王穎 王永超

摘要[目的] 提高北京地區(qū)果樹(shù)灌溉水資源利用率，為痕量灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其在果樹(shù)上的大面積應(yīng)用提供理論依據(jù)。[方法]通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)和田間應(yīng)用，對(duì)不同灌溉量處理下矮化密植蘋果樹(shù)的灌溉效果進(jìn)行比較。[結(jié)果]灌溉過(guò)程中垂直濕潤(rùn)峰與水平濕潤(rùn)峰比值隨灌溉時(shí)間延長(zhǎng)而增大。各處理不同土層深度土壤含水量呈先升高后降低再升高的趨勢(shì)。灌水定額12 L/h的處理（H1）同層土壤含水量高于灌水定額10 L/h的處理（H2）。H1的樹(shù)高生長(zhǎng)量較大，H2的地徑、冠幅生長(zhǎng)量較大，各處理的蘋果樹(shù)生長(zhǎng)差異不顯著。[結(jié)論]痕量灌溉處理降低20%灌溉量后不影響樹(shù)木正常生長(zhǎng)，達(dá)到節(jié)水灌溉的目的。

關(guān)鍵詞痕量灌溉；濕潤(rùn)峰；土壤含水量

中圖分類號(hào)S607+.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2017）10-0041-04

Study on Watersaving Irrigation of Compact Shortened Apple Tree

WANG Ying1，WANG Yongchao2（1.Forestry College，Beijing Forestry University，Beijing 100083 ；2.Beijing Forestry Society，Beijing 100029 ）

Abstract[Objective] To improve the irrigation water use efficiency of fruit trees in Beijing，and provide basis for the design and application of trace irrigation system.[Method] Through laboratory experiment and field application，the effects of different irrigation amount on irrigating dwarfing close planting apple trees were compared.[Result] The ratio of vertical wetting front to horizontal wetting front increased with the growth of irrigation time.The soil water content at different depths showed the law of increasing first，then decreasing and then increasing.The law of soil water content in the same layers was that the irrigation quota for 12 L/h treatment （H1） was higher than the irrigation quota of 10 L/h （H2）.The height growth of H1 was larger，the growth of base diameter and crown width of H2 was larger.[Conclusion] When the amount of irrigation decrease by 20%，growth of trees will not be affected as well as to achieve watersaving irrigation purposes.

Key wordsTrace irrigation；Wetting front；Soil water content

近年來(lái)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和城市人口的快速增長(zhǎng)，北京作為一個(gè)世界級(jí)大都市正面臨著日益嚴(yán)重的水資源壓力[1]。北京地區(qū)各行業(yè)用水矛盾日益突出，水資源缺乏成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素[1]，研究北京地區(qū)農(nóng)林業(yè)高效節(jié)水灌溉，利用新型節(jié)水灌溉設(shè)施，制訂既滿足植物生長(zhǎng)水分需求又能顯著提高水資源利用率的灌溉制度，成為當(dāng)前急需解決的重要問(wèn)題[2-3]。

北京地區(qū)果樹(shù)灌溉以漫灌、溝灌、穴灌為主，造成水資源的大量浪費(fèi)。滴灌、噴灌等節(jié)水設(shè)施的應(yīng)用以溫室大棚栽培和高附加值作物栽培為主，在露天密植果園中的研究及應(yīng)用很少[4-5]。痕量灌溉作為一種新型灌溉方式，能夠根據(jù)作物需要以微小的出水量對(duì)植物進(jìn)行供水，與其他灌溉方式相比能夠持續(xù)且緩慢地對(duì)作物進(jìn)行灌溉，滿足植物需水規(guī)律，降低水分蒸發(fā)[6]。痕量灌溉技術(shù)在露地果樹(shù)栽培及園林綠化中的應(yīng)用推廣具有重要意義，制訂相應(yīng)的痕量灌溉制度是推廣的前提和基礎(chǔ)，但相關(guān)研究鮮見(jiàn)報(bào)道。

