基于灰枣产量和品质的水氮耦合效应研究

柴仲平，王雪梅，孙 霞，蒋平安，芦修文

（1.新疆农业大学 草业与环境科学学院，乌鲁木齐830052；2.新疆师范大学 地理科学与旅游学院，乌鲁木齐 830054）

枣树原产于我国［1－2］，是我国特有的经济树种之一［3］，主要的木本粮食树种，素有“铁杆庄稼”之称［4］。枣果营养十分丰富，是滋补佳品。目前枣果己被加工为各种系列产品，受到国内外消费者的普遍欢迎。枣树具有防风、固沙、降低风速、调节气温、防止和减轻干热风的作用［5］，又以胁地作用小、经济效益高等特点成为理想的农田林网树种，也是林粮间作发展立体农业的优良树种。西北干旱荒漠地区，光热资源充足，昼夜温差大，适宜枣树栽培的小气候较好。但由于北方地区气候干燥，降水量少，有限降水使枣树生长期内不可避免地出现水分亏缺。水分不足必然影响土壤养分的运移和向植物的供应。因此，如何充分利用和发挥有限的灌溉条件来提高肥料的利用效率和枣树果实的产量及品质，探讨水肥耦合效应，研究以肥促水，以水调肥的水肥管理措施，就成为提高农业生产经济效益和干旱区农业可持续发展的必然途径。本研究利用滴灌方式科学调控枣树生育期内养分的摄入，探索滴灌条件下不同水氮处理对灰枣产量和品质的影响，通过水肥模型的建立与分析，确定以产量和品质为经济目标的最佳灌水量和施肥量，以期协调枣树和土壤水肥条件的关系，促进枣树协同利用土壤中有效水肥资源，获得稳定的生产效应。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区选在新疆兵团农一师九团二营十三连（40°34′00″N，81°17′15″E），海拔1 012.62 m，地处亚欧大陆腹地的塔里木河畔，受塔克拉玛干沙漠的影响，属典型的大陆性极端干旱荒漠气候类型，平均年降水量42.4 mm左右，年蒸发量2 110.5 mm，相对空气湿度50%，年均总辐射9 733 MJ／m2，年均气温10.7℃，≥10℃活动积温约为4 113.1℃，极端最低气温－28.4℃，无霜期约为197 d。试验地枣园土壤类型为风沙土，土壤表层有机质含量5.85 g／kg，碱解氮17.44 mg／kg，速效磷11.48 mg／kg，速效钾72.57 mg／kg，全氮0.27 g／kg，全磷0.61 g／kg，全钾3.08 g／kg。

1.2 研究材料与试验设计

本研究选择枣树为研究对象，进行生育期滴灌灌水和施N、P2O5、K2O肥试验。滴灌施P2O5（225 kg／hm2）与 K2O（37.5 kg／hm2）为固定值，而以滴灌水量与施N量为决策变量采用二因子五水平正交组合设计，m＝2的场合下，共设9个小区（表1），每小区9株树。氮肥选用“昆仑”尿素（N含量46%），磷肥选用云南“三环”磷酸一铵（P2O5含量64%），钾肥选用新疆“罗布泊”硫酸钾（K2O含量50%）。萌芽－开花期滴灌施入70%的氮肥、40%的磷肥、30%的钾肥，果实生长期滴灌施入30%的氮肥、60%的磷肥，70%的钾肥。全生育期共灌水7次，每次灌水量相同，萌芽及新梢生长期灌水4次（萌芽前、萌芽后、新梢生长、开花前），果实生长期灌水3次（坐果期、果实膨大期、果实成熟期）。供试树种为5 a树龄的灰枣（Huizao jujube），枣树株行距1.5 m×3 m，树高1.8 m，地径6.2 cm。9个试验小区的立地条件相同，土壤水分、肥力等条件相近，树势均生长良好。

1.3 测定方法

于果实成熟期（10月上旬）进行测产并采收果实样品备室内实验分析。（1）产量测定：每处理随机测3株单产，折算产量；每个处理随机取鲜果10个，分别称重，取平均值即为单果重；（2）品质测定：于枣树树冠东南方向外缘、中上部果形与色泽都相对较好的果实中取样，鲜果采回后在室内通风处自然晾干，还原糖采用直接滴定法测定［6］；Vc含量采用2，6－二氯靛酚反滴定法测定［7］；蛋白质含量采用凯氏定氮法测定［8］。

