南疆枣树间接地下滴灌条件下根区土壤水盐肥运移规律及根系调控研究

发布时间：2020-08-04 13:22

【摘要】：特色林果业是新疆南疆的支柱性产业,但南疆水资源短缺、土壤次生盐渍化严重、农业水肥资源利用率低等问题成为制约其发展的主要因素。目前南疆果树灌溉方式普遍使用地表滴灌,但地表滴灌易促使果树根系向地表湿润区富集,造成根系分布较浅,影响其抗旱性,同时相对较低的水肥利用率进一步限制了果树产量和品质的提高。如何改进现有节水灌溉技术,建立适合当地果树水肥高效利用和控盐的灌水模式,具有重要科学意义和实用价值。本文以矮化密植红枣为研究对象,采用间接地下滴灌技术,通过室内试验及5年(2012-2016年)长期定位小区试验,采用定量、定性分析方法,研究了间接地下滴灌条件下导水装置埋深(灌水深度)、导水装置直径、灌水量及施肥量等灌溉施肥要素对矮化密植红枣生育期根区土壤水、盐、肥时空变化特征影响及对枣树根系调控效应,初步探索出适合南疆枣树的间接地下滴灌主要灌溉技术参数,主要结论如下:(1)在室内条件下,当导水装置埋深为25 cm时,出水口20-30cm土层的土壤含水量最高,随着与出水口距离的增加,在垂直方向各土层含水量以向上和向下两个方向逐渐降低;在湿润体内,越靠近出水口土壤含盐量越低,随着距出水口垂直与水平距离的增加,土壤含盐量亦逐渐增大。滴头流量对湿润体水盐运移分布有较显著的影响,大流量有利于水分、盐分向水平方向运移和淋洗,而小流量有利于水分、盐分向垂直方向运移和淋洗。入渗后的土壤NO3--N主要集中分布在地表以下10-40cm土层范围之内,随着肥液浓度的增加,土壤N03--N向外扩散的距离随之增加。(2)在小区试验条件下,增大灌水量会加大水分向下运移的深度,并增加主要根区的含水率。单次灌水后,在枣树根区10-40 cm 土层,导水装置直径一定时,脱盐率随灌水量的增加而增大;当灌水量一定时,脱盐率随导水装置直径的增加呈减小的趋势,在该层以较小的导水装置直径(D = 50mm、75mm)和较大的灌水量(W=17-19L.株-1)组合的处理土壤脱盐率较高。考虑优质高产、节水和控盐等多种因素,间接地下滴灌参数为:导水装置直径和灌水量分别控制在75 mm和17-19 L左右,流量为3 L.h-1。在此组合模式下:0-50 cm 土层及距导水装置水平距离30 cm范围内平均脱盐率为25.2%;红枣产量平均为2579 kg hm-2,灌溉水分生产率平均为3.48 kg·m-3,相同灌水量时较地表滴灌增产16.7%。(3)在灌水深度和施肥量对枣树根系调控的小区试验中,随灌水深度的增加,表层根量相对减少,深层根量相对增加,细根分布基本呈现出“宽浅型”向“深根型”发展的趋势;随着施肥量的增加,0-60 cm土层的细根(0mmd2mm)根长密度和疏导根(2mmd5mm)根长密度逐渐减小,细根比根长呈现出双峰型垂直分布特征,峰值出现在10-20 cm 土层和80-90 cm 土层。(4)在灌水深度、施肥量及水肥耦合对枣树根区水分养分及产量品质影响的小区试验中,在生育期内,根区土壤各剖面速效氮、速效磷、速效钾含量整体上呈现随着土壤深度的增加而逐步减少趋势。但其受不同施肥量和灌水深度(导水装置埋深)影响较大,当灌水深度较小时,随着施肥量的增加,0-20 cm 土层土壤速效氮、速效磷含量随施肥的次数的增加而变化剧烈,其余土层土壤养分含量变化相对平缓;随着灌水深度的增加,施肥量增加时土层0-20 cm土壤速效氮、速效磷和速效钾浓度变化趋于平缓,且有效地增加了 20-40 cm、40-60 cm 土层速效氮、速效磷和速效钾的含量。灌水深度相同时,随着施肥量的增加,红枣产量基本呈增加趋势,红枣果实中Vc、蛋白质和还原性糖的含量呈现增加的趋势,有机酸呈现逐步减少的趋势;施肥量相同时,随着灌水深度的增加,产量呈现先增加后减少的趋势,有机酸呈现出逐步减少的趋势。综合考虑水肥高效利用、控盐、优质高产及根系合理分布,间接地下滴灌灌溉施肥技术要素为导水装置直径为75 mm,导水装置埋深为27-35 cm,灌水定额为70 m3·hm-2,施肥量为118-150 kg·hm-2。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S665.1
【图文】：

