陕西苹果补灌效应及灌溉需水量空间分布规律研究

发布时间：2020-05-25 15:58

【摘要】：苹果(Malus pumila)产业是陕西省农业经济发展的重要支柱产业,但由于苹果产区水资源普遍短缺,加上果园灌溉方法落后且灌溉管理比较粗放,造成果园水分利用效率低,苹果园水分供需矛盾突出,严重制约着陕西省苹果产业的高产高效发展,如何合理高效利用有限的水资源进行补充灌溉,对保证果树高产、优质有着十分重要的意义。为此,本研究在洛川县拓家河水库管理处的苹果实验基地进行了连续两年的补灌试验,分析了不同补灌条件下果园的土壤水分动态、果树生长指标、产量品质的响应以及苹果树耗水规律;同时以陕西主栽品种富士为研究对象,利用陕西省苹果适生地区27个气象站1961-2013年的逐月气象数据,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式,计算各站逐月尺度下的参考作物腾发量ET0;采用FAO推荐的单作物系数修正法计算了分区代表站苹果的作物系数Kc,并得到苹果的作物需水量;利用ArcGIS10.2的空间分析功能进行反距离加权空间插值,得到研究区苹果生育期(4~10月)多年平均气象要素、作物需水量(ETc)以及不同水文年净灌溉需水量(NIR)的空间分布情况;采用Mann-Kendall检验,分析了研究区苹果生育期需水量(ETc)的变化趋势;基于研究区气象资料、土壤资料、苹果生育期划分和作物系数等资料,采用水量平衡原理,逐旬计算制定了4个分区不同水文年的节灌制度。获得如下主要成果:(1)土壤水分季节性动态表现为:春季(3~5月),气温回升,果树完成萌芽开花和坐果,降水较少,果树主要消耗上一年土壤贮存的水分;夏季(6~8月)气温和降水量逐渐达到一年中最高水平,中熟品种叶幕形成,果实完成膨大,表层(0~1m)和深层(1~2m)土壤水分均不断消耗,耗水量最大,也是中熟品种的主要补灌期;秋季(9~10月),果树耗水逐渐减少,表层和深层的土壤含水量进入补给阶段,深层土壤水分恢复程度受秋季降水和人工补给多少的影响。(2)果树耗水量大小受当年降水、补灌制度的影响。丰水年各处理耗水量差异较小;干旱年不同补灌处理耗水量均高于雨养处理,以高水和低水处理的耗水量差异较大,滴灌条件下达42.0mm,管灌条件下达33.0mm。当地7月份果实膨大期耗水强度最大,属该区嘎拉最大需水期,4~5月份为果树的水分敏感期,5月份为需水关键期,6月下旬为果树需水临界期,研究地区嘎拉的水分敏感期、最大需水期、需水关键期和需水临界期不同步。(3)地上部新梢长度和果实体积均随灌溉体积的增大逐渐增长,果实生长曲线近似呈S形变化。高水补灌条件下(DI3和PI3)可促进嘎拉苹果新梢的快速生长和果实膨大,但冗余枝条容易造成树体的郁闭从而对果实营养吸收造成竞争,而中水和低水补灌条件下可抑制新梢的生长,其中中水处理(DI2和PI2)可在控制树体冗余生长条件下,保障树体的营养供给,与高水处理相比对果实大小不会造成明显影响。(4)补水促进了果树增产,而耗水量的适度减小有利于水分利用率的提高。高水处理下对品质的改善不明显,就产量和品质而言,中水补灌处理(DI 2和PI 2)可在产量稍有下降情况下,提高水分利用效率,显著提高果实的品质。(5)研究区苹果全生育期(4~10月)需水量cET约为400~700mm,并有从北向南、从东到西逐渐减少的趋势。Mann-Kendall趋势分析表明,研究区cET值在年际间的变化趋势不显著。不同频率年净灌溉需水量总体符合从北向南、从东到西递减的规律,与cET变化基本一致,从多年平均情况看,高值区的榆林和渭南地区需补充灌水量230~320mm,低值区的西南部宝鸡地区需补充灌水量15~100mm,中值区的延安、铜川、咸阳等地需补充灌水量100~200mm。25%水平年,低值区不需要灌水,高值区净灌溉需水量为100~250mm;50%水平年,低值区需灌水15~100mm,高值区需灌水200~315mm;75%水平年,低值区需灌水100~250mm,高值区需灌水350~480mm;90%水平年,低值区需灌水180~300mm,高值区需灌水400~530mm。从变化趋势来看,研究区27个站点中仅洛川、铜川、长武、扶风、礼泉、耀县、麟游7站为下降趋势,其中绥德为呈显著上升(P0.05),宝鸡县为极显著上升(P0.01),其余站点变化趋势均为不显著。整体来看,研究区苹果对灌溉的依赖有增加的趋势。(6)研究区整体对灌溉依赖程度适中,灌溉需求指数变化范围为0.03~0.51,西南部灌溉需求最小,部分地区几乎不需要灌溉,而灌溉需求最高的东北部和东南部在0.5左右。(7)基于水量平衡原理制定的苹果节灌制度表明,非充分灌溉与充分灌溉相比,推迟了灌水时间,并减少了灌水次数和灌水定额,并且越是在干旱的地区,节水效果越显著。除千阳县在湿润年不需灌溉外,陕西省不同适生区的苹果各水文年均需灌水,灌溉制度受气候特征影响较大。从区域尺度上,灌溉定额总的变化趋势是渭北台塬东部地区(合阳)陕北丘陵沟壑区(延安)渭北高原沟壑区(洛川)渭北台塬西部地区(千阳)。不同分区的灌溉定额均随干旱程度逐渐增加,陕北丘陵沟壑区不同水文年充分灌溉为45、60、80、110 mm,非充分灌溉为30、50、75、100 mm,渭北高原沟壑区充分灌溉为15、30、60、85 mm,非充分灌溉为10、25、55、80 mm,渭北台塬东部地区充分灌溉为60、75、105、120 mm,非充分灌溉为30、60、80、105 mm,渭北台塬西部地区充分灌溉条件下湿润年不需灌水,平水年、干旱年和特旱年份灌溉定额分别为10、30、75 mm,非充分灌溉只有干旱年和特旱年份分别需灌水20、70 mm。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S661.1;S274

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