蓄水坑灌下蘋果樹根系吸水深度與水分運(yùn)移特性研究.pdf

1、我國是世界上蘋果產(chǎn)量最大的國家，而山西是國內(nèi)優(yōu)質(zhì)蘋果生產(chǎn)基地之一。在華北地區(qū)，水資源緊缺已成為限制果園產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要問題。蓄水坑灌是一種保水、抗旱的新型立體灌溉方式。本文在分析蓄水坑灌研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘋果園的果樹設(shè)定了6個蓄水坑灌下的灌水處理，并以當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的地面灌溉為對照處理。其中蓄水坑灌T1處理在果樹全生育期的灌水上、下限為田間持水量的70％與100%；T2處理在果樹全生育期的灌水上、下限為田間持水量的60%與90

2、%；T3處理在果樹全生育期的灌水上、下限為田間持水量的50%與80%；T5、T6與T7處理分別在蘋果樹特定生育期充分灌水而其余生育期脅迫灌水，T5處理在果樹萌芽花期（4月1日至5月20日）的灌水上、下限為田間持水量的70%與100%，而在其余生育期為50%與80%；T6處理在新梢旺長期（5月21日至7月20日）的灌水上、下限為田間持水量的70%與100%，而在其余生育期為50%與80%；T7處理在果實膨大期（7月21日至10月22日）的

3、灌水上、下限為田間持水量的70%與100%，而在其余生育期為50%與80%。地面灌溉T4處理為對照灌水處理，其灌水時間與灌水量主要參考當(dāng)?shù)毓麍@的灌溉制度。T1～T7處理在全生育期的灌水量分別為3200L/株（267m3/畝）、1600L/株（133m3/畝）、800L/株（67m3/畝）、2160L/株（180m3/畝）、1200L/株（100m3/畝）、1600L/株（133m3/畝）、1600L/株（133m3/畝）。
　　本

4、文通過氫氧穩(wěn)定同位素技術(shù)得出的蓄水坑灌不同灌水處理下蘋果樹根系的吸水深度規(guī)律，并結(jié)合不同灌水處理下蘋果樹的 SPAC系統(tǒng)水勢、蘋果樹蒸騰耗水規(guī)律、蘋果樹新梢生長、果樹產(chǎn)量與果實品質(zhì)的分析結(jié)果，綜合比較得出適合當(dāng)?shù)靥O果園的蓄水坑灌灌水處理，為今后蓄水坑灌灌溉制度的制定與推廣提供科學(xué)依據(jù)與參考。論文主要研究結(jié)論如下：
　?。?）通過對比目前氫氧穩(wěn)定同位素水源分析常用的4種方法的假設(shè)條件、模型原理與輸出結(jié)果，得出多元線性模型是目前氫氧穩(wěn)

5、定同位素水源分析中適用性強(qiáng)且較準(zhǔn)確的分析方法。根據(jù)多元線性模型得出的根系吸水位置結(jié)果，蓄水坑灌與地面灌溉下蘋果樹根系的吸水深度變化規(guī)律為在萌芽花期集中在表層土壤，在新梢旺長期逐漸加深，而在果實膨大期8月后開始逐漸變淺。蓄水坑灌適度灌水T2處理與地面灌溉T4處理在萌芽花期根系的主要吸水深度與水分貢獻(xiàn)率分別為0～20cm（51.3%）與0～20cm（59.5%）；新梢旺長期6月為0～20cm（33.4%）、20～40cm（19.6%）與0～

6、20cm（42.9%）、20～40cm（11.1%）。在這兩個時期，T2與T4處理的根系主要吸水深度相同，但蓄水坑灌T2處理對40cm以下土壤水的水分利用率高于T4處理。T2處理與T4處理在新梢旺長期7月根系的主要吸水深度與水分貢獻(xiàn)率分別為20～40cm（14.3%）、60～80cm（14.6%）、80～100cm（14.8%）與0～20cm（24.3%）、20～40cm（29.1%）；果實膨大期8月為40～60cm（13.5%）、60

7、～80cm（14.5%）、80～100cm（14.7%）與0～20cm（23.6%）、20～40cm（37.1%）、40～60cm（11.6%）；果實膨大期9月為0～20cm（18.9%）、20～40cm（19.1%）、60～80cm（16.3%）與0～20cm（26.3%）、20～40cm（27.3%）、40～60cm（13.8%）。在后三個時期，蓄水坑灌T2處理的根系主要吸水深度均深于地面灌溉T4處理，更多的吸收利用了深層土壤水。對

