蓄水坑灌下苹果树耗水特性及其对果树生长与产出的影响研究

【摘要】：随着对蓄水坑灌方法的不断深入研究,为加快推进该方法在我国黄土高原地区果林灌溉中的应用,深入探究蓄水坑灌下苹果树耗水特性及其对果树生长与产出的影响对蓄水坑灌果园的合理灌溉具有重要意义。本论文以三段砧木矮化成龄红富士苹果树为研究对象,设置蓄水坑灌灌水处理六个,地面灌溉灌水处理两个,共八个试验处理,采用田间试验、理论分析与模型模拟相结合的研究方法,对蓄水坑灌下不同灌水处理苹果树的蒸散量进行定量研究,主要研究内容和结论如下:(1)对蓄水坑灌苹果树蒸发量、蒸腾量及蒸散量的变化机制进行了分析,进一步揭示了蓄水坑灌法在工程设计方面的节水机理。与地面灌溉相比,蓄水坑灌法显著影响了果树在全生育期内的蒸散量、蒸腾量及蒸发量。在2018年果树生育期内,蓄水坑灌苹果树的棵间累积蒸发量及蒸散量分别约是地面灌溉的71%-72%和87.78%-88.10%;在2019年果树生育期内,蓄水坑灌苹果树的棵间累积蒸发量及蒸散量分别约是地面灌溉的62%-67%和79.22%-82.66%。说明蓄水坑灌法能有效减少果园无效耗水,同时可提高水分利用效率。(2)对蓄水坑灌果园的潜热通量进行了定量研究。针对蓄水坑灌果园特殊下垫面,引入了坑灌系数1)_()以区分蓄水坑灌果园棵间地表蒸发和棵间蓄水坑蒸发,提出了蓄水坑灌果园中两种土壤表面阻力(地表土壤表面阻力和蓄水坑坑壁土壤表面阻力)的计算模型,建立了蓄水坑灌果园潜热通量的计算模型,应用该模型计算蓄水坑灌果园潜热通量的拟合度~2为0.9292,均方根误差RMSE为7.9767,因而_()模型可用于蓄水坑灌果园潜热通量的预测中。(3)对蓄水坑灌果园的蒸散量进行了定量计算。采用径流计-蒸渗仪联合法测定了蓄水坑灌下苹果树的蒸散量,构建了蓄水坑灌苹果树的蒸散量估算模型SW_p,同时评价了SW_p模型的准确性和适用性。将SW_p模型、水量平衡法、Penman-Monteith(PM)模型及Shuttleworth-Wallace(SW)模型与实测值相比,SW_p模型在模拟蓄水坑灌苹果树蒸散量时,模拟值总体略大于实测值,平均比实测值偏大在10%以内,其估算值更接近于径流计-蒸渗仪联合法的实测值,且具有较高的相关系数,较低的均方根误差和相对误差。说明SW_p模型是适合估算黄土高原区蓄水坑灌苹果树蒸散量的优化模型,该模型提高了蓄水坑灌苹果树实际蒸散量的估算精度。(4)对蓄水坑灌苹果树生理及生长规律的差异性进行了定量分析,进一步阐释了蓄水坑灌法在生理生长方面的节水机理。与地面灌溉相比,蓄水坑灌法显著影响了果树在全生育期内的有效根长密度,从果树根系角度出发,蓄水坑灌法诱发了苹果树根系在纵向的生长,并扩大了根系有效吸收的空间;与地面灌溉相比,蓄水坑灌果树的气孔导度高出12.0%-22.5%,蓄水坑灌果树的净光合速率高出4.4%-19.1%,蓄水坑灌果树的蒸腾速率高出7.8%-13.6%,从果树冠层角度出发,蓄水坑灌苹果树冠层生理活动较地面灌溉苹果树活跃。可见在果树生理生长方面蓄水坑灌法优于地面灌溉。(5)对蓄水坑灌苹果树的水分利用及果实产量品质等指标进行了定量分析。确定了蓄水坑灌苹果树的水分生产函数,结果表明蓄水坑灌苹果树在果实膨大期水分对产量的影响最为敏感。与地面灌溉相比,蓄水坑灌苹果树的耗水量减少了12.23%-20.78%,而产量则增加了4.8%-14.7%,可以说明蓄水坑灌法是一种较地面灌溉更为节水且丰产的果园灌溉方法。(6)利用二级模糊综合评判法对蓄水坑灌苹果树的水分调控模式进行了评价。以最大经济效益为原则,得出了综合效益最高的水分调控模式是T_5试验处理,即在萌芽花期的灌水上下限分别为田间持水量的80%和60%,在新梢旺长期的灌水上下限分别为田间持水量的90%和70%,在果实膨大期的灌水上下限分别为田间持水量的100%和80%,这样的水分调控模式既满足了蓄水坑灌苹果树在不同物候期内对水分的要求,同时也达到了收益最大化的目的,因而该二级模糊综合评判模型可应用于蓄水坑灌果园最优水分调控模式的常规筛选。