全 文 ：第 l2卷 第 l期
2 0 0 4年 1月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
Vo1 12 No．1
Jan．， 2004
干旱荒漠地区苹果园地膜及秸秆覆盖的农业生态效应研究
赵长增 陆 璐 陈佰鸿
(甘肃农业大学园艺系 一 兰州 730070)
摘 要 试验研 究地 面覆 秸秆、覆膜 、覆膜 +覆 秸秆等节水措施对干旱荒漠地 区苹果 园土壤水分 、温度 和肥 力等因
子 的效应及对苹果 生长 的影 响结果表 明，几种节永措施均有效提高 0～60cm 土 层土壤含水量 ，最大增幅 出现在 5、6
月份 ，与果树 需水规律 相一致 ，缓解 了水 分供 需矛盾。覆 膜 、覆 膜 +覆秸 秆处理有 明显增 温效应 ，覆 秸秆则表 现前
蜒降温而后期增温 的双 重效 应，并增加土 壤有机质及速 效氯 、磷、钾含量，提 高土壤 肥力 和改善土壤结 构，其 中覆 秸
秆处 理土壤 有机质含量增加 l8．7％ ，地 面覆盖 处理土 壤容 重 降低 0．019～0．133g／cm ，1年 生枝 长增 加 16．4％～
39．4％，叶面积增大 2．7～3．86cm ，单 产增 加 l7l0～2460kg／hm ，果实可溶性 固形物含量提 高 0．9％ ～1．2％。
关键词 节水措施 生态效应 苹果 园
Ef~ct of field covering with plastic and straw on agricultural ecology of apple orchard in arid desert area． ZHAO
(；hang Zeng，LU Lu，(；HEN Bai—Hong(Department of Horticulture，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070)，
CJEA，2004，12(1)：l55～158
Abstract The effects of different~ving water measures on soil water content(SWC)，temperature and fertility，as well
as growing and fruiting were studied including mulching with straw，plastic and both of them in apple orchard of arid
area．The results show that SW C of root—room from 0 tO 60cm depth is increased with water saving measures．Its highest
increase occurs in May and June when apple tree is in the course of water—demanding and the contradiction between water
supply and demand is eased up．The so“temperature increases obviously at the depth from 0 to 45cm with mulching either
plastic or plastic and straw in the growing season．But the soil temperature is lower in the early season only under straw
mulching，however，higher than CK in the later season．The budding and bloming wil be delayed because Of lower tern—
perature with straw mulching in spring in comparison with CK，thus the frosly injury can be avoided or at least lightened
