覆蓋制蘋果園滴灌試驗及節(jié)灌制度研究

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簡介： 按照水量平衡原理，采用測坑試驗和大田試驗相結(jié)合的方法，通過4個測坑試驗，確定了盛果期蘋果園分別在采用覆膜制、覆草制、清耕制的土壤管理制度時，在滴灌條件下各物候期的耗水量、需水臨界期和需水最大期；結(jié)合大田試驗，并根據(jù)降水資料，確定了灌水定額、灌水部位、灌水關(guān)鍵期、灌水次數(shù)、計劃濕潤層深度、土壤濕潤比、毛管布設(shè)方式、灌水形式等方面的有關(guān)參數(shù)，建立了蘋果園在滴灌條件下的節(jié)灌制度；根據(jù)各測坑果樹多年的耗水量、果樹產(chǎn)量和產(chǎn)值，確定了蘋果樹的水分生產(chǎn)率和水分生產(chǎn)效益。實現(xiàn)了灌水定額、灌水方式、灌水時間、灌水部位的“四適宜”；并進行了示范推廣。
關(guān)鍵字：覆蓋制 蘋果園 滴灌 耗水規(guī)律 節(jié)灌制度

黃土高塬溝壑區(qū)是我國優(yōu)質(zhì)蘋果栽培的最適宜區(qū)和主產(chǎn)區(qū)。但該區(qū)蘋果的產(chǎn)量和質(zhì)量明顯受資源性缺水的制約，為了充分利用現(xiàn)有的水資源，使果業(yè)生產(chǎn)再上新臺階，實現(xiàn)滴灌水在時間、空間、灌水量、灌水方式等方面的優(yōu)化配置，在“蘋果滴灌試驗及節(jié)灌制度研究”^[1]的基礎(chǔ)上，開展覆蓋制蘋果園滴灌試驗及節(jié)灌制度方面的研究對建立高塬溝壑區(qū)蘋果園節(jié)水灌溉技術(shù)體系具有十分重要的現(xiàn)實意義。

　　1. 材料與方法

　　1.1 試驗點概況

　　試驗點位于西峰治理監(jiān)督局董志試驗場。年均降水量561.5mm，年蒸發(fā)量1527mm，年平均氣溫8.5℃。該場栽植蘋果5.7hm²，樹勢健壯，樹姿開張，樹相整齊。1997年建成面積各為10.0m²、深度為2.0m的地下全封閉測坑2個，在測坑內(nèi)移植7年生長富2蘋果樹各1株，分別采用覆膜、覆草處理；建成面積各為10.0m²、無底的試驗測坑2個，在測坑內(nèi)栽植7年生長富2蘋果樹各1株，均采用清耕處理。

　　1.2 蘋果樹耗水規(guī)律研究材料與方法

　　覆膜處理：每年春季對有底測坑施肥、灌水，修整樹盤后覆膜；覆草處理：每年春季對有底測坑施肥、灌水，修整樹盤后覆草，覆草厚度為20cm；清耕處理：每年春季對無底測坑施肥、灌水、中耕、鋤草，地表常年保持疏松、無雜草狀態(tài)。

　　采用測坑試驗和大田試驗相結(jié)合，以測坑試驗為主的試驗方法，用水表計測灌水量，用查墑儀測定土壤含水率，用自記雨量計觀測降雨量，用測坑底部的排水口測定深層滲漏量等方法，取得可靠的觀測數(shù)據(jù)，然后依據(jù)水量平衡原理^[2]計算各物候期的耗水量，分析確定蘋果樹各物候期耗水規(guī)律。

　　1.3 蘋果灌水定額、灌水次數(shù)、最佳灌水期研究材料與方法

　　根據(jù)蘋果耗水規(guī)律及枝條、果實生長發(fā)育特點，結(jié)合當(dāng)?shù)亟邓Y料，確定蘋果滴灌的最佳灌水期、灌水次數(shù)、灌水定額等指標(biāo)。選7年生生長健壯的長富₂蘋果樹，在樹冠外圍選定15個延長枝新梢，每20d測定一次枝條長度，到新梢停止生長為止。按距離法25cm疏果后，在樹冠外圍選定果實15個，每20天測定一次縱徑、橫徑，到采收時為止。