表1 水氮耦合试验方案

1.4 数据处理

利用 Microsoft Excel、DPS数据处理系统进行数据处理与分析并完成制图。

2 结果与分析

2.1 水氮耦合对灰枣产量与品质的影响

由表2可以看出，不同水氮处理对灰枣单果重、产量及品质均产生影响。单果重最大值10.70g，出现在灌水和氮肥都相对亏缺的第4组处理，最小值9.24 g，出现在灌水极丰而氮肥适中的第5组处理。说明土壤水分过高不利于灰枣果实单果重的提高；产量最高值9 048 kg／hm2，出现在灌水和氮肥都适中的第9组处理，最小值6 127 kg／hm2，出现在灌水适中而氮肥极度缺乏的第8组处理。说明土壤中氮素亏缺会影响灰枣的产量，引起枣树减产；最大单果重和产量并未出现在同一处理，主要是由于不同处理枣树单株座果数的不同而引起的。还原糖、Vc和蛋白质是衡量枣果营养品质的三个重要指标，其含量高低决定枣果的营养价值和口感，进而影响枣果的商品价值。还原糖最大含量为405.6 g／kg，出现在灌水量和氮肥都相对亏缺的第4组处理，最小含量为377.9 g／kg，出现在灌水量和氮肥都相对丰富的第1组处理。说明土壤水分和氮素含量过高会降低枣果含糖量；Vc最大含量3 772.4 mg／kg，出现在灌水量和氮肥都相对适中的第9组处理，最小含量3 598.6 mg／kg，出现在灌水量和氮肥都相对丰富的第1组处理。说明土壤水分和氮素含量过高也会降低枣果Vc含量；蛋白质最大含量3.10%，出现在灌水适中而氮肥极丰的第7组处理，最小含量2.25%，出现在灌水适中而氮肥极度缺乏的第8组处理。说明随着施入氮肥量的增多枣果中蛋白质的含量也会相应增加。

表2 不同水氮处理的灰枣产量与品质

2.2 水氮耦合模型建立

当前，旱作农田水肥耦合效应模型大多采用多元回归方程，即以水分和不同的营养物质或肥料为自变量，以产量和品质为因变量建立水肥回归模型，并通过计算机模拟，提出不同产量水平下各因素的最佳组合。

2.2.1 产量效应模型 将灰枣产量（Y1）与灌溉水量（X1）、氮肥施入量（X2）进行二次多项式逐步回归分析，得关系式：

（R＝0.9477，F＝5.2872，显著水平p＝0.1005，剩余标准差S＝30.4173，调整后的相关系数Ra＝0.8534）；通过模型分析得出以灰枣产量为经济目标时，各个因素的最佳组合为：灰枣产量（Y1）9 159 kg／hm2，灌溉水量（X1）5 607 m3／hm2，氮肥施入量（X2）374.40 kg／hm2。水、氮二因素对灰枣产量的作用顺序为：施氮量 ＞ 灌水量，水氮之间具有协同效应。

2.2.2 糖度效应模型 将灰枣还原糖含量（Y2）与灌溉水量（X1）、氮肥施入量（X2）进行二次多项式逐步回归分析，得关系式：（R＝0.9319，F＝6.5980，显著水平p＝0.0474，

剩余标准差S＝0.4262，调整后的相关系数Ra＝0.8584）；通过模型分析得出以灰枣糖度为经济目标时，各个因素的最佳组合为：灰枣还原糖含量（Y2）

403.1 g／kg，灌溉水量（X1）2 340 m3／hm2，氮肥施入量（X2）220.95 kg／hm2。水、氮二因素对灰枣糖度的作用顺序为：施氮量＞灌水量，水氮之间交互作用不明显。

2.2.3 Vc效应模型 将灰枣Vc含量（Y3）与灌溉水量（X1）、氮肥施入量（X2）进行二次多项式逐步回归分析，得关系式：

（R＝0.9119，F＝4.9398，显著水平p＝0.0755，剩余标准差S＝3.0988，调整后的相关系数Ra＝0.8144）；通过模型分析得出以灰枣Vc含量为经济目标时，各个因素的最佳组合为：灰枣Vc含量（Y3）3 775.6 mg／kg，灌溉水量（X1）4 618 m3／hm2，氮肥施入量（X2）313.35 kg／hm2。水、氮二因素对灰枣 Vc含量的作用顺序为：施氮量 ＞ 灌水量，水氮之间交互作用不明显。

