楊凌地區(qū)桃樹土壤水分動態(tài)及其耗水特征初探

洪曉強(qiáng)，許喜明，趙二龍，李旭輝

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100； 2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

楊凌地區(qū)桃樹土壤水分動態(tài)及其耗水特征初探

洪曉強(qiáng)1，許喜明2，趙二龍1，李旭輝1

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100； 2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

桃樹；土壤水分；蒸發(fā)量；楊凌

為了摸清桃樹土壤水分時(shí)空分布特點(diǎn)和桃樹的耗水規(guī)律，提出有針對性的區(qū)域防旱措施，以桃園土壤水分下降到田間持水量的不同比例為灌溉指標(biāo)進(jìn)行了補(bǔ)充灌溉試驗(yàn)。結(jié)果表明：灌溉后S1、S2處理土壤水分形成“雙峰分布”，S3、S4表現(xiàn)平緩，S5整個(gè)生育期土壤水分是一個(gè)緩慢下降的過程，但始終未達(dá)到凋萎濕度值；試驗(yàn)中S2、S4處理土壤蒸發(fā)量分別為403.1、418.1 mm，分別占其總蒸散量的37.2%和41.9%，土壤水貯存量分別達(dá)到217.2和142.2 mm。因此，采用各種形式的保水措施減少桃園土壤水分蒸發(fā)很有必要；同時(shí)，利用黃土塬區(qū)土層深厚、貯水能力強(qiáng)的特性，在充分納蓄降雨的情況下可以考慮適當(dāng)減少灌水量。

陜西黃土塬區(qū)是我國重要的優(yōu)質(zhì)桃適生區(qū)，但當(dāng)?shù)卮嬖诩竟?jié)性干旱，常導(dǎo)致落花落果并嚴(yán)重影響桃產(chǎn)量和品質(zhì)的進(jìn)一步提高。近年來，有關(guān)桃樹的研究主要集中在桃樹遺傳育種[1-3]、高產(chǎn)栽培[4-7]等方面，桃樹水分的試驗(yàn)研究僅限于水分生理方面，如高照全等[8]根據(jù)不同土壤的水分特征曲線、氣孔導(dǎo)度模型、冠層蒸騰模型和RC模型模擬出黃土高原不同土壤類型下桃樹的水分運(yùn)轉(zhuǎn)動態(tài)，周罕覓[9]對桃樹需水信號與灌水量和微氣象環(huán)境的關(guān)系進(jìn)行了研究，龔道枝[10]對分根區(qū)交替灌溉條件下桃樹的蒸騰過程進(jìn)行了監(jiān)測與模擬，宋磊等[11]以12年生桃樹為對象研究了分根交替灌溉對半干旱氣候條件下桃樹生長和水分利用效率的影響。但是，桃樹栽培的生態(tài)條件與耗水、節(jié)水方面的研究報(bào)道并不多見。因此，摸清桃樹土壤水分時(shí)空分布特點(diǎn)，探索桃樹的需水、耗水規(guī)律和土壤貯水、供水等水分循環(huán)規(guī)律，提出有針對性的區(qū)域防旱措施，有助于提高自然降水利用率，制定合理的灌溉方案，促進(jìn)桃業(yè)生產(chǎn)再上新臺階。

