馬永康，王振華*，李海強，吝海霞，李燕強，譚明東

水溫與有機肥替代比例對滴灌駿棗產(chǎn)量及水分利用的影響

馬永康1,2,3，王振華1,2,3*，李海強1,2,3，吝海霞1,2,3，李燕強1,2,3，譚明東1,2,3

（1.石河子大學(xué) 水利建筑工程學(xué)院，新疆 石河子 832000；2.現(xiàn)代節(jié)水灌溉兵團重點試驗室，新疆 石河子 832000；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北綠洲節(jié)水農(nóng)業(yè)重點實驗室，新疆 石河子 832000）

【目的】研究不同水溫下有機肥替代比例對滴灌駿棗產(chǎn)量和水分利用效率的影響?！痉椒ā客ㄟ^大田試驗，設(shè)置常規(guī)井水T1（（13±1）℃）和增溫水T2（（21±1）℃）2個水溫，全施化肥（CK）、有機肥替代10%（F1）、30%（F3）、50%（F5）、70%（F7）和90%（F9）的化肥6個施肥水平，共12個處理，分析不同滴灌水溫下有機肥替代比例對土壤水分、駿棗耗水規(guī)律、產(chǎn)量以及水分利用效率的影響?！窘Y(jié)果】在相同施肥水平下，T2處理較T1處理各生育期0～100 cm土層土壤水分降低，總耗水量增加1.14%～2.83%，駿棗產(chǎn)量和水分利用效率提高7.15%和5.10%。在相同灌溉水溫下，隨有機肥替代比例的增加，各生育期0～100 cm土層平均土壤含水率和耗水量均逐漸增加；駿棗產(chǎn)量和水分利用效率呈先增加后減少的變化趨勢，且均在F5施肥水平下達到最大。與CK相比，在T1、T2處理下，施加有機肥使駿棗產(chǎn)量分別平均增加15.30%、13.14%，水分利用效率平均增加8.35%、5.78%。與T1F5處理相比，T2F5處理的產(chǎn)量和水分利用效率分別提高了10.10%、6.95%?！窘Y(jié)論】回歸分析表明，井水灌溉下有機肥替代化肥比例為50.00%～55.64%，增溫水灌溉下有機肥替代化肥比例為41.01%～49.83%，這2種施肥模式適合吐哈盆地駿棗的種植，有利于增加產(chǎn)量提高水分利用效率。

滴灌水溫；有機肥；駿棗產(chǎn)量；水分利用效率

0 引言

【研究意義】吐哈盆地是我國特色瓜果生產(chǎn)基地，也是新疆紅棗種植的重要組成部分[1]。該地常年干旱少雨，地表水短缺，農(nóng)業(yè)用水主要依賴于井水灌溉[2]，而低溫井水直灌不利于作物根系的生長，將導(dǎo)致減產(chǎn)[3]。近年來，化肥的大量使用造成農(nóng)業(yè)面源污染以及瓜果品質(zhì)下降。有機肥替代是減少化肥使用、提升土壤環(huán)境質(zhì)量以及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑[4]。灌溉水溫影響作物對水分養(yǎng)分的吸收[3]，有機肥配施顯著提高小麥、玉米等作物的產(chǎn)量和水分利用效率[5-6]。不同灌溉水溫下有機肥配施化肥對作物生長和產(chǎn)量也有不同的影響[7]。因此，研究不同灌溉水溫下有機肥替代化肥耦合機制對于減少化肥用量、水資源的高效利用以及土壤環(huán)境保護具有重要意義。

【研究進展】低溫水灌溉會降低根層土壤溫度，抑制作物根系活性，降低作物對水肥的吸收和運輸[8]。朱紅艷等[9]研究表明，增加灌溉水溫有利于提高土壤水分擴散速率，改變土壤中的溫度分布。孟阿靜等[3]研究發(fā)現(xiàn)，增溫水灌溉能促進棉花生長、生物量的積累以及產(chǎn)量的增加，還可豐富土壤微生物數(shù)量，促進養(yǎng)分的吸收和循環(huán)轉(zhuǎn)化[10]。趙航[11]研究表明，灌溉水溫的改變會顯著影響棗樹葉片的凈光合速率以及紅棗的品質(zhì)。施加有機肥可以補充土壤有機質(zhì)，提高土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)以及理化性質(zhì)[12-13]，還可抑制土壤水分蒸發(fā)，顯著提高土壤貯水量[5]。眾多研究表明[14-18]，適宜比例的有機肥配施化肥可以提升根系活力，促進作物生長，提高作物的產(chǎn)量品質(zhì)、水分利用效率以及經(jīng)濟效益。

【切入點】以往研究主要集中在灌溉水溫與有機肥配施等單一因素對棗果產(chǎn)量品質(zhì)的影響，有機肥對水分利用效率的研究主要集中在小麥、玉米和棉花等1年生作物上，而對多年生的果樹研究較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】為此，通過大田試驗，研究不同滴灌水溫下有機肥替代化肥對吐哈盆地駿棗土壤水分分布、耗水量、產(chǎn)量和水分利用效率的影響，明確不同灌溉水溫下適合棗樹生長的有機肥替代比例，以期為干旱地區(qū)紅棗種植中合理施用化肥、提高水分利用率以及增產(chǎn)提質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2021年4—11月在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第十三師哈密墾區(qū)灌溉試驗站的棗園（93°62′25.33″E、42°69′70.22″N）進行。該地位于東天山以南，平均海拔960 m，年均降水量約38 mm，年均蒸發(fā)量高于3 300 mm，年均日照時間大于3 360 h，>10 ℃積溫為4 480.5 ℃，晝夜溫差大，無霜期約180 d，是典型的極端干旱區(qū)。站內(nèi)安裝小型氣象站，駿棗生育期內(nèi)降水量及氣溫見圖1。棗園土壤類型為砂壤土，60 cm土層以下含粗砂和小礫石，0～80 cm土層平均土壤體積質(zhì)量為1.51 g/cm3，田間持水率為16.68%（質(zhì)量含水率），飽和導(dǎo)水率為0.025 4 cm/min，有機質(zhì)量為9.49 g/kg，全氮量為0.31 g/kg，速效磷量為35.52 mg/kg，有效鉀量為173.66 mg/kg。站內(nèi)灌溉條件良好，水源為地下井水，地下水埋深大于10 m，常規(guī)灌溉水（井水）溫度為12～14 ℃，且水質(zhì)符合灌溉要求。

