蓄水坑灌条件下苹果树根系生长和根际土壤酶活性的研究

发布时间：2017-04-06 14:47

  本文关键词：蓄水坑灌条件下苹果树根系生长和根际土壤酶活性的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国土地总面积的52.5%是干旱半干旱地区,水分短缺对区域植物生长和生产力造成了很多不利影响,甚至威胁我国的粮食安全。节水农业和旱地农业的发展在我国未来农业发展中占有重要地位。孙西欢教授于20世纪末提出了一种新型的园林节水灌溉方式——蓄水坑灌法,它通过蓄水坑达到中深层立体灌溉的目的,进而改善土壤的通透性,诱导根系深扎,具有灌溉、抗旱、涵养水源和防止水土流失等优点。根系是作物的“根本”,是农业生产措施的主要调控中心,与作物地上部分的生长发育是相互影响和调节的。根系深扎于土壤中,通过感知土壤环境的不同而发生形态和功能的变化。土壤酶是土壤进行代谢的动力,它的活性从本质上反映了土壤生物活性的强弱,与作物根系生长、发育之间也是相互影响的。为了果树能够更好地吸收水分和养分,需对其根系和土壤酶活性方面进行研究。本文以蓄水坑灌为灌水方法,设置三种灌水处理(T_1处理、T_2处理、T_3处理),传统地面灌溉(D处理)为对照处理,以七年生矮化红富士丹霞苹果树为研究对象,采用根钻法取样,从根、土结合的角度对蓄水坑灌条件下不同灌水上下限对苹果树根系生长和土壤酶活性的影响进行研究分析,旨在丰富蓄水坑灌条件下果树根系的研究,为进一步建立蓄水坑灌法的节水灌溉制度奠定理论基础。主要结论为:(1)在苹果树根系生长的垂向土层方面,蓄水坑灌条件下三种灌水处理的果树根系长度、表面积和体积均随土层的增加呈先增加后减小的趋势,其中T_1处理最大,各指标最大值均出现在60-80cm土层,T_2处理次之,峰值土层在40-60cm处,T_3处理最小,在20-40cm土层达到最高值;蓄水坑灌法三种灌水处理的苹果树根系平均直径在0-40cm土层有一定幅度的增加,在之下的土层逐渐减小,各土层根系平均直径均为T_3处理最大,T_1处理次之,T_2处理最小;三种灌水处理下根系生物量在垂向空间均表现为先增加后减小,各处理最大值土层位置与根长最大值土层位置相同,不同的是,各土层根系生物量为T_2处理最大,T_1处理次之,T_3处理最小;三种灌水处理下根系含水率在垂向土层空间均呈现为先增高后降低的趋势,在各土层中T_1处理始终最大,峰值出现在100-120cm土层,T_2处理次之,T_3处理最小,峰值土层位置表现为逐渐上移;蓄水坑灌条件下三种灌水处理的根系活力在垂向空间表现为先上升后下降的趋势,各处理峰值土层依次为80-100cm、60-80cm、40-60cm,生育前后期表现不同的是,盛花期的0-40cm土层内D处理根系活力大于蓄水坑灌的三种灌水处理,40cm以下的土层,T_1处理和T_2处理表现出明显优势。到成熟期0-160cm全土层范围内T_1处理始终最大,T_2处理次之,T_3处理仍旧最小。(2)在苹果树根系生长的全生育期内,蓄水坑灌条件下三种灌水处理的根长、根表面积和根系体积均呈现递增的趋势,且在根系集中区域,T_1处理在全生育期始终为最大,T_2处理次之,T_3处理最小;蓄水坑灌法三种灌水处理下的根系平均直径在全生育期表现为先减小后增大的趋势,盛花期取样测得的值最小,三种灌水处理中T_3处理的值最大,T_1处理次之,T_2处理最小;根系生物量在全生育期内呈逐渐增加的趋势,T_2处理在各个生育期始终是最大值,T_1处理次之,T_3处理最小;根系含水率在全生育期内T_1处理一直最大,T_2处理次之,T_3处理最小,且三种灌水处理下根系含水率均随生育期的推进先增大后减小,到膨大期开始下降,但最终的根系含水率均大于初始值;果树根系活力在时间方面,随生育期的推进均表现为先增加后减小的趋势,在幼果期根系活力大大提高,而且幼果期取样测得的值达到最高,膨大期略有下降,到成熟期急剧减小。