Also，the contenls of soil organic matter，N，P and K available are increased，and the bulk density is decreased forln
0．019 to 0．133g／cm ．As a result．{he mean】ength of annual shoot and the single leaf area increase by 16．4％ ～39．4％
and 2．7～3．86cm ．respectively．The yield and quality of apple are enhanced．increasing the soluble solids form 0．9％ to
1．2％ and the yields from 1710 to 2460kg／hm ．
Key words Water．saving measure，Ecological effect，Apple orchard
我国淡水资源短缺 ，发展高效节水农业势在必行。以地 面覆盖保墒蓄水为主的农业节水技术措施已在
美国、加拿大 、俄罗斯等国普遍应用 ，我国北方各省也进行了小麦 、玉米和草莓等作物实施节水技术措施的试
验研究 ，但这些研究多集中在土层深厚、结构良好并有一定降水量的黄土高原及黄河中下游地区，而对
降水量稀少、土壤沙化、处于沙漠边缘的干旱荒漠地区应用节水措施后农业生态效应的研究尚少见报道‘ ：
本试验研究了干旱荒漠地区苹果园地膜及秸秆覆盖的农业生态效应 ，为寻求适宜该 区苹果优质高效生产的
有效节水技术措施提供理论依据 。
1 试验材料与方法
试验于 1996～1998年在甘肃省西部腾格里沙漠南缘古浪县供销社园林场和古浪县机井管理站 园林场
进行，该地位于北纬 37。40 ，东经 103。40 ，海拔高度 1760m，属内陆干旱荒漠气候，年均气温 8．0℃，年降水量
215ram，年蒸发量 2060ram，年日照时数 2852h，年太阳总辐射量 569．86kJ／cm ，≥10~(2年有效积温 3000~(2，
年无霜期 152d，干燥 度 3．0～4．0。供试土壤为灰钙土 ，土层厚度 40～100cm，砂壤土层夹有沙层 ，土壤有机
* 甘肃省教委基金项 目资助
**该项研究系与中国热带农业科学院热带作物生物技术国家重点实验室合作项 目
收稿 日期：2003—02-06 改回日期：2003 04-12
l56 中 国 生 态 农 业 学 报 第 l2卷
质含量 50～70mg／kg，速效氮 4～6mg／kg，速效钾 160～200mg／kg，速效磷 2～7mg／kg(土壤普遍缺 P)，土壤
pH值 7．8，地下水位>100m。有灌溉条件，但灌水时期及灌水量难以保障果树生长需要。试验选择生长健
壮 、生长势一致的 12年生“红星”苹果树 ，砧木为倒挂珍珠 (Malus haliann)，行株距 4m×3m。
试验设 4月 20日覆盖小麦秸秆(处理 I)、4月 20日覆盖普通 白色膜(处理 Ⅱ)、覆膜 +覆秸秆(处理 Ⅲ，
即 4月 20日覆膜 ，6月中旬覆秸秆 )和未覆盖(对照 ，CK)4个处理 ，经常清耕。于春季苹果树萌芽前灌水并
施人速效氮肥后在果树行内覆盖20～25cm厚秸秆，覆盖范围大于树冠外缘约30cm。每小区植 9株树，3次
重复，随机 排列。覆 盖 30d后 开始 测定 覆 盖效 应。头 年冬 水 灌 水量 为 1800m ／hm ，萌 芽前 灌 水 量 为
1500m。／hm ，试验期间未灌溉，其他管理同常规。土壤含水量用烘干法测定，土样分别取 自树冠外围0～
20cm、20～40cm、40～60cm 3个土层，从 5月中旬始至 10月份每 15d定点采样测定 1次，重复4次 用地温
计分别测定 15cm、25cm、35cm和 45cm 4个土层土壤温度，每 15d定时 、定区域测定 1次。用重铬酸钾氧化
法测定土壤有机质含量，用半微量凯氏定 N法测定全 N含量，用钼蓝比色法和火焰光度计分别测定全 P、全
K含量。落叶后测定新 梢长度 、粗度和春秋梢生长比例。用方格纸法测定叶面积 ，叶样取 自树冠外围 4个方