圖1 駿棗生育期降水量與氣溫

1.2 試驗材料

以站內(nèi)3 a生的駿棗（）為試驗材料，樹勢均一，株距2 m，行距4 m，采用1行2管的種植模式，2條滴灌管分布在棗樹兩側(cè)，滴灌管距樹干30 cm。有機肥選用當?shù)乜扇苄渣S腐酸有機肥（N、P2O5、K2O質(zhì)量分數(shù)分別為2.41%、1.44%、1.15%，有機質(zhì)：55%），化學(xué)氮肥為尿素（含N量46%）、磷肥為滴灌二銨（含P2O5量48%）、鉀肥為硫酸鉀（含K2O量52%）。利用豐富的太陽光熱來增加灌溉水溫（陰天使用電能裝置輔助），滴灌增溫設(shè)備由蓄水桶（覆黑色網(wǎng)）、水泵、球閥和旋翼式水表、施肥罐、過濾器及輸水管道系統(tǒng)等組成。滴灌管外徑16 mm，滴頭間距30 cm，滴頭設(shè)計流量4.0 L/h。

1.3 試驗設(shè)計

采用大田小區(qū)試驗，設(shè)置滴灌水溫和有機肥替代化肥比例2個試驗因素，其中滴灌水溫設(shè)置常規(guī)井水T1（（13±1）℃）和增溫水T2（（21±1）℃）2個水平，有機肥替代比例設(shè)置6個水平，即有機肥分別替代0%（全施化肥，CK）、10%（F1）、30%（F3）、50%（F5）、70%（F7）、90%（F9）的化肥，共計12個處理（表1），每個處理設(shè)置3次重復(fù)，共36個試驗小區(qū)，每個小區(qū)面積為120 m2（30 m×4 m）。本研究遵循等氮原則進行有機無機替代試驗，純N施用量（300 kg/hm2）根據(jù)當?shù)爻Ｒ?guī)施肥量折算，計入有機肥中磷、鉀元素量，不足部分用化肥補充，使各處理P2O5（180 kg/hm2）和K2O（225 kg/hm2）用量相等，肥料用量見表2。肥料均在容器中充分攪拌至溶解后倒入施肥罐，隨滴灌施入土壤，全生育期共計灌水施肥12次，灌水量選用當?shù)氐喂喑Ｒ?guī)定額（6 300 m3/hm2）。駿棗于5月1日萌芽，10月22日成熟采摘，全生育期共175 d，各生育階段灌溉施肥制度見表3。

表1 試驗設(shè)計

表2 施肥方案

每個試驗小區(qū)均安裝獨立的水表、球閥和施肥罐用以精準控制灌水量和施肥量，施有機肥的處理在施肥罐出水管上安裝過濾器，防止滴灌管出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。為減少溫差，選擇在光照充足的時段（12:00—19:00）灌溉，單次灌水時長持續(xù)7 h左右，通過溫度計實時監(jiān)測蓄水桶中的水溫（將桶中水攪拌均勻后采用溫度計測定水體表面、中間及底部溫度取平均值，達到設(shè)計溫度時開始灌溉，當水溫超過所需水溫時，按比例注入少量井水，使水溫保持在基本恒定的范圍）。各小區(qū)田間農(nóng)藝措施等同當?shù)爻Ｒ?guī)管理。

表3 駿棗各生育階段灌溉施肥制度

1.4 測定項目與方法

1.4.1 產(chǎn)量

成熟期，每個試驗小區(qū)隨機選擇3棵棗樹，將每棵樹上的棗全部采摘后稱質(zhì)量，再折算為單位面積產(chǎn)量。

1.4.2 土壤含水率

駿棗各生育階段的土壤含水率采用烘干法測定，各處理在灌水前及灌水2 d后使用土鉆取樣，取樣點位于滴灌管外側(cè)10 cm處，取樣深度為100 cm，間隔為10 cm，共10層。

1.4.3 作物耗水量

采用田間水量平衡法[19]計算駿棗耗水量，計算式為：

1-2=10∑γH（θ1-θ2）+

+++，（=1, 2, 3, …,）， （1）

a=1-2/， （2）

M=1-2/， （3）

式中：1-2為階段作物耗水量（mm）；為土壤總層數(shù)；為土層次序；γ為第土層土壤體積質(zhì)量（g/cm3）；H為第層土層厚度（cm）；θ1和θ2為第土層土壤在時段始末的土壤含水率（%）；和分別為時段內(nèi)的灌水量（mm）、有效降水量（mm）、地下水補給量（mm）和排水量（mm）（試驗地地下水埋深大于10 m，無補給=0，采用滴灌進行灌溉無深層滲漏，=0），為各階段天數(shù)（d）；為總耗水量（mm）；a為耗水強度（mm/d）；M為耗水模數(shù)（%）。

