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吐哈地区是我国重要的瓜果生产基地之一,其独特的光热资源,使得当地以葡萄为主的林果园艺产业十分发达,葡萄种植已成为吐哈地区重要的支柱产业,但该地区地表蒸发量大、降水量少且多采用传统沟灌方式进行灌溉,更加剧了葡萄果园供水短缺的现象。根区灌溉作为一种更适用于干旱区的灌水方式,将灌溉水直接输送至果树根区土壤供果树吸收利用,有效降低了地表蒸发导致的灌溉水浪费,提高了灌溉水的利用效率。本文依托国家自然科学基金根区灌溉条件下新疆干旱区葡萄生长对水分的响应与调控研究项目,以6年生无核白葡萄树作为研究对象,设置4个灌水处理(灌水下限为田间持水量60%,根区灌溉灌水上限分别为田持的80%(T1)、田持的90%(T2)和田持的100%(T3),以沟灌上限为田持的90%作对照CK),对根区灌溉条件下不同灌水上限对葡萄土壤水分、根系生长特性、根系吸水模型及葡萄产量和品质进行研究,得出以下结论:(1)不同灌水处理对葡萄根区土壤水分分布影响显著。在垂直方向上,根区灌溉处理方式土壤体积含水率随土壤深度增加先增大后减小,传统沟灌处理土壤体积含水率表现为随土层深度增加逐渐减小。在水平方向上,以葡萄树干为中心向两边延伸,土壤体积含水率先增大后减小,而传统沟灌处理土壤体积含水率随距树干距离增大逐渐减小。土壤体积含水率在垂直方向上,根区灌溉处理0-20cm土层土壤体积含水率较传统沟灌处理低,且各生育期沟灌处理0-20cm土壤体积含水率均表现为最高的水平;根区灌溉处理方式土壤体积含水率随土壤深度增加均表现最为先增大后减小趋势,大小关系为:T3>T2>T1,且差异性显著(P<0.05);相同灌水上下限处理的CK和T1土壤体积含水率在60-100cm土层中较低。土壤体积含水率在水平方向上,各处理在不同生育期大小关系表现为:T3>T2>T1,根区灌溉下不同处理在整个径向观测区呈现双峰现象,含水率双峰值均出现在距树干60cm处;传统沟灌下距树干30cm范围内土壤体积含水率变化不大,但超过30cm范围后含水率逐渐减小;在相同的灌水上下限条件下,根区灌溉的土壤体积含水率较地面沟灌高。由此可见,根区灌溉方式具有更好的灌溉效果,更适应地表蒸发量大、高温的新疆地区。(2)根钻法和微根管法所得到的葡萄吸水根系根长密度、根表面积密度在垂直方向和水平方向上规律基本一致,根区灌溉处理方式随土层深度增大吸水根系根长密度、根表面积密度先增大后减小,而传统沟灌处理吸水根系根长密度、根表面积密度随土层深度增大逐渐减小;根区灌溉方式下吸水根系主要分布在距地面20-60cm土层中,传统沟灌处理吸水根系主要分布在距地面0-40cm土层中。水平方向上,各处理吸水根系根长密度、根表面积密度随距树干水平距离的增大先增大后减小,吸水根系主要分布在距树干水平距离60cm土层中。各生育期吸水根系根长密度和根表面积密度均表现为在开花期生长最旺盛,而在果实膨大期较慢。通过建立土壤体积含水率与葡萄吸水根系根长密度、根表面积密度函数,结果表明不同土壤体积含水率对根系生长发育产生显著影响,且在土壤体积含水率在23.0%-24.2%范围内时(相当于田间持水量的88.46%-93.08%),各生育期根长密度和根表面积密度较大,说明根区灌溉下T2处理对葡萄根系的生长发育最为有利。(3)利用HYDRUS-2D软件建立根区灌溉下的根系吸水模型,并运用所建模型对根区灌溉下不同处理各时期吸水根系吸水速率进行模拟,结果表明葡萄吸水根系吸水速率与土壤含水率密切相关,在一定范围内,葡萄吸水根系吸水速率随土壤含水率的增大而增大,但土壤含水率过大过小均会抑制葡萄吸水根系吸水速率。(4)不同灌溉处理对葡萄耗水量、产量和品质的影响显著。各处理耗水量在果实膨大期达到最大,传统沟灌处理方式较根区灌溉方式各生育期耗水量均较大,CK处理葡萄耗水量分别是T1、T2、T3的1.89、1.41、1.36倍;各处理在花期总耗水量最小。由此可见,相比传统灌溉方式,根区灌溉处理方式更节水。(5)各处理产量差异显著,T2处理最高28464.38/(kg·hm-2),与T1、T3、CK处理相比,T2增产率分别为12.62%、6.45%、15.74%,说明当灌水下限为60%时,灌水上限控制在田间持水量的90%最有利于葡萄高产。果实纵、横径,最大值分别是T2处理的20.35mm和14.52mm,且二者与其他处理的纵、横径均存在显著差异(P<0.05)。不同水分处理下,T2与T3处理果形指数均出现最大值为1.40,CK处理最小;CK处理可滴定酸含量最高,而T1、T2处理较低;可溶性总糖和VC作为衡量葡萄果实品质的重要指标,T2处理两者均最高,分别是24.26±0.16、8.64±0.05,可溶性总糖和VC含量最低的处理均是CK;糖酸比最高的处理是T2处理,但T1处理与T2处理水平相当,显著差异不明显,最低的是CK处理。整体上来看T2处理果实产量和品质最佳,而CK处理果实产量、品质最差。综上分析,根区灌溉更适用于极端干旱区葡萄种植,且在根区灌溉条件下灌水上限为90%田间持水量时,最适宜极端干旱区葡萄吸水根系生长,同时葡萄果实产量和品质最佳。