量卻減少了12.2%。蘋果幼樹凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度的最大值均出現在F1W1處理，F1W2處理與其相比分別降低了4.2%、9.7%和4.2%，但水分利用效率提高了5.9%，最大值也出現在F1W2處理。綜上，F1W2水肥處理為最佳的水肥耦合模式，是最佳的灌溉和施肥制度。

　　關鍵詞：蘋果;滴灌;水肥耦合;生長特性;生理特性

　　引言我國水資源十分緊缺，人均水資源量僅有2100m3，僅為世界人均水平的28%，農業灌溉用水效率為0.548，灌水利用效率低也是導致水資源緊缺的主要原因之一[1]。目前在大田生產中，化肥利用率平均僅為30%，化肥在實際生產中損失非常嚴重[2]。

　　農作物論文范例： 農村勞動力轉移對蘋果生產效率的影響研究

　　造成我國水肥利用率低的主要原因包括過量灌溉和過量施肥，眾所周知，以水促肥，以肥調水，兩者相輔相成，合理的灌溉和施肥制度是獲得作物高產、高效的必由之路。滴灌是節水灌溉主要技術之一，滴灌和施肥一體化條件下水分與肥料對作物的生長發育是相互的，而同一作物在不同的水肥供應條件下生長情況又大不相同，水肥之間存在一定的耦合效應[3-5]。

　　水肥耦合效應的核心是強調影響作物生長的水、肥兩大因素之間的有機聯系，利用二者之間的耦合效應進行水肥及作物的綜合管理，提高作物的生產力和水肥利用效率。近些年國內外學者對水肥耦合效應進行了一些研究，但主要集中在小麥、玉米、番茄和黃瓜等糧食或蔬菜作物上[6-11]，而水肥耦合效應對果樹的影響研究報道較少。因此探討滴灌條件下北方半干旱地區水肥耦合效應對蘋果樹生長和生理特性的影響，尋求科學合理的灌溉和施肥制度，以保障北方半干旱地區果樹產業健康發展。

　　1材料與方法

　　1.1試驗地概況

　　試驗于2019年3—10月在河南省洛陽市河南科技大學農業工程實驗中心田間試驗大棚內進行(北緯34°66′，東經112°37′)，該區域屬于半濕潤半干旱地區，海拔172m，年平均氣溫12~15℃，年平均降水量為600mm左右，降雨多集中在7、8、9月，年平均蒸發量為1200mm，無霜期為218d，年平均日照時數為2291.6h。

　　試驗采用桶栽方式，供試土壤為褐土，每桶裝土30kg(土壤自然干燥后磨細過5mm篩)，裝土容重1.31g/cm³，土壤理化性質為：硝態氮質量比為16.4mg/kg，銨態氮質量比為8.3mg/kg，有效磷質量比為13.2mg/kg，速效鉀質量比為198mg/kg，pH值8.03，田間持水率為24.1%(質量含水率)。供試果樹為4年生紅富士蘋果樹(基砧為黃海棠)，蘋果幼樹于2019年3月20日開始水肥處理。

　　1.2試驗設計

　　試驗采用滴灌方式進行，設灌水和施肥2因素，其中灌水設4個水平，施肥設3個水平，試驗進行完全組合設計，共12個處理，3次重復，選取36株長勢和大小均一的桶載蘋果樹。氮、磷、鉀肥分別為尿素、磷酸氫二銨和硫酸鉀，肥料一次性隨水施入。采用稱重法和取土烘干法控制其土壤水分含量。

　　1.3測定項目及方法

　　1.3.1植株生長量和葉面積測定

　　用卷尺直接測定蘋果樹植株高度，從基砧部開始至樹體最高點，每個生育期最后一天測定一次，兩次測定的差值即為該生育期的植株生長量(cm)。各生育期為：萌芽開花期(3月20日—4月18日)、新稍生長期(4月19日—5月18日)、坐果膨大期(5月19日—6月17日)、成熟期(6月18日—7月17日)。單片葉面積采用手持葉面積儀(LI-3000C型，LI-COR，美國)，每個生育期最后一天測定，測定時隨機選取樹體不同方位的10片葉子取平均值，單片葉面積乘以葉片總數即為植株葉面積(m2/株)。