　　1.4 蘋果最佳灌水部位試驗材料與方法

　　采用半固定式滴灌，共布設(shè)8條毛管，每條毛管58個滴頭，滴頭間距0.7m，設(shè)計滴頭灌水定額50L/個。在0cm～40cm土層中，土壤平均含水率低于12%時進行試驗，滴頭滴水量分別達到2.5L～50.0L等10個處理水平時（表5），分別開挖8個滴頭濕潤剖面，求平均值，得到該滴水量時典型濕潤剖面。選擇同樹齡、生長健壯、干周基本一致的4株長富2果樹，在樹干南側(cè)和東側(cè)劃線（夾角90°），從外向主干附近挖土刨根，調(diào)查該樹齡果樹根系在水平與垂直方向的分布區(qū)域及根量。

　　2. 結(jié)果與分析

　　2.1 蘋果樹耗水規(guī)律研究結(jié)果分析          

　　表1  長富2耗水量及耗水強度

處理耗水量(m³/株)耗水強度(mm/d)1999200020012002平均1999200020012002平均覆草3.844.284.624.604.341.801.972.132.122.01覆膜3.954.564.744.804.511.852.102.182.212.09清耕4.654.714.914.874.792.172.172.262.252.21

　?。?）各處理年耗水結(jié)果分析。根據(jù)試驗觀測的結(jié)果 (表1)，3種處理均隨樹齡的增長、產(chǎn)量的增加而耗水量同時增加，耗水強度也同時增加；在3種處理中，覆草的耗水量和耗水強度最小，比清耕節(jié)水9.39%，覆膜的耗水量和耗水強度次之，比清耕節(jié)水5.85%。

　?。?）各處理耗水結(jié)果分析。蘋果從萌芽到落葉，3種處理年耗水量差異不大，僅5%～10%。但各物候期的耗水量差異很大(表2)，萌芽期（4月上中旬）,  由于果樹還沒有抽生枝條，地表土壤含水率較小，耗水強度在全物候期內(nèi)最??；新梢旺長期（5月上旬至6月上旬）,此期為蘋果的需水臨界期，生長旺盛，葉片蒸騰作用強烈，果樹耗水強度在全物候期內(nèi)最大；新梢二次生長期（7月中旬至9月上旬）,此期是果實迅速膨大期，也是果樹需水量最大的時期。

　　2.2 蘋果灌水定額、灌水次數(shù)、最佳灌水期          

　　表2  長富2各物候期耗水狀況

物候期 (天)耗水量(mm)耗水強度(mm/d)覆草覆膜清耕覆草覆膜清耕①萌芽期 (18天)21.821.926.41.211.221.47②花期 (15天)23.221.627.21.541.441.81③新梢旺長期(37天)94.397.5102.02.582.672.80④新梢停長期(37天)56.858.761.31.501.561.62⑤新梢二次生長期（63天）152.0161.5165.72.422.582.64⑥果實成熟期(30天)62.064.269.32.072.142.31⑦落葉期 (17天)23.625.726.71.411.531.60全物候期 (217天)433.5451.0478.52.012.092.21

　　研究結(jié)果分析

　?。?）蘋果新梢和果實生長動態(tài)分析。長富2蘋果新梢加速生長期從5月12日至6月11日，一個月的生長量占年生長總量的29.7%，從6月11日至7月1日為緩慢生長期，而第二次加速生長期從7月2日至7月21日，但生長量??；7月22日以后漸呈緩慢生長趨勢（表3）。長富2蘋果果實生長與新梢的生長規(guī)律是基本一致的。隨果實的生長發(fā)育，果形指數(shù)有降低的趨勢，因此，在生長前期創(chuàng)造適宜幼果生長的環(huán)境，對提高果形指數(shù)具有重要作用。              

　　表3  長富2新梢、果實生長動態(tài)動態(tài)分析

觀測時間（月-日）5-125-226-117-17-218-128-319-2110-6新梢長（cm）11.818.934.646.358.968.672.975.776.7果實縱徑（cm） 1.973.394.135.135.826.286.726.69果實橫徑（cm） 1.573.334.415.716.667.067.638.08果形指數(shù)（縱徑/橫徑） 1.251.020.940.900.870.890.880.86

　　（2）蘋果滴灌次數(shù)及滴灌定                      

　　 表4  蘋果滴灌灌溉制度

最佳灌水期萌芽前新梢旺長前果實膨大期封凍前計劃濕潤層深度 (m)0.50.60.60.7土壤濕潤比 (%)40404050灌水定額 (m³/hm²)200240240350