2.2.4 蛋白质效应模型 将灰枣蛋白质含量（Y4）与灌溉水量（X1）、氮肥施入量（X2）进行二次多项式逐步回归分析，得关系式：

（R＝0.8987，F＝4.1991，显著水平p＝0.0968，剩余标准差S＝0.2019，调整后的相关系数Ra＝0.7844）；通过模型分析得出以灰枣蛋白质含量为经济目标时，各个因素的最佳组合为：灰枣蛋白质含量（Y4）3.12%，灌溉水量（X1）6 000 m3／hm2，氮肥施入量（X2）400.05 kg／hm2。水、氮二因素对灰枣蛋白质含量的作用顺序为：施氮量＞灌水量，水氮之间交互作用不明显。

3 讨论

水肥是农业生产中投入的两大主要因素，也是可以调控的两大重要技术措施。俗话说“有收无收在于水，收多收少在于肥”。充分说明水分和养分对作物生长的作用不是孤立的，而是相互影响的。本研究针对滴灌条件下基于产量和品质的灰枣水氮耦合模型建立与分析，结果表明不同水氮处理对灰枣果实产量及品质均产生了一定影响。在设计水平范围内，增加土壤含水量会降低灰枣果实的单果重，适量增施氮肥能提高灰枣果实产量；水和氮的产量效应趋势均呈抛物线形，水的正效应和负效应都相对明显，而氮肥的正效应明显，负效应平缓，这与蒋万峰［9］等人的研究结果相吻合。土壤中水分和氮素含量过高会降低灰枣果实还原糖与Vc含量，而蛋白质的含量却随着土壤中氮肥量的增加而增加，这与曹毅［10］等人的研究结果相似。新疆地处干旱区，枣树生长期气温高、降水少，特别是沙质土壤中有效营养成分普遍缺乏，因此凡是增加土壤水分和肥料投入的技术措施均会对枣树产量和品质产生影响，所以选择正确的灌溉方式、定额及肥料种类和用量进行灌水施肥意义尤为重要。本研究仅设计水、氮二因素在灰枣生产上进行初步研究，至于其它不同的肥料搭配对灰枣还会产生怎样的影响？尚有待进一步的研究与探讨。

4 结论

在新疆南部环塔里木盆地沙质土壤灰枣生产区，滴灌条件下合理灌水和施肥对提高灰枣果实产量与改善品质有较大作用。在设计水平范围内，增加土壤含水量会降低灰枣果实的单果重，适量增施氮肥能提高灰枣果实产量；土壤水分和氮素含量过高会降低灰枣果实还原糖与Vc含量，蛋白质的含量却随着土壤中氮肥量的增加而增加；水、氮二因素对灰枣产量、糖度、Vc、蛋白质含量的作用顺序均为：施氮量＞灌水量，水氮对产量具有协同效应，对灰枣还原糖、Vc和蛋白质含量交互作用不明显；在滴灌施P2O5（225 kg／hm2）与 K2O（37.5 kg／hm2）为前提的条件下，以灰枣产量和品质为经济目标，推荐滴灌灌水量和施氮量分别为：4 500～5 250 m3／hm2和225～375 kg／hm2。

［1］曲泽洲，王永蕙.中国果树志·枣卷［M］.北京：中国林业出版社，1993：2-6.

［2］郭裕新.枣［M］.北京：中国林业出版社，1982：3-5.

［3］解进宝，解秉旭.枣树丰产栽培管理技术［M］.北京：中国林业出版社，1998：2-3.

［4］龙兴桂.现代中国果树栽培［M］.北京：中国林业出版社，2001：5-6.

［5］陈贻金.中国枣树学概论［M］.北京：中国科学出版社，1991：32-35.

［6］中华人民共和国卫生部、中国国家标准化管理委员会.食品卫生检验方法理化部分（一）中华人民共和国国家标准 GB／T5009.1-5009.100-2003［S］.2003.

［7］张丙春，聂燕，孟立灰.水果，蔬菜有色浸提液中Vc的测定：反滴定法［J］.食品研究与开发，2001，22（3）：54-55.

［8］Waters色谱通讯-Accq.Tag专集［C］.Waters中国有限公司，1997.

［9］蒋万峰，周建斌.氮磷钾化肥配合施用对无核白葡萄品质与产量的影响［J］.中外葡萄与葡萄酒，2009，10（3）：4-8.

［10］曹毅，李春梅，罗鑫.不同肥料搭配对京水菜生长、产量及品质的影响［J］.西南大学学报：自然科学版，2009，31（2）：48-51.