　　1.3.2干物質量測定及耗水量和水分生產率計算

　　將蘋果樹整株放入105℃的干燥箱內殺青后干燥至質量恒定，百分之一天平測定其干物質量。作物耗水量計算式為[12]ET=P+U+I−D−R−Δ(1)式中—作物耗水量—降水量—地下水補給量—灌水量—徑流量—深層滲漏量Δ—生育期土壤水分變化量由于采用大棚及桶載種植，故、、和均忽略不計，式(1)簡化為ET=I−ΔW(2)作物水分生產率(kg/m3)表示為作物單位水量消耗所能獲得的產量，反映了作物產出量與其耗用水量間的關系，可定義為[13-14]WP=/(3)式中WP—水分生產率—干物質量。

　　1.3.3葉綠素

　　SPAD值和光合特性測定及水分利用效率計算采用便攜式葉綠素儀(SPAD-502型，KniocaMinolta,日本)測定葉綠素SPAD值，測定時每株隨機選取10片蘋果葉取平均值。光合特性的測定采用光合測定儀(LI-6400型，LI-COR，美國)，在蘋果需水關鍵的坐果膨大期(6月10日)上午10:00測定，每個處理選取5片葉子取平均值。測定指標包括：光合速率、蒸騰速率和氣孔導度。葉片瞬時水分利用效率(UE,μmol/mol-1)計算公式為UE=/(4)

　　1.4數據處理

　　采用Excel2016對數據進行整理和作圖，采用SPSSStatistics19.0統計軟件進行方差分析和顯著性檢驗。

　　2結果與分析

　　2.1水肥耦合對蘋果幼樹不同生育期植株生長量的影響

　　水肥處理對蘋果幼樹不同生育期植株生長量的影響，其中不同灌水處理對蘋果幼樹成熟期植株生長量產生了顯著影響(<0.05)，對其他生育期均產生了極顯著的影響(<0.01);不同施肥處理對蘋果幼樹各生育期植株生長量均產生了顯著影響(<0.05);水肥交互作用對蘋果幼樹萌芽開花期和成熟期植株生長量產生了極顯著影響(<0.01)，對新梢生長期產生了顯著影響(<0.05)，對坐果膨大期影響不顯著;灌水、施肥處理以及水肥交互作用對蘋果幼樹全生育期植株生長量均產生了極顯著影響(<0.01)。

　　灌水量相同時，蘋果幼樹植株生長量隨施肥量的增加而增加，由大到小依次為F1、F2、F3;施肥量相同時，在F1和F2施肥處理下，蘋果幼樹植株生長量由大到小依次為W2、W1、W3、W4，在F3施肥處理下，蘋果幼樹植株生長量由大到小依次為W1、W2、W3、W4，這說明在施肥量達到一定條件時，輕度的水分虧缺處理反而更有利于蘋果幼樹植株的生長，但在低肥條件下植株生長量依舊表現為隨灌水量的增加而增加。

　　不同水肥處理下蘋果幼樹各生育期植株生長量最大值均出現在F1W2處理，萌芽開花期、新梢生長期、坐果膨大期、成熟期分別為10.9、15.4、13.1、7.6cm，較高水高肥的F1W1處理分別增加了6.9%、6.2%、11.0%、2.7%，最小值均出現在F3W4處理，分別為5.1、10.1、6.4、3.8cm，最大最小差值分別為5.8、5.3、6.7、3.8cm，由大到小依次為坐果膨大期、萌芽開花期、新梢生長期、成熟期，這說明不同水肥處理對蘋果幼樹坐果膨大期和萌芽開花期植株生長量影響最大，也說明了蘋果幼樹坐果膨大期和萌芽開花期較其他生育期需水需肥敏感。

　　在F1、F2和F3條件下，各灌水處理蘋果幼樹全生育期植株生長總量分別為165.1、149.5、127.8cm，F2和F3分別比F1減少了9.4%和22.6%;在W1、W2、W3和W4條件下，各施肥處理蘋果幼樹全生育期植株生長總量分別為120.3、123.7、106.7、91.7cm，W2和W1處理差異不大，比W1處理增加了2.8%，W3和W4處理分別比W1處理減少了11.3%和23.8%。