　　額分析。根據(jù)蘋果全物候期的需水規(guī)律，枝條、果實生長發(fā)育的特點分析，高塬溝壑區(qū)在降水保證率50%的平水年，盛果期果樹采用清耕時，滴灌4次為宜。最佳灌水期為萌芽前、新梢旺長前、果實迅速膨大期和封凍前。灌溉定額1030m³/hm²（表4）。在降水保證率75%的中等干旱年份，灌水定額增大10%～20%，灌水次數(shù)為4次～5次，果實膨大期灌水2次；在降水保證率95%的特旱年份，灌水定額增大15%～30%，灌水次數(shù)為5次～6次，新梢旺長期、果實膨大期各灌2次。覆草和覆膜處理的灌溉定額可比清耕少5%～10%。     

　　表5  滴灌水分在土壤中移動狀況

灌水處理號ABCDEFGHIJ灌水量（L/個）2.55.17.810.015.421.325.030.040.050.0最大濕潤深度（cm）19.023.824.026.846.452.655.061.062.268.6濕潤半徑（cm）20.726.026.828.431.649.049.452.353.055.0濕潤比（深度/半徑）0.920.920.900.941.471.071.111.171.171.25

　　2.3 蘋果最佳灌水部位研究結(jié)果分析

　?。?）滴灌水分在土壤中濕潤結(jié)果分析。根據(jù)觀測結(jié)果（表5），在滴水量小于5.1L時，水平滲透速度快于下滲速度，濕潤比為0.92；在滴水量由10L增加到15.4L時，水分滲透過堅實的犁底層后，其下滲速度明顯快于水平滲透速度；當(dāng)?shù)嗡看笥?5.4L時，水分在0cm～40cm的土體內(nèi)快速下滲，濕潤比為1.47。總之，下滲的速度快于水平擴展的速度，隨著滴水量的不斷增加，土壤濕潤剖面也在不斷擴大，地表濕潤形狀由最初的小園斑發(fā)展成鏈狀園斑，最后形成寬度為1m左右、深度近70cm的濕潤條帶。

　　表6  不同樹齡果樹根系分布調(diào)查結(jié)果

樹齡（年）果樹品種砧木類型干周（cm）根系（d³2mm）吸 收 根(d<2mm)水平分布(cm)垂直分布(cm)根量(個)水平分布(cm)垂直分布(cm)根量(個)3長富2山定子17.5<1313～45814～909～2913434長富2山定子21.6<1320～458810～921～3413565長富2山定子23.8<1490～5410224～1139～3516746長富2山定子27.6<1853～636080～1156～3751878長富2山定子40.3<1987～738630～1257～50603010長富2山定子47.4<21618～8910868～13122～776730

　?。?）蘋果樹根系分布調(diào)查結(jié)果分析。根系調(diào)查結(jié)果顯示(表6）：3年～4年生的蘋果樹，一般樹冠擴展最快，根系伸展也最快，但總根量較少，特別是吸收根少；5年生果樹根系繼續(xù)向外向下擴展，總根量與吸收根分別比3、4年生果樹增加23%左右；6年～10年生蘋果樹，根系繼續(xù)擴展的同時，根量高速增加，單株果樹根量達到0.5萬條～0.7萬條，比4年生果樹增加3倍～5倍左右。

　?。?）滴灌濕潤土體與果樹根系的耦合狀態(tài)分析。為提高滴灌水的利用效率，應(yīng)將水最大限度的滴灌到果樹吸收根分布最密集的區(qū)域內(nèi)。經(jīng)調(diào)查，在水平方向，果樹吸收根主要分布在冠徑的1/3到2/3處，在垂直方向，吸收根成層分布，10cm～50cm的土層為吸收根密集區(qū)。當(dāng)?shù)嗡窟_30L時，滴灌濕潤帶與蘋果根系分布耦合狀態(tài)最佳。因此，每個滴頭滴水量30L即240m³/hm²，達到次最佳灌水量。

　　滴灌毛管的布設(shè)方式對果樹根系與濕潤土體耦合狀態(tài)有著重要影響。灌水時毛管應(yīng)布設(shè)到樹冠冠徑的1/3到2/3的地面中間，布設(shè)成“S”形，毛管隨著冠徑的增加而向外延伸，支持和誘導(dǎo)果樹根系向外發(fā)展。果樹根系與濕潤土體耦合狀態(tài)明顯優(yōu)于直線布設(shè)方式。其他條件相同時，一次灌水延續(xù)時間比直線布設(shè)時短，但增加的投資較小，因此，建議在果園集雨微灌工程設(shè)計^[4]和運行管理中盡量采用毛管呈“S”形的布設(shè)方法。