(3)在根际土壤酶活性的垂向土层方面,蓄水坑灌条件下三种灌水处理的脲酶活性随土层的加深表现为先增加后减小的趋势,峰值土层依次为60-80cm、40-60cm、20-40cm,T_1处理下的各土层脲酶活性始终保持最大,T_2处理次之,并比D处理大,T_3处理最小,且比D处理小;磷酸酶活性在垂向空间变化趋势为先逐渐提高后降低,各土层磷酸酶活性大小关系为T_1T_2T_3;过氧化氢酶活性均随土层的加深呈先减小后增大的趋势,在0-100cm土层,T_2处理最大,并大于D处理,T_3处理次之,T_1最小;蓄水坑灌条件下三种灌水处理的硝酸还原酶活性随着土层的加深各处理下均逐渐升高后又渐渐降低。(4)在根际土壤酶活性的全生育期方面,蓄水坑灌条件下三种灌水处理的脲酶活性在盛花期均迅速增加,在膨大期,各处理脲酶活性显著下降,到果树成熟期,稍有降低。磷酸酶活性在全生育期内整体变化趋势为先减小后增大再减小,T_1处理下磷酸酶活性始终保持为最大,并且远远大于D处理,T_2处理次之,略高于D处理,T_3处理最小,且始终小于D处理;蓄水坑灌条件下三种灌水处理的过氧化氢酶活性在全生育期内变化为先增大后减小再增大。并且在根系集中生长区域,T_2处理下的过氧化氢酶活性在全生育期内处于明显优势;硝酸还原酶活性在全生育期内表现为先增大后减小,到成熟期趋于稳定。在空间和时间上,T_1处理始终高于其他各处理,T_2处理次之,并大于D处理,T_3处理最小,且小于D处理。(5)在各个生育期内T_2处理下各指标与根系活力的相关系数均最大,T_1处理次之,且大于D处理,T_3处理最小,且小于D处理。各指标与根系活力的相关系数随生育期的推进表现出先增大后减小的趋势,在幼果期和膨大期的相关系数较高,根系含水率与根系活力的相关系数在全生育期内均是最高。在四种土壤酶中,硝酸还原酶活性与根系活力表现为正相关性最显著,过氧化氢酶活性则始终表现为显著负相关。(6)在全生育期内根长、根表面积、根系含水率、脲酶活性和硝酸还原酶活性始终与根系活力呈正效应关系,始终呈负效应的只有过氧化氢酶活性,而根系直径、根系体积和根系生物量在春梢旺长期、盛花期和幼果期与根系活力呈正效应,到膨大期和成熟期呈负效应关系;T_1处理和T_2处理下除过氧化氢酶活性外其他指标均与根系活力呈正效应关系,而T_3处理下根系直径、根表面积和根系生物量与根系活力都呈负效应关系。T_1处理子下根系体积与根系活力的直接通径系数最大,T_2处理下根系表面积的最大,T_3处理下则是根系含水率的最大。(7)Stepwise回归分析对各影响因素进行了筛选和剔除,从而建立更加合理和准确的拟合方程。根据经验对评价模型的指标进行了确定,采用成熟的半梯形分布确定了隶属函数和评价矩阵,以膨大期(40~60cm土层深度)为样本进行了具体评价模型的计算,同时对试验样本和计算样本绘制了评价等值线图,通过验证比较得到评价模型可靠度较高。
【关键词】：蓄水坑灌 不同灌水上下限 苹果树根系 根际土壤酶活性
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S661.1;S154.2
【目录】：