　　2.2水肥耦合對蘋果幼樹不同生育期葉面積的影響

　　水肥處理對蘋果幼樹不同生育期葉面積的影響，其中不同灌水處理對蘋果幼樹各生育期(萌芽開花期、新梢生長期、坐果膨大期、成熟期)葉面積均產生了極顯著影響(<0.01);不同施肥處理對蘋果幼樹萌芽開花期和坐果膨大期葉面積產生了顯著影響(<0.05)，對新梢生長期葉面積產生了極顯著影響(<0.01)，對成熟期葉面積影響不顯著;水肥交互作用對蘋果幼樹萌芽開花期和坐果膨大期葉面積產生了極顯著影響(<0.01)，對其他生育期葉面積影響不顯著。

　　灌水量相同時，蘋果幼樹葉面積隨施肥量的增加而增加，由大到小依次為F1、F2、F3;施肥量相同時，在F1和F2施肥處理下，蘋果幼樹葉面積由大到小依次為W2、W1、W3、W4，在F3施肥處理下，蘋果幼樹植株生長量由大到小依次為W1、W2、W3、W4，這說明在施肥量達到一定條件時，輕度的水分虧缺處理反而更有利于蘋果幼樹葉片的生長，但在低肥條件下葉面積依舊表現為隨灌水量的增加而增加。

　　不同水肥處理下蘋果幼樹各生育期葉面積最大值均出現在F1W2處理，萌芽開花期、新梢生長期、坐果膨大期、成熟期分別為1.29、1.81、2.11、2.19m2/株，較高水高肥的F1W1處理分別增加了9.3%、5.8%、5.0%、3.3%，由大到小依次為萌芽開花期、新梢生長期、坐果膨大期、成熟期，這說明輕度的水分虧缺處理有利于蘋果幼樹葉片的生長但隨著蘋果幼樹的生長高水高肥的F1W1處理與F1W2處理間的差異越來越小;最小值均出現在F3W4處理，分別為0.7、1.03、1.23、1.33m2/株，最大最小差值分別為0.59、0.78、0.88、0.86m2/株，由大到小依次為坐果膨大期、成熟期、萌芽開花期、新梢生長期，這說明水肥處理對蘋果幼樹葉面積的影響在生育前期和中期越來越大，但在生育后期(成熟期)趨于穩定。

　　在F1、F2和F3條件下，各灌水處理蘋果幼樹全生育期葉面積增長總量分別為7.66、6.95、6.39m2，F2和F3分別比F1減少了9.3%和16.6%;在W1、W2、W3和W4條件下，各施肥處理蘋果幼樹全生育期葉面積增長總量分別為5.92、5.86、4.94、4.28m2，W1和W2處理差異不大，W2、W3、W4處理分別比W1處理減少了1.0%、16.6%、27.7%。

　　2.3水肥耦合對蘋果幼樹不同時期葉綠素含量的影響

　　水肥處理對蘋果幼樹不同時期葉綠素含量(SPAD)的影響，其中4月3日和4月18日為萌芽開花期，5月3日和5月18日為新梢生長期，6月2日和6月17日為坐果膨大期，7月2日和7月17日為成熟期。

　　不同灌水處理對蘋果幼樹新梢生長期SPAD產生了顯著影響(<0.05)，對坐果膨大期和成熟期產生了極顯著影響(<0.01);不同施肥處理對蘋果幼樹新稍生長期和坐果膨大期SPAD產生了顯著影響(<0.05)，對成熟期產生了極顯著影響(<0.01);水肥交互作用對對蘋果幼樹新梢生長期SPAD產生了顯著影響(<0.05)，對坐果膨大期和成熟期產生了極顯著影響(<0.01);灌水、施肥和水肥交互作用對蘋果幼樹萌芽開花期SPAD影響均不顯著。

　　蘋果幼樹SPAD隨生育期不斷增加，在萌芽開花期和新梢生長期急劇增加，隨后在坐果膨大期和成熟期增加逐步趨于平緩。灌水量相同時，蘋果幼樹在新稍生長期、坐果膨大期和成熟期SPAD隨施肥量的增加而增加，由大到小依次為F1、F2、F3;施肥量相同時，在F1和F2施肥處理下，新稍生長期SPAD由大到小依次為W2、W1、W3、W4，在F3施肥處理下由大到小依次為W1、W2、W3、W4，在坐果膨大期和成熟期各施肥處理SPAD由大到小依次為W1、W2、W3、W4。