1.4.4 水分利用效率

水分利用效率計算式為：

=/， （4）

式中：為水分利用效率（kg/（hm2·mm））；為作物產(chǎn)量（kg/hm2）；為總耗水量（mm）。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2019進行數(shù)據(jù)計算與整理，使用SPSS 26.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，使用Origin 2022繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同滴灌水溫下有機肥替代比例對土壤含水率的影響

駿棗各生育階段0～100 cm土層土壤含水率變化如圖2所示。各處理土壤含水率隨土層深度的增加呈先增大后減少趨勢。增加灌溉水溫，0～100 cm土層平均土壤含水率有所降低，而深層土壤增加。隨有機肥替代比例的增加，0～100 cm土層平均土壤含水蓄增加。施加有機肥處理0～20 cm土層土壤含水率無明顯變化規(guī)律，20～80 cm土層土壤含水率總體上隨有機肥施入量的增加而增大，80～100 cm土層土壤含水率隨有機肥的增加而減少，略低于CK，保持基本平穩(wěn)。隨駿棗生育期的推進，各生育階段土壤含水率呈先增加后減少再增加的變化趨勢，果實膨大期最低，此階段地表蒸發(fā)強烈，且棗樹生長旺盛，根系吸水能力最強，造成土壤含水率低于其他生育階段。以果實膨大期為例進行分析，在相同施肥水平下，與T1處理相比，T2處理0～100 cm土層土壤含水率降低1.08%～4.58%。與CK相比，T1處理0～100 cm土層土壤含水率增加了2.77%～9.36%，T2處理增加了0.54%～6.52%。

2.2 不同滴灌水溫下有機肥替代比例對駿棗耗水規(guī)律的影響

不同滴灌水溫下有機肥替代比例對駿棗各生育階段耗水量的影響如表4所示。隨著生育進程的推進，各生育階段耗水量呈先增大后減少的趨勢，在果實膨大期最大，在萌芽新梢期最小。分析總耗水量可得，在相同施肥水平下，隨灌溉水溫的增加而增大，與T1處理相比，T2處理增加了1.14%～2.83%。滴灌水溫相同時，耗水量隨有機肥替代比例的增加而增大，T1處理較CK增加了1.09%～11.62%；T2處理較CK增加了2.23%～11.29%。

表4 不同處理對駿棗各生育階段耗水量的影響

注 同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示各處理存在顯著差異（<0.05），*表示在＜0.05水平存在顯著差異，ns表示在＜0.05水平不存在顯著差異，下同。

由表5可知，駿棗耗水強度隨生育進程的推進，呈先增大后減少趨勢，其中果實膨大期最大。各生育階段駿棗耗水強度總體變化趨勢相似，以果實膨大期耗水強度進行分析。在相同施肥水平下，a隨滴灌水溫的提高而增大，與T1處理相比，T2處理a平均增加2.30%。相同滴灌水溫下，耗水強度隨有機肥替代比例的增加而增大，在T1處理下，與CK（3.32 mm/d）相比，施加有機肥可使a提高0.94%～9.94%；在T2處理條件下，與CK（3.38 mm/d）相比，施加有機肥處理a提高了3.27%～9.97%。與T1F9處理相比，T2F7處理a增加了1.37%。

表5 不同處理對駿棗各生育階段耗水強度的影響

由表6可知，滴灌水溫、有機肥替代比例以及二者交互作用對駿棗各生育階段耗水模數(shù)影響不顯著。隨著生育進程的推進，耗水模數(shù)整體上呈先增加后減少的趨勢。不同滴灌水溫和有機肥替代比例，耗水模數(shù)無明顯變化規(guī)律，不同處理之間無顯著差異。萌芽新梢期、開花坐果期、果實膨大期、白熟期和成熟期的平均耗水模數(shù)分別為11.55%、18.05%、33.09%、21.65%和15.66%，其中果實膨大期（33.09%）最高，此階段是果實生長和膨大的旺盛期，同時高溫天氣頻繁，土壤蒸發(fā)和植株蒸騰加劇，故耗水量和耗水強度較大，說明該階段需要大量的水分才能滿足駿棗生長需要，應(yīng)提高果實膨大期灌溉頻率來保證水肥供給。

表6 不同處理對駿棗各生育階段耗水模數(shù)的影響

2.3 不同滴灌水溫下有機肥替代比例對駿棗產(chǎn)量及水分利用效率的影響

滴灌水溫與有機肥替代比例對駿棗產(chǎn)量和水分利用效率均有顯著影響（圖3）。在相同施肥水平下，增加水溫可以提高駿棗產(chǎn)量和，與T1處理相比，T2處理產(chǎn)量和平均增加了7.15%和5.10%。滴灌水溫相同時，隨著有機肥替代比例的增加，產(chǎn)量和均表現(xiàn)為先增大后減小趨勢，有機肥替代比例為50%時駿棗產(chǎn)量和最大，施加有機肥處理（T2F9除外）的產(chǎn)量和均大于CK。在T1處理水平下，施加有機肥各處理的產(chǎn)量和較CK平均增加了15.30%和8.35%；在T2處理水平下，施加有機肥各處理的產(chǎn)量和較CK平均增加了13.14%和5.78%。最優(yōu)處理T2F5處理的產(chǎn)量較T1CK、T2CK處理分別提高了35.77%、24.68%，T2F5處理的較T1CK、T2CK處理分別增加了24.30%、15.91%。與T1F5處理相比，T2F5處理的產(chǎn)量和提高了10.10%和6.95%，說明增溫灌溉下配施50%有機肥（T2F5處理）的效果要優(yōu)于井水灌溉下配施50%有機肥（T1F5處理）。

