黄土旱塬区苹果园生草覆盖对深层土壤水分和根系分布特征的影响

研究苹果园长期生草覆盖后深层土壤水分及果树根系的分布规律,以期阐明旱作条件下果园根水互作关系,为黄土旱塬区果园生草覆盖实践的优化提供依据。试验于甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站苹果园中进行,设置果园生草覆盖(生草为鸭茅草,2014年建植)和清耕处理,以一年生作物田为对照;连续两年夏季测定果树行上和行间距离树干100和200 cm共4个位置0~500 cm土层的土壤水分和果树细根长密度,分析生草覆盖对果园深层水分亏缺及细根长密度的影响。清耕果园0~300 cm土壤水分较对照农田下降了6.7%~8.3%(P<0.01),而300~500 cm土层土壤水分与对照农田差异不显著(P>0.05);生草覆盖果园0~500 cm整个剖面的土壤水分均低于清耕果园,平均下降了11.5%~12.3%。果园生草覆盖6~7年后0~500 cm土层土壤较对照农田水分亏缺量为163.9~172.1 mm,是清耕果园水分亏缺量的3.2~4.2倍。果树根系在0~100 cm土层的细根长密度最高,平均密度为0.187 cm·cm^(-3),生草覆盖促进了0~100 cm土层果树根系的分布,对深层根系影响不显著。清耕果园和生草覆盖果园0~500 cm土层土壤水分的含量随果树细根长密度的增加而降低,二者呈线性负相关关系,生草覆盖后二者相关性提高,干旱年份二者相关性更高。黄土旱塬区苹果园长期生草可促进果树根系生长,降低深层土壤水分,加剧土壤干燥化,对苹果树的利用年限和农田水分循环具有负面效应。旱作条件下应加强果园生草覆盖管理以保障水分的可持续性。

调亏灌溉在果树上应用的研究进展

我国果树具有栽培面积大、经济效益高等特点,但其耗水量较大,同时我国又是水资源缺乏的国家,在果树上实行节水灌溉势在必行。本文综述了调亏灌溉的定义、发展及其在果树上的应用和对果树产量、品质等的影响,探讨了调亏灌溉研究中存在的问题,并提出展望。

充分灌与调亏灌溉条件下桃树滴灌的耗水量研究

本文研究了充分灌与调亏灌溉条件下桃树滴灌的耗水量 .在田间设置有两个处理 ,其一是在整个生育期以蒸发量的 80 %进行充分灌溉 ;其二是在果实生长缓慢期以蒸发量的 2 0 %进行亏缺灌溉 ,而在其它季节以蒸发量的 80 %进行充分灌溉 .利用石膏块土壤水分传感器和中子仪分别测量了根区土壤水势和土壤含水量的变化 ,并实测了果实生长量、枝条生长量和产量 .利用水量平衡法得出了在上述两种滴灌条件下桃树不同生育期的日均耗水量与蒸发皿系数 .与充分灌比较 ,调亏灌溉对产量没有影响 ,灌水量减少了 32 % 。

重水分胁迫下苹果树茎、叶水势的变化

对田间生长的3年生苹果树(红富士/M26/八棱海棠)在土壤干旱和湿润条件下的茎及叶片水势、气孔导度和净光合的日变化进行了测定。茎水势的测定采用外围新梢的直接取样测定法,以便同剪口处叶片的水势进行比较。测定结果表明,干旱土壤条件下的叶片水势稍低于土壤湿润的树,一般仅相差0.3MPa。而二个处理之间午间茎水势的差别则高达1～1.2MPa,表现出该指标对土壤干旱十分敏感。干旱条件下叶片气孔导度和净光合与土壤湿润的树也有明显差异。研究还发现,在水分严重亏缺条件下存在茎水势低于叶水势及一定压力下枝条木质部漏气现象。对这些现象的发生条件和可能原因进行了讨论。