　　不同水肥處理下蘋果幼樹新梢生長期SPAD最大值(57.5)出現在F1W2處理，坐果膨大期和成熟期SPAD最大值均出現在F1W1處理，分別為64.4和68.1;新梢生長期、坐果膨大期和成熟期SPAD最小值均出現在F3W4處理，分別為50.6、55.9和58，與最大值的差值由大到小依次為成熟期、坐果膨大期、新梢生長期，這說明隨著蘋果幼樹的生長，不同水肥處理對蘋果幼樹葉片SPAD的影響越來越大。

　　2.4水肥耦合對蘋果幼樹全生育期干物質量和水分生產率的影響

　　水肥處理對蘋果幼樹全生育期干物質量、耗水量和水分生產率的影響，灌水對蘋果全生育期干物質量、耗水量和水分生產率產生了極顯著影響(<0.01)，施肥對蘋果全生育期干物質量、耗水量產生了顯著影響(<0.05)，對水分生產率影響不顯著;水肥交互對蘋果全生育期干物質量產生了顯著影響(<0.05)，對耗水量和水分生產率影響不顯著。

　　3討論

　　灌水量和施肥量是影響作物生長發育的兩個關鍵因素[15]，合理的灌溉和施肥制度可以促進作物的健康生長[16-17]。前人研究表明，一定程度上增加灌水量和減少施肥量可以促進辣椒植株的生長量和干物質量[18];灌水和施肥有明顯的交互作用，灌水量和施氮量控制在一定區間可以提高玉米的株高、葉面積和產量[19];在不同灌水處理下，增加施氮量均能夠顯著增加水稻株高和葉片SPAD，高的施肥量能夠一定程度彌補灌水量減少對植株生長的影響[20];水肥耦合條件下，小粒咖啡苗木的株高、葉面積和干物質量均隨灌水量和施肥量的增加而增加[21]。

　　本研究表明，灌水量相同時，蘋果幼樹植株生長量、葉面積、SPAD和干物質量均隨施肥量的增加而增加，由大到小依次為F1、F2、F3;施肥量相同時，在F1和F2施肥處理下，蘋果幼樹植株生長量、葉面積、SPAD和干物質量由大到小依次為W2、W1、W3、W4，在F3施肥處理下，由大到小依次為W1、W2、W3、W4，這說明在施肥量達到一定條件時，輕度的水分虧缺處理反而更有利于蘋果幼樹植株的生長和生物量的積累，但在低肥條件下植株生長量、葉面積、SPAD和干物質量依舊表現為隨灌水量的增加而增加，這與前人在水肥耦合條件下對兩年生蘋果幼樹的研究結果并不一致[22]。

　　作物水分生產率反映了作物產出量與其耗用水量間的關系[23]，作物耗水量和灌水量密切相關，施肥量一定程度也會影響作物的耗水量。前人研究表明，不同水肥條件下溫室黃瓜全生育期耗水量隨灌水量的增加而增加，生育后期隨著灌溉量的增加黃瓜耗水量逐漸趨于平穩[24];灌水量在一定條件下，施氮量超過300kg/hm2不僅不能增加番茄產量，而且降低了番茄水分生產率[25];不同水氮耦合條件下灌水量和施肥量對黃金梨水分生產率影響顯著，水分生產率隨施肥量的增加而增加，隨灌水量的增加呈現“U”形變化[26]。

　　本研究表明，蘋果幼樹全生育期耗水量隨灌水量和施肥量的增加呈遞增的趨勢，在F1施肥處理下，蘋果全生育期水分生產率由大到小依次為W2、W3、W4、W1;在F2施肥處理下，由大到小依次為W3、W2、W4、W1;在F3施肥處理下，由大到小依次為W3、W4、W2、W1，這說明蘋果幼樹在充分供水時水分生產率反而最小。作物光合、蒸騰和呼吸作用是其重要的生理特性，水分和肥料在此過程中起著非常重要的作用[22]。