圖3 不同處理下駿棗產(chǎn)量和水分利用效率

2.4 基于駿棗產(chǎn)量和水分利用效率的有機肥替代比例綜合分析

由于試驗處理有限，為進一步確定適宜駿棗生長的有機肥替代比例，通過分析不同滴灌水溫下有機肥替代比例對駿棗產(chǎn)量和水分利用效率的影響，以有機肥替代比例（）為自變量，以產(chǎn)量（）和水分利用效率（）為因變量，通過回歸分析，計算出和的最大值以及0.99max和0.99max，并計算出各自所對應(yīng)的。將滿足≥0.99max、≥0.99max所對應(yīng)的的取值范圍確定為適宜的有機肥替代化肥比例的范圍。由圖4可知，在不同滴灌水溫下，有機肥替代比例與駿棗產(chǎn)量、均呈開口向下的二次拋物線關(guān)系，T1處理下，當有機肥替代比例為55.64%時，達到最大，當有機肥替代比例為48.50%時最大；T2處理下，當有機肥替代比例達到53.42%時，達到最大，有機肥替代比例為49.83%時，最大。計算出0.99max和0.99max以及各自所對應(yīng)的值，具體回歸結(jié)果如表7所示。經(jīng)過計算各特征值以及最優(yōu)處理所對應(yīng)的產(chǎn)量和水分利用效率，最終綜合確定出T1、T2處理下駿棗產(chǎn)量和水分利用效率最佳有機肥替代比例分別為：50%～55.64%和41.01%～49.83%。

圖4 基于駿棗產(chǎn)量和水分利用效率的回歸分析

表7 回歸分析結(jié)果

3 討論

滴灌水溫和有機肥替代比例對土壤水分均有不同程度的影響。滴灌水溫改變直接影響土壤水熱環(huán)境。土壤溫度相同時，灌溉水溫的升高會使土壤濕潤體內(nèi)的土壤含水率降低[20]。本研究中，增溫水灌溉使0～100 cm土層平均含水率降低，而深層（80～100 cm）土壤含水率略高于井水灌溉處理，這是因為水溫的增加使土壤溫度升高，加速了水分在土壤中的運移，垂直濕潤鋒運移速率變大，有利于土壤水分的入滲和擴散[9]。同時水溫的升高增加了水中溶解氧量，有利于增強植物的生理活動，促進根系對土壤水分的吸收利用，進而導(dǎo)致土壤水分有所下降。施加有機肥可以改善土壤水分狀況，提高土壤含水率[5,21]。本研究表明，有機肥替代化肥可以增加土壤含水率，且土壤含水率隨有機肥替代比例的增加而增大，這與彭星星等[22]的研究結(jié)論一致。有機肥的施入增加了土壤有機質(zhì)量[23]，有機質(zhì)可以促進土壤水穩(wěn)性團聚體結(jié)構(gòu)的形成[24]，而土壤水穩(wěn)性團聚體的增加有利于土壤水分的保持[25]。張帥普等[26]研究表明，土壤有機質(zhì)量與土壤水分正相關(guān)，土壤含水率隨有機質(zhì)量的增加而增大。本研究發(fā)現(xiàn)，各生育期不同處理0～20 cm土層土壤含水率整體低于其他土層，且變化規(guī)律不明顯，這是由于當?shù)馗邷靥鞖忸l繁，地表蒸發(fā)強烈，造成表層土壤水分較少。不同處理20～80 cm土層土壤含水率隨有機肥替代比例的增加而增大，而80～100 cm土層施加有機肥處理的土壤含水率整體上略低于全施化肥處理，這可能是施入土壤的有機質(zhì)經(jīng)分解形成的膠體具有較強的吸附作用[27]，從而降低水分在土壤中的下滲速率。本研究發(fā)現(xiàn)，各處理土層之間（除表層外）土壤含水率差異不大，這可能是因為試驗地土壤類型為砂壤土，土壤質(zhì)地疏松通氣透水性好，水肥向下淋失較快，不易形成土層滯水現(xiàn)象。

耗水量通常由植物蒸騰和土壤蒸發(fā)組成[28]，研究耗水量對提高水分利用效率和優(yōu)化水資源配置以及增產(chǎn)具有重要作用[29]。黃健等[30]研究發(fā)現(xiàn)，增溫會導(dǎo)致水分消耗量增加，本研究結(jié)論與其相似，即與井水相比，增溫灌溉下各生育階段各處理的耗水量略有增加。本研究表明，有機肥替代化肥可以增加駿棗耗水量，且耗水量隨有機肥替代比例的增加而增大，這與王曉娟等[31]的研究結(jié)果一致。有機肥的施入改善了土壤微環(huán)境[32]，增加了微生物量和土壤酶活性[33]，為根系生長提供了適宜條件，進而促進作物旺盛生長，造成土壤水分消耗量增加。