向发育枝中部第 8片成熟叶，每株取 20片，重复 5次。于采收期测定小区苹果产量，并测定苹果品质指标，
每株取 20个果实，重复 5次，分别用手持糖量计和手持硬度计测定果实可溶性固形物含量和果肉硬度。
2 结果与分析
2．1 地面覆盖对果园土壤保水与土壤温度效应的影响
苹果树根际吸收营养与水分的根系多分布在 20～60cm 土层 ，维持该土层根 际适宜水分含量对苹果树
生长和结实有重要作用。由表 1可知地面覆盖处理提高了0～60cm根际土层土壤含水量 与对照相比地
面覆盖处理 0～20cm土层含水量增 幅最明显，其中以 5、6月份增幅最高 ，处理 I比对照分别增加 5．2％和
3．9％，处理 Ⅱ比对照分别增加 8％和 2．7％。7～9月份地面覆 盖处理 I～Ⅲ土壤 含水 量分别 比对照增 幅
2．2％～3．7％、0．8％～2．9％和 1．9％～2．6％。地面覆盖各处理 20～40cm、40～60cm土层土壤含水量增
幅较大，其变化趋势与0～20cm土层相似，其中 7～8月份以40～60cm土层土壤含水量增幅最大，达 2．6％～
6．4％，20～40cm土层土壤含水量提高 1．0％～3．6％。9月份 20～40cm土层土壤含水量增幅较高，为
2．6％-3．4％，40-60cm土层土壤含水量仅提高 0％～0．3％，这可能与此间降雨有关。由表 2可知处理 I 15cm、
表 1 各处理不同土层土壤含水量变化
Tab．1 Variation of water content under various depths of soil in diferent treatments
表 2 各处理不同土层土壤温度变化
Tab．2 Variation of soil temperature under various depths of soil in different treatments
土层／era 处 理
SO ll Treatments
depth
l5 I
土壤温度／x7 Soil temperature
5月 6月 7月 8月 9月 10月
May June July Aug． Sept Oct
土层／cm 处 理 土壤温 度／℃ Soil temperature
Soil Treatments 5月 6月 7月 8月 9月 10月
depth May J une July Aug Sept Oct
Ⅱ
Ⅲ
CK
25 I
Ⅱ
Ⅲ
CK
l2 1
11．8
12 0
8 1
12 3
12．0
l2．2
8．3
2 l l 4 二 i l 4
3 3 3 2 3 3 2
4 3 0 5 4 3 0 5
6 6 6 5 6 6 6 5
4 4 2 7 4 4 2 7
8 8 8 7 8 8 8 7
3 7 9 3 3 7 9 3
7 9 7 9 7 9 7 9
5 9 9 0 5 9 9 0
4 6 6 7 4 6 6 7
9 7 7 0 9 7 7 0
2 7 7 6 2 7 7 6
Ⅲ Ⅱ Ⅲ
0 5 8 9 7 5 6 0
6 6 5 5 5 5 5 5
； i I I
3 7 6 4 9 0 1 5
8 0 8 8 7 9 8 7
l ， j }
6 6 7 7 9 4 9 0
● ● ● ●
8 3 8 l 7 l 7 0
l 2 l 2 1 2 l 2
5 5 5 6 6 0 0 3
● ●
5 2 2 O 4 9 9 8
1 2 2 2 l
4 9 9 3 8 9 9 7
● ● ● ●
3 l 1 l 2 8 8 7
1 2 2 2 1 {
第 l期 赵长增等 ：干旱荒漠地区苹果园地膜及秸秆覆盖 的农业生 态效应研 究 t57
25cm、35cm和 45cm土层土壤温度回升较慢 ，果树生长前期 土壤温度明显低于对照 ，其 中以 l5cm和 25cm
土层差异最大 ，与对照相比5月份其土壤温度分别低 7．9℃和4．9~C，6月份分别低 5．1℃和 3．7℃．至生长后
期则高于对照，且一直持续到休眠期，具有降温和增温双重效应。处理 Ⅱ表现出强烈增温效应，果树整个生
长期内各土层土壤温度均高于对照。处理 Ⅲ于 6月份覆秸秆 ，7月份土壤温度即低于对照，其余各时期均高
于对照，增温效应有利于果树生长发育。处理 I前期土壤温度低于对照 ，但属苹果树根系生长的适宜温度范