成尺寸为５００邋ｍｍＸ５００邋ｍｍＸ５００邋ｍｍ邋（长Ｘ宽Ｘ高）的立方体。土槽侧面的有机玻璃上用记号笔逡逑划出以５ｃｍ为一个单位长、宽的刻度，方便装土及观察湿润锋变化，供水装置为自制，采用２．５Ｌ逡逑供水瓶连接医用输液管可提供稳定流量（见图２－１）。逡逑导水装置采用圆柱形ＰＶＣ管，从底圆直径处对称剖开，放置于土槽壁内侧的中部一定深度逡逑处，后装入供试土壤，筛取粒径为２－５邋ｍｍ的砂石，装入ＰＶＣ管底部，待供试土壤静止后再将逡逑ＰＶＣ管向上提出一定高度，最后形成半圆柱面形的透水边界，ＰＶＣ管提出的高度为透水边界高逡逑（或称之透水层厚度）。逡逑灌水过程中入渗时间使用秒表计时，灌水开始的１邋ｈ内，用黑色记号笔每隔５邋ｍｉｎ在土槽上逡逑描出湿润锋位置（灌水前先在土槽有机玻璃一侧表面贴上一层塑料薄膜，再用记号笔在薄膜上描逡逑绘湿润锋位置，下次使用土槽时替换薄膜即可），灌水〗ｈ后每隔１０邋ｍｉｎ再描绘一次湿润锋的位逡逑置，到灌水结束为止。用直尺测量土槽侧面土壤湿润锋垂直向上、垂直向下及水平方向上的运移逡逑距离

曲线,湿润锋,运移,曲线

逦第二章室内间接地下滴灌水、溶质运移特征逡逑为了方便描述湿润体形状随时间变化，在试验中将不同时刻湿润锋用记号笔描绘，图２－３为逡逑导水装置直径Ｄ为５０邋ｍｍ，灌水量为４邋Ｌ，流量Ｑ分别为２．０、４．０邋Ｌ邋ｌｒ１的湿润锋随入渗时间变逡逑化情况（由于灌水后Ｉ邋ｈ之内，每隔５邋ｍｉｎ用记号笔描绘一次湿润锋的位置，灌水１邋ｈ后每隔逡逑ｌＯｍｉｎ再描绘湿润锋的位置，因而不同的湿润锋线代表不同入渗时间），可以看出，间接地下滴逡逑灌条件下湿润锋形状基本呈椭圆形，最大水平湿润锋出现在导水装置砂柱底部的土层，如图２－３逡逑横线所示。最大垂直向上和向下湿润锋分别出现在湿润体的表层和最下层，并以水平最大湿润为逡逑对称轴，垂直向上的和垂直向下的湿润距离基本相等，其原因可能与间接地下滴灌灌概特点有关：逡逑当灌溉水渗入土体以后，一部分水在毛细管力作用下入渗进入土壤，当土壤为均质各向同性时，逡逑入渗水量在各方向的分布基本相同；一部分水分在重力作用下向下运移

过程图,湿润体,水平扩散,垂直扩散

灌水时间／ｍｉｎ逦湫水时ｆｎｊ／ｍｉｎ逡逑图２－５湿润体垂直扩散半径变化过程逡逑Ｆｉｇ．２－５邋Ｔｈｅ邋ｃｈａｎｇｅ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｖｅｒｔｉｃａｌ邋ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ邋ｒａｄｉｕｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｈｕｍｉｄ邋ｂｏｄｙ逡

【参考文献】