不同滴灌模式对梨园土壤水肥分布及果树生长影响的研究

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近年来我国水果产业迅猛发展,果树种植面积与产量已居世界第一位。但我国北方大部分地区果园的滴灌系统布置形式、灌溉决策方法不合理导致灌溉水水分利用效率低下,农业用水浪费严重。进一步研究果园的高效灌溉模式,提出适宜的果树滴灌方式和水分管理阈值,对提高果园的水分利用系数,缓解水资源压力具有重要意义。本研究以9年生黄金梨为研究对象进行为期1年的田间灌溉试验,在滴灌大背景下,分别以土壤水分调控和滴灌方式两个因素设置2个试验,试验1以土壤水分下限为变量,设置3个试验组:T1(田间持水率的80%,即0.8FC)、T2(0.7FC)、T3(0.6 FC)和1个对照组CK,土壤水分上限为FC;试验2以滴灌方式为变量,设置3个试验组:M1(地上双行平行滴灌)、M2(地下双行平行滴灌)、M3(地上环状滴灌)和1个对照组CK(地面单行平行滴灌)。通过定期测定土壤水分、氮素,梨树生长指标、耗水、产量和梨果品质等指标,分析不同试验处理对果树根系吸水、营养生长和生殖生长、水分利用效率的影响,综合评价梨园的最优滴灌模式。本文主要结论如下:(1)土壤水分的增加与灌水、降水有关,而消耗则主要受根系影响。土壤水分的控制下限越低,土壤水分含量越低,变异系数越大。土壤水分下限控制在0.7FC时,土壤剖面主根区的水分消耗最大,含水率较低,且出现较大范围的变异区域,说明该范围内梨树根系活力强,吸水强,是有利于梨树生长发育的。地下滴灌方式比地上滴灌方式在浅层土壤的水分变异更大;环状滴灌方式的土壤水分变异系数的空间分布更均匀,更有利于根系的均匀生长。(2)随试验的进行,硝态氮的含量逐渐升高,铵态氮的含量逐渐降低;土壤整个剖面中两项指标值在试验前波动范围比较大,试验后硝态氮、铵态氮值的分布比试验前更均匀。造成硝态氮含量升高的原因可能受肥料种类、硝化反应和堆肥等因素的影响,还需进一步研究;铵态氮在试验后呈现出表层低深层高的现象,且土壤水分下限越低,水分对铵态氮的淋失越弱,深层铵态氮值越低。(3)生长指标方面,新梢、果实在生育期呈“慢—快—慢”增长趋势,两者存在制约关系。土壤水分下限控制在0.7FC时,新梢长度和新梢茎粗最小,而对照组的新梢长势最好,但土壤水分下限控制在0.7FC下的果实产量却比对照组的产量提高了16.11个百分点;滴灌方式试验中地下滴灌方式下的新梢长势最差,但最终产量却比其他处理显著提高了 16 36~33 57个百分点。说明灌水量与产量并不是呈线性关系,适当控制土壤水分可抑制过度的营养生长,促进生殖生长。(4)在一定范围内,总耗水量与灌溉量I呈正相关关系,随土壤水分下限的降低,灌水量减小,总耗水量逐渐降低,其中对照组CK显著高于其他试验组(p<0.05)。滴灌方式对果树耗水没有显著影响,但地下滴灌方式的总耗水量低于地上滴灌方式,环状滴灌方式的总耗水量低于双行平行滴灌方式。结合产量指标,发现土壤水分下限控制在0.7FC时水分利用效率最大,为4.41 kg/m3,比T1处理和T3处理分别提高了7.56%、12.21%,未形成显著影响;滴灌方式试验中,M2处理的水分利用效率最大为5.54 kg/m3,与M1处理形成显著性差异,M3处理的水分利用效率比M1处理高0.61 kg/m3,但差异不显著。2个试验结果表明:试验组的水分利用效率比对照组高出24.24%~67.88%,且差异显著,说明该果园目前的灌溉水利用效率有很大的提升空间。(5)适当的降低土壤水分下限会提高果实品质,其中在可溶性固形物、可滴定酸度和还原型Vc指标中达到显著性。不同滴灌方式对果实品质指标没有显著影响,但可看出3个试验组可溶性总糖和还原型Vc指标值均高于对照组,尤其是地下滴灌;地下滴灌处理和环状滴灌处理的可滴定酸度显著高于地上双行处理;环状滴灌处理的总氮含量显著高于其他3组处理,说明地下滴灌、环状滴灌方式对提高梨果的品质更有利。(6)综合根系吸水特征、梨树生长指标、耗水、水分利用效率和梨果品质,推荐该地区最佳的梨园灌溉组合模式:土壤水分的控制下限为0.7 FC;滴灌方式宜采用地下滴灌/环状滴灌方式。
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