围，且前期温度偏低可延迟干旱荒漠地区早春苹果树的萌芽开花 ，能避免果树生长初期可能出现的霜冻：果
树生长后期地面覆 盖处 理土壤温度下降缓慢 ，具 有明显保温效应 ，有 利于苹果树根 系生长。由表 3可知
8：()()～22：()()土壤温度日变化趋势地面覆盖各处理与对照相似，但 22：()()～2：()()地面覆盖处理土壤温度下
降缓慢，表现出较强保温效果，20cm土层和 25cm土层土壤温度仍处于根系最适温度范围内，而对照因地面
裸露散失热量较快 ，土壤温度下降迅速 ，5月份对照 2：00时 20cm土层土壤温度已降至 l0．9℃ ，昼夜温差较
大。苹果树根系夜间生长量和发根数多于白天 ，地面覆盖各处理夜间增温效应有利于苹果树根系生长 但
夏季 白天热量充足的干旱荒漠地区应依据树体对土壤温度的需求评价地面覆盖增温效应。7月份 20cm 土
层和 25cm土层处理 I土壤温度均处于根系最适温度范 围，而处理 Ⅱ和对照土壤 温度已超 出根系所需最适
温度范围。从增温效应看处理 Ⅲ更适宜苹果树根系生长。
表 3 地面覆盖对土壤温度 日变化 的影 响(1998)
Tab 3 Variation of．soil temperatures in day and night under the condition of mulching in t998
20
20
2．2 地面覆盖对果园土壤养分变化的影响
由表 4可 知处
理 I土 壤 速 效 氮、
磷 、钾 及 有 机 质 含
量 均 高 于 对 照 ，其
中土壤有机 质含量
增 幅 最 高 ，比对 照
表 4 地 面覆盖 2年后果园土壤养分含量与容重变化
Tab．4 Variation of nutrition and bulk density of,soil after two years of mulching with straw and plastic
增 加 l8．7％ ，比 处
理 Ⅱ高 l3．2％，这可能与随覆盖时间的延长而秸秆逐渐分解 ，土壤有机质和矿质元素含量逐渐增加 ，并减少
降雨对土壤营养物质的淋溶损失有关。处理Ⅱ除速效氮含量低于对照外，其他营养元素含量均高于对照但
低于处理 I。处理 Ⅱ在未增施养分下土壤营养元素含量有所提高主要是因覆膜后加速 了土壤营养成分的分
解和减少淋溶所致。地面覆盖处理增加土壤肥力 ，且改良土壤结构 ，经测定处理 I和处理 Ⅱ土壤容重分别降
低0．133g／cm 和 0．019g／cm ，土壤孔隙度增加，有利于土壤蓄水保墒。
2．3 地面覆盖对苹果树生长与产量的影响
由表 5可知地面覆盖处理不 同生长时期苹果树单叶面积和百叶鲜物质量均大于对照 ，且该优势一直持
续到生长期结束。单叶面积以处理 Ⅱ增值最高 ，与对照相比平均单 叶面积增加 3．8cm ，处理 I和处理 Ⅲ分
别增加 2．7cmz和 2．8cm 。百叶鲜物质量处理 I～Ⅲ分别平均增加 16．Ig、10．3g和 l3．0g，3处理问的差异
原因可能是叶面积增加与土壤温度关系更密切 ，而百叶鲜物质量增加与土壤水分关系更密切。苹果树 生长
前期 30～45d为新梢旺盛生长期，此时正值需水临界期，对水分需求量大且敏感，即使后期补灌也难以弥补
因干旱缺水造成的负效应。地面覆盖可提高果园土壤含水量特别是生长前期土壤含水量，促进苹果树新梢
0 3 9 6 2 7 ● 6 7 8 8
" " 如
2 7 ● 9 7 0 7 8 9 ● 3
6 O 7 4 l 3 0 2 4 9
0 3 3 8 6 8 6 3 7 8 4
¨ H
0 5 4 8 2 0 6 3 4 8 4
¨ H
2 6 0 3 9 3 0 9 2 9 5
¨ 丝
6 5 2 6 6 6 2 2 l 4
¨ 加
7 8 7 2 8 0 0 2 ● 9 0
H 加
6 3 8 5 5 4 8 0 9 8
5 5 5 9 4 4 9 3 8 8 9
m H ¨ 坶
3 6 2 2 5 2 4 7 2 5 7
m 加 博
Ⅲ Ⅲ
l58 中 国 生 态 农 业 学 报 第 12卷
旺盛生长。由表 6可知地面覆盖各处理 1年生枝长和枝粗 明显高于未覆盖处理 ，其 中处理 I 1年生枝长增
