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极端干旱区成龄葡萄需水规律及微灌节水技术研究

白云岗  
【摘要】:吐哈地区葡萄举世闻名,为我国著名的葡萄生产基地,同时也是我国资源性严重缺水的地区之一。目前当地葡萄灌溉方式落后,大部分地区采用传统的地面灌灌水方法,部分区域灌溉定额高达1800m3/亩。虽然当地早在80年代就开始葡萄微灌技术的引进与应用,但均未取得较为成功的范式。因此,本研究针对成龄葡萄微灌技术应用中存在的问题,开展了需水规律及耗水特征、微灌灌水技术筛选与优化、农艺节水综合调控技术的田间试验研究。通过3年的试验研究得到如下结论: (1)通过吐哈地区近45年气候要素及参考蒸散年际变化特征的分析,表明吐哈地区气温、降水呈增加趋势,风速呈显著减小趋势,参考蒸散发呈现波动下降趋势。通过关联度分析,无论是在季节尺度上还是在年际尺度上,风速与参考蒸散发量的关联度均为最大。 (2)基于吐哈地区气候环境,对目前常用的蒸散计算模型进行分析评价,研究表明Blany-Criddle模型不仅所用参数最少,便于数据的采集和整理,同时计算精度高,与FA056-PM模型的计算结果达到极显著相关关系。因此,在气象参数不全的情况下,可采用Blany-Criddle模型作为吐鲁番地区参考作物蒸散量的计算模型。 (3)基于Penman-Monteith公式与吐鲁番地区的气候特征,对Penman-Monteith公式进行了简化,略去了饱和差项。通过建立Penman-Monteith公式计算的参考作物潜在腾发量ETO(PM)与简化公式计算的参考作物潜在腾发量ETO之间的关系,两者之间具有良好的线性关系。通过简化后的Penman-Monteith公式不仅减少了公式所需的监测项目,便于计算,同时因监测项目的减少大大减少了费用和人力。 (4)在晴朗无云的天气条件下,葡萄园水热平衡各分量的日变化呈典型的单峰曲线。潜热、感热和土壤热通量都是随着净辐射的增减而增减,但峰值出现的时间各异,并潜热通量占净辐射能量支出的大部分,其变化规律与净辐射的日变化规律一致性最好,土壤热通量变化很平缓,趋势与净辐射基本相同,但滞后净辐射2-3h。 (5)在晴朗无云的条件下,葡萄日间蒸散速率变化呈单峰型。蒸散从早晨8:00以后开始迅速增加,到中午13:00-14:00达到峰值,随后蒸散速率迅速下降。葡萄在整个生长期内耗水呈先增长后减小的单峰曲线,总耗水量为1200mm左右,日均耗水强度为5.0mm/d左右,高峰期(果实膨大期)可达8.78mm/d。葡萄需水敏感期为果实膨大期,其次为展叶期、萌芽期、果粒成熟期与枝蔓成熟期。 (6)葡萄整个生长期内戈壁砾石区域灌溉定额较壤土区域要高,稳产条件下的灌溉定额为765m3/亩左右,灌水定额35m3/亩,灌水周期根据葡萄需水关键期与非需水关键期确定,非需水关键期灌水周期7-9天,需水关键期灌水周期3-5天;壤土区的灌溉定额为670m3/亩左右,灌水定额30m3/亩,非需水关键期灌水周期9-13天,需水关键期灌水周期5-7天。 (7)对于极端干旱区的吐哈地区,在传统农业耕作区的壤土类型区,成龄葡萄根系分布范围相对较小,田间滴灌毛管布设宜采用一沟两管的布置方式;在砂砾石土壤改良利用区,成龄葡萄根系分布范围相对较广,田间滴灌布设宜采用一沟三管的布置方式。 (8)针对吐哈地区干旱恶劣环境条件,研发了葡萄园冠层弥雾微环境调控技术,增强了葡萄抵抗恶劣环境的能力,达到增产、调质效果。与常规微灌技术相比,葡萄在果粒膨大期喷水7-8m3/次,喷4-5次能显著降低葡萄棚架下的日最高温度3~8℃,防止高温对葡萄的灼伤,提高葡萄的产量17%,商品率提高20%。 (9)通过喷施抗旱蒸腾剂的应用研究,表明喷施抗旱蒸腾剂可有效抑制葡萄蒸腾,降低叶片蒸腾速率,显著提高叶片光合作用和水分利用效率,同时提高葡萄产量20%左右。喷施抗旱蒸腾剂的有效周期大致在9日左右,不同抗蒸腾剂的有效期周稍有差异。 (10)采用塑料薄膜与草帘子进行了覆盖保墒措施的研究,研究发现采用保墒措施后,表层覆盖减少了土壤表层与空气的接触面,从而减少了土壤水分的散失,减少了土面蒸发,明显增加土壤的蓄水保墒能力和土壤温度。覆盖保墒措施处理在葡萄新梢生长量,平均果粒重,产量等方面均优于无覆盖措施对照处理。 (11)针对吐哈地区部分高含砾土壤地区,土壤保水性差,深层渗漏严重的问题。通过在高含砾石土壤中施用保水剂的试验研究,研究发现现施用保水剂能有效保留灌溉水分,提高水分利用效率,促进植株生长,提高葡萄品质及产量 (12)以全面调控系统水分消耗进而提高农田水分利用效率为根本目的,将减少植株奢侈蒸腾的冠层环境调控、喷施抗旱蒸腾剂等技术措施,降低土面无效蒸发的覆盖保墒等技术措施,以及避免根层水分深层渗漏损失的蓄水保墒、精量控制灌溉等技术措施组装集成,提出了干旱区成龄果树植株冠层与大气界面、土壤与大气界面、根系与土壤界面的水肥综合调控立体节水农业技术应用模式。


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