黄土高原山地苹果园土壤水分消耗规律与果树生长响应
【摘要】：相对于传统农业,黄土高原山地苹果园改变了土壤水分的供需规律,加剧了黄土高原土壤干层的发展,苹果园土壤水分供需矛盾突出。黄土高原山地苹果园土壤水分消耗规律及果树生长响应的研究,对准确认知苹果树蒸腾耗水规律,进行苹果园用水科学管理十分重要,并可用于苹果园非充分灌溉制度的优化。
论文以延安地区山地苹果园为研究对象,根据2003年至2008年田间定位试验,研究苹果树蒸腾耗水和果实发育规律,对其进行定量模拟。取得了以下主要结论:
(1)降水的分布不均是制约山地苹果高产稳产的关键性因素,根据山地苹果树生长所需水量,采用适宜度模糊分析方法,分析了延安各县苹果树生长对降水的适应性。延安各县降水效能指数由0.42增加到0.60,黄陵县降水效能指数最大,子长、安塞、志丹和吴旗最小,黄龙、洛川、富县和甘泉降水效能指数的平均值大于0.5。
(2)黄土高原山地苹果园土壤水分在不同坡向、不同坡位、不同树龄、不同栽植密度及不同降水水平年间均存在较大差异,土壤水分有效水利用系数随土层深度增加而减小。0-2.0 m土层供水量在不同坡向差异很大,阳坡0-2.0 m土层供水量占总耗水量的97%,阴坡仅占67%。苹果园深层土壤水分变化可用隔室模型进行描述。
(3)综合考虑果树根系分布和不同土层土壤水分含量,定量评价了土壤水分含量对苹果树生长的适宜性。理论土壤水分最大利用深度的范围为3.0-5.17 m;试验确定不同坡向果园土壤水分最大利用深度分别为:阳坡3.0 m,阴坡可达4.5 m,半阴坡、半阳坡和峁顶分别为3.5 m、4.0 m和4.0 m;
(4)实测山地苹果园多年平均耗水量为675.5 mm,苹果园耗水集中在5~8月,占全年耗水的64.0%。苹果树蒸腾变化可分为初始生育期缓慢增加阶段,快速发育期迅速增加阶段,发育中期高耗水阶段,成熟期蒸腾回落阶段以及休眠期低耗水阶段。苹果树在不同生育期的作物系数分别为:初始生长期,作物系数由0.33增至0.45;快速发育期由0.45增至1.0;发育中期为1.0;成熟期由1.0减为0.33;整个越冬期为0.33。果树蒸腾耗水与土壤水分生态位密切相关,土壤水分生态位较高时,果树蒸腾耗水不受土壤水分胁迫,接近充分供水条件下的果树蒸腾耗水,土壤水分修正系数近似为1;随着土壤水分生态位降低,果树蒸腾耗水受到抑制,土壤水分修正系数降低。
(5)Richards模型可较好描述苹果果实增长过程,土壤水分充足条件下,苹果果径变化呈现“S”型曲线,纵径较横径生长较为缓慢。幼果期,苹果生长较快,60天左右进入果实膨大期,苹果生长速度达到最大,75天后苹果进入缓慢生长阶段。果径增长的关键时间为5月下旬至7月中旬,果重增长关键时段为6月下旬至8月中旬。关键期苹果园水分供应直接影响着苹果的生长。不受土壤水分胁迫时,果实膨大期苹果纵径月增长幅度达26.08 mm,横径月增幅32.05 mm。土壤水分生态位低于0.79时,受土壤水分胁迫的影响,苹果膨大速率受到抑制。
(6)根据水文典型年分析,丰水年需在5月进行补充灌溉,灌水定额75 mm;平水年需在5月和7月进行灌溉2次,灌溉定额150 mm;枯水年需在6月、9月和11月均需进行补充灌溉,以保证果树高产稳产,灌水定额采用75 mm,灌溉定额225 mm。
【关键词】：黄土高原 苹果 土壤水分最大利用深度 生态位适宜度 水分胁迫 【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：S661.1
【目录】：
- 摘要5-7
- ABSTRACT7-12
- 第一章 绪论12-29
- 1.1 研究的目的与意义12-14
- 1.1.1 黄土高原苹果发展现状12-13
- 1.1.2 黄土高原水土环境13
- 1.1.3 果业发展对水分的需求13-14
- 1.2 国内外研究概况14-28
- 1.2.1 土壤水分研究现状和动态14-20
- 1.2.2 土壤水分评价20-22
- 1.2.3 苹果耗水研究22-25
- 1.2.4 苹果果实发育特征25-26
- 1.2.5 水分胁迫的生态效应26-28
- 1.3 存在的问题28-29
- 第二章 研究内容与方法29-34
- 2.1 研究内容29
- 2.2 研究方法与技术路线29-30
- 2.3 试验地基本情况30-31
- 2.4 试验布置与测定项目31-34