长量最高，比对照长 39．4％，处理 Ⅱ和处理 Il1分别 比对照长 17．1％和 16．4％。地面覆盖处理较对照苹果树
1年生枝粗增幅均为 8％左右 。处理 I～Ⅲ促进苹果树春梢生长势 ，削弱 了秋梢生长势 ，改变了新梢 自然状
况下生长动态，大大增加了春梢枝条数量，1年生苹果枝春梢比例处理 Ⅱ、I和Ⅲ分别高达 94％、64％和
69％，而对照仅为 37％，且处理 I～Ⅲ春梢年生长量远大于秋 梢年生长量 ，其中处理 Ⅱ效果最佳 ，春秋梢长
度比为3．6：1，果树春梢占主导地位便于树体积累营养，有利于花芽形成和安全越冬。地面覆盖处理苹果产
量均高于对照，增产为 1710～2460kg／hm2，水分利用效率明显提高 ，其中处理 I水分利用效率增幅最大，比对照
提高 29．1％，处理 Ⅱ与 Ⅲ水分利用效率分别提高 19．6％和 22．8％，果实可溶性固形物含量提高 0．9％～1．2％，
单果重提高 17．1～21．2g，果形指数由 0．90增至 0．94，改善了果实外观形状，但果肉硬度与对照相同
表 5 各处理不同生育期苹果树单叶面积与百叶鲜物质量变化
Tab．5 Variation of both single leaf area and fresh weight of ode hundred leaves in different development periods of apple tree
表 6 地 面覆盖 对苹果树 1年生枝长、果实 品质 与产量 的影响
Tab 6 Effect of covering on annual breach，fruit qualit3r and yield of apple
I 54 5 0 66 64
Il 45 8 0 65 9-1
Il 45 5 0 66 69
CK 39 l 0 6l 37
l 6：l ：l l
3 6 l 207
l 4：l 208
0 9：l l 90
l085
0335
056(J
8625
2 04
l 89
l 94
l 58
3 小 结与讨 论
地面覆盖处理较大幅度提高了 0～60cm土层土壤含水量 ，最大增 幅时期正值该区干旱少雨季节且果树
处于新梢旺盛生长和幼果迅速发育阶段，可缓解果树水分供需矛盾，促进果树生长与结实。秸秆覆盖处理还
可增加土壤有机质及矿质元素含量 ，增强土壤肥力，从而间接提高土壤水分蓄积能力，故覆秸秆、覆膜 十覆秸
秆处理更适于干旱荒漠地区果树生长。覆秸秆处理不利于果树生 长前期土壤升温 ，但后期增温效应对果树
有利。覆盖地膜处理土壤升温快 ，果树生长期提前 ，对西部干旱荒漠地区而言果树生长期提前则面临易遭受
晚霜的潜在危害 ，本研究认为在果枝芽萌动前夕即 4月下旬覆盖秸秆较适宜 ，此时覆秸秆土壤温度虽偏低，但
已达 根 系生 长 所需 适 宜 温 度，对 果 树 生 长无 不 利 影 响 地 面 覆盖 处 理 较 对 照 可提 高水 分 利 用效 率
19．6％～29．1％，在提高产量前提下年节水约 1600～2000m-~／hm：，使干旱荒漠地区有限水资源得 以高效利用：
但荒漠旱区耗水量极大，土壤蓄水保水能力差，进行地面覆盖处理的同时要酌情灌溉 ，以提高果实品质与产量：
参 考 文 献
l 康绍 忠，李 永杰 21世纪我国节水农 业发 展趋势及其对策 农业工程学报 ，1 997(4)：32～36
2 赵聚宝 秸秆覆盖对旱地作物水分利用效 率的影 响 中国农业科学 ，l 996(29)：59～66
3 赵长增，陆 璐，陈佰鸿 荒漠旱区梨园秸秆覆盖的节水效应及对梨树生长结果的影响 农业工程学报，2002，j8(4)：32～36
4 冯锦泉，王中英 秸秆覆盖对苹果树叶片几项生理指标的影响 果树科学，J 996 】49～】52
5 程来亮，罗新书 覆膜对苹果树叶片光合速率 日变化的影响 果树科学、l 99l，8(3)：l 35～138
6 许 明宪 果树地面覆盖的生理生态效应 及经济效益 干旱地区农业研 究．1998(2)：55～67
7 童德中，高先萍，杨家洪等 梨树在自然水分亏缺下的生理反应 园艺学报、1997，24(4)：3l 3～318
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4 1j 1， ，-