水肥耦合在我国果树上的应用现状及展望

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果树产量的高低与品种遗传特性、环境因素、 栽培管理技术等有关。产量因素构成包括果枝率、 结果系数、坐果率、平均单果重、单株产量等。水肥 耦合对作物产量的影响主要反映在水肥供应水平 上,不同肥水条件下,作物的产量表现不同。在水 肥不足的情况下,补充水分可增加产量,施肥的增 产效果大于水分的增产效果。当土壤自然肥力水 平低时,施肥的增产效果显著。而随着自然肥力提
施肥提供依据,为优质果品生产提供水肥耦合效
应的可调控技术途径。侯彦林[27]提出“生态平衡施
肥”的理论认为,应从作物产量、品质、生产成本、
土壤培肥、农田污染等方面综合考虑施肥效益,这
对当前水肥耦合中关于不同作物最佳施肥量的研
究有一定的指导意义。
在水肥耦合研究的基础上,运用先进的计算
机技术,将果树、水肥因子与环境条件三者有机结
水肥耦合效应在果树产量和品质上的研究较 为集中,针对生态环境上的影响研究报道不多,在 这方面应加深加强研究。在对果树的研究上,加强 研究节水及提高其水分利用效率,研究果树中水 分影响其它主要养分的吸收以及养分影响果树抗 旱抗涝能力的基本规律,加强对果树在不同生育 时期的养分施用比例和数量,进一步研究在微灌 条件下果树的需水需肥规律,加强水肥耦合效应 对果树产量、品质影响的研究,为果品科学灌溉与
冯耀祖[2]采用二次通用旋转设计,在滴灌条件 下研究了全球红葡萄灌溉和施肥与葡萄产量关 系:对葡萄产量作用大小顺序为:施氮量>施钾 量>灌水量>施磷量;对葡萄产量建立数学模型 后,得到葡萄最高产量的最佳水肥组合值:灌水量 1640m3/hm2, 施 氮 量 148.4 m3/hm2, 施 磷 量 94.5m3/hm2,施钾量 69.9 m3/hm2。安华明[3]以柑桔为 材料,研究了水肥耦合对柑桔产量的影响,结果表 明水肥耦合能显著提高柑桔的产量,比对照增加 了约 600kg/ 667m2,比肥料干施处理也提高了约 130kg /667m2。说明肥与水的协调作用增加了柑桔 树体对肥料的吸收利用效率。朱德兰[4]运用 4 因 素 3 水平在黄土高原地区对红富士苹果作了水肥 耦合试验,结果表明对产量和水分利用效率的重 要性顺序为施肥量 > 灌水时间>肥料配比>灌 水量;对净增值率的重要性顺序是:肥料配比>施 肥量>灌水时间>灌水量。最优的处理组合是 N: P:K=1:1:2,施肥量基准 0.6kg,灌水时间为冬灌 + 花前期 + 幼果期 + 膨大期,灌水定额为 82.5m3/hm2。王进鑫[5]等结果表明,在渭北旱塬南 缘,采取合理的水肥组合与管理措施,可显著改善 矮化红富士幼树的营养状况,促进新梢生长和提 早开花结实。在贫水年,降水可满足幼树生长需 要,补充灌水虽可促进春梢生长,但对提早开花结 实有负作用;不施肥或施肥不足,则成为影响红富 士幼树生长、发育和早实性的主要限制因子。增施 有机肥(混合厩肥)24536 kg/hm2,无机肥 N、K2O 各 45918 kg/hm2,P2O5 32119 kg/hm2, 补 充 灌 水 35.8mm 可使春梢生长量达到最大,对迅速扩冠成 形极为有利;同时该施肥、灌水水平亦可使栽后第 3 年开花株率达 70.1%。
在水肥耦合效应分析中,多数研究者都对作 物产量与水、肥之间的数量关系建立了模型。在目 前所建立的水肥耦合模型中,基本上是以水分和 肥料为自变量,以产量为因变量建立的二次回归 方程。肥的因素一般只以施肥量为主,忽视了土壤 基础肥力因子,由于作物从土壤中摄取的养分占 50%以上,若不考虑土壤供应养分的情况,得出的 水分和肥料的耦合模型就缺乏共性,通用性不强, 难以在不同肥力水平的田块上推广应用。对水肥 耦合模型,除建立产量— ——水分—— —肥料的二次 回归模型外,还应当建立作物生长机理模型,即通 过土壤—植物系统内的质流、蒸腾、光合及同化作 用的关系建模,根据模型计算不同水分、养分条件 下的作物产量,便于进行多变量条件下产量形成 因素的分析。应更加重视选用田间试验。模拟试验 由于条件可控性较高,试验设计可达到较高的精 确性,适合于不同水肥条件对作物生理影响方面 的研究。
