蓄水坑灌下蘋(píng)果樹(shù)根系吸水深度與水分運(yùn)移特性研究.pdf

1、我國(guó)是世界上蘋(píng)果產(chǎn)量最大的國(guó)家，而山西是國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)蘋(píng)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(wèn)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(duì)山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘋(píng)果園的果樹(shù)設(shè)定了6個(gè)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(duì)照處理。其中蓄水坑灌T1處理在果樹(shù)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(shù)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(shù)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(píng)果樹(shù)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(shù)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(zhǎng)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(shí)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(duì)照灌水處理，其灌水時(shí)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(guò)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(píng)果樹(shù)根系的吸水深度規(guī)律，并結(jié)合不同灌水處理下蘋(píng)果樹(shù)的 SPAC系統(tǒng)水勢(shì)、蘋(píng)果樹(shù)蒸騰耗水規(guī)律、蘋(píng)果樹(shù)新梢生長(zhǎng)、果樹(shù)產(chǎn)量與果實(shí)品質(zhì)的分析結(jié)果，綜合比較得出適合當(dāng)?shù)靥O(píng)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(guò)對(duì)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(píng)果樹(shù)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(zhǎng)期逐漸加深，而在果實(shí)膨大期8月后開(kāi)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(zhǎng)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(gè)時(shí)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(duì)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(zhǎng)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(shí)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(shí)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(gè)時(shí)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(duì)

8、比不同灌水處理下蘋(píng)果樹(shù)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。
　　（2）蓄水坑灌與地面灌溉下，根長(zhǎng)密度與根系活力都基本在新梢旺長(zhǎng)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(píng)果樹(shù)根系吸水深度與根系活力、根長(zhǎng)密度、土壤含水率在蘋(píng)果樹(shù)不同生育

9、期的相關(guān)性分析結(jié)果，蘋(píng)果樹(shù)根系吸水深度在萌芽花期與新梢旺長(zhǎng)前期主要受根長(zhǎng)密度與根系活力影響；在新梢旺長(zhǎng)后期主要受根長(zhǎng)密度、根系活力與土壤含水率影響；在果實(shí)膨大前期主要受土壤含水率影響；在果實(shí)膨大后期主要受根長(zhǎng)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(píng)果樹(shù)的葉水勢(shì)、土水勢(shì)未達(dá)到顯著性差異，維持了良好的水勢(shì)梯度；蓄水坑灌充分灌水 T1處理的土-葉水勢(shì)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(shù)的水勢(shì)比較得出新梢旺長(zhǎng)期的充分灌水對(duì)蘋(píng)果樹(shù)維持良好的葉水勢(shì)狀況影響最大，而萌芽花期影響最小。此外，蓄水坑灌下的蘋(píng)果樹(shù)相比于地面灌溉有更低的水勢(shì)閾值（低于-0.48Mpa），這說(shuō)明了蓄水坑灌可以提升蘋(píng)果樹(shù)的抗旱性，對(duì)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(shuō)明蘋(píng)果樹(shù)在該時(shí)期耗水量最大，需要充分灌水。T1處理在各個(gè)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(duì)比5月至10月不同灌水處理下蘋(píng)果樹(shù)灌水量與蒸騰耗水量，發(fā)現(xiàn)蓄水坑灌T1處理下蘋(píng)果樹(shù)蒸騰耗水量與灌水量最大，未顯著提升果樹(shù)水分利用效率；T3處理下蘋(píng)果樹(shù)蒸騰耗水量較地面灌溉T4處理大幅度下降，影響了蘋(píng)果樹(shù)的正常生長(zhǎng)發(fā)育；T2與T6處理蘋(píng)

12、果樹(shù)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(shù)水分利用率。
　?。?）蓄水坑灌不同灌水處理下蘋(píng)果樹(shù)的新梢在萌芽花期生長(zhǎng)緩慢，在新梢旺長(zhǎng)期6月、7月上旬生長(zhǎng)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(zhǎng)長(zhǎng)度最大，但過(guò)度的新梢生長(zhǎng)可能會(huì)引起樹(shù)體郁閉；T3、T5與 T7處理由于在新梢旺長(zhǎng)期水分虧缺，新梢生長(zhǎng)長(zhǎng)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(zhǎng)長(zhǎng)度相近。果樹(shù)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(shí)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。
　　（6）通過(guò)對(duì)蓄水坑灌不同灌水處理下蘋(píng)果樹(shù)根系分布、根系吸水深度、SPAC系統(tǒng)水勢(shì)、蒸騰耗水量、新梢生長(zhǎng)、果實(shí)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(píng)果樹(shù)新梢旺長(zhǎng)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(píng)果樹(shù) SPAC系統(tǒng)水勢(shì)與蒸騰耗水量，促進(jìn)了根系深扎與對(duì)60cm以下中深層土壤水的吸收，提升了蘋(píng)果樹(shù)單株產(chǎn)量、果實(shí)單果重、可溶性固形物與糖酸比等指標(biāo)，是本試驗(yàn)得出最適合當(dāng)?shù)毓麍@的蓄