筆者通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)合大田應(yīng)用，研究了痕量灌溉在矮化密植蘋果園上的應(yīng)用成效，為痕量灌溉技術(shù)的推廣應(yīng)用、推進(jìn)北京地區(qū)果樹(shù)節(jié)水灌溉及果樹(shù)行業(yè)的發(fā)展具有重要的理論和實(shí)踐意義。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)通州區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水試驗(yàn)站，地處116°41′02″ E，39°42′07″ N，位于永定河和潮白河沖擊平原，地勢(shì)平坦，多年平均降水量550～600 mm，年平均氣溫11.4～12.4 ℃。試驗(yàn)區(qū)土層深厚，地下水位埋藏較深，土壤砂粒含量較高，粉粒含量低，參考《國(guó)際制土壤質(zhì)地分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》，確定試驗(yàn)區(qū)土壤為砂質(zhì)壤土。

1.2試驗(yàn)材料供試蘋果樹(shù)為2015年春季移栽的3年生苗，矮化密植，株行距1 m×3 m。蘋果樹(shù)平均樹(shù)高1.8 m，地徑 21.7 cm，冠幅0.7 m×0.7 m。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1室內(nèi)試驗(yàn)。

室內(nèi)進(jìn)行土箱試驗(yàn)，試驗(yàn)裝置由試驗(yàn)土箱和點(diǎn)源供水系統(tǒng)2個(gè)部分組成。試驗(yàn)出水口流量為0.1 L/h（相當(dāng)于0.2 L/h的實(shí)際流量），通過(guò)控制灌溉時(shí)間實(shí)現(xiàn)差額灌溉。將出水口置于土箱長(zhǎng)邊的中心處，取滴灌濕潤(rùn)體的1/2作為研究對(duì)象。

1.3.2田間試驗(yàn)。

2015年6月，在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)鋪設(shè)灌溉系統(tǒng)，灌溉系統(tǒng)由水泵、過(guò)濾系統(tǒng)、管道系統(tǒng)等組成，主管道垂直樹(shù)木走向鋪設(shè)，毛管沿樹(shù)木走向在樹(shù)干基部?jī)蓚?cè)50 cm處各鋪設(shè)一條，埋于地下30 cm處，運(yùn)行壓力0.1 MPa。試驗(yàn)設(shè)痕量灌溉（H1）和80%灌溉量（H2）2個(gè)灌水量，通過(guò)控制痕量灌溉的持續(xù)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)灌水量的差異，灌溉處理見(jiàn)表1。試驗(yàn)共2個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，共6個(gè)試驗(yàn)小區(qū)。每個(gè)小區(qū)包括12株果樹(shù)，面積36 m2，小區(qū)最外側(cè)2株作為保護(hù)株，防止水分側(cè)滲對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)單獨(dú)安裝流量計(jì)及控水閥，并埋有一根1 m長(zhǎng)的Trime土壤水分速測(cè)探管。根據(jù)表2的灌溉周期進(jìn)行灌水。

1.4測(cè)定項(xiàng)目與方法

土壤剖面采取機(jī)械分層法分為6層（0～10、10～20、20～30、30～40、40～50、50～60 cm），各層取適量土風(fēng)干過(guò)篩（2 mm）后備用。采用環(huán)刀法對(duì)容重、田間持水量進(jìn)行分層測(cè)定；然后將各層土壤混合均勻后形成混合土樣，采用激光粒度分析儀測(cè)定0～60 cm土壤的機(jī)械組成。2016年7月下旬，對(duì)試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)每一株蘋果樹(shù)的樹(shù)高、地徑、冠幅等生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。

可知，試驗(yàn)區(qū)土層深厚，0～60 cm土層容重呈先降低后增加再降低的規(guī)律。土壤表層（0～10 cm）容重最小，為1.45 g/cm3，0～30 cm土層容重逐漸增大，20～30 cm土層容重最大，為1.60 g/cm3，30～60 cm土層容重逐漸變小，50～60 cm土層容重降低為1.55 g/cm3。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)0～10 cm土層田間持水量最大，為22.98%，20～30 cm土層田間持水量最小，為19.46%。

2.2室內(nèi)試驗(yàn)

2.2.1不同灌水歷時(shí)對(duì)濕潤(rùn)體特征值的影響。由圖1可

知，處理H1、H2在不同灌溉時(shí)間，土壤濕潤(rùn)峰的水平運(yùn)移距離、垂直運(yùn)移距離隨灌溉時(shí)間的變化情況：灌溉時(shí)間越長(zhǎng)濕

