黄土高原山地苹果园土壤水分消耗规律与果树生长响应

相对于传统农业,黄土高原山地苹果园改变了土壤水分的供需规律,加剧了黄土高原土壤干层的发展,苹果园土壤水分供需矛盾突出。黄土高原山地苹果园土壤水分消耗规律及果树生长响应的研究,对准确认知苹果树蒸腾耗水规律,进行苹果园用水科学管理十分重要,并可用于苹果园非充分灌溉制度的优化。 论文以延安地区山地苹果园为研究对象,根据2003年至2008年田间定位试验,研究苹果树蒸腾耗水和果实发育规律,对其进行定量模拟。取得了以下主要结论: (1)降水的分布不均是制约山地苹果高产稳产的关键性因素,根据山地苹果树生长所需水量,采用适宜度模糊分析方法,分析了延安各县苹果树生长对降水的适应性。延安各县降水效能指数由0.42增加到0.60,黄陵县降水效能指数最大,子长、安塞、志丹和吴旗最小,黄龙、洛川、富县和甘泉降水效能指数的平均值大于0.5。 (2)黄土高原山地苹果园土壤水分在不同坡向、不同坡位、不同树龄、不同栽植密度及不同降水水平年间均存在较大差异,土壤水分有效水利用系数随土层深度增加而减小。0-2.0 m土层供水量在不同坡向差异很大,阳坡0-2.0 m土层供水量占总耗水量的97%,阴坡仅占67%。苹果园深层土壤水分变化可用隔室模型进行描述。 (3)综合考虑果树根系分布和不同土层土壤水分含量,定量评价了土壤水分含量对苹果树生长的适宜性。理论土壤水分最大利用深度的范围为3.0-5.17 m;试验确定不同坡向果园土壤水分最大利用深度分别为:阳坡3.0 m,阴坡可达4.5 m,半阴坡、半阳坡和峁顶分别为3.5 m、4.0 m和4.0 m; (4)实测山地苹果园多年平均耗水量为675.5 mm,苹果园耗水集中在5～8月,占全年耗水的64.0%。苹果树蒸腾变化可分为初始生育期缓慢增加阶段,快速发育期迅速增加阶段,发育中期高耗水阶段,成熟期蒸腾回落阶段以及休眠期低耗水阶段。苹果树在不同生育期的作物系数分别为:初始生长期,作物系数由0.33增至0.45;快速发育期由0.45增至1.0;发育中期为1.0;成熟期由1.0减为0.33;整个越冬期为0.33。果树蒸腾耗水与土壤水分生态位密切相关,土壤水分生态位较高时,果树蒸腾耗水不受土壤水分胁迫,接近充分供水条件下的果树蒸腾耗水,土壤水分修正系数近似为1;随着土壤水分生态位降低,果树蒸腾耗水受到抑制,土壤水分修正系数降低。 (5)Richards模型可较好描述苹果果实增长过程,土壤水分充足条件下,苹果果径变化呈现“S”型曲线,纵径较横径生长较为缓慢。幼果期,苹果生长较快,60天左右进入果实膨大期,苹果生长速度达到最大,75天后苹果进入缓慢生长阶段。果径增长的关键时间为5月下旬至7月中旬,果重增长关键时段为6月下旬至8月中旬。关键期苹果园水分供应直接影响着苹果的生长。不受土壤水分胁迫时,果实膨大期苹果纵径月增长幅度达26.08 mm,横径月增幅32.05 mm。土壤水分生态位低于0.79时,受土壤水分胁迫的影响,苹果膨大速率受到抑制。 (6)根据水文典型年分析,丰水年需在5月进行补充灌溉,灌水定额75 mm;平水年需在5月和7月进行灌溉2次,灌溉定额150 mm;枯水年需在6月、9月和11月均需进行补充灌溉,以保证果树高产稳产,灌水定额采用75 mm,灌溉定额225 mm。