　　前人研究表明，不同水肥條件下紅棗凈光合速率與蒸騰速率、氣孔導度之間密切相關，過高或過低的灌水量均不利于紅棗光合作用和生長發育，較低的施肥量可以促進其生長[27];水肥耦合條件下增加灌水量一定程度上可以提高小粒咖啡苗木的水分利用效率，高水中肥耦合能夠促進其生長和增加水分利用效率[21];灌水量和施肥量均對沙土馬鈴薯水分利用效率有顯著影響[28]。

　　本研究表明，灌水量相同時，蘋果幼樹凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和水分利用效率基本上隨施肥量的增加而增加由大到小依次為F1、F2、F3;施肥量相同時，蘋果幼樹凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度隨灌水量的增加而增加，由大到小依次為W1、W2、W3、W4，而水分利用效率在F1和F2施肥處理下，由大到小依次為W2、W1、W3、W4，在F3施肥處理下，由大到小依次為W1、W2、W3、W4，這說明施肥量達到一定條件時，輕度的水分虧缺處理更有利于提高蘋果幼樹葉片的瞬時水分利用效率。作物生長量、葉面積和干物質量是反映植物生理生化的指標，對于深入研究光合效率、蒸騰速率和逆境脅迫等生理指標有重要意義[29]。

　　前人研究表明，蘋果幼樹植物生長量、葉面積分別與凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度呈現較好的直線線性關系[30]。本研究表明，蘋果幼樹植株生長量和葉面積與凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、生育期耗水量以及水分利用效率間具有較好的直線線性關系，蘋果幼樹干物質量與植株生長量、葉面積、SPAD、凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、生育期耗水量以及水分利用效率間也具有較好的直線線性關系，這說明不同水肥處理條件下蘋果幼樹植株的生長、葉面積和干物質量與這些指標密切相關，生長指標一定程度上可以反映作物的生理特性。

　　4結論

　　(1)蘋果幼樹植株生長量、葉面積和干物質量隨施肥量的增加而增加，輕度的水分虧缺處理反而更有利于蘋果幼樹植株的生長和生物量的積累，不同水肥處理下蘋果幼樹各生育期植株生長量、葉面積和干物質量最大值均出現在F1W2處理，最小值均出現在F3W4處理。植株生長量和葉面積在萌芽開花期、新梢生長期、坐果膨大期、成熟期較高水高肥的F1W1處理分別增加了6.9%、6.2%、11.0%、2.7%和9.3%、5.8%、5.0%、3.3%。全生育期干物質量最大值為543.27g/株，與F1W1處理相比僅增加了0.8%。

　　(2)灌水、施肥和水肥交互作用對蘋果幼樹萌芽開花期SPAD影響均不顯著，不同水肥處理下蘋果幼樹新梢生長期SPAD最大值出現在F1W2處理，坐果膨大期和成熟期SPAD最大值均出現在F1W1處理，最小值均出現在F3W4處理，隨著蘋果幼樹的生長，不同水肥處理對蘋果幼樹葉片SPAD的影響越來越大。

　　(3)蘋果幼樹全生育期耗水量隨灌水量和施肥量的增加呈遞增趨勢，在充分供水時水分生產率反而最小，在F1W2水肥處理下蘋果幼樹全生育期水分生產率均達到最大值2.43kg/m3，且與F1W1處理相比增加了14.6%，耗水量卻減少了12.2%，F1W2水肥處理為最佳的水肥耦合模式。

　　(4)蘋果幼樹凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度基本上隨灌水量和施肥量的增加而增加，輕度的水分虧缺處理更有利于提高蘋果幼樹葉片的水分利用效率。不同水肥處理下蘋果幼樹凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度的最大值均出現在高水高肥的F1W1處理，F1W2處理與其相比，分別降低了4.2%、9.7%和4.2%;水分利用效率最大值出現在F1W2處理，比F1W1處理提高了5.9%。

　　(5)不同水肥耦合條件下蘋果幼樹植株的生長量、葉面積和干物質量密切相關，與SPAD、凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、生育期耗水量以及水分利用效率間也具有較好的直線線性關系，生長指標一定程度上可以反映作物的生理特性。

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　　作者：周罕覓張碩杜新武牛曉麗王升升解曉琳