赵经华，赵付勇，付秋萍，马英杰
（新疆农业大学 水利与土木工程学院，乌鲁木齐 830052）
摘 要：通过大田小区试验与理论分析，研究了6 a生核桃树在不同灌水处理：灌水定额为15 mm滴灌，C1处理；灌水定额为30 mm滴灌，C2处理；灌水定额为45 mm滴灌，C3处理；灌水定额为30 mm涌泉灌，C4处理，对核桃树生理生态、产量及品质的影响。结果表明，各处理间叶绿素最大质量分数以及最终叶面积的关系为：C2处理＞C3处理＞C4处理＞C1处理，处理间有显著性差异；在果实纵横径及核桃体积上，各处理间差异显著，其最终值大小关系为：C2处理＞C3处理＞C4处理＞C1处理；脂肪量在处理间关系为：C2处理＞C4处理＞C3处理＞C1处理；蛋白质质量分数随着灌水定额增加而增加；C2处理单果质量最高、体积最大、出仁率最高且总产量最高。综合考虑，推荐采用C2处理进行灌溉。
关 键 词：滴灌；产量；核桃树；品质
新疆土地资源广阔，气候与环境独特。除了常年干旱少雨这一不利因素外，日照充足、光热资源丰富，只要解决了水源供给问题，就十分有利于林果业的发展。截止2015年，新疆核桃种植面积30万hm2，主要集中在南疆环塔里木盆地区域[1]。当前新疆的果树灌溉技术落后，管理粗放，平均灌溉定额超过18 000 m3/hm2，造成水资源浪费，效益低，严重阻碍了林果产业的发展[2-4]。
随着改革开放的不断深入，经济发展和人民生活水平的提高，核桃的营养价值和保健功效进一步被世人认识和重视；国内外市场对核桃的需求量日益增长，使得核桃及其加工品的售价连年攀升[5-6]，核桃已经成为新疆核桃主产区农村经济社会发展、农民持续增收的支柱产业和主导产业，新疆也成为中国核桃生产的重要主产区之一。为此，对新疆地区核桃种植模式以及灌水方式进行深入研究，在提高核桃产量的同时保持核桃产品的优良品质就显得十分重要。
以新疆南疆地区核桃为研究对象，研究不同灌水模式对核桃产量以及品质的影响，提出适合新疆核桃生产的灌水方式以及灌水定额，为干旱区特色林果业的持续发展、效益提升及生态环境改善提供有力的技术支撑。
试验区位于新疆阿克苏地区红旗坡新疆农业大学林果实验基地内，距市区13 km，地理位置为东经80°14′，北纬41°16′，海拔1 133 m。试验区地处天山中段的托木尔峰南麓，塔里木盆地北缘，属于典型的温带大陆性气候，2005—2015年年平均太阳总辐射量567.136 kJ/cm2，平均年日照时间2 911 h，无霜期达217 d，年平均降水量68.4 mm，年平均气温11.2℃，年有效积温为3 950℃。试验地面积为0.13 hm2，地下水埋深在6 m以下。
供试核桃树栽植于2008年，果树南北行向种植，品种为温185，株行距2 m×3 m，种植密度1 667株/hm2，株高3.8～4.2 m，树体矮小，树冠紧凑；具有二次生长特性，雄花开放二次，其中第一次开花其雌花早于雄花开放。在南疆地区，核桃树4月上、中旬开花，果实8月底成熟。试验时间为2014年3—9月。
试验共设4个处理，分别为灌水定额15 mm滴灌（C1）、灌水定额30 mm滴灌（C2）、灌水定额45 mm滴灌（C3）和灌水定额30 mm涌泉灌（C4）。滴灌管直径为16 mm，滴头流量为3.75 L/h，滴头间距为50 cm，每行树下布设2根滴灌管，分别距树2侧50 cm处；涌泉灌管直径为20 mm，滴头流量为20 L/h，滴头间距为100 cm，每行树下布置1根涌泉灌管。各处理分别设3组重复。各处理均采用当地实际的灌溉制度，具体见表1。
表1 核桃树生育期划分及灌溉制度
1）标准株的选取。在试验田内选取树干主干直径大小相近，树冠冠幅接近，枝条数量相近的核桃树作为样树。
2）叶绿素、叶面积指标测定。叶片叶绿素质量分数采用手持式叶绿素指数仪进行测定，在每棵样树冠层的东南西北4个方向上分别标定3片叶片，每片叶片上取上中下3个位置测定，最后取平均值作为这棵树的叶绿素质量分数，每隔10 d测定1次。叶面积测定是测定叶面径向和横向最大长度，通过换算系数进行换算得到，选样方式与叶绿素测定相同。
