陕北山地苹果园土壤水分动态及树体耗水特性研究

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本研究以陕北黄土高原延安地区的典型山地苹果园为研究对象,对果园土壤含水量、茎流速率、土壤饱和导水率、植物导水率进行田间测定,分析果园不同生育期土壤含水量状况、果树茎流变化特征、气象因子对茎流的影响、土壤饱和导水率和植物茎流速率的变化规律以及其影响因子,明确苹果园的土壤水分特征以及果树生育期的耗水规律,对干旱地区建立合理的果园管理和灌溉制度、缓解水分供需矛盾、山地苹果产业的健康可持续发展具有重要意义。主要研究结果如下:(1)2021年试验果园生育期内总降雨量为741.17 mm,占全年总降雨量的91%,单日降雨量变化范围在0.25~93.73 mm,平均日降雨量为11.95 mm,9月降雨量最大为249.43 mm,其次为10月202.69 mm,最小降雨量是6月24.38 mm,各月平均降雨量为108.78 mm。果园不同生育期土壤体积含水率随降雨变化表现出一定的滞后变化,这种变化随着土层加深而减弱,0-60 cm土层水分受降雨影响波动较为明显;着色期和成熟期由于强降雨的影响使得各土层含水量随降雨量出现波动性变化,各层土壤水分含量明显增加。在整个生育期内土壤体积含水率有明显的空间变异性,表现为先增大后减小,再增大再减小的趋势,且0-100 cm土层土壤体积含水率变异系数随土层加深不断减小。土壤储水量总体呈先减小后增大的趋势,具体表现为,开花期到果实膨大期(5-8月)土壤储水量不断减小,土壤水分处于亏缺状态,亏缺量达42.93 mm;着色期和成熟期(9-10月),土壤水分补给量大于消耗量,土壤储水量逐步升高,储水量达132.16 mm,并且表层水分逐渐向深层运移,表层含水量降低;整个生育期土壤储水量增加了81.47 mm。(2)研究区不同生育期土壤饱和导水率在成熟期最大,为0.86 mm/min;幼果期、着色期和开花期土壤导水率也较大,分别为0.77、0.72、0.65 mm/min;果实膨大期土壤饱和导水率最小为0.47 mm/min。植物导水率在不同发育期为开花期>着色期>幼果期>成熟期>果实膨大期,它们的植物导水率分别为(8.25、6.12、4.25、3.38、3.34)×10-5 kg/s/Mpa。(3)通过相关分析可知土壤饱和导水率(Ks)与土壤容重、黏粒含量呈显著负相关,饱和含水量和有机质与Ks呈显著正相关关系;植物导水率与土壤饱和导水率、饱和含水量、有机质、砂粒含量呈不同程度的显著正相关,与土壤容重、黏粒和粉粒呈不同程度的显著负相关。通过多元逐步回归分析得到Ks与Kp的传递函数模型,由通径分析可知有机质含量对土壤饱和导水率和植物导水率都有直接正效应,粉粒含量对土壤饱和导水率有间接正效应。(4)苹果树茎流速率具有明显的昼夜变化规律,白天茎流速率呈“几”字型变化趋势,夜间茎流速率很小,不同天气条件下,晴天的茎流速率变化规律呈单峰型,阴雨天茎流变化规律呈多峰型,晴天的茎流速率、茎流开启时间均大于阴雨天,茎流关闭时间比阴雨天晚。苹果园生育期不同天气条件下茎流量均表现为晴天>阴雨天,晴天条件下,日茎流量在果实膨大期最大,为16538.90 g/h,最小值在成熟期,最小日茎流量为7448.50 g/h,其余表现为着色期>初果期>开花期,日茎流量依次为13954.10、11639.20、10514.80 g/h,说明晴天条件下苹果树耗水表现为果实膨大期>着色期>初果期>开花期>成熟期。阴雨天条件下,日茎流量在果实膨大期达到峰值,最大日茎流量为5473.10 g/h,最小值出现在成熟期,为2380.10 g/h,苹果树耗水规律与晴天相同。单日茎流量与茎流速率变化规律相同,并在12:30左右达到峰值。(5)对茎流速率的影响因子进行分析可知,各时期苹果树茎流速率都与相对湿度呈极显著负相关关系,与平均温度、太阳辐射和平均风速均呈极显著正相关关系。通过多元逐步回归分析建立了初果期、果实膨大期、成熟期相应的茎流速率预测模型,可知不同时期相对湿度和太阳辐射是影响茎流速率的主要因子,通过对不同时期苹果树的预测茎流量和实际茎流量进行检验,发现预测模型较为准确,能很好的预测不同时期苹果树的茎流变化,为果园制定更合理的灌溉方案提供理论指导。
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