8、比不同灌水處理下蘋果樹根系的主要吸水深度，發(fā)現(xiàn)相比于地面灌溉T4處理，蓄水坑灌T2處理與T6處理既節(jié)省了560L/株（47m3/畝）的灌溉水又促進(jìn)了根系吸收60cm以下的中深層土壤水。
　?。?）蓄水坑灌與地面灌溉下，根長密度與根系活力都基本在新梢旺長期7月達(dá)到全生育期峰值。而蓄水坑灌T2與T6處理在減少灌水量的基礎(chǔ)上，顯著促進(jìn)了根系深扎與提升根系整體發(fā)育情況。根據(jù)蘋果樹根系吸水深度與根系活力、根長密度、土壤含水率在蘋果樹不同生育

9、期的相關(guān)性分析結(jié)果，蘋果樹根系吸水深度在萌芽花期與新梢旺長前期主要受根長密度與根系活力影響；在新梢旺長后期主要受根長密度、根系活力與土壤含水率影響；在果實膨大前期主要受土壤含水率影響；在果實膨大后期主要受根長密度影響。
　?。?）蓄水坑灌T2處理在比地面灌溉減少560L/株（47m3/畝）灌水量的基礎(chǔ)上，與地面灌溉下蘋果樹的葉水勢、土水勢未達(dá)到顯著性差異，維持了良好的水勢梯度；蓄水坑灌充分灌水 T1處理的土-葉水勢梯度最大，但其灌

10、水量比地面灌溉處理多1040L/株（87m3/畝）。蓄水坑灌不同灌水處理下果樹的水勢比較得出新梢旺長期的充分灌水對蘋果樹維持良好的葉水勢狀況影響最大，而萌芽花期影響最小。此外，蓄水坑灌下的蘋果樹相比于地面灌溉有更低的水勢閾值（低于-0.48Mpa），這說明了蓄水坑灌可以提升蘋果樹的抗旱性，對水分脅迫的抵抗能力更強(qiáng)。
　?。?）蓄水坑灌充分灌水T1處理、適度灌水T2處理、脅迫灌水T3處理與地面灌溉T4處理的單位邊材面積液流通量均在7

11、、8月份達(dá)到峰值，說明蘋果樹在該時期耗水量最大，需要充分灌水。T1處理在各個生育期液流速率顯著高于其它處理。T2處理與地面灌溉 T4處理基本未達(dá)到顯著性差異，T2處理既減少了灌水量又維持了相近的液流速率。對比5月至10月不同灌水處理下蘋果樹灌水量與蒸騰耗水量，發(fā)現(xiàn)蓄水坑灌T1處理下蘋果樹蒸騰耗水量與灌水量最大，未顯著提升果樹水分利用效率；T3處理下蘋果樹蒸騰耗水量較地面灌溉T4處理大幅度下降，影響了蘋果樹的正常生長發(fā)育；T2與T6處理蘋

12、果樹的蒸騰耗水量接近地面灌溉T4處理，且灌水量減少了560L/株（47m3/畝），有利于提升果樹水分利用率。
　?。?）蓄水坑灌不同灌水處理下蘋果樹的新梢在萌芽花期生長緩慢，在新梢旺長期6月、7月上旬生長速率最大，而在7月下旬之后基本穩(wěn)定。不同灌水處理中，蓄水坑灌充分灌水T1處理的新梢生長長度最大，但過度的新梢生長可能會引起樹體郁閉；T3、T5與 T7處理由于在新梢旺長期水分虧缺，新梢生長長度均低于地面灌溉T4處理。T2、T6處理

13、與地面灌溉T4處理的新梢生長長度相近。果樹產(chǎn)量與品質(zhì)分析得出，蓄水坑灌T6處理在減少傳統(tǒng)地面灌溉灌水量的前提下，顯著提升了果形指數(shù)、單株產(chǎn)量、單果重、可溶性固形物與糖酸比；蓄水坑灌T2處理未能顯著提升果實的果形指數(shù)，但在其它指標(biāo)上仍顯著高于地面灌溉T4處理。
　?。?）通過對蓄水坑灌不同灌水處理下蘋果樹根系分布、根系吸水深度、SPAC系統(tǒng)水勢、蒸騰耗水量、新梢生長、果實產(chǎn)量與品質(zhì)的分析結(jié)果，可以得出蓄水坑灌下的T2處理（全生育期以

14、田間持水量的60%與90%為灌水上、下限灌水）與 T6處理（在蘋果樹新梢旺長期以田間持水量的70%與100%為灌水上、下限灌水，其余生育期以田間持水量的50%與80%為灌水上、下限灌水）在減少傳統(tǒng)地面灌溉灌水量560L/株（47m3/畝）的基礎(chǔ)上，維持了適中的蘋果樹 SPAC系統(tǒng)水勢與蒸騰耗水量，促進(jìn)了根系深扎與對60cm以下中深層土壤水的吸收，提升了蘋果樹單株產(chǎn)量、果實單果重、可溶性固形物與糖酸比等指標(biāo)，是本試驗得出最適合當(dāng)?shù)毓麍@的蓄