矮化密植蘋果樹節水灌溉研究

王穎 王永超

摘要[目的] 提高北京地區果樹灌溉水資源利用率，為痕量灌溉系統的設計及其在果樹上的大面積應用提供理論依據。[方法]通過室內試驗和田間應用，對不同灌溉量處理下矮化密植蘋果樹的灌溉效果進行比較。[結果]灌溉過程中垂直濕潤峰與水平濕潤峰比值隨灌溉時間延長而增大。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。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的樹高生長量較大，H2的地徑、冠幅生長量較大，各處理的蘋果樹生長差異不顯著。[結論]痕量灌溉處理降低20%灌溉量后不影響樹木正常生長，達到節水灌溉的目的。

關鍵詞痕量灌溉；濕潤峰；土壤含水量

中圖分類號S607+.1文獻標識碼

A文章編號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

近年來隨著社會經濟的迅速發展和城市人口的快速增長，北京作為一個世界級大都市正面臨著日益嚴重的水資源壓力[1]。北京地區各行業用水矛盾日益突出，水資源缺乏成為制約經濟發展的重要因素[1]，研究北京地區農林業高效節水灌溉，利用新型節水灌溉設施，制訂既滿足植物生長水分需求又能顯著提高水資源利用率的灌溉制度，成為當前急需解決的重要問題[2-3]。

北京地區果樹灌溉以漫灌、溝灌、穴灌為主，造成水資源的大量浪費。滴灌、噴灌等節水設施的應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用很少[4-5]。痕量灌溉作為一種新型灌溉方式，能夠根據作物需要以微小的出水量對植物進行供水，與其他灌溉方式相比能夠持續且緩慢地對作物進行灌溉，滿足植物需水規律，降低水分蒸發[6]。痕量灌溉技術在露地果樹栽培及園林綠化中的應用推廣具有重要意義，制訂相應的痕量灌溉制度是推廣的前提和基礎，但相關研究鮮見報道。

筆者通過室內試驗結合大田應用，研究了痕量灌溉在矮化密植蘋果園上的應用成效，為痕量灌溉技術的推廣應用、推進北京地區果樹節水灌溉及果樹行業的發展具有重要的理論和實踐意義。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地位于中國農業大學通州區農業節水試驗站，地處116°41′02″ E，39°42′07″ N，位于永定河和潮白河沖擊平原，地勢平坦，多年平均降水量550～600 mm，年平均氣溫11.4～12.4 ℃。試驗區土層深厚，地下水位埋藏較深，土壤砂粒含量較高，粉粒含量低，參考《國際制土壤質地分級標準》，確定試驗區土壤為砂質壤土。

1.2試驗材料供試蘋果樹為2015年春季移栽的3年生苗，矮化密植，株行距1 m×3 m。蘋果樹平均樹高1.8 m，地徑 21.7 cm，冠幅0.7 m×0.7 m。

1.3試驗設計

1.3.1室內試驗。

室內進行土箱試驗，試驗裝置由試驗土箱和點源供水系統2個部分組成。試驗出水口流量為0.1 L/h（相當于0.2 L/h的實際流量），通過控制灌溉時間實現差額灌溉。將出水口置于土箱長邊的中心處，取滴灌濕潤體的1/2作為研究對象。

1.3.2田間試驗。

2015年6月，在試驗區內鋪設灌溉系統，灌溉系統由水泵、過濾系統、管道系統等組成，主管道垂直樹木走向鋪設，毛管沿樹木走向在樹干基部兩側50 cm處各鋪設一條，埋于地下30 cm處，運行壓力0.1 MPa。試驗設痕量灌溉（H1）和80%灌溉量（H2）2個灌水量，通過控制痕量灌溉的持續時間來實現灌水量的差異，灌溉處理見表1。試驗共2個處理，每個處理設置3個重復，共6個試驗小區。每個小區包括12株果樹，面積36 m2，小區最外側2株作為保護株，防止水分側滲對試驗結果產生影響。每個試驗小區單獨安裝流量計及控水閥，并埋有一根1 m長的Trime土壤水分速測探管。根據表2的灌溉周期進行灌水。