1 試驗(yàn)材料與方法

試驗(yàn)于2011年在西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)場一站進(jìn)行。選擇主干直徑、樹冠大小基本一致的8年生桃樹5株，品種為油桃97-6-12。對所選擇的桃樹進(jìn)行根部土壤水分隔離處理，即在桃樹兩側(cè)行間距桃樹主干1.5 m處，沿樹行平行方向挖兩條0.8 m寬、2.0 m深的長方形溝，并在株間距桃樹1.4 m處，挖兩條0.2 m、寬2.0 m深的長方形溝，與行間的兩條溝垂直相交，形成3.0 m×2.8 m×2.0 m的土體，埋農(nóng)膜及水泥瓦楞板隔離土壤水分。設(shè)置以下5個(gè)處理：①土壤濕度降低到田間持水量的75%時(shí)灌足水，樹冠下地表用水泥瓦楞板隔離雨水(簡稱S1)；②土壤濕度降低到田間持水量的75%時(shí)灌足水，樹冠下地表不用水泥瓦楞板隔離雨水(簡稱S2)；③土壤濕度降低到田間持水量的50%時(shí)灌足水，樹冠下地表用水泥瓦楞板隔離雨水(簡稱S3)；④土壤濕度降低到田間持水量的50%時(shí)灌足水，樹冠下地表不用水泥瓦楞板隔離雨水(簡稱S4)；⑤不灌水，樹冠下地表用水泥瓦楞板隔離雨水(簡稱S5)。

試驗(yàn)實(shí)施前在試驗(yàn)桃園測定土壤水分常數(shù)，作為本試驗(yàn)灌水量及土壤水分換算的依據(jù)。土壤水分采用烘干法測定，每7 d觀測1次0—200 cm土層土壤濕度，每20 cm取一土樣，重復(fù)2次。

灌水量計(jì)算公式為

灌水量(g)=(田間持水量-最近觀測土壤含水量)×

土壤容重×試驗(yàn)土體體積

式中：試驗(yàn)土體體積為300cm×280cm×200cm。

農(nóng)田水分平衡按彭曼方程計(jì)算，公式為

ET=P+I-ΔW

式中：ET為蒸散量；P為降水量；I為灌水量；ΔW為土壤水分變化量，即一定時(shí)段始末的蓄水量之差。

土壤水分單位換算公式為

土壤水分含量(mm)=土壤含水量(%)×

土壤容重×土層厚度(cm)÷10

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤水分常數(shù)

土壤容重測定用環(huán)刀法，0—200cm土層土壤容重平均值為1.47g/cm3；田間持水量與飽和含水量測定用室內(nèi)法(威爾科克斯法)，0—200cm土層田間持水量平均值為21.2%，飽和含水量平均值為31.3%(具體見表1)。

表1 土壤水分常數(shù)測定結(jié)果

2.2 桃樹土壤水分動態(tài)

桃樹土壤水分狀況受桃樹生長發(fā)育和外界環(huán)境條件的共同影響。4月中旬桃樹開花期旬平均氣溫已回升至16.9 ℃，各試驗(yàn)處理0—200cm土層含水量在15%左右。4月下旬至5月中旬為幼果膨大期，桃樹需水量增加，此間有兩場20mm左右降水，各處理0—200cm土層含水量均有下降。5月12日S1、S2處理進(jìn)行第一次灌水，土壤含水量迅速升高，5月30日測得S1、S2分別為19.9%、17.2%。6月份桃樹達(dá)到果實(shí)成熟膨大期，該月總降水量45.1mm，基本可以滿足水分需要。

7月份之后溫度增高，桃樹蒸散量顯著加大，S1處理土壤水分多次降低到灌溉指標(biāo)以下，進(jìn)行了補(bǔ)充灌溉，土壤水分形成比較明顯的多峰分布。7、8、9月降水量分別為150.6、68.0、409.0mm，與此相對應(yīng)，S2處理受降水與失水的共同影響，土壤水分也有多峰分布的特征，但無S1處理明顯。S5處理因不灌水，又做了遮雨處理，整個(gè)生育期土壤水分基本是一個(gè)平穩(wěn)下降的過程，但始終未達(dá)到凋萎濕度值。從10月初開始，S5濕度值增高，主要由100 cm以下土層濕度增高引起，這種“翹尾現(xiàn)象”可能與2 m以下土層地下水補(bǔ)給有關(guān)(見圖1)。

圖1 桃樹土壤水分動態(tài)