水分利用效率表示作物生長過程中利用水分的經(jīng)濟程度，受作物耗水量和作物產(chǎn)量共同影響[34]。徐飛等[35]研究發(fā)現(xiàn)，井水增溫可以提高水稻的，可能是由于增溫避免了井水直灌使水稻因冷害造成的減產(chǎn)現(xiàn)象。本研究中，增溫水灌溉提高了駿棗水分利用效率，主要是通過提高駿棗的產(chǎn)量實現(xiàn)的，因為新疆當?shù)匕滋鞖鉁馗?，土壤溫度與井水之間存在較大溫差，井水灌溉會刺激棗樹根系，進而抑制對水分和營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，從而影響駿棗的生長以及產(chǎn)量的形成，增溫灌溉有利于緩解這種現(xiàn)象，從而起到穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的作用。本研究中，與全施化肥相比，有機肥替代化肥也可提高水分利用效率，這與前人[33,36]研究結(jié)論基本一致，由于有機肥與化肥配合施用，將化肥速效性和有機肥持久性的優(yōu)勢結(jié)合起來，對棗樹營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)比較平穩(wěn)且全面[37]，同時有機肥的施入還可以改善土壤結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)土壤中水肥氣熱的關(guān)系[38]，從而有效提高了駿棗產(chǎn)量和水分利用效率。方彥杰等[39]研究得出，有機肥替代50%的化肥可顯著提高玉米的產(chǎn)量和。杜少平等[40]研究發(fā)現(xiàn)，在等氮投入下有機氮替代50%～100%的無機氮有利于砂田西瓜產(chǎn)量和的提高。本研究得出適宜駿棗產(chǎn)量和水分利用效率提高的有機肥替代比例分別為50%～55.64%（井水）、41.01%～49.83%（增溫水），這與前人[39]研究結(jié)果基本一致。

4 結(jié)論

1）增加灌溉水溫可降低0～100 cm土層平均土壤含水率，而深層土壤含水率略有增加，有機肥替代化肥可增加土壤含水率，有利于水分的保持。

2）與全施化肥相比，井水和增溫水灌溉下有機肥替代化肥可使耗水量增加1.09%～11.62%和2.23%～11.29%；增溫水灌溉較井水灌溉耗水量增加1.14%～2.83%。

3）井水（（13±1）℃）和增溫水（（21±1）℃）灌溉下有機肥替代比例均為50%時，滴灌駿棗的產(chǎn)量和水分利用效率最大。

4）回歸分析得出，井水灌溉下適宜吐哈盆地駿棗產(chǎn)量和水分利用效率提高的有機肥替代比例為50%～55.64%，增溫水灌溉下為41.01%～49.83%。

[1] 侯裕生, 王振華, 李文昊, 等. 水肥耦合對極端干旱區(qū)滴灌葡萄耗水規(guī)律及作物系數(shù)影響[J]. 水土保持學(xué)報, 2019, 33(2): 279-286, 330.

HOU Yusheng, WANG Zhenhua, LI Wenhao, et al. Effects of water and fertilizer coupling on water consumption and crop coefficient of drip irrigated grape in extreme arid area[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2019, 33(2): 279-286, 330.

[2] LIU H G, HE X L, LI J, et al. Effects of water-fertilizer coupling on root distribution and yield of Chinese Jujube trees in Xinjiang[J]. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 2017, 10(6): 103-114.

[3] 孟阿靜, 齊瑩瑩, 付彥博, 等. 增溫水滴灌對棉花生物量、養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量的影響[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué), 2022, 59(3): 558-566.

MENG Ajing, QI Yingying, FU Yanbo, et al. Effects of warming irrigation on biomass, nutrient uptake and yield of cotton[J]. Xinjiang Agricultural Sciences, 2022, 59(3): 558-566.

[4] 何浩, 張宇彤, 危常州, 等. 等養(yǎng)分條件下不同有機肥替代率對玉米生長及土壤肥力的影響[J]. 核農(nóng)學(xué)報, 2021, 35(2): 454-461.

HE Hao, ZHANG Yutong, WEI Changzhou, et al. Effects of different organic fertilizer replacement rates on maize growth and soil fertility under equal nutrient conditions[J]. Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2021, 35(2): 454-461.

[5] 邵云, 李靜雅, 馬冠群, 等.基于長期定位的無機有機肥配施對土壤養(yǎng)分和小麥籽粒產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 河南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2022, 50(3): 126-134.

SHAO Yun, LI Jingya, MA Guanqun, et al. Effects of combined application of organic and inorganic fertilizers on soil nutrients, wheat grain yield and quality based on long-term location[J]. Journal of Henan Normal University (Natrual Science Edition), 2022, 50(3): 126-134.

[6] 梁改梅, 李娜娜, 黃學(xué)芳, 等. 黃土旱塬區(qū)玉米產(chǎn)量最優(yōu)的有機肥與化肥配施組合研究[J]. 中國土壤與肥料, 2022(3): 29-38.

LIANG Gaimei, LI Nana, HUANG Xuefang, et al. Optimal combination of organic fertilizer and chemical fertilizer for maize yield in Loess Plateau dry land areas[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2022(3): 29-38.

[7] 馬永康, 王振華, 宗霞, 等. 增溫滴灌下有機肥配施對駿棗產(chǎn)量品質(zhì)的影響[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2022, 36(9): 186-193.

MA Yongkang, WANG Zhenhua, ZONG Xia, et al. Effects of organic fertilizer combining with warming drip irrigation on yield and quality of Jun jujube[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2022, 36(9): 186-193.

[8] ZHANG J, DONG P, ZHANG H Y, et al. Low soil temperature reducing the yield of drip irrigated rice in arid area by influencing anther development and pollination[J]. Journal of Arid Land, 2019, 11(3): 419-430.

[9] 朱紅艷, 劉利華, 費良軍. 滴灌水溫對土壤入滲和土壤溫度的影響[J]. 排灌機械工程學(xué)報, 2019, 37(10): 902-908.