3）果实纵横径及体积指标测定。在核桃落花1周后，从每棵样树东南西北4个方向各选定3个核桃，并在核桃横径上标记测横径的位置，采用0.01 mm的电子游标卡尺进行测量，每棵样树测定果实纵横径各12组数据，然后取平均则为本样树的果实纵横径大小。体积测定通过近似椭球体体积计算公式进行换算得到。
4）核桃产量及品质的测定。在核桃成熟时，每个处理选取3棵核桃树进行采摘，同时分别数出每棵核桃树所采摘的核桃个数，然后在每棵核桃树的核桃中随机选出100粒核桃。用精度为0.01 g的电子秤分别测定其每个带青皮核桃质量、去掉青皮核桃湿质量、核桃干质量和拨开核桃后的核桃仁质量，最后取其百粒质量均值换算成核桃产量。品质测定主要对核桃仁进行脂肪、蛋白质测定，测定标准分别为GB50095—2010食品安全国家标准食品中蛋白质的测定方法和GB50096—2003食品安全国家标准食品中脂肪的测定方法。
5）耗水的测定。采用水量平衡的原理，计算滴灌核桃耗水量。公式如下：
式中：ET1-2为1-2时段的耗水量（mm）；i为土壤层序号；m为土壤层序号总数；γi为第i层土壤层干体积质量（g/cm3）；Hi为第i层土壤层的厚度（cm），试验中H=20 cm；Wi1为第i层土壤阶段初的土壤体积含水率（%）；Wi2为第i层土壤阶段末的土壤体积含水率（%）；M为时段内的灌水量（mm）；P为时段内的有效降雨量（mm）；K为时段内地下水补给量（mm）；C为时段内排水量（mm）。
试验数据主要采用Excel进行数据处理及作图分析，SPSS19.0进行相关数据的相关性和差异性的检验分析。
叶绿素是植物光合作用的主要色素，叶绿素质量分数高低将会直接影响到植物进行光合作用，而光合作用是植物合成有机物的过程，所以叶绿素的变化将会对植物有机物的产生造成影响。在不同灌水处理下核桃树叶片叶绿素变化情况见图1。
由图1可以看出，各处理核桃叶片叶绿素量在全生育期内变化规律一致，从开花结果期到果实膨大期快速增大，随后增长速率变得缓慢，最终在油脂转化期达到全生育期中的顶峰；在油脂转化期至成熟期内叶绿素量在缓慢减小，至成熟期叶绿素量快速降低。
图1 不同灌水处理核桃树叶片叶绿素量
各处理间叶绿素最大值时的大小关系是：C2处理＞C3处理＞C4处理＞C1处理。在油脂转化期至成熟期的变化内，各处理叶绿素都在下降，而C3处理叶绿素下降非常缓慢，产生这样变化趋势的原因与油脂转化期内对核桃控水有关，控水前，最后一次灌水的C3处理灌水量最大，在油脂转化期后还能够给核桃树提供较充足的水分，所以叶绿素下降较慢，表明灌水量对叶绿素影响较大。
测量各处理中各生育期叶片叶面积（见表2），在核桃开花结果期各处理间叶面积没有显著性差异，各处理的叶面积相差较小；到了果实膨大期C2和C3处理与C1、C4处理差异显著；在核桃的果实膨大期和油脂转化成熟期叶面积已经生长到顶峰，此时滴灌灌水方式不同灌水定额下，叶面积是随着灌水定额增大先增大后减小，在灌水定额为30 mm时，滴灌C2处理和涌泉灌C4处理灌水方式下，滴灌灌水方式下的核桃树叶片叶面积要大于涌泉灌。C2处理与C1和C4处理有显著性差异。
表2 不同灌水处理核桃树单片叶子叶面积 cm2
注 同列数据不同字母表示的是差异性显著（p=5%），下同。
把核桃看作近似椭圆体，由纵横径根据椭圆形体积计算公式
，（a、b、c表示三坐标轴方向上的数值）计算出核桃体积变化情况，见图2。
图2 不同灌水处理核桃树体积变化规律
由图2看出，核桃果实体积从5月10日—6月7日阶段内以较快的速率增长，在6月7—28日阶段内缓慢增大至最后不再继续增大。由此可知，核桃果实膨大期为5月上旬—6月下旬。在不同灌水处理下，在5月10—31日内之间差异不明显；随着果实体积不断增大，在6月7日后各处理之间的核桃体积差异较大。
在不同灌水处理下核桃果实纵横径与体积见表3。从表3可以看到，果实平均纵径要高于横径14.22%，各处理间核桃的纵径最大与最小值之间的差值要大于横径差值，说明了不同灌水处理对核桃纵径的影响要大。由核桃体积分析出，C1、C2和C3处理有显著性差异，C2和C4处理间没有显著性差异，体积最大的C2处理比体积最小的C1处理高2.93%；各处理间核桃体积大小关系是C2处理＞C3处理＞C4处理＞C1处理。
