沙荒地蘋果園環(huán)境因子與蘋果幼樹生長(zhǎng)狀況調(diào)查

張 琦 段黃金 于 軍 吳翠云*

(1 塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300)(2 南疆特色果樹高效優(yōu)質(zhì)栽培與深加工技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，新疆 阿拉爾 843300)(3 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)塔里木盆地生物資源保護(hù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 阿拉爾 843300)(4 塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 新疆 阿拉爾 843300)

蘋果是世界四大水果之一，我國(guó)蘋果栽培面積、總產(chǎn)量、人均占有量均居世界第一，已成為世界上最大的蘋果生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)[1]。新疆氣候干旱多風(fēng)且降雨少，水資源短缺且時(shí)空分布不均。在沙荒地種植蘋果，有助于改善當(dāng)?shù)馗刭Y源緊張的現(xiàn)象，改善當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，有效抵御風(fēng)沙災(zāi)害，增強(qiáng)水土保持能力[2]。第十四師224團(tuán)地處皮山縣與墨玉縣交界處，經(jīng)緯度為北緯N37°12′7. 51″、東經(jīng)E79°17′43. 53″，屬極度干旱的暖溫帶大陸性氣候[3]，地形走勢(shì)由西南向東北傾斜，南部坡度較陡，中、北部地形坡度較緩，北界切入塔克拉瑪干沙漠，西北角有較低平條形地，中部偏北分布有較大的流動(dòng)和半流動(dòng)沙丘群，總的地貌是侵蝕堆積和風(fēng)積堆積地貌。氣候變化對(duì)蘋果生長(zhǎng)有重要影響[4]，蘋果樹生長(zhǎng)期適宜的土壤含水量為田間持水量的50%～80%[5]。土壤溫度、土壤干旱和大氣干旱是影響半干旱地區(qū)蘋果栽植成活率的主要因素[6]。因此，研究沙荒地蘋果環(huán)境因子變化與蘋果幼樹生長(zhǎng)狀況，可為沙荒地種植果樹提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)地為新疆兵團(tuán)第十四師224團(tuán)沙漠前沿新開墾的沙荒地，經(jīng)過(guò)大致推平之后開始種植蘋果樹，品種為“長(zhǎng)富2號(hào)”，海棠為基砧，M26為中間砧，栽培面積300 hm2。2015年春季定植，2016年進(jìn)行補(bǔ)栽，株行距1. 5×4. 0m。

按照灌溉系統(tǒng)分為A系統(tǒng)、B系統(tǒng)和C系統(tǒng)，根據(jù)行間耕作方式分別確定為行間清耕、間作小麥、自然生草3種處理。行間清耕處理位于A灌溉系統(tǒng)，調(diào)查區(qū)域?yàn)榫嚯x防風(fēng)林第12行～第17行。間作小麥處理位于B灌溉系統(tǒng)中間位置，調(diào)查區(qū)域?yàn)榫嚯x防風(fēng)林第6行～第11行，間作的小麥被風(fēng)沙掩埋。自然生草處理位于C灌溉系統(tǒng)，調(diào)查區(qū)域?yàn)榫嚯x防風(fēng)林第7行～第12行。

1.2 方法

1.2.1 蘋果種植區(qū)域的環(huán)境因素測(cè)定

4～9月份，選擇行間清耕、間作小麥、自然生草3個(gè)處理選樹體大小相對(duì)一致的4株樹，調(diào)查行間、株間、樹冠上部、樹冠下部的光照強(qiáng)度、溫度、濕度；用TES照度計(jì)測(cè)定光照強(qiáng)度，用AR827溫濕度儀測(cè)定空氣溫濕度；用風(fēng)速測(cè)定儀測(cè)定瞬間風(fēng)速，測(cè)定10株樹樹冠上下迎風(fēng)面瞬間風(fēng)速；測(cè)定蘋果園行間和株間深度5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、25 cm的土層地溫；取三個(gè)處理行間和株間深度20 cm的土壤，測(cè)量土壤含水量。

降低率=(迎風(fēng)面風(fēng)速-背風(fēng)面風(fēng)速)/迎風(fēng)面風(fēng)速×100%。

1.2.2 蘋果幼樹的成活率調(diào)查

在行間清耕、間作小麥、自然生草3個(gè)處理分別選定500株蘋果幼樹。2015年7月調(diào)查當(dāng)年定值成活率；2016年春季進(jìn)行補(bǔ)栽，8月調(diào)查補(bǔ)栽成活率， 2017年4月調(diào)查越冬后成活率，統(tǒng)計(jì)總體成活率。

1.2.3 蘋果幼樹的生長(zhǎng)狀況調(diào)查：

行間清耕、間作小麥、自然生草3個(gè)處理按照順序分別選定10株蘋果幼樹；測(cè)定2015年蘋果幼樹的定干高度、生長(zhǎng)量；2016年測(cè)定蘋果幼樹生長(zhǎng)狀況；測(cè)定蘋果幼樹中心干和分枝中部的20片葉片長(zhǎng)寬、葉柄長(zhǎng)粗及葉綠素含量等，用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)定葉片長(zhǎng)寬和葉柄長(zhǎng)粗；用TYS-A型葉綠素測(cè)定儀測(cè)定葉片葉綠素含量，每個(gè)葉片測(cè)4個(gè)部位。在行間清耕、間作小麥、自然生草3個(gè)處理分別選6行樹，每行選一個(gè)灌溉帶，調(diào)查蘋果幼樹成花株數(shù)和每株成花樹的成花數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 沙荒地蘋果種植園環(huán)境因子的變化