ZHU Hongyan, LIU Lihua, FEI Liangjun. Effects of drip irrigation water temperature on soil infiltration and soil temperature[J]. Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering, 2019, 37(10): 902-908.

[10] 孟阿靜, 嚴晶, 庫德熱提·巴吾東, 等. 增溫水灌溉對棉花根際土壤養(yǎng)分和土壤微生物數(shù)量的影響[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué), 2017, 54(2): 336-342.

MENG Ajing, YAN Jing, KUDERETI·Bawudon, et al. Effects of temperature-increasing water irrigation on soil nutrients and soil microbial biomass in cotton rhizosphere[J]. Xinjiang Agricultural Sciences, 2017, 54(2): 336-342.

[11] 趙航. 棗樹土壤微域環(huán)境及其成花坐果對增溫水灌溉的響應(yīng)[D]. 阿拉爾: 塔里木大學(xué), 2019.

ZHAO Hang. Response of jujube soil micro-environment and its flowering results to warm water irrigation[D]. Alaer: Tarim University, 2019.

[12] LI Rui, TAO Rui, LING Ning, et al. Chemical, organic and bio-fertilizer management practices effect on soil physicochemical property and antagonistic bacteria abundance of a cotton field: Implications for soil biological quality[J]. Soil and Tillage Research, 2017, 167: 30-38.

[13] HAMID Yasir, TANG Lin, HUSSAIN Bilal, et al. Organic soil additives for the remediation of cadmium contaminated soils and their impact on the soil-plant system: A review[J]. Science of the Total Environment, 2020, 707: 136 121.

[14] ZHAI Lichao, WANG Zhanbiao, ZHAI Yuchao, et al. Partial substitution of chemical fertilizer by organic fertilizer benefits grain yield, water use efficiency, and economic return of summer maize[J]. Soil and Tillage Research, 2022, 217: 105 287.

[15] 陳倩, 謝軍紅, 李玲玲, 等. 不同比例有機肥替代化肥對玉米生長及水分利用效率的影響[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2021, 39(6): 162-170.

CHEN Qian, XIE Junhong, LI Lingling, et al. Effects of different proportions of organic fertilizer substitutes for chemical fertilizer on growth characteristics and water use efficiency of maize[J]. Agricultural Research in the Arid Areas, 2021, 39(6): 162-170.

[16] WANG Xiquan, NIE Jiangwen, WANG Peixin, et al. Does the replacement of chemical fertilizer nitrogen by manure benefit water use efficiency of winter wheat - summer maize systems?[J]. Agricultural Water Management, 2021, 243: 106 428.

[17] 張建軍, 樊廷錄, 趙剛, 等. 長期定位施不同氮源有機肥替代部分含氮化肥對隴東旱塬冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率的影響[J]. 作物學(xué)報, 2017, 43(7): 1 077-1 086.

ZHANG Jianjun, FAN Tinglu, ZHAO Gang, et al. Yield and water use efficiency of winter wheat in response to long-term application of organic fertilizer from different nitrogen resources replacing partial chemical nitrogen in dry land of eastern Gansu Province[J]. Acta Agronomica Sinica, 2017, 43(7): 1 077-1 086.

[18] 王寧, 馮克云, 南宏宇, 等. 不同水分條件下有機無機肥配施對棉花根系特征及產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2022, 55(11): 2 187-2 201.

WANG Ning, FENG Keyun, NAN Hongyu, et al. Effects of combined application of organic fertilizer and chemical fertilizer on root characteristics and yield of cotton under different water conditions[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2022, 55(11): 2 187-2 201.

[19] 付詩寧, 魏新光, 鄭思宇, 等. 滴灌水肥一體化對溫室葡萄生理特性及水肥利用效率的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2021, 37(23): 61-72.

FU Shining, WEI Xinguang, ZHENG Siyu, et al. Effects of integrated management of water and fertilizer on the physiological characteristics and water-fertilizer use efficiency of grapes in greenhouse[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2021, 37(23): 61-72.

[20] 虎軍宏, 趙文舉, 劉貴元, 等. 滴灌條件下水土溫度對覆砂土壤水熱運移影響的數(shù)值模擬[J]. 水土保持學(xué)報, 2020, 34(5): 349-354, 360.

HU Junhong, ZHAO Wenju, LIU Guiyuan, et al. Numerical simulation of the influence of water and soil temperature on water and heat transfer of sand mulching soil under drip irrigation[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2020, 34(5): 349-354, 360.

[21] 王艷麗, 吳鵬年, 李培富, 等. 有機肥配施氮肥對滴灌春玉米產(chǎn)量及土壤肥力狀況的影響[J]. 作物學(xué)報, 2019, 45(8): 1 230-1 237.

WANG Yanli, WU Pengnian, LI Peifu, et al. Effects of organic manure combined with nitrogen fertilizer on spring maize yield and soil fertility under drip irrigation[J]. Acta Agronomica Sinica, 2019, 45(8): 1 230-1 237.

[22] 彭星星, 郭正, 張玉嬌, 等. 長期有機肥與化肥配施對渭北旱塬蘋果園水分生產(chǎn)力和土壤有機碳含量影響的定量模擬[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2018, 24(1): 33-43.

PENG Xingxing, GUO Zheng, ZHANG Yujiao, et al. Quantitative simulation of the effect of long-term organic manure and chemical fertilizer application on water productivity and soil organic carbon contents of apple orchards in Weibei Highland[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2018, 24(1): 33-43.

