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干旱区滴灌枣-棉间作系统蒸发蒸腾量及地下竞争关系研究

马亮  
【摘要】:枣-棉间作是农林复合系统的重要类型之一,已成为果树建园初期解决农林用地矛盾、提高土地利用率和增加经济效益的有效措施之一。农林复合系统种间存在地下争夺水肥资源、地上争夺光热资源,种间竞争关系复杂,有关干旱区滴灌间作系统种间地下竞争关系的研究鲜有报道。本文以塔里木盆地西北缘区的枣-棉间作系统为研究对象,通过大田试验,运用大型蒸渗仪对间作系统的蒸发蒸腾规律进行研究,采用挖掘法结合DT-SCAN根系分析系统明晰根系分布特征,并进一步运用生态位理论明确种间地下竞争关系,旨在为干旱区间作系统种植结构及灌溉制度优化、田间管理等方面提供理论支持。主要研究结论包含以下方面:(1)在生育期内,单、间作系统中枣、棉根区土壤含水率随时间推移整体呈现下降趋势,垂直方向上,土壤水分变异系数均呈现随土壤深度的增加而下降的趋势,表层(0~20cm)最大,间作模式下的变异系数显著小于单作,表明间作系统因地表遮蔽效果显著,使土壤水分稳定性高于单作模式。水平方向上,单作枣树距树干距离越远根区土壤含水率越低,在距树干75cm范围内,土壤水分下降趋势缓慢:距树干75cm-175cm范围内,下降幅度显著,滴灌带布设距离对土壤水分分布起决定性作用。间作枣树土壤含水率变化受灌水量影响,距树干75cm范围内土壤平均含水率高于75cm以外的6%以上。(2)单作枣树蒸发蒸腾量峰值(4.42mm/d)出现在花期,间作系统峰值(6.79mm/d)出现在幼果期,间作系统蒸发蒸腾量峰值较单作高出53.6%,且出现的生育期较单作延迟。对比FA056-PM以及ASCE-PM模型在西北干旱区以小时和日步长计算的ET0结果,ASCE-PM预测ET0(参考作物蒸发蒸腾量)值与蒸渗仪实测值更接近,更适合干旱区的ET0计算。当无法获取太阳辐射值时,由Angstrom公式以日照时数计算日ET0误差最大,修正Angstrom公式中的回归常数as、bs以提高计算精度,当日均日照时数大于9小时as、bs修正值分别为0.21和0.36;小于9小时as、bs修正值分别为0.13和0.60,该参数可适用于北纬45°干旱半干旱的内陆地区,对准确计算ET0具有一定的应用价值。(3)各处理枣树在花期和果实膨大期,净光合速率(Pn)日变化均呈现明显的双峰曲线,在14:00时和18:00时出现峰值,16:00时出现低谷,即“光合午休”。各生育期内单作枣树Pn值均较间作处理高17.69%以上,间作处理中当枣树亏缺灌溉时,枣树在花期与果实膨大期Pn明显降低,光合速率受到抑制;棉花亏缺灌溉对棉花光合作用抑制最明显。各处理枣树的Pn(光合速率)、Tr(蒸腾速率)、WUE(水分利用效率)等生理指标随树龄增长均显著增大,单作枣树的增幅更为明显。(4)单作枣树地下生物量各项指标均优于间作枣树各处理,其中,2014、2015、2016年枣树根长较间作分别高出47.96%、9.65%、40.53%。单作枣树幼果期根长分别是花期和果实发育期的3.34倍和1.16倍;果实发育期根重和根径分别是花期和幼果期的21.87倍、7.28倍和2.31倍、1.32倍;根系生物量呈现出随树龄增加而增加的趋势,2016年的根长较2014年和2015年分别增加283%和194%。间作枣树幼果期根系进入营养生长阶段,吸收根数量增长显著;果实发育期枣树根重增长显著,分别是花期和幼果期的19.26倍和4.59倍,根径增长分别是1.73倍和1.26倍,根系聚集区出现下移的趋势。间作枣树年际间根系生长呈现随树龄增加而增加的趋势,2016年各处理根长均较2015年分别增长151%、136%和146%,根系分布由水平0-40cm扩散至0-80cm范围内,垂直深度由50cm延伸至60cm。(5)间作系统各处理年内不同生育阶段枣树根系均呈现随生育期推移向棉花方向扩散的趋势,水平方向距树干20-60cm范围内,枣-棉间作系统根系重叠度高,争夺水分最为激烈;枣树根系水平分布范围从2014年的距树干0-40cm扩散至2016年的0-80cm范围内,枣树根长占重叠区内总根长比例由39.91%增加至65.12%。生育期内,枣-棉间作系统中充分灌溉的枣树水平方向竞争力指数均大于棉花,差异不显著(P0.05);亏缺灌溉的枣树水平方向竞争力指数显著大于棉花(P0.05),表明亏缺灌溉显著提高了枣树的水分竞争能力,棉花亏缺灌溉对种间的竞争力影响较小。年际间水平方向枣树竞争能力呈现出随树龄增加而增强的趋势。垂直方向上,年内不同生育阶段枣树棉花的竞争力指数变化不尽相同:枣树竞争力随生育期推移呈现先增大后减小的趋势,棉花竞争力呈现随生育期的推移而增大的趋势;年际间枣树的竞争力始终处于弱势,但差异不显著(P0.05)。


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