　　2.4 水分生產(chǎn)率和水分生產(chǎn)效益結(jié)果分析

　　由于果樹產(chǎn)量的增長速度快于耗水量的增加，因此，果樹水分生產(chǎn)率明顯受產(chǎn)量的影響，并隨果樹產(chǎn)量的增加而增長（表7）。在三種處理中，覆膜水分生產(chǎn)率最高，達5.4 kg/m³，是清耕的1.74倍；覆草次之，是清耕的1.55倍。耗水量越小，產(chǎn)量和單價越高，水分生產(chǎn)效益越高；反之，水分生產(chǎn)效益越低（表7）。在三種處理中，覆膜的水分生產(chǎn)效益最高，達到6.39元/m³，覆草次之，清耕最低。

　　表7  果樹水分生產(chǎn)率和水分生產(chǎn)效益

處理水分生產(chǎn)率（kg/m³）水分生產(chǎn)效益（元/m³）1999200020012002平均1999200020012002平均覆草2.72.83.89.54.83.323.093.8814.076.09覆膜2.63.07.77.85.43.103.357.8811.226.39清耕1.82.23.84.83.11.902.413.887.583.94

　　3. 結(jié)論

　　(1) 蘋果全物候期需水量為433.5 mm～478.5mm，而同期有效降水量為355.6 mm～449.6mm，占需水量的82%～94%。覆草的耗水量和耗水強度最小，比清耕節(jié)水9.39%，覆膜的耗水量和耗水強度次之，比清耕節(jié)水5.85%。3種處理平水年降水滿足不了需要。因此，及時進行滴灌，是保證蘋果正常生長發(fā)育，提高產(chǎn)量和品質(zhì)的重要措施。

　　(2) 根據(jù)蘋果生長發(fā)育及需水規(guī)律，高塬溝壑區(qū)在降水保證率50%的平水年，蘋果滴灌4次為宜，最佳灌水期為萌芽前、新梢旺長前、果實迅速膨大期和封凍前。灌溉定額為1030m³/hm²。在降水保證率75%的中等干旱年份，灌水定額增大10%～20%，灌水次數(shù)為4次～5次(果實迅速膨大期2次)；在降水保證率95%的特旱年份，灌水定額增大15%～30%，灌水次數(shù)為5次～6次(新梢旺長期、果實迅速膨大期各2次)。覆草和覆膜處理的灌溉定額可比清耕少5%～10%。

　　(3) 在距地表10cm～50cm、樹冠半徑1/3～2/3的土層為蘋果樹根系密集區(qū)，當(dāng)?shù)晤^滴水量達到30L時，土壤濕潤范圍與根系的分布處于最佳耦合狀態(tài)，由此可知，滴頭滴水量30L即240m³/hm²為次最佳灌水量。

　　(4) 滴灌時毛管的布設(shè)應(yīng)以果樹主干為中心，在冠徑的1/3～2/3中間，布設(shè)成“S”形，保證滴灌水與根系處于最佳耦合狀態(tài)，半固定式滴灌的毛管能夠靈活移動，能滿足上述布設(shè)方式的技術(shù)要求，增加的投資對一個工程來講也是可以接受的，應(yīng)積極推廣應(yīng)用。

　?。?）果樹水分生產(chǎn)率明顯受產(chǎn)量的影響，并隨果樹產(chǎn)量的增加而增長。在三種處理中，覆膜產(chǎn)量最高，水分生產(chǎn)率最高，達5.4 kg/m³；覆草次之，清耕最低。水分生產(chǎn)效益主要受耗水量、蘋果產(chǎn)量、蘋果單價等的影響，在三種處理中，覆膜產(chǎn)量最高，水分生產(chǎn)率最高，達6.39元/m³；覆草次之，清耕最低。

　　參考文獻：

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　　[3] 曲譯洲，孫云蔚，黃昌賢，等.果樹栽培學(xué)實驗實習(xí)指導(dǎo)書[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社,1979.32.

　　[4] 李懷有，趙安成，郭永樂.黃土高塬溝壑區(qū)集雨節(jié)水灌溉技術(shù)[M].鄭州:黃河水利出版社,2002.80-81.

　　作者簡介： 李懷有：1969年02月出生，本科，1992年畢業(yè)于西北農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院水土保持專業(yè)，學(xué)士，在黃河水土保持西峰治理監(jiān)督局工作，工程建設(shè)處副主任，工程師，獲“慶陽地區(qū)優(yōu)秀共青團員”、“慶陽地區(qū)青年崗位能手”榮譽稱號，聯(lián)系地址：甘肅省慶陽市西峰區(qū)南大街268#，郵編：745000，聯(lián)系電話：0934-8212837-8308，傳真：0934-8212710，E-mail:qyxflhy@sohu.com