1.4測定項目與方法

土壤剖面采取機械分層法分為6層（0～10、10～20、20～30、30～40、40～50、50～60 cm），各層取適量土風干過篩（2 mm）后備用。采用環刀法對容重、田間持水量進行分層測定；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定0～60 cm土壤的機械組成。2016年7月下旬，對試驗小區內每一株蘋果樹的樹高、地徑、冠幅等生長指標進行測定。

可知，試驗區土層深厚，0～60 cm土層容重呈先降低后增加再降低的規律。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。試驗區內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室內試驗

2.2.1不同灌水歷時對濕潤體特征值的影響。由圖1可

知，處理H1、H2在不同灌溉時間，土壤濕潤峰的水平運移距離、垂直運移距離隨灌溉時間的變化情況：灌溉時間越長濕

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

可知，停止灌水后，由于存在水勢梯度，濕潤峰繼續向外擴散。停灌后1 h H1、H2運移速率差異較大，H1>H2；由于失去持續供水源，停灌后3 h各處理水分運移速率下降較大；停灌6 h各處理運移速率趨于穩定；停灌后12 h H2運移速率為0，濕潤峰停止運移。水分再分布過程中，H1的水平運移速率和垂直運移速率均大于H2。

2.3田間應用

2.3.1不同生長期土壤水分狀況。

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；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年生長情況。

可知，痕量灌溉處理下，H2處理蘋果樹的地徑、冠幅大于H1，H1處理的樹高大于H2。方差分析結果表明，各處理的各項指標差異不顯著，降低灌溉量并不影響果樹生長。

3結論與討論

通過室內試驗發現，流量為0.1 L/h的處理形成的土壤濕潤體為收口狀半橢球體，隨著灌水時間的延長濕潤體收口越明顯。土壤水分再分布過程中H1處理的土壤濕潤峰運移速率較H2大，形成的濕潤體較大。再分布過程中由于重力作用，濕潤峰垂直方向運移距離大于水平方向運移距離，垂直運移距離與水平運移距離的比值隨時間延長而變大。

由于痕量灌溉管道鋪設于地下30 cm處，H1、H2處理的蘋果樹土壤30 cm以下土壤含水量得到改善，能夠有效改善蘋果樹根系主要分布區域的土壤含水量。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，下層土壤水分以水汽擴散方式向大氣散失，水汽通量很小，降低了灌溉過程中地表水分蒸發，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處理蘋果樹各生長指標差異不顯著，即在灌溉量降低到80%的條件下，蘋果樹生長不受影響，并節約了水資源，這與虧水灌溉能減小蘋果耗水量的研究結果一致[8]。這可能是由于痕量灌溉縮短了土壤水分到達蘋果樹根系分布區的運移距離，地下低速率出水減少了水分蒸發，降低了水資源的無價值消耗；也可能是由于干旱狀態下蘋果樹通過調節自身生理活動，緩解資源脅迫以達到自我保護而造成的，其具體原因仍需進一步研究。

參考文獻

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王紅瑞，劉昌明，毛廣全，等.水資源短缺對北京農業的不利影響分析與對策[J].自然資源學報，2004，19（2）：160-169.

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[3] 楊迪.北京市農業節水灌溉淺析[J].黑龍江水利科技，2016，44（2）：139-140.

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[5] 李宗禮，趙文舉，孫偉，等.噴灌技術在北方缺水地區的應用前景[J].農業工程學報，2012，28（6）：1-6.

[6] 諸鈞.痕量灌溉技術研究進展[J/OL].（2015-12-16）[20161001].http：//www.cnki.net/kcms/detail/41.1337.S.20151216.1751.006.html.

[7] 范愛武，劉偉，王崇琦.環境因子對土壤水分蒸散的影響[J].太陽能學報，2004，25（1）：1-5.

[8] 周珊玲.滴灌條件下不同階段虧水灌溉對蘋果樹耗水規律及產量的影響[J].新疆水利，2012（4）：10-12.