表3 不同灌水处理下核桃果实纵横径及体积
表3中测定核桃的纵横径是在核桃树上带有青皮测定，收成之后，去掉青皮测定各处理核桃百粒质量，测定其质量、体积以及出仁率，结果见表4。从表4看出，去掉青皮的核桃干质量在11 g左右，C1与C2处理有显著性差异，核桃质量最大的C2处理要比最小的C1处理大36.95%，同时大于C4处理8.80%；由表3和表4对比可知，去掉青皮的核桃体积比带有青皮的核桃体积缩小了55.84%，各处理间带有青皮的体积与去掉青皮体积大小关系一致。去掉青皮的核桃体积C1处理与C2、C3和C4处理有显著性差异。
核桃出仁率是核桃饱满度的数值表现，是核桃仁质量与核桃总质量的比值，其值越高，表明核桃的饱满度越饱高。从表4看出，核桃的出仁率在65%左右，各处理间没有显著性差异，但是各处理核桃出仁率的关系是C2处理＞C3处理＞C4处理＞C1处理。
表4 不同灌水处理下剥掉青皮单个核桃指标
研究表明核桃主要成分有脂肪、蛋白质、维生素、碳水化合物及微量元素等营养成分[7-9]，这些营养成分量决定了核桃果实的品质。在这些营养成分中核桃主要成分为脂肪和蛋白质（见表5），在不同灌水处理下核桃脂肪和蛋白质量差异不显著。在脂肪上，随着灌水定额增大到C2处理的68.2%后开始减小，表明达到一定灌水定额后脂肪就不再随着灌水定额增大而增大。在同为滴灌灌水方式不同灌水定额下核桃的蛋白质，随着灌水定额变大而增大，C3处理灌水定额比C1处理高200%，而蛋白质只相对增多了4.08%。在相同的灌水定额不同灌水方式下分析，同为30 mm的灌水定额，而滴灌灌水方式下蛋白质（19.8%）略小于涌泉灌灌水方式，而脂肪质量分数大于涌泉灌灌水方式。
表5 不同灌水处理核桃果实脂肪、蛋白质量
由核桃树各生育期以及总耗水量看出（见表6），各生育期内核桃树需水量不同，测定出的耗水量也有差异，从各生育期耗水量百分数得到核桃树耗水量变化趋势为先增大后减小，油脂转化期是核桃树耗水量最大的生育期，同时硬核期与油脂转化期耗水量耗水模数总和超过了全生育期的60%，表明了这2个生育期是核桃耗水关键期，需对核桃树灌水进行严格控制。C1、C2、C3处理的灌水定额不同，导致耗水量也有较大差异，核桃树耗水量随着灌水量增大而增大，但当灌水定额不断增加，耗水量随之会下降。相同灌水定额不同灌水方式下C2处理耗水量比C4处理高6.22%。
表6 不同灌水处理各生育期耗水量及耗水模数
由表7可知，在不同灌水处理下核桃产量有着较大的差异。相同灌水方式不同灌水定额下，核桃产量随着耗水量的增加而增加；在滴灌与涌泉灌之间，灌水定额相同，产量却不同，同时滴灌核桃产量比涌泉灌高48.14%，C1和C4处理与C2和C3处理产量有显著性差异，且C2与C3处理产量也有显著性差异；4个处理总产量关系为：C2处理＞C3处理＞C1处理＞C4处理。水分利用效率（WUE）C1处理最高，但是其产量过于偏低，不适宜推荐进行灌溉推广。
表7 不同灌水处理核桃产量及水分利用效率
1）全生育期内核桃树叶片叶绿素量呈抛物线变化，各处理间叶绿素最大值关系为：C2处理＞C3处理＞C4处理＞C1处理。不同灌水处理影响着叶片叶面积的大小，随着灌水定额的增加叶面积终值随之增大，当灌水定额增大到30 mm后，随灌水定额的增加反而变小；滴灌的叶片面积大于涌泉灌的叶片面积。
2）在果实的成型上，各处理核桃体积有显著性差异；不同处理核桃产量有较大的差异，各处理核桃总产量关系为：C2处理＞C3处理＞C1处理＞C4处理，核桃出仁率值大小关系为：C2处理＞C3处理＞C4处理＞C1处理。
3）测定的核桃脂肪量高达66%，蛋白质质量分数随着灌水定额增加而增加。随着灌水定额增加核桃耗水量随之增加，达到一定灌水定额时，核桃耗水量反而减小，这是由于一次过量的灌水，抑制了核桃根部对水分的吸收。在不同灌水处理下核桃产量关系为：C2处理＞C3处理＞C1处理＞C4处理。