基金项目:新疆维吾尔自治区重大专项“果树营养特性与 水肥耦合技术研究”(200731136- 5);土壤学自治区重点 学科资助。
高,水分作用越来越大,并且水肥对产量有耦合效 应。施肥有明显的调水作用,灌水也有显著的调肥 作用。灌水量少时,水肥的交互作用随肥料用量增 高而增高,灌水量高则有相反趋势。水肥耦合存在 阈值反应,低于阈值,增加水肥投入增产效果明 显;高于阈值,增产作用不大。
苹果对氮肥的利用率低于一般大田作物,施 入土壤中的氮素,在果园中不足 20%被果实带 走,与其它作物比较,果园深层土壤中的硝态氮的 累积量最高,吕殿青[14]等的研究结果表明陕西关 中黄土区 8 年生苹果园 2~4m 的土层中硝态氮的 积累量高达 1812kg/hm2,而一般农田的累积量仅 102kg/hm2,造成这种结果的原因是果园施氮量高 于一般农田,而苹果对肥料氮的利用率低于一般 作物。研究表明,苹果的年施氮量一般为果实带走 氮量的 3~4 倍,而国内有些果园则高达 10 倍以 上[11]。
合起来,建立果园水肥高效管理信息系统,将会大
大促进我国农业向高产、优质和高效方向发展。
(收稿:2009- 11- 03)
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率的研究也证实施用氮肥可提高苹果幼树的水分 利用效率。曹冬梅[18]研究了钾对苹果幼பைடு நூலகம்水分状 况的影响,结果表明根外施钾可提高苹果幼树叶 片的相对含水量,且具有叠加效应。促进树体蒸腾 速率,保证光合速率的有效进行。
过量地施用肥料,会降低果树水分利用效率, 因为过多的肥料增加了土壤溶液的浓度,降低了 土壤总水势,增加果树根系吸水的难度,产生水分 胁迫,所以势必会降低对水分的利用效率;适量施 肥能提高土壤水势,从而提高土壤水分的有效性, 使一部分原来对植物生长“无效”的水变得“有 效”,使植物能够吸收更多的土壤水分,提高了水 分利用效率。大量研究资料表明,在旱地条件下随 降水量的增加,肥料的生产效率提高,而随施肥量 的增加,水分利用效率亦相应提高。 2 果树水肥耦合研究中存在的问题与展望
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水肥耦合在我国果树上的应用现状及展望
孙 霞 柴仲平 蒋平安 (新疆农业大学草业与环境科学学院,乌鲁木齐 830052)
水肥耦合是指水分和肥料二因素之间的相互 作用对植物生长及其利用效率的影响。以往对大 田作物的水肥耦合技术和效果研究较多,目前在 果树植物上报道较少。果园系统中,水分和养分之 间、各养分之间相互促进与拮抗的动态平衡关系, 以及这些相互作用对果树生长发育和产量形成的 影响称为果树的水肥耦合效应。果树耗水量大,但 水的利用率很低,我国只能达到 40%,肥料利用 率仅为 30%左右,而发达国家一般为 50%~60%[1]。 如何根据水分条件,在不增加施肥量的前提下,通 过“以水调肥”、“以肥控水”的水肥耦合效应来 提高果树水肥利用效率及果树品质,变得非常迫 切。因此,合理施肥和灌溉,充分发挥肥和水的协 同作用,不仅可以提高肥水利用效率、节本增效; 而且又能减少肥料对环境的污染,节约水肥资源, 改善生态环境,是果树无公害生产的重要环节。 1 水肥耦合在果树上的研究应用现状
苹果需钾量大,增施钾肥能促进果实增大,增 加果实单果重。钾能促进梨果膨大,提高果实的含 糖量,改善梨内、外品质。何忠俊等[9]的研究结果也 表明施钾可增加酥梨一级果率,提高可溶解性固 形物、可溶性糖、Vc 含量,提高糖酸比及果实硬 度,增大果个。此外,氯化钾有显著降低病果率的 作用。彭福田和姜远茂[10]在不同类型苹果园的研 究也表明,在供钾 0~150mg/kg 范围内,苹果产量 随土壤含钾量的增加而提高,但土壤供钾过高也 不利于产量的提高。森—山崎试验结果表明,钾浓 度从 0mg/kg 提高到 100mg/kg,红玉和国光苹果的 单果重分别从 136g 和 94g 提高到 211g 和 207g,