2.1.1沙荒地蘋果園氣象因子的變化

圖1 沙荒地蘋果氣象因子變化

沙荒地蘋果園行間不同處理光照強(qiáng)度變化趨勢(shì)相近，光照強(qiáng)度表現(xiàn)趨勢(shì)為4～7月逐漸上升，8月降低，9月又開始升高，8月9月表現(xiàn)差異主要是由于8月連續(xù)陰雨，9月天氣轉(zhuǎn)晴造成的。行間光照強(qiáng)度高于樹冠，樹冠上部高于樹冠下部，但差異不明顯。沙荒地不同處理蘋果園4～6月空氣溫度變化略有不同，多數(shù)為4月～5月稍有升高，6月略微降低，7月明顯升高，8月又明顯降低，9月回升，年平均溫度在27. 05 ℃～27. 87 ℃，樹冠下部溫度>行間>樹冠上部。

4～6月樹冠上部相對(duì)濕度逐漸降低，隨著樹體的擴(kuò)大，葉片量增加，7月有所提高，8月空氣相對(duì)濕度急劇升高，進(jìn)入9月又快速下降；樹冠上部相對(duì)濕度較低，5月有所回升，6月最低。

2.1.2 沙荒地蘋果風(fēng)速的變化

從表1可以看出，蘋果園中風(fēng)速明顯降低，5月蘋果風(fēng)速最大，以后呈降低趨勢(shì)，不同處理風(fēng)速相差較大。蘋果樹冠上部風(fēng)速明顯大于樹冠下部，行間清耕蘋果下部風(fēng)速比上部風(fēng)速降低42. 84%，間作小麥風(fēng)速降低36. 47%，自然生草降低45. 49%。蘋果樹自身具有降低風(fēng)速的作用，效果明顯，樹冠迎風(fēng)面與背風(fēng)面相比，樹冠上部平均降低風(fēng)速23. 31%，樹冠下部風(fēng)速降低42. 00%。8月份行間清耕風(fēng)速下降率56. 91%，間作小麥下降40. 11%， 自然生草下降39. 33%；9月份行間清耕風(fēng)速下降率39. 67%，間作小麥下降36. 14%，自然生草平地下降15. 49%。

表1沙荒地蘋果冠層不同區(qū)域瞬間風(fēng)速變化

單位：m/s

2.2 沙荒地蘋果園土壤溫度的變化

表2 沙荒地蘋果園不同土層土壤溫度變化 單位：℃

4～7月不同土層土壤溫度逐漸升高，5 cm土層深度溫度達(dá)到30 ℃以上，25 cm土層溫度在20 ℃以上，隨著土層深度的增加，土壤溫度呈下降趨勢(shì)。5～15 cm土層行間土壤溫度明顯高于株間溫度，20～25 cm行間與株間土壤溫度差異較小；7月5 cm土層間作小麥土壤最高溫度達(dá)到49. 5 ℃，25 cm土層溫度達(dá)到30℃，高于行間清耕和自然生草，直接影響蘋果樹根系生長(zhǎng)和成活率。

2.3 土壤含水量變化

表3 沙荒地蘋果土壤含水量

土壤含水量直接影響蘋果栽植成活率。不同耕作方式土壤含水量存在明顯差異，自然生草行間和株間土壤含水量>行間清耕>間作小麥：間作小麥20 cm土層含水量只有1. 65～3. 88%，直接影響蘋果栽植成活率。

2.4 沙荒地蘋果生長(zhǎng)狀況

2.4.1 沙荒地蘋果種植成活率

表4 蘋果幼樹種植成活率

由表4調(diào)查可知，新開沙荒地蘋果栽植成活率較低，不同區(qū)域成活率差異較大，行間清耕蘋果幼樹成活樹為44. 32%，間作小麥成活率僅為41. 28%，自然生草成活率為73. 32%，這與地面管理、風(fēng)沙大小和防護(hù)林生長(zhǎng)有關(guān)。2016年補(bǔ)栽的蘋果幼苗成活率顯著提高，行間清耕蘋果補(bǔ)栽成活率達(dá)到92. 94%，間作小麥補(bǔ)栽成活率達(dá)到88. 16%，自然生草補(bǔ)栽成活率為87. 13%。蘋果幼樹管理采取滴灌方式灌溉，肥隨水滴入，土壤肥力增加；再則，經(jīng)過(guò)一年的管理，防護(hù)林逐漸成林，環(huán)境有所改善，蘋果種植成活率提高。2017年春季蘋果幼樹成活率降低，說(shuō)明沙荒地種植蘋果存在越冬抽干現(xiàn)象。

