干旱绿洲区滴灌枣树最优调亏灌溉模式与施肥制度研究

来源 :新疆农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zxhdbd
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针对新疆农业严重缺水和钾肥用量较大的现状,本论文以新疆特色经济果树—枣树为研究对象,于2016-2021年在新疆阿克苏地区红旗坡10队新疆农业大学林果业试验基地内开展了为期6年的枣树灌溉与施肥大田试验。通过应用大型称重式蒸渗仪、光合作用仪等先进设备定位观测,对枣树耗水、生理、产量、品质等进行了系统的研究,揭示了枣树水分亏缺补偿机制,明确了枣树水分-养分-产量-品质响应关系,验证了3种蒸发蒸腾量估算模型在干旱区滴灌枣树的可靠性,对三种CWSI模型在枣树水分亏缺诊断的适用性进行了评价。并在充分调研生产要素构成的基础上,构建了枣树综合效益评价体系。得到如下主要结论:(1)在施肥量相同的情况下,轻度(75%ETc)、重度水分亏缺(50%ETc)显著降低枣树蒸发蒸腾量4.75%~5.24%、16.27%~18.54%;在灌溉定额相同的情况下,减施钾肥(50%K2O)可导致枣树蒸发蒸腾量降低2.73%~3.58%,而增施钾肥(150%K2O)却对蒸发蒸腾量无显著性影响(P>0.05)。故水分亏缺对作物的影响显著高于施肥,肥料更偏向于影响植物生理发育间接影响枣树蒸发蒸腾量。(2)花期+幼果期施加水分亏缺对水分变化敏感的叶片SPAD值、净光合速率、蒸腾速率等指标的影响程度显著低于果实膨大期(P<0.05)。在该生育期施加水分亏缺有利于减少生长冗余(如枣吊生长量减少了4.03%~14.55%,株高减少了10.95%~26.17%)。果实膨大期是果树需水关键期,在该生育期施加轻度(75%ETc)、重度水分亏缺(50%ETc)显著降低了净光合速率7.98%和21.75%。亏缺后复水可以修复水分亏缺对植物的损伤,且复水时间越长,对水分敏感的指标修复效果越好(如花期+幼果期亏缺后复水,至成熟期时SPAD值可恢复至充分灌溉的95.66%~98.96%,净光合速率恢复至充分灌溉的92.14%~96.36%),但对水分不敏感的指标修复效果较弱(如花期+幼果期亏缺后复水,成熟期时枣吊仍然减少4.13%~15.33%,株高仍然减少10.91%~29.23%)。(3)增施钾肥显著提高枣树叶片SPAD值、净光合速率和蒸腾速率(P<0.05),但对其他生理指标无显著影响。而减施钾肥后,植物器官因养分供给不足,使叶面积指数、枣吊长度、树干茎粗分别显著降低了4.02%、10.42%、14.59%。(4)花期+幼果期轻度和重度水分亏缺可以提升果实总糖含量5.49%和10.28%、枣果体积3.40%和5.06%,降低枣树产量4.22%和11.36%。而果实膨大期水分亏缺却使果实体积、产量下降2.74%~12.80%、3.96%~15.96%,不利于经济效益的提升。在充分灌溉和轻度水分亏缺条件下,增施钾肥可以提高果实总糖2.28%和9.29%、果实体积2.47%和4.42%、枣树产量3.01%和6.10%;减施钾肥可降低果实总糖3.57%和19.55%、果实体积7.51%和8.12%、枣树产量5.42%和9.37%。在重度水分亏缺条件下,增施或减施钾肥,均会造成果实总糖、果实体积、枣树产量显著下降(P<0.05)。(5)构建了枣树灌溉施肥制度综合效益评价体系,并对熵权-TOPSIS法、层次-灰色关联度法、主成分分析法进行优选。结果表明主成分分析法客观性强,可以规避多重共线性的影响,但年际间稳定性弱。熵权-TOPSIS法对对各处理排序较为合理,客观性强,但易受个别极端值的影响,年际间稳定性一般。层次-灰色关联度法年际间稳定性最好,对各处理排序合理,但需专家打分决策辅助。经综合考虑,推荐使用层次-灰色关联度法进行综合效益评价。(6)经层次-灰色关联度法确定最优处理为高肥+充分灌溉和高、中肥+轻度水分亏缺。但考虑到增施钾肥易造成土壤肥料残留,故推荐采用中肥+轻度水分亏缺组合的灌溉施肥制度(灌溉模式:萌芽期100%ETc,花期至果实膨大期75%ETc;施肥制度:基施200kg/ha复合肥,N-P2O5-K2O,17-17-17,总养分≥51%;花期、幼果期、果实膨大期均施120kg/ha钾肥,K2O,总养分≥52%)。(7)对CWSI理论模型(CWSI-T1)、经验模型(CWSI-E)和半经验半理论模型(CWSI-T2)在干旱绿洲区滴灌枣树水分胁迫诊断进行适用性评价。结果表明3种CWSI模型的稳定性相似,对枣树水分亏缺具有明显的响应。其中CWSI-T2对土壤分胁迫指数、土壤含水率、气孔导度等参数指向性最佳,CWSI-E模型次之,CWSI-T1模型最弱。因此3种CWSI模型的优先选择顺序分别为:CWSI-T2>CWSI-E>CWSI-T1模型。(8)论证了Shuttleworth-Wallace(S-W)、双作物系数法(Dual Kc)、Priestley-Taylor(P-T)模型在估算干旱绿洲区滴灌枣树蒸发蒸腾量的适用性。结果表明S-W模型模拟误差中等,RMSE=0.74~0.94mm/d,模拟结果易受株高、土壤水分、温度和净辐射的影响,模型总体评价为良好;Dual Kc模型基础作物系数分别为0.4、1.0和0.5,模型误差最小,RMSE=0.60~0.82mm/d,模型总体评价为优秀;P-T模型模拟误差较大,RMSE=0.77~0.97mm/d,模型总体评价为不可接受。当改进模型中参数“α”求解方法后,模型总体评价提高至优秀,RMSE=0.67~0.88 mm/d,但模拟结果易受净辐射和气温变化的影响。因此,本研究建议采用Dual Kc模型估算干旱地区枣树蒸发蒸腾量。
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