2.3 桃樹水分平衡

表2反映出不同處理的土壤水分平衡情況，如S1、S3、S5處理各生育期農(nóng)田水分平衡值均為負(fù)值，說明本區(qū)桃樹生育期的水分條件較差。此外，由于S1與S2之間、S3與S4之間的主要差異是進(jìn)行了遮雨(同時(shí)遮陽)處理，因此二者蒸散量的差數(shù)可視為土壤蒸發(fā)量，其中S2蒸發(fā)量403.9 mm、S4蒸發(fā)量418.1 mm，分別占總蒸散量的37.3%和41.9%。

2.4 桃樹耗水組成

桃樹耗水來源包括生育期降水、灌水和發(fā)芽前土壤儲水3項(xiàng)。生育期降水總量876.1 mm，屬中等偏多年份。降水和灌水量依照前述試驗(yàn)設(shè)計(jì)及灌溉指標(biāo)而定，各處理簡列于下。

S1：進(jìn)行遮雨處理，降水量為0；桃樹生育期灌水4次，灌溉量為698.2 mm。

S2：生育期降水量876.1 mm；桃樹生育期灌水3次，灌溉量為423.3 mm。

S3：進(jìn)行遮雨處理，降水量為0；桃樹生育期灌水2次，灌溉量為555.6 mm。

S4：生育期降水量876.1 mm；桃樹生育期灌水1次，灌溉量為261.6 mm。

S5：進(jìn)行遮雨處理，降水量為0；未進(jìn)行灌溉，灌溉量也為0。

本試驗(yàn)耗水量及其組成如表3。表3說明，桃樹生育期耗水量S1、S3、S5三處理較為接近，在490～680 mm之間；S2、S4處理耗水量在1 000 mm左右。土壤供水量為負(fù)值表示試驗(yàn)?zāi)杲邓蚬喔人寥烙兴鶅Υ妫琒2、S4處理分別達(dá)到217.2和142.2 mm，這說明在充分納蓄降雨的情況下，可以考慮適當(dāng)減少灌水量。表2水分平衡值S2、S4處理某些生育階段降水量大于蒸散量的事實(shí)也證明了這一點(diǎn)。

表3 桃樹耗水量及其組成

3 小結(jié)與討論

(1)用環(huán)刀法測定土壤水分常數(shù)，0—200 cm土層土壤容重平均值為1.47 g/cm3，飽和水含量為31.3%，田間持水量為21.2%。此前曾用離心機(jī)法測定水分常數(shù)，結(jié)果遠(yuǎn)大于上述各值，故本試驗(yàn)未采用。

(2)桃樹土壤水分狀況受桃樹生長發(fā)育和外界環(huán)境條件的共同影響。幼果膨大期至硬核期，桃樹需水量增加，各處理含水量均有下降。6月份果實(shí)成熟膨大期降水量基本可以滿足桃樹水分需要。7月后S1、S2、S3、S4進(jìn)行了定量補(bǔ)充灌溉，S1、S2土壤水分形成雙峰分布。S5整個(gè)生育期土壤水分是一個(gè)平穩(wěn)下降的過程，但始終未達(dá)到凋萎濕度值，且10月初后逐漸出現(xiàn)“翹尾現(xiàn)象”。

(3)試驗(yàn)中S2處理土壤蒸發(fā)量為403.1 mm，S4處理土壤蒸發(fā)量為418.1 mm，分別占總蒸散量的37.2%和41.9%。因此，采用各種形式的保水措施減少桃園土壤蒸發(fā)量是很有必要的[12-15]。

(4)S2、S4處理的土壤水儲存量分別達(dá)到217.2和142.2 mm，說明在充分納蓄降雨的情況下可以考慮適當(dāng)減少灌水量。可利用本區(qū)土層深厚、儲水能力強(qiáng)的特性，充分保蓄雨季降水[16-18]，這是增產(chǎn)增收的關(guān)鍵所在。

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(責(zé)任編輯 徐素霞)

S157.5

A

1000-0941(2015)05-0047-04

洪曉強(qiáng)(1962—)，男，陜西西安市人，高級農(nóng)藝師，碩士，主要從事旱地農(nóng)業(yè)研究推廣工作。

2014-08-20