滴灌方式与灌水量对陕北山地苹果园土壤水分、果树生长和产量的影响

作     者：刘星 

作者单位：西北农林科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曹红霞

授予年度：2021年

学科分类：09[农学] 0902[农学-园艺学] 090201[农学-果树学] 

主      题：苹果树 滴灌方式 灌水量 生理生长 产量 水分利用效率 

摘      要：陕北黄土高原是世界苹果的优生区之一,但该地区降雨量小且在苹果生育期中雨水分配不平衡,导致水分不能满足苹果树在生育期特定阶段的需求,最终影响果树的产量品质。本文以8年生寒富苹果树为研究对象,试验设3种滴灌方式;分别为分根交替滴灌(ADI)、单管滴灌(UDI)和双管滴灌(BDI),及3个灌水梯度;分别为高水(W1)、中水(W2)和低水(W3),本试验为正交试验设计,共有9处理,每个处理重复三次。研究滴灌方式与灌水量对苹果树土壤水分、苹果的生理生长、产量与品质、水分利用效率的影响,对探索出黄土高原区苹果滴灌高质优产的策略具有重要意义,主要研究成果为以下几方面:(1)适度灌溉(W2)的分根交替滴灌能够提高土壤含水率,减少果树耗水量。不同滴灌处理对土壤含水率影响存在明显差异,当灌水量相同时,平均土壤含水率大小排序为ADIUDIBDI。在2019年苹果树开花坐果期,W1灌水处理下,BDI处理、ADI处理和UDI处理的平均土壤含水率分别为15.23%、17.27%和15.92%。各处理表层土壤0～20cm平均含水率较低,在20～40cm之间会出现上升的趋势,40～60cm出现下降的趋势,土壤水分变化规律随土壤深度出现先增大后减小的整体趋势,ADI处理能够明显提升土壤水分,高于BDI处理与UDI处理。在0～100cm土层,ADI-W1处理的土壤平均体积含水量最高,为18.95%,分别比UDI-W1和BDI-W1高6.49%和13.4%。各滴灌方式不同灌水量处理下的耗水量的大小排序为W1W2W3。苹果树在不同生育期耗水量大小排序为果实膨大期(Ⅲ期)开花坐果期(Ⅱ期)萌芽展叶期(Ⅰ期)果实成熟期(Ⅳ期)。ADI处理在各灌水量下的耗水量最小,BDI处理在各灌水量下的耗水量最大,2019年BDI-W2处理的Ⅱ期耗水量比ADI-W2处理增多了22.1%,2020年增多了4.2%。(2)适度灌溉(W2)的分根交替滴灌会促进新梢和叶面积的增长,增加果树土壤根系区的吸收根长密度与根系干重密度,且显著提升净光合速率和瞬时水分利用效率。ADI-W2处理的苹果的新梢茎粗与长度以及LAI在生长中期与生长后期最大,重度水分亏缺会一定程度上抑制了苹果树新梢与叶面积生长。苹果根系分布主要集中分布于20-60cm土层中,该层的吸收根长密度在2019年占总根系的66.3%。分根交替滴灌会促进40-60cm土层吸收根长密度与根系干重密度的增长,ADI-W2处理根系干重密度在南北侧40-60cm的土层达到最大值163.7gm,吸收根长密度在南北侧40-60cm的土层达到最大值959.9m/m。灌水量增加会使根系分布下移。在果实膨大期(DAF=80d),ADI-W2处理的净光合速率(Pn)、羧化效率(CE)和叶片瞬时水分利用效率(LWUE)达到最大值。苹果叶片11:00的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和羧化效率出现的趋势为随开花后天数(DAF)增加出现先增加后减小。各水分处理下苹果叶片Pn日变化特征出现“M型趋势,其中ADI处理Pn“午休现象不明显,各处理的LWUE除ADI-W2处理峰值均出现在上午10:00,ADI-W2处理推迟了峰值的出现,其LWUE的日平均值达到各处理的最大值(3.22μmol·mmol)。(3)适度灌溉(W2)的分根交替滴灌能够提升果树产量与单果重,且显著提升果实的物理品质与化学品质,同时该处理能够显著提升果树的水分利用效率,而重度亏缺灌溉(W3)的分根交替滴灌能够提升灌溉水利用效率但不利于产量的形成。土壤水分与果实产量之间呈现显著的正相关关系,而叶面积指数、净光合速率与果实产量之间呈现显著的二元非线性关系。在相同滴灌方式下,果实硬度随灌水量增加而降低。ADI处理显著增加果实硬度,ADI和BDI处理会提高果形指数,但影响不显著。苹果优果率随灌水量增大而显著增加。ADI处理下的可溶性固形物、可溶性糖及维生素C大于BDI处理和UDI处理。ADI处理能有效提高苹果树产量,在这2年中,ADI-W1和ADI-W2处理显著增加了单果质量。相同滴灌方式下,各灌水量的灌溉水利用效率大小排序为W3W2W1,ADI-W3处理的灌溉水利用效率最大,在2019年和2020年分别为46.36kg/m和45.90kg/m,ADI处理的水分利用效率显著大于其他两种滴灌方式,ADI-W2处理的水分利用效率在两年中达到最大,分别为7.12kg/m、8.41kg/m,在2019年分别比ADI-W1处理与ADI-W3处理高8.9%与15.4%,2020年分别高7.0%与13.0%。。