- 第三章 延安地区苹果树对降水适应性分析34-50
- 3.1 延安地区苹果生长对气候资源的适应性分析34-35
- 3.2 延安地区降水资源特征35-38
- 3.2.1 延安各县降水量特征35-36
- 3.2.2 降水变化特征36-38
- 3.3 苹果树生长对降水的适应性分析38-49
- 3.3.1 苹果树耗水规律38
- 3.3.2 模糊适宜度函数法38-42
- 3.3.3 苹果生长树对降水的适应性评价42-49
- 3.4 小结49-50
- 第四章 苹果园土壤水分变化特征及其模拟50-86
- 4.1 苹果园土壤水分特征50-58
- 4.1.1 不同水平年土壤水分特征50-51
- 4.1.2 苹果园不同坡向土壤水分特征51-52
- 4.1.3 苹果园不同坡位土壤水分特征52-53
- 4.1.4 苹果园不同树龄土壤水分特征53-54
- 4.1.5 苹果园不同密度土壤水分特征54-55
- 4.1.6 苹果园土壤水分剖面动态55-58
- 4.2 土壤水分最大利用深度58-71
- 4.2.1 土壤水分最大利用深度理论分析58-61
- 4.2.2 土壤水分最大利用深度试验确定61-71
- 4.3 苹果园深层土壤水分模拟71-74
- 4.3.1 深层土壤水分模型71-73
- 4.3.2 苹果园土壤水分模拟73-74
- 4.4 苹果园土壤水分适宜性分析74-84
- 4.4.1 土壤水分有效性评价74-77
- 4.4.2 土壤水分生态位适宜度分析77-84
- 4.5 小结84-86
- 第五章 苹果树蒸腾耗水规律86-113
- 5.1 苹果树蒸腾耗水测定及其变化规律86-94
- 5.1.1 树干液流的测定86-87
- 5.1.2 苹果树液流测定影响因子分析87-91
- 5.1.3 苹果树干液流变化规律91-94
- 5.2 苹果园蒸腾蒸发量计算94-100
- 5.2.1 苹果园土壤水动态均衡模型94-95
- 5.2.2 苹果生长发育与耗水特点95-100
- 5.3 苹果园蒸腾蒸发量变化规律100-103
- 5.3.1 果树蒸腾量变化规律100-101
- 5.3.2 棵间蒸发量变化规律101
- 5.3.3 蒸发蒸腾量变化关系101-103
- 5.4 作物系数的确定103-106
- 5.4.1 作物系数计算方法103
- 5.4.2 参考作物蒸发蒸腾量计算103-105
- 5.4.3 试验地作物系数105-106
- 5.5 水分胁迫条件下果树耗水规律106-111
- 5.5.1 水分胁迫下树干液流变化106-107
- 5.5.2 水分胁迫下果树蒸腾变化107-111
- 5.6 小结111-113
- 第六章 水分胁迫条件下苹果生长响应113-130
- 6.1 充分供水下苹果生长发育过程113-122
- 6.1.1 苹果果径生长动态113-114
- 6.1.2 苹果果径与鲜重的关系114-116
- 6.1.3 苹果果重生长动态116
- 6.1.4 Richards 模型116-118
- 6.1.5 苹果生长Richards 模型模拟118-122
- 6.2 水分胁迫条件下苹果果实发育特征122-128
- 6.2.1 水分胁迫下苹果果实的Richards 模拟122-125
- 6.2.2 土壤水分胁迫下苹果果实膨大期生态响应125-127
- 6.2.3 水分胁迫条件下果实特征127-128
- 6.3 小结128-130
- 第七章 苹果园灌溉制度的确定130-138
- 7.1 苹果树生长水分亏缺量分析130-131
- 7.2 灌水定额确定131-135
- 7.2.1 不同水平年灌溉定额131-132
- 7.2.2 灌水时间确定132-135
- 7.3 耗水量与苹果产量的关系135-136
- 7.3.1 不同灌水处理果树生育期耗水规律135-136
- 7.3.2 不同灌水处理苹果产量及水分利用效率136
- 7.4 小结136-138
- 第八章 结论与结语138-141
- 8.1 结论138-140
- 8.2 主要进展140
- 8.3 有待进一步研究的问题140-141
- 参考文献141-151
- 致谢151-152
- 作者简介152
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