• 摘要3-7
• ABSTRACT7-18
• 第一章 绪论18-34
• 1.1 研究背景及意义18-19
• 1.2 国内外研究进展19-30
• 1.2.1 果林节水技术研究溉述19-21
• 1.2.2 果树根系的研究进展21-22
• 1.2.3 根系的研究方法22-27
• 1.2.4 土壤酶的研究进展27-28
• 1.2.5 蓄水坑灌法的研究进展28-30
• 1.3 研究内容30-31
• 1.3.1 蓄水坑灌条件下不同灌水上下限对苹果树根系生长的影响研究30-31
• 1.3.2 蓄水坑灌条件下不同灌水上下限对苹果树根际土壤酶活性的影响研究31
• 1.3.3 苹果树根系活力的统计分析与模糊数学模型的建立与验证31
• 1.4 技术路线图31-34
• 第二章 试验材料与方法34-38
• 2.1 试验地溉况34
• 2.2 试验方案设计34-36
• 2.3 测定指标与方法36-37
• 2.4 试验数据处理与分析37-38
• 第三章 蓄水坑灌条件下不同灌水上下限对苹果树根系生长的影响研究38-60
• 3.1 蓄水坑灌条件下不同灌水上下限对苹果树根长、根表面积和根体积的影响38-45
• 3.1.1 不同灌水上下限对苹果树根长、根表面积和根体积在垂向空间的影响38-40
• 3.1.2 不同灌水上下限对苹果树根长、根表面积和根体积在全生育期的影响40-45
• 3.2 蓄水坑灌条件下不同灌水上下限对苹果树根系直径的影响45-48
• 3.2.1 不同灌水上下限对苹果树根系直径在垂向空间的影响45-46
• 3.2.2 不同灌水上下限对苹果树根系直径在全生育期的影响46-48
• 3.3 蓄水坑灌条件下不同灌水上下限对苹果根系含水率的影响48-51
• 3.3.1 不同灌水上下限对苹果树根系含水率在垂向空间的影响48-50
• 3.3.2 不同灌水上下限对苹果树根系含水率在全生育期的影响50-51
• 3.4 蓄水坑灌条件下不同灌水上下限对苹果根系生物量的影响51-54
• 3.4.1 不同灌水上下限对苹果树根系生物量在垂向空间的影响52-53
• 3.4.2 不同灌水上下限对苹果树根系生物量在全生育期的影响53-54
• 3.5 蓄水坑灌条件下不同灌水上下限对苹果根系活力的影响54-58
• 3.5.1 不同灌水上下限对苹果树根系活力在垂向空间的影响55-56
• 3.5.2 不同灌水上下限对苹果树根系活力在全生育期的影响56-58
• 3.6 小结58-60
• 第四章 蓄水坑灌条件下不同灌水上下限对苹果树根际土壤酶活性的影响60-76
• 4.1 蓄水坑灌条件下不同灌水上下限对苹果树根际脲酶活性的影响60-64
• 4.1.1 不同灌水上下限对苹果树根际脲酶活性在垂向空间的影响60-62
• 4.1.2 不同灌水上下限对苹果树根际脲酶活性在全生育期的影响62-64
• 4.2 蓄水坑灌条件下不同灌水上下限对苹果树根际磷酸酶活性的影响64-67
• 4.2.1 不同灌水上下限对苹果树根际磷酸酶活性在垂向空间的影响64-65
• 4.2.2 不同灌水上下限对苹果树根际磷酸酶活性在全生育期的影响65-67
• 4.3 蓄水坑灌条件下不同灌水上下限对苹果树根际过氧化氢酶活性的影响67-69
• 4.3.1 不同灌水上下限对苹果树根际过氧化氢酶活性在垂向空间的影响67-68
• 4.3.2 不同灌水上下限对苹果树根际过氧化氢酶活性在全生育期的影响68-69
• 4.4 蓄水坑灌条件下不同灌水上下限对苹果树根际硝酸还原酶活性的影响69-73
• 4.4.1 不同灌水上下限对苹果树根际硝酸还原酶活性在垂向空间的影响70-71
• 4.4.2 不同灌水上下限对苹果树根际硝酸还原酶活性在全生育期的影响71-73
• 4.5 小结73-76
• 第五章 苹果树根系活力的统计分析与模糊数学模型的建立与验证76-102
• 5.1 苹果树根系活力与影响因子的相关分析76-79
• 5.2 苹果树根系活力与影响因子的通径分析79-87
• 5.2.1 不同生育期下的通径分析80-84
• 5.2.2 不同灌水处理下的通径分析84-87
• 5.3 苹果树根系活力与影响因子的STEPWISE回归分析87-89
• 5.4 苹果树根系活力模糊数学模型的建立与验证89-99
• 5.4.1 评价原则与评价因子确定90
• 5.4.2 根系活力评价指标90-91
• 5.4.3 模糊数学相关概念和基本模型91-93
• 5.4.4 模糊数学综合评判根系活力的应用实例93-99
• 5.5 小结99-102
• 第六章 结论与建议102-106
• 6.1 结论102-104
• 6.1.1 蓄水坑灌条件下不同灌水上下限对苹果树根系生长的影响102-103
• 6.1.2 蓄水坑灌条件下不同灌水上下限对苹果树根际土壤酶活性的影响103-104
• 6.1.3 根系活力的统计分析与模糊数学模型的建立与验证104
• 6.2 建议104-106
• 参考文献106-116
• 致谢116-118
• 附录118
• 硕士期间参加的科研项目118
• 硕士期间发表的论文118