综合分析出灌溉定额为30 mm的滴灌较为适合在核桃树中推广使用。
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Effects of Different Irrigation Modes on Yield and Quality of Walnut Trees
ZHAO Jinghua,ZHAO Fuyong,FU Qiuping,MAYingjie
（College of Water Conservancy and Civil Engineering,XinjiangAgricultural University,Urumqi 830052,China）
Abstract：Through field experiment and theory study,the effects of 6 year old walnut tree in different irrigation treatments(the drip irrigation quota for 15 mm，C1;the drip irrigation quota for 30 mm，C2;the drip irrigation quota for 45 mm，C3;the bubble irrigation quota for 30 mm,C4)on peach kernel physiological ecology,yield and quality were studied.The results showed that the chlorophyll maximum mass fraction and final leaf area order were C2＞C3＞C4＞C1,and the difference between all treatments was significant;the differences of fruit diameter and the volume of walnut were also significant among different treatments,the final value of size was C2＞C3＞C4＞C1;the relationship of fat amount among all treatments was C2＞C4＞C3＞C1,the concentration of protein increased with the increase of irrigation quota;C2 treatment had the highest weight,the largest volume,the highest kernel rate and the highest total yield.Therefore the C2 treatment was recommended for walnut tree irrigation.
Key words:drip irrigation;yield;walnut trees;quality
中图分类号：S275.6
文献标志码：A
doi：10.13522/j.cnki.ggps.2017.02.013
文章编号：1672-3317（2017）02-0081-06
责任编辑：赵宇龙
赵经华，赵付勇，付秋萍，等.不同灌水模式对核桃树产量及品质的影响[J].灌溉排水学报，2017，36（2）：81-86.
收稿日期：2016-04-28
基金项目：新疆维吾尔自治区重大专项（201130103-1）；国家科技支撑计划项目（2011Bad29B05）；新疆水利科技项目（2013G05）；新疆水利水电工程重点学科基金项目(XJZDXK-2002-10-05)
作者简介：赵经华（1979-），男，新疆奇台人。副教授，硕士生导师，主要从事节水灌溉技术研究。E-mail：zhaojinghuaxj@126.com