调亏灌溉对温室梨枣树水分利用效率与枣品质的影响

以日光温室生长条件下的6年生矮化密植成龄梨枣树为试材,试验设置试验期间充分供水处理,即对照(T 1),开花—座果期轻度调亏处理(T 2),果实膨大期中度调亏处理(T 3)和果实成熟期重度调亏处理(T 4),研究调亏灌溉对梨枣树水分利用效率与枣品质的影响。结果表明:温室内外的参考作物蒸发蒸腾量(ET0)变化趋势相同,温室内的ET0值高于外部,二者呈极显著的线性关系,R2值达到0.9501;不同调亏处理均降低了相应调亏时期的土壤水分消耗速率,同时也降低了梨枣树的叶片蒸腾速率和光合速率,开花—座果期和果实成熟期调亏处理提高了叶片水分利用效率,而果实膨大期调亏处理降低了梨枣树的叶片水分利用效率;各调亏处理并未对枣品质的所有指标起到提高和改善作用,成熟期未灌水处理在对平均单果重、枣V c含量和可溶性蛋白含量产生负面影响很小的情况下,提高了枣的有机酸含量和可溶性固形物含量,总体上改善了枣的品质;综合考虑不同调亏处理对梨枣树各项指标的影响,果实成熟期重度调亏处理在减产不显著条件下,改善了枣的品质,明显提高了水分利用效率,是实施调亏灌溉的最佳阶段。

侧柏等4树种在不同水分亏缺下恢复吸水能力的研究

以生长在呼和浩特地区的侧柏、杜松、沙棘、新疆杨为对象,研究其小枝在不同水分亏缺状态下恢复吸水能力,结果表明:(1)小枝重饱和初始水分亏缺(WSD)程度越大,重饱和相对饱和含水量(RSRWC)越小,失水后水分恢复能力也越低,树木组织受到的伤害越严重。(2)当树木失水达到初始失膨点饱和亏缺(SWDπp)时,重饱和相对饱和含水量(RSRWC)接近于1,说明树木能恢复其所亏缺的水分,树木未受到脱水的伤害,能保持其原有吸水能力。

调控亏水度灌溉对成龄桃树生长和产量的影响

自1988到1990年,在北京市林业果树研究所桃园17年生的桃树上进行了调控亏水度灌溉法(RDI-Regulated Deficit Irrigation)的试验研究。试验设有3个灌溉水平,即在果实细胞分裂完成后至快速膨大前的一段时间内果实的缓慢生长阶段(RDI期间),分别按80％(对照),40％,20％美国A级皿蒸发量补给。测得的各处理桃树的叶水势情况为:在RDI期间供水量少(处在水应力状态)的桃树,其叶水势较对照低(负的最值大);当RDI结束后各处理同样充分灌水,结果表明,此间曾经受过水应力作用的桃树的叶水势较对照(80％)高(负的量值小)。这种水应力作用的结果表现在对桃树生长量的影响上为:RDI期间,枝条的生长量明显为水势的降低所抑制;而在后期桃果实快速膨大时,经受过RDI的桃树上的果实因水势较高而膨大更快,收获时单果重更大,成熟果实略多,从而提高了产量。另外经受RDI的果树用水量明显减少,从而大幅度提高了水的利用效率。

气象因子与梨叶片水分亏缺的相关分析

对气象因子与梨叶片水分亏缺的研究结果表明，相对湿度与梨树各类枝叶片水分亏缺均呈显著或极显著的负相关关系。通径分析证实了湿度、温度的影响，肯定了气压对短枝叶片水分亏缺的影响。多元线性逐步回归分析与通径分析的结果完全一致。梨叶片水分亏缺的日变动态和季变动态的分析结果表明，在梨的生长季节前后期注意灌水对于减少水分亏缺，提高光合强度，增加产量具有现实意义。

苹果树枝条含水率无损测量传感器研制

茎部含水率是评价果树干旱胁迫响应和指导灌溉的重要参数。该研究针对目前果树茎部细小枝条含水率活体原位无损测量传感器缺乏的现状,设计了一种基于频域介电法的改进型平行板电极传感器。为检验该传感器的性能参数,以苹果树为观测对象,首先开展了高频结构仿真分析、逐步移除小木条、直径影响校正、性能测试、传感器标定等实验室环境下的理论分析与试验验证,然后在温室苹果树上开展活体原位无损监测试验和干旱胁迫试验。结果表明:该传感器的最大观测枝条直径约为10mm,直径变化引起的传感器误差为4.23mV/mm,传感器输出与电容值之间具有良好的线性关系(R^(2)=0.985),当负载稳定时,传感器的误差在0.5~0.8 mV之间,重复性测试结果显示传感器输出的最大差值不超过8 mV,传感器标定曲线的决定系数为0.998;温室环境下盆栽苹果树枝条含水率监测试验结果表明:该传感器可以检测到直径5~8 mm范围内枝条的含水率变化;干旱胁迫辨识试验结果表明:该传感器可以观测到苹果树在灌溉之前经历的干旱胁迫过程。研究结果可为诊断植物干旱胁迫、果树抽条和指导节水灌溉提供重要依据与技术支撑。