而且高钾处理含糖高,色泽也较好[11]。 1.3 水肥耦合对果树养分、水分利用率的影响
水肥结合是充分发挥养分资源利用效率的有 效措施。在实际生产中,养分利用效率不高、损失 率大等问题的产生往往与不当的水分管理有关。 过量灌水不仅会造成作物根系生长发育不良,影 响根系对养分的吸收,同时会引起氮素等养分的 淋洗损失,不利于提高肥料利用效率;而土壤干旱 也会使肥效难以发挥,施肥不当时还会发生烧根 等现象,不利于养分吸收及果树生长,尤其在土壤 贫瘠、肥力低的果园上,将水、肥管理有机结合,是 节约水分、养分,提高果树产量的有效方法。李生 秀等研究认为干旱胁迫下施肥可促进作物根系的 发育和摄取转运土壤水分的能力,扩大作物觅取 水分和养分的空间,提高作物蒸腾量和水分利用 效率[12- 14]。
人们在长期的果树生产实践与研究中发现, 不同的水肥耦合程度及其动态变化模式都直接或 间接影响其营养成分含量和组成比例,从而影响 到果树的产量与品质。在不同的供水水平下,果树 对其它养分的吸收和利用效率都明显不同;在不 同的施肥水平上,果树的抗旱抗涝能力也不同。水 肥的协同耦合作用对产量的增产原因之一是适当 的水肥耦合改善了作物的生物学性状。 1.1 水肥耦合效应对果树产量的影响
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王斌[6]在黄土高原沟壑区苹果园水肥耦合试 验得到不同树龄期苹果树最佳的水肥耦合量及形 式,苹果园实行灌水、施肥量、时间、部位、次数、方 式上的耦合施用,可以起到合理施肥,培肥地力, 以肥调水,以水促肥的协同效应。水肥耦合后,提 高经济效益 12.5%~25.7%。邱继水[7]在微喷灌溉条 件下,研究了水肥耦合对香蕉生长和产量的影响。 结果表明:水肥耦合微喷灌溉可减少香蕉施肥量 30%以上;在雷州半岛较传统人工淋灌撒肥缩短 香蕉生育期 24.9d,增加产量 17.6%,在珠江三角 洲缩短香蕉生育期 12.3d,增加产量 12.1%。
大量研究资料表明,水分、养分具有相互促 进、相互影响的关系,水肥的协同管理,不仅能够 提高水肥的利用效率,而且能够提高果树产量、品 质和减少水肥浪费和环境污染。 1.2 水肥耦合效应对果树品质的影响
张立新[8]对红富士苹果的水钾交互作用、品质 效应及耦合模型进行了研究,建立了苹果产量、一 级果占有率、可溶性固形物浓度与氯化钾、硫酸 钾、水三因素之间的函数模型,分析得到的各因素 对产量和品质的影响顺序为:水>硫酸钾>氯化 钾;一级果占有率,可溶性固形物浓度与产量顺序 一致。冯耀祖[2]在滴灌条件下对葡萄的研究表明: 灌水不利于葡萄糖分的积累,但可通过施肥与肥 料的交互作用,削弱甚至消除这一不利因素。灌溉 量过大,施肥量过高,不利于葡萄品质的提高,水 肥利用率下降。对葡萄糖度的作用顺序为:灌水 量>施氮量>施磷量>施钾量;对葡萄单粒重的 作用顺序为:施氮量>灌水量>施磷量>施钾量; 安华明[3]的研究结果也表明水肥耦合对增加柑桔 果实糖和 Vc 的含量具有明显作用。
杜太生[15]研究了不同根区湿润方式对葡萄生 长和水分利用的影响,结果表明,当灌水量减半 时,尽管葡萄的生长受到了抑制,但交替滴灌处理 葡萄生长状况优于固定一侧滴灌,控制供水条件 下葡萄叶片气孔导度下降,光合作用降低不明显, 而蒸腾速率大大降低,水分利用效率明显提高,表 明在葡萄上应用根系分区交替滴灌可以达到调控 营养生长与生殖生长,减少生长冗余,大量节水而 提高水分利用效率的目的。曲桂敏[16- 17]研究了不 同水分状况下钾对苹果水分利用效率的影响,结 果表明,在干旱条件下,施钾肥植株因改善了光合 作用(Pn),降低了蒸腾作用(Tr),从而能明显提 高水分利用率(WUE);在充足供水条件下,植株 施钾肥后气孔导度(Gs)明显增大,Pn 和 Tr 同时被 提高,但因 Tr 的提高幅度更大,导致了 WUE 的 降低。同时,曲桂敏在氮素对苹果幼树水分利用效
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