2.4.2 沙荒地蘋果幼樹的生長(zhǎng)狀況

2.4.2.1 蘋果幼樹樹體生長(zhǎng)狀況

表5 蘋果幼樹生長(zhǎng)狀況

定干高度是果樹樹體培養(yǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，與樹體生長(zhǎng)有密切關(guān)系[5]。定干程度重有利于生長(zhǎng)，沙荒地蘋果定干高度不同處理存在顯著差異，行間清耕定干高度顯著低于間作小麥、自然生草，行間清耕蘋果幼樹生長(zhǎng)量顯著高于間作小麥、自然生草。第二年新梢生長(zhǎng)量存在顯著差異，間作小麥蘋果幼樹生長(zhǎng)量、干粗、中心干粗、分枝粗均顯著低于行間清耕和自然生草，行間清耕和自然生草之間差異不顯著。

表6 蘋果幼樹樹體狀況

從表6可以看出， 沙荒地蘋果樹體大小差異明顯，行間清耕的株高、樹冠大小明顯高于間作小麥，與自然生草的株高差異不明顯。分枝數(shù)量是果樹成花的基礎(chǔ)，間作小麥單株分枝、長(zhǎng)枝、短枝數(shù)量明顯小于行間清耕、自然生草。

2.4.2.2 葉片生長(zhǎng)狀況

表7 蘋果幼樹葉片生長(zhǎng)狀況

3個(gè)處理蘋果幼樹中心干、分枝上的葉片性狀均差異不顯著。中心干上葉片長(zhǎng)度大于分枝上葉片，中心干上葉片寬度小于分枝上葉片。中心干上葉片葉柄長(zhǎng)度、粗度大于分枝上葉片；葉片厚度卻是分枝葉片大于中心干葉片；中心干葉片葉綠素含量大于分枝葉片。

2.4.3 蘋果幼樹成花株率和花量

表8 蘋果幼樹花芽形成狀況

沙荒地蘋果不同處理成花株數(shù)差異很大，行間清耕、間作小麥、自然生草3個(gè)處理成花株數(shù)存在極顯著，自然生草蘋果成花株數(shù)明顯高于間作小麥和行間清耕，行間清耕極顯著大于間作小麥；而自然生草單株成花率顯著高于行間清耕，極顯著高于間作小麥，行間清耕單株成花率顯著高于間作小麥。自然生草與行間清耕、間作小麥相比差異極顯著，行間清耕單株成花數(shù)與間作小麥差異顯著。

3 討論

土壤溫度偏低、大氣干旱、土壤干旱是干旱地區(qū)蘋果栽培苗木成活率低的主要原因。行間清耕、間作小麥、自然生草3個(gè)處理蘋果幼樹樹冠光照強(qiáng)度、空氣溫度差異不顯著，自然生草的光照強(qiáng)度比行間清耕高10%以上，比間作小麥高9%以上，但空氣溫度高，空氣相對(duì)濕度非常低，僅為19. 5%，加劇土壤蒸發(fā)及苗木莖干蒸騰，導(dǎo)致植株體處于水分虧缺狀態(tài)，影響苗木成活。

微風(fēng)促進(jìn)氣體交換、改善光照和光合作用，但強(qiáng)風(fēng)使樹木嫩枝、花果吹落，大枝折斷、倒伏、甚至整株撥起[7]。和田地區(qū)風(fēng)沙大、多，增加土壤和樹體蒸騰，加劇失水。蘋果種植區(qū)晴天天氣瞬間風(fēng)速平均達(dá)到1. 7 m/s，最高達(dá)到2. 7 m/s，影響果樹定植成活率和生長(zhǎng)。

土壤溫度影響果樹根系的生長(zhǎng)，沙荒地土壤溫度較高，均在22 ℃以上，間作小麥25 cm土層溫度達(dá)到30 ℃，顯著高于自然生草，5 cm土層間作小麥土壤溫度超過(guò)40 ℃，抑制根系的生長(zhǎng)，造成根系吸收土壤水分困難，而且間作小麥土壤含水量極顯著低于自然生草，顯著低于行間清耕，造成蘋果種植成活率最低，生長(zhǎng)狀況最弱。調(diào)查結(jié)果說(shuō)明，保證水分及時(shí)供應(yīng)，縮短灌溉間隔期是提高苗木成活率、增強(qiáng)幼樹生長(zhǎng)勢(shì)的關(guān)鍵因素[8]?？梢?，環(huán)境因子均對(duì)沙荒地蘋果種植成活率和生長(zhǎng)有顯著影響，以土壤溫度和含水量為直接原因。

拉枝是提高果樹花芽分化和座果率主要措施。224團(tuán)蘋果苗木采取矮化中間砧，通過(guò)拉枝，開張枝條角度，緩和生長(zhǎng)，第二年就能形成花芽，第三年開花結(jié)果。自然生草環(huán)境條件優(yōu)于行間清耕和間作小麥，成花株數(shù)和成花率明顯多于行間清耕和間作小麥。

在沙荒地種植蘋果，還需要建設(shè)規(guī)范的防護(hù)林，提高空氣相對(duì)濕度，減少果園蒸散，改變果園內(nèi)的小氣候，促進(jìn)蘋果生長(zhǎng)。