无灌溉造林树种耗水特性的研究

采用无灌溉造林的方法,依据水量平衡技术与Penman-Monteith方程,研究干旱地区造林树种沙棘、梭梭、紫穗槐和锦鸡儿的蒸腾耗水规律、林木需水量、林木系数及林木水分亏缺量。结果如下:4种灌木在生长期内的蒸腾速率皆为双峰型,沙棘、锦鸡儿和紫穗槐的峰值出现时间一致。梭梭的峰值出现在10∶30和16∶30左右。各树种阳坡的蒸腾速率>阴坡的蒸腾速率。4种灌木中紫穗槐的耗水量最大,阳坡与阴坡的耗水量分别为173.4 mm和134.86 mm,梭梭的耗水量最小。干旱地区各树种生长期内的林木系数有所不同,5月份的阴坡梭梭林木系数最小为0.16,7月份阳坡紫穗槐林木系数最大为1.33。紫穗槐的水分亏缺量最大、沙棘次之,梭梭水分亏缺最小。所以梭梭为最适树种,紫穗槐为干旱地区较难生存、生长的树种。

水分亏缺对苹果幼树日光合效率的影响

土壤水分供应充足的晴天,苹果幼树叶片水分亏缺影响净光合效率(PN)。而且当PN处于低谷期时,同水分亏缺有关的超氧物歧化酶(SOD)和谷光甘肽过氧化氢酶(GSH PX)活性达到一天的顶峰。

覆盖及亏缺灌溉对山地苹果生长、耗水及产量的影响

2018—2019年研究了陕北山地苹果园覆盖与亏缺灌溉对土壤耗水量、土壤温度、生长量、产量及水分利用效率(WUE)的影响。试验包括覆盖、亏缺灌溉2个因素,覆盖方式为地布覆盖(FM)、秸秆覆盖(SM)、裸地清耕(TL),亏缺灌溉梯度为充分灌溉(W1)、轻度亏缺灌溉(W2)、重度亏缺灌溉(W3),以当地雨养栽培为对照(CK),共10个处理。结果表明:覆盖可以有效提高苹果树体生长量,增强树势,且秸秆覆盖优于地布覆盖,2 a中FM与SM新梢长度分别较TL平均增加12.19%及17.76%,新梢茎粗分别较TL平均增加17.21%及21.33%。亏缺灌溉对新梢长度未产生显著影响,但提高了新梢茎粗,2 a中TLW1处理茎粗较TLW2、TLW3、CK平均增加3.8%、14.1%、19.5%。2018—2019年SM在整个生育期较TL降低土壤温度0.77℃~6.30℃,且降低效果随着生育期进行而减弱,SM有效地稳定了土壤温度变化,而FM对土壤温度没有显著性影响。苹果树各生育期耗水量依次为:果实膨大期(III)>萌芽开花期(I)>叶片生长期(II)>果实成熟期(IV),其中III期耗水量占全生育期的44%~47%,远高于其他时期。W2、W3分别较W1平均节水5.6%、10.7%,覆盖下苹果耗水量较TL减少23.41~36.80 mm。FM与SM苹果产量在2年中较TL平均增加24.8%、25.9%。在TL处理下,苹果产量随着水分亏缺加重逐渐降低,且在2019年TLW1产量显著高于TLW3,增幅为18.3%,但在覆盖下亏缺灌溉对苹果产量并未产生显著性影响。覆盖显著提升了WUE,2 a中FM与SM分别较TL平均提升30.7%、35.1%。综上,FM与SM可以改善土壤微环境、调节苹果树生长状况、提升产量与WUE,均为陕北山地苹果园较为适宜的地面管理方式。

