不同砂管埋深下南疆枣树根系吸水模型研究

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新疆南疆地域辽阔,由于地表蒸发强而多年平均降水量较少的特点,导致水资源短缺并已经严重影响了当地的经济发展。根系是作物吸收水肥的主要器官,能否掌握南疆独特气候和自然条件下作物的根系吸水规律和机理,是了解作物根区水分运移规律,达到高效节水优质高产的关键。本文以骏枣为试验材料,采用间接地下滴灌技术,试验砂管埋深设置4个水平,分别为0cm(T0,地表滴灌)、20cm(T1)、40cm(T2)和60cm(T3),探究了不同砂管埋深下枣树根区全生育期土壤水分的变化、各生育期内耗水量变化、枣树细根(d<2mm)根系一维、二维分布和根系吸水机理,结合土壤水分运动方程,采用微分方法求解计算并确定根系吸水模型。结果表明:(1)不同砂管埋深下土壤含水率在垂直方向上存在一定的差异性,具体表现为在萌芽展叶期和成熟期,土壤含水率随土层深度的增加逐渐变大,而开花坐果期和果实膨大期,土壤含水率随土壤深度的增加呈先变大后减小,再变大的趋势。不同埋深处理均增大掩埋深度出水口附近的土壤含水率,说明了增加灌水深度能提高深层土壤的水分。(2)不同砂管埋深下枣树各生育期耗水量随时间的变化呈先变大后变小的趋势,不同处理下,在开花坐果期,枣树阶段耗水量表现为T1>T0>T2>T3;在果实膨大期,枣树阶段耗水量表现为T1>T2>T0>T3。枣树日耗水量随时间的变化呈先变大后变小的趋势。枣树总耗水量随掩埋深度的增加先减小后增大,相比于T0(地表滴灌),T1、T2和T3处理下分别节水7.8%、6.4%和4.1%。说明适当的增加砂管埋深,可以有效的减少枣树的耗水量,达到节水效果。砂管埋深和枣树总耗水量之间存在良好的函数关系。(3)水平方向上,随着水平距离的增加,枣树根长和根重整体上呈不断减少趋势。根系大部分分布在0~60 cm范围内,各处理下此范围内的根长分别占总根长的81.1%、83.6%、81.4%和84.8%,枣树根重分别占总根重的87.7%、88.9%、90.8%和89.1%。垂直方向上,整体上根长和根重也呈不断减少的趋势。根系大部分分布在0~60 cm土层范围内,各处理下此范围内的根长分别占总根长的88.6%、88.5%、87.2%和83.4%,枣树根重分别占总根重的89.3%、88.8%、85.4%和82.8%。采用e指数形式来表示枣树有效根系的一维和二维生长,建立有效根长密度一维和二维分布函数,各处理下模型拟合R~2均在0.87以上,说明模拟效果较好,表明e指数模型能较好地反映枣树根系生长规律。(4)在不同砂管埋深处理下,分析蒸腾作用、根系分布特征和土壤水分对枣树吸水速率的影响,以三个影响因子为变量,结合土壤水分运动基本方程建立枣树根系一维吸水模型,同时预测相应生育期的土壤含水率,与实测数据进行对比检验。整体上模型预测值和实际测量值平均误差在10.0%以内,满足精度要求,表明模型较为合理,能为根系吸水模型的深入研究提供理论依据。
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