[23] 周喜榮, 張麗萍, 孫權(quán), 等. 有機肥與化肥配施對果園土壤肥力及鮮食葡萄產(chǎn)量與品質(zhì)的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2019, 53(6): 861-868.

ZHOU Xirong, ZHANG Liping, SUN Quan, et al. Effects of combined organic fertilizer with chemical fertilizer on soil fertility in orchard and yield and quality of table grape[J]. Journal of Henan Agricultural University, 2019, 53(6): 861-868.

[24] 劉秀, 司鵬飛, 張哲, 等. 地膜覆蓋對北方旱地土壤水穩(wěn)性團聚體及有機碳分布的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2018, 38(21): 7 870-7 877.

LIU Xiu, SI Pengfei, ZHANG Zhe, et al. Effects of film mulching on soil aggregations and organic carbon contents in Northern dryland regions[J]. Acta Ecologica Sinica, 2018, 38(21): 7 870-7 877.

[25] 何修道, 黨宏忠, 王立, 等. 北方地區(qū)植物籬系統(tǒng)土壤水分特征曲線模擬與分析[J]. 草業(yè)學(xué)報, 2016, 25(7): 42-51.

HE Xiudao, DANG Hongzhong, WANG Li, et al. Simulation and analysis of soil water retention curves within and between hedgerows in Northern China farm systems[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(7): 42-51.

[26] 張帥普, 邵明安. 綠洲邊緣土壤水分與有機質(zhì)空間分布及變異特征[J]. 干旱區(qū)研究, 2014, 31(5): 812-818.

ZHANG Shuaipu, SHAO Mingan. Spatial variability of soil moisture content and soil organic matter content in oasis marginal zone[J]. Arid Zone Research, 2014, 31(5): 812-818.

[27] 王宇祥, 劉廷璽, 段利民, 等. 科爾沁不同類型沙丘土壤水分時空變化特征及其環(huán)境影響因子[J]. 水土保持學(xué)報, 2020, 34(6): 125-134, 142.

WANG Yuxiang, LIU Tingxi, DUAN Limin, et al. Temporal and spatial variation characteristics of soil moisture and environmental impact factors in different types of dunes in horqin[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2020, 34(6): 125-134, 142.

[28] FANG Heng, LI Yuannong, GU Xiaobo, et al. Evapotranspiration partitioning, water use efficiency, and maize yield under different film mulching and nitrogen application in Northwest China[J]. Field Crops Research, 2021, 264: 108 103.

[29] 張作合, 張忠學(xué). 寒地稻田不同灌溉模式下稻株生長與水分消耗利用[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2021, 41(11): 4 586-4 595.

ZHANG Zuohe, ZHANG Zhongxue. Rice plant growth and water consumption and utilization under different irrigation modes in cold paddy field[J]. Acta Ecologica Sinica, 2021, 41(11): 4 586-4 595.

[30] 黃健, 季楓. 溫室增溫和灌溉量變化對棉花產(chǎn)量、生物量及水分利用效率的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報, 2014, 30(30): 152-157.

HUANG Jian, JI Feng. Effects of rising temperatures in green house and variation of irrigation on seed cotton yield, biomass and water use efficiency[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2014, 30(30): 152-157.

[31] 王曉娟, 賈志寬, 梁連友, 等. 旱地施有機肥對土壤水分和玉米經(jīng)濟效益影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2012, 28(6): 144-149.

WANG Xiaojuan, JIA Zhikuan, LIANG Lianyou, et al. Effects of organic fertilizer application on soil moisture and economic returns of maize in dryland farming[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2012, 28(6): 144-149.

[32] 周慧, 史海濱, 張文聰, 等. 有機無機肥配施對鹽漬化土壤微生物量和呼吸的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2021, 37(15): 86-95.

ZHOU Hui, SHI Haibin, ZHANG Wencong, et al. Effects of the combined application of organic and inorganic fertilizers on soil microbial biomass and soil respiration in saline soil[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2021, 37(15): 86-95.

[33] 周慧, 史海濱, 郭珈瑋, 等. 鹽分與有機無機肥配施對土壤氮素礦化的影響[J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報, 2020, 51(5): 295-304.

ZHOU Hui, SHI Haibin, GUO Jiawei, et al. Effect of salt and organic-inorganic fertilizer application on soil nitrogen mineralization[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2020, 51(5): 295-304.

[34] 毋海梅, 閆浩芳, 張川, 等. 溫室滴灌黃瓜產(chǎn)量和水分利用效率對水分脅迫的響應(yīng)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2020, 36(9): 84-93.

WU Haimei, YAN Haofang, ZHANG Chuan, et al. Responses of yield and water use efficiency of drip-irrigated cucumber in greenhouse to water stress[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2020, 36(9): 84-93.

[35] 徐飛, 隋文志, 懷寶東, 等. 井水增溫灌溉對寒地水稻生物學(xué)特征及水肥利用效率的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2018, 23(11): 142-151.

XU Fei, SUI Wenzhi, HUAI Baodong, et al. Effects of warming well water irrigation on the biological characteristics of rice in cold regions and its water and fertilizer use efficiencies[J]. Journal of China Agricultural University, 2018, 23(11): 142-151.

[36] 程煜, 喬若楠, 丁運韜, 等. 化肥減量和有機替代對重度鹽漬土水鹽特性及向日葵水氮利用效率的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2021, 27(11): 1 981-1 992.

CHENG Yu, QIAO Ruonan, DING Yuntao, et al. Effects of chemical fertilizer reduction and organic substitution on water and salt characteristics of high salinity soil and water and nitrogen use efficiency of sunflower[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2021, 27(11): 1 981-1 992.