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张存根;;栽树又种地 产粮又摘果[J];山西水土保持科技;1987年03期

2 汪增涛;孙西欢;马娟娟;郭向红;;蓄水坑灌条件下室内土柱蒸发试验研究[J];灌溉排水学报;2011年01期

3 李京玲;孙西欢;马娟娟;李建文;;蓄水坑灌条件下土壤水氮运移的研究进展[J];节水灌溉;2012年07期

4 李京玲;马娟娟;孙西欢;李建文;申星;刘秋丽;;蓄水坑灌单坑土壤氮素迁移转化的数值模拟[J];农业工程学报;2012年01期

5 张亚琼;孙西欢;郭向红;马娟娟;;不同覆盖方式下蓄水坑土壤温度日变化特征研究[J];节水灌溉;2013年01期

6 马娟娟,孙西欢;蓄水坑入渗特性分析[J];中国水土保持;2002年07期

7 樊晓波;孙西欢;郭向红;马娟娟;;蓄水坑灌土壤水分分布特征研究[J];中国农村水利水电;2013年03期

8 刘浩;马娟娟;孙西欢;张勇;郭向红;;蓄水坑灌条件下不同肥液浓度对苹果园土壤氨挥发的影响研究[J];节水灌溉;2013年02期

9 崔世勇;孙西欢;郭向红;马娟娟;郝锋珍;仇群伊;;蓄水坑灌不同坑深条件下土壤水分分布特征分析[J];节水灌溉;2014年05期

10 谷琼琼;孙西欢;郭向红;马娟娟;;蓄水坑灌条件下单坑坑壁蒸发试验研究[J];人民黄河;2013年09期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 马娟娟;蓄水坑灌条件下土壤水分运动特性的试验研究[D];西安理工大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 桑永青;蓄水坑灌下不同灌水处理对苹果园SPAC系统水势影响研究[D];太原理工大学;2016年

2 赵琛;蓄水坑灌果园土壤水分和养分监测点布设优化研究[D];太原理工大学;2016年

3 李波;蓄水坑灌条件下幼龄苹果树的适宜灌水下限研究[D];太原理工大学;2016年

4 张学琴;蓄水坑灌条件下苹果树根系生长和根际土壤酶活性的研究[D];太原理工大学;2016年

5 李俊杰;蓄水坑灌不同蓄水坑结构型式条件下果园冬季土壤温度分布特征研究[D];太原理工大学;2015年

6 郝锋珍;蓄水坑灌果树吸水根系分布及吸水模型研究[D];太原理工大学;2014年

7 张亚琼;不同覆盖方式下蓄水坑土壤温度变化特征研究[D];太原理工大学;2013年

8 刘浩;蓄水坑灌条件下果园土壤氨挥发与氧化亚氮排放的试验研究[D];太原理工大学;2013年

9 王颖苗;蓄水坑灌条件下苹果树叶片蒸腾特性及模型研究[D];太原理工大学;2015年

10 戴宏胜;蓄水坑灌条件下苹果园棵间蒸发试验研究[D];太原理工大学;2009年

  本文关键词：蓄水坑灌条件下苹果树根系生长和根际土壤酶活性的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：289039