潤(rùn)峰運(yùn)移距離越大。從表4、5可以看出，在重力勢(shì)能的影響下，相同峰灌溉時(shí)間土壤濕潤(rùn)峰的垂直運(yùn)移距離大于水平運(yùn)移距離，隨著灌溉時(shí)間的延長(zhǎng)濕潤(rùn)峰垂直方向運(yùn)移距離增加較快，濕潤(rùn)峰垂直運(yùn)移距離與水平運(yùn)移距離的比值增大；濕潤(rùn)體為收口狀半球體，隨著灌溉時(shí)間的延長(zhǎng)，濕潤(rùn)體收口現(xiàn)象越明顯。

可知，停止灌水后，由于存在水勢(shì)梯度，濕潤(rùn)峰繼續(xù)向外擴(kuò)散。停灌后1 h H1、H2運(yùn)移速率差異較大，H1>H2；由于失去持續(xù)供水源，停灌后3 h各處理水分運(yùn)移速率下降較大；停灌6 h各處理運(yùn)移速率趨于穩(wěn)定；停灌后12 h H2運(yùn)移速率為0，濕潤(rùn)峰停止運(yùn)移。水分再分布過(guò)程中，H1的水平運(yùn)移速率和垂直運(yùn)移速率均大于H2。

2.3田間應(yīng)用

2.3.1不同生長(zhǎng)期土壤水分狀況。

由圖3可知，10 cm土層土壤含水量較低，10～30 cm土層土壤含水量呈先升高后降低的趨勢(shì)；30～60 cm土層土壤含水量為H1>H2；H1、H2處理在土層深度10 cm處土壤含水量最低；在土層深度20 cm處H1處理土壤含水量高于H2處理；40～60 cm處H1、H2處理土壤含水量升高。

2.3.2不同灌溉方式下果樹(shù)年生長(zhǎng)情況。

可知，痕量灌溉處理下，H2處理蘋果樹(shù)的地徑、冠幅大于H1，H1處理的樹(shù)高大于H2。方差分析結(jié)果表明，各處理的各項(xiàng)指標(biāo)差異不顯著，降低灌溉量并不影響果樹(shù)生長(zhǎng)。

3結(jié)論與討論

通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，流量為0.1 L/h的處理形成的土壤濕潤(rùn)體為收口狀半橢球體，隨著灌水時(shí)間的延長(zhǎng)濕潤(rùn)體收口越明顯。土壤水分再分布過(guò)程中H1處理的土壤濕潤(rùn)峰運(yùn)移速率較H2大，形成的濕潤(rùn)體較大。再分布過(guò)程中由于重力作用，濕潤(rùn)峰垂直方向運(yùn)移距離大于水平方向運(yùn)移距離，垂直運(yùn)移距離與水平運(yùn)移距離的比值隨時(shí)間延長(zhǎng)而變大。

由于痕量灌溉管道鋪設(shè)于地下30 cm處，H1、H2處理的蘋果樹(shù)土壤30 cm以下土壤含水量得到改善，能夠有效改善蘋果樹(shù)根系主要分布區(qū)域的土壤含水量。各處理土壤表層（0～10 cm）含水量較低，使土壤表層呈干旱狀態(tài)，下層土壤水分以水汽擴(kuò)散方式向大氣散失，水汽通量很小，降低了灌溉過(guò)程中地表水分蒸發(fā)，提高水資源利用率[7]。各處理土壤含水量呈10～20 cm升高、20～30 cm降低、30～60 cm升高的現(xiàn)象。相同深度土壤含水量為12 L/h的處理（H1處理）高于灌水定額為10 L/h的處理（H2處理）。H1、H2處理蘋果樹(shù)各生長(zhǎng)指標(biāo)差異不顯著，即在灌溉量降低到80%的條件下，蘋果樹(shù)生長(zhǎng)不受影響，并節(jié)約了水資源，這與虧水灌溉能減小蘋果耗水量的研究結(jié)果一致[8]。這可能是由于痕量灌溉縮短了土壤水分到達(dá)蘋果樹(shù)根系分布區(qū)的運(yùn)移距離，地下低速率出水減少了水分蒸發(fā)，降低了水資源的無(wú)價(jià)值消耗；也可能是由于干旱狀態(tài)下蘋果樹(shù)通過(guò)調(diào)節(jié)自身生理活動(dòng)，緩解資源脅迫以達(dá)到自我保護(hù)而造成的，其具體原因仍需進(jìn)一步研究。

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