[37] 溫丹, 王曉, 孫凱寧, 等. 不同形態(tài)微生物菌劑對不結(jié)球白菜生長和品質(zhì)的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2021, 32(5): 1 777-1 782.

WEN Dan, WANG Xiao, SUN Kaining, et al. Effects of different forms of microbial agents on the growth and quality of Brassica Rapa L. ssp. chinensis Makino (non-heading Chinese cabbage)[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2021, 32(5): 1 777-1 782.

[38] 霍軼珍, 銀花, 韓翠蓮, 等. 施用有機肥及地膜覆蓋對春玉米土壤溫度及水分利用效率的影響[J]. 水土保持研究, 2018, 25(5): 211-215.

HUO Yizhen, YIN Hua, HAN Cuilian, et al. Effects of organic fertilizer and plastic film mulching on soil temperature and water use efficiency of spring maize[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2018, 25(5): 211-215.

[39] 方彥杰, 張緒成, 于顯楓, 等. 旱地立式深旋耕方式下有機肥替代對飼用玉米耗水特性和產(chǎn)量的影響[J]. 作物學(xué)報, 2020, 46(12): 1 958-1 969.

FANG Yanjie, ZHANG Xucheng, YU Xianfeng, et al. Effects of substitution of organic fertilizer on water consumption and yields under vertical rotary subsoiling on arid area in forage maize[J]. Acta Agronomica Sinica, 2020, 46(12): 1 958-1 969.

[40] 杜少平, 馬忠明, 薛亮. 有機無機肥配施對砂田西瓜產(chǎn)量、品質(zhì)及水氮利用率的影響[J]. 果樹學(xué)報, 2020, 37(3): 380-389.

DU Shaoping, MA Zhongming, XUE Liang. Effect of manure combined with chemical fertilizers on fruit yield, fruit quality and water and nitrogen use efficiency in watermelon grown in gravel-mulched field[J]. Journal of Fruit Science, 2020, 37(3): 380-389.

Effect of Water Temperature and Organic Fertilizer Substitution on Yield and Water Use of Honey Jujube under Drip Irrigation

MA Yongkang1,2,3, WANG Zhenhua1,2,3*, LI Haiqiang1,2,3, LIN Haixia1,2,3, LI Yanqiang1,2,3, TAN Mingdong1,2,3

(1. College of Water Conservancy ＆Architectural Engineering, Shihezi University, Shihezi 832000, China; 2. Key Laboratory of Modern Water-saving Irrigation of Xinjiang Production＆Construction Group, Shihezi 832000, China; 3. Key Laboratory of Northwest Oasis Water-saving Agriculture, Ministry of Agriculture and Rural Affairs of the People’s Republic of China, Shihezi 832000, China)

【Objective】Organic fertilizers have been increasingly used as a substitute to reduce the detrimental impact of chemical fertilizers in China. In this paper, we studied the impact of its combination with drip irrigation water temperature on honey jujube growth and yield.【Method】The experiment was conducted in a field at Tuha Basin, where 10% to 90% of the chemical fertilizers was replaced by organic fertilizer. The control was without organic fertilizer substitution. For each fertilization, there were two irrigation water temperatures: conventional water temperature (13±1)℃ (T1) and warmed water temperature (21±1)℃ (T2). In each treatment, we measured water consumption, yield and water use efficiency of the jujube.【Result】When fertilization was the same, T2 reduced water content in the 0～100 cm soil layer and increased water consumption. Compared with T1, T2 increased yield and water use efficiency of the jujube by 7.15% and 5.10%, respectively. When the irrigation water temperature was the same, substitution of chemical fertilizer with organic fertilizer led to an increase in soil water content and water consumption. As a result, it increased the yield and water use efficiency of the jujube. However, when the substitution rate exceeded 50%, there was a decline in yield and water use efficiency. Specifically, when the substitution was 50%, T2 increased the yield and water use efficiency of the jujube by 10.10% and 6.95%, respectively, compared to T1.【Conclusion】Multivariate regression analysis suggested that under conventional irrigation water temperature, substituting 50.00%～55.64% of chemical fertilizer by organic fertilizer is optimal to improve yield and water use efficiency of the jujube, while when increasing the water temperature to 20 ℃, substituting 41.01%～49.83% of chemical fertilizer works the best for the jujube.

dripirrigation water temperature; organic fertilizer; yield of Jun jujube; water use efficiency

馬永康, 王振華, 李海強, 等. 水溫與有機肥替代比例對滴灌駿棗產(chǎn)量及水分利用的影響[J]. 灌溉排水學(xué)報, 2023, 42(5): 33-42.

MA Yongkang, WANG Zhenhua, LI Haiqiang, et al. Effect of Water Temperature and Organic Fertilizer Substitution on Yield and Water Use of Honey Jujube under Drip Irrigation[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2023, 42(5): 33-42.

1672 - 3317（2023）05 - 0033 - 10

S275.6

A

10.13522/j.cnki.ggps.2022584

2022-10-20

國家“十四五”重點研發(fā)計劃課題（2021AA003）；兵團重點領(lǐng)域創(chuàng)新團隊項目（2019CB004）

馬永康（1996-），男，甘肅天水人。碩士研究生，主要從事節(jié)水灌溉理論與技術(shù)研究。E-mail: myk202306@163.com

王振華（1979-），男，河南扶溝人。教授，博士生導(dǎo)師，主要從事干旱區(qū)節(jié)水灌溉理論與技術(shù)研究。E-mail: wzh2002027@163.com

責(zé)任編輯：白芳芳