根域水分亏缺对涌泉灌苹果幼树产量品质和节水的影响

为了有效提高山地苹果树的水分利用效率(water use efficiency,WUE)以及合理分配灌溉用水,该文以陕北黄土高原地区山地苹果树为研究对象,通过大田试验,研究了涌泉根灌(surge-root irrigation,SRI)条件下水分亏缺对苹果树生长、产量、品质及WUE的影响。试验于2016-2018年分别在萌芽期(Ⅰ)设置轻度(L)、中度(M)和重度(S)3个水平亏缺处理,在开花坐果期(Ⅱ)和果实膨大期(Ⅲ)分别设置L和M2个水平亏缺处理,另设全生育期充分灌溉(FI)与不灌水(NI)作为对照,共9个处理。结果表明:苹果树各生育期耗水量由大到小依次为Ⅲ期、Ⅱ期、Ⅰ期、果实成熟期(Ⅳ),其中Ⅲ期耗水量占全生育期耗水总量的59%~71%,远高于其他3个生育阶段。调亏灌溉与FI相比节水效果显著(P<0.05),且其一定程度上抑制了苹果树新梢生长,苹果树水分调亏程度大的处理在下一个阶段复水后其耗水量越大。水分亏缺可调节苹果的品质,Ⅰ期进行水分亏缺对果实含水率、可溶性物质含量和可溶性还原糖含量的影响均不显著(P>0.05),Ⅲ期进行水分亏缺可增加果实硬度,降低单果质量、优果率和果实含水率,因此不宜在苹果树Ⅲ期设置水分亏缺;而在苹果树Ⅱ期进行水分亏缺使果实硬度略有增加,果实含水率略有下降,同时单果质量、优果率、可溶性物质和可溶性还原糖含量提高,使苹果更甜且易存储。其中Ⅱ-M处理的苹果产量、品质及WUE均达到较高水平,建议最优的水分调亏应是Ⅱ-M处理。该研究可为陕北山地苹果水分管理、精准灌溉提供理论与技术参考。

不同土壤水分对枣树幼果期光合特性的影响研究

为研究在土壤干旱逐渐加剧过程中,枣树幼果期叶片光合参数的变化与土壤水分的关系,找到西北干旱地区枣树幼果期所允许土壤水分亏缺阈值。研究采用桶栽枣树控水试验,测定并分析7个土壤水分梯度的灰枣树在不同光合有效辐射(PAR)下的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、气孔限制值(Ls)及水分利用效率(WUE)等光合指标。结果表明:Pn随着PAR的增大呈现先增大后减小的趋势,Tr、WUE和Ls表现出和Pn类似的响应规律,相对土壤含水量(RWC)为60.34%和80.97%时,Pn和Tr日变化呈“双峰”趋势并有明显的“午休”现象,当RWC为41.22%时,“双峰”“午休”现象均消失。RWC在48.89%~68.58%范围内,Pn下降的主要原因是气孔因素限制,RWC<48.89%时,Pn下降的主要原因是非气孔因素限制。枣树幼果期生长所允许的最大土壤水分亏缺RWC为48.89%。RWC在53.36%~60.34%范围内可维持枣树幼果期具有较高WUE和Pn。

调亏灌溉技术在果树应用上的研究进展

随着我国产业结构的调整,水果产业在我国农业发展中的地位愈显重要,但其耗水量较大,且果品的优质产区大多分布在干旱少雨的丘陵或沟壑纵横的山区,为此在果树上实行节水灌溉势在必行。现在综述国内外节水灌溉技术概况的基础上,重点阐述了调亏灌溉理论基础、增产机理及其应用情况,探讨了调亏灌溉研究中存在的问题和进一步需要研究的方向。

滇西北白马雪山长苞冷杉和大果红杉年内径向生长动态及其对环境因子的响应

以滇西北白马雪山亚高山寒温性针叶林的常绿树种长苞冷杉和落叶树种大果红杉为对象,采用高精度生长仪监测了2个树种的年内径向生长动态,分析其径向生长的季节动态特征及其对环境因子的响应。结果表明:大果红杉和长苞冷杉的径向生长主要发生在4—8月,6月是生长最快的时期。与长苞冷杉相比,大果红杉径向生长的开始时间较早,停止生长时间稍晚,其生长季持续时间明显长于长苞冷杉。大果红杉最大生长速率和年生长量均略高于长苞冷杉。长苞冷杉日生长量与降水量呈显著正相关,与饱和水汽压亏缺、空气温度呈显著负相关;而大果红杉的日径向生长量与降水量呈显著正相关,与土壤体积含水量和饱和水汽压亏缺呈显著负相关。长苞冷杉和大果红杉的径向生长均受到水分的限制,大果红杉对水分条件更敏感。在全球变暖的背景下,植物蒸腾作用和土壤蒸发散的增加,可能进一步加剧土壤水分丧失和植物可利用水分下降,进而导致长苞冷杉和大果红杉更易受到干旱胁迫。