根区灌溉下葡萄生长发育、产量及品质对水分的响应

作     者：郭佳昌 

作者单位：太原理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙西欢

授予年度：2023年

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

主      题：根区灌溉 灌水上下限 极端干旱区 葡萄生长 综合评价 

摘      要：吐鲁番地区光热资源丰富,葡萄产业发达,种植面积和产量连年增长,但由于该地区水资源匮乏,且在生产管理中灌溉方式落后,水资源浪费情况严重,限制了当地葡萄产业可持续发展。根区灌溉方式可以将灌溉水直接输送至作物根系附近,有利于降低因极端干旱区地表蒸发强度大而引起的水分无效损失,提高水分利用效率。然而极端干旱区现有根区灌溉技术在实际使用中还存在一定局限性,因此本研究借鉴“蓄水坑灌法边壁环形入渗特点引入一种新型根区灌溉方式——地下柱形容器灌,以期进一步提高根区灌溉技术在极端干旱区的节水增产能力。试验采用新型根区灌溉方式(RI),以地面沟灌(FI)作为对照,分别设置三种灌水上下限:W1(田持50%-80%)、W2(田持60%-90%)、W3(田持70%-100%),采用完全组合设计,共6个试验处理,通过分析新型根区灌溉条件下不同灌水上下限对葡萄土壤水分分布特征、耗水特性、地上部分生长规律及葡萄产量和品质,并结合果树的生长指标,采用多种综合评价方法选出试验条件下最优处理,从而为新型根区灌溉方式(下简称为根区灌溉)在极端干旱区葡萄产业中推广应用提供了理论与方式依据。本研究主要结论如下:(1)根区灌溉方式下灌前、灌后土壤水分分布特征基本相似,具体表现为:垂直方向上,根区灌溉处理土壤含水率在40～60 cm土层达到峰值,随着土层深度的增加先增大再减小;沟灌处理土壤0～40 cm土层含水率处于较高水平,随着土层深度的增加而减小。水平方向上,以葡萄树干为中心向两边延伸,根区灌溉处理土壤含水率变化趋势为双峰曲线,距树干30 cm、60 cm处含水率处于较高水平;沟灌处理为单峰曲线,随着距离的增加而逐渐减小。根区灌溉处理下土壤平均含水率大小表现为RIW3RIW2RIW1。根区灌溉方式下土壤湿润体主要分布范围为水平方向-60～60 cm,垂直方向距地表40～60 cm处;沟灌方式下土壤湿润体主要分布范围为水平方向-30～60 cm,垂直方向距地表0～40 cm处,说明与沟灌相比,根区灌溉方式促进了水分深层分布,提高了水平运移能力。(2)根区灌溉方式促进了光合产物从营养生长流向生殖生长。由于根区灌溉方式浅层含水率较低,在一定程度上抑制了新梢徒长,沟灌处理新梢平均长度、直径比根区灌溉处理分别增加了12.08%、1.66%,叶面指数提高了7.59%～17.05%,即沟灌处理下新梢生长旺盛。不同灌溉方式下,葡萄新梢长度、直径、叶面积指数均随灌水上下限的提高而增大,其中FIW3新梢长度、新梢直径、叶面积指数均最大,RIW1、FIW1新梢生长量处于较低水平,过低的灌水上下限不利于果树生长发育。果实膨大期葡萄果径增长速率处于较高水平,果径生长量占总生长量的90%以上。根区灌溉方式减小了水分无效损耗,抑制了新梢徒长,促进了果实生长发育,果实横径、纵径生长量及单果重均大于沟灌处理,RIW2、RIW3果实横径、纵径及单果重处于较高水平,其中RIW2果实生长量略大于RIW3,二者无显著性差异。所有处理中RIW2处理果形指数最大,果形好,具有较高的经济效益。(3)葡萄全生育期耗水量呈先增高再减小的单峰趋势,果实膨大期是葡萄耗水高峰期,葡萄耗水模数达到了50%以上。各处理耗水量大小表现为FIW3(472.55mm)FIW2(379.50 mm)RIW3(360.04 mm)FIW1(335.65 mm)RIW2(333.08mm)RIW1(266.31 mm),由于根区灌溉方式蓄水保墒能力强,耗水量显著小于沟灌处理,沟灌处理耗水量较根区灌溉处理提高了13.94%～31.25%。葡萄地上部分干物质积累及分配规律表现为新梢生长期末沟灌处理营养生长旺盛,平均地上部分干物质积累量较根区灌溉处理增加了29.25%;而果实膨大期末及果实成熟期末根区灌溉处理干物质积累量较沟灌处理分别增加了2.66%、7.01%,根区灌溉方式下生殖生长旺盛促进了干物质从营养生长向生殖生长转移,果实干物质平均占比为83.11%,而沟灌处理仅为76.47%。根区灌溉下干物质水分利用效率较沟灌增加了24.86%～37.42%,RIW2干物质利用效率最大为1.65 kg/m。各处理间产量大小表现RIW2RIW3FIW3FIW2RIW1FIW1,根区灌溉条件下产量较沟灌处理增加了7.84%～13.83%,水分利用效率提高了27.40%～42.64%。根区灌溉处理下RIW2水分利用效率最大为7.45 kg/m,沟灌处理FIW3最小为4.86 kg/m。(4)葡萄果实品质受灌溉方式和灌水上下限影响,果实成熟期末,根区灌溉方式下果实可溶性固形物较沟灌处理显著增加了4.56%～7.54%,果实硬度减小了0.02～0.12kg/cm。与沟灌相比,根区灌溉处理果实糖分累积速度快,硬度较小,成熟时间提前,果实绿色