蓄水坑灌不同坑深及灌水对苹果树根系生长的影响研究

摘要

蓄水坑灌法是一种中深层灌溉系统，可将灌溉水通过蓄水坑壁直接作用于根区土壤，该方法具有蓄水保水等特点。蓄水坑灌法的土壤水分主要集中在中深层，可以使根系朝着土壤深层生长。果树主要通过根系吸收营养，土壤水分条件影响着果树根系的时空分布及果实的产量和品质。本文以4a龄苹果树为研究对象，以坑深和灌水为控制因子，坑深设三个水平，分别为20cm、40cm和60cm，灌水设三个水平，分别为田持的50%-80%、60%-90%和70%-100%，同时以地面灌溉作为对照。其中T1-T3的坑深均为20cm，灌水上下限分别为田持的50%-80%、60%-90%和70%-100%；T4-T6的坑深均为40cm，灌水上下限分别为田持的50%-80%、60%-90%和 70%-100%；T7-T9的坑深均为 60cm ，灌水上下限分别为田持的50%-80%，60%-90%和70%-100%。采用田间取样与室内分析相结合的方法，研究了蓄水坑灌条件下果园土壤水分的变化、果树根系分布的时空变化、细根动态及周转变化特征。得出如下研究结果： 1、蓄水坑灌条件下不同处理土壤水分变化特性 地面灌溉土壤含水率与土层深度呈负相关，而蓄水坑灌法土壤含水率随土层深度的增加先增大后减小。不同坑深处理，土壤含水率的峰值随坑深的加深逐渐增大，土壤水分向深层运移更明显，土壤含水率峰值出现的土层深度也越深；不同灌水处理，土壤含水率峰值随灌水上下限的增大而增大，土壤含水率峰值出现的土层深度基本相同。计划湿润层土壤含水率在全生育期的平均值与坑深和灌水均呈正相关，即T9处理计划湿润层的土壤平均含水率最高。 2、蓄水坑灌条件下不同处理根系生长的变化特性 （1）在苹果树根长密度方面，各处理根长密度在时间上随生育期的推进均表现为先增大后减小，在垂向上随土层深度的加深也表现为先增大后减小。相比于地面灌溉，蓄水坑灌法的根系集中层更深，主要在20-80cm土层。40cm 坑深处理出现根长密度高值区的土层深度为 30-70cm，与根系分布区域较为吻合。不同灌水处理，根长密度峰值与灌水上下限呈正相关，根长密度出现高值区的范围随灌水上下限的增大而增大。蓄水坑深影响根长密度高值区的土层深度，灌水上下限影响根长密度峰值的大小，两者共同影响苹果树根长密度的分布。蓄水坑灌法能诱导果树根系深扎，明显增加中深层土壤中的根系。 （2）在苹果树根表面积密度方面，根表面积密度的分布特性与根长密度相似，也表现为随生育期的推进先增大后减小，随土层深度的加深先增大后减小。相比于地面灌溉，蓄水坑灌法出现根表面积密度高值区的土层范围更深，主要位于20-80cm的土层。说明地面灌溉根系分布较浅，对深层营养物质的吸收能力较弱，抵抗外部恶劣环境的能力较差。蓄水坑灌中深层土壤水分含量较高，可以促进深层根系的生长发育。对比不同坑深处理可得，根表面积密度出现高值区的土层深度与坑深呈正相关。对比不同灌水处理可得，T5处理根表面积密度的峰值分别是T6处理、T4处理的1.02和1.52倍。 3、细根动态变化特性 （1）在细根生长动态方面，蓄水坑灌各处理的生长量峰值大于地面灌溉处理，且出现生长量高值区的土层深度不同，地面灌溉处理生长量的高值区在 20-40cm 土层范围内，而蓄水坑灌各处理生长量的高值区在30-60cm土层范围内。说明蓄水坑灌深层土壤中的水分含量较高，能诱导根系深扎，促进深层细根的生长发育。对比蓄水坑灌不同坑深处理细根生长量峰值可得，T5处理分别是T2、T8处理的1.72倍、1.89倍。对比不同灌水处理细根生死量峰值可得，T5处理分别是T4、T6处理的1.01倍、1.88倍。 （2）在细根死亡动态方面，蓄水坑灌和地面灌溉细根死亡动态分布规律不同。对比CK和T5处理可得，CK处理死亡量峰值是T5处理的1.35倍，同时出现死亡量高值区的土层深度不同，CK处理死亡量的高值区在20-90cm土层范围内，而T5处理死亡量的高值区在30-50cm土层范围内。说明蓄水坑灌法对深层细根的死亡有一定的抑制作用，与地面灌溉相比，蓄水坑灌法在整个生育期更有利于苹果树细根的生长发育，其中T5处理对细根的死亡有较好的抑制作用。 4、细根周转变化特性 （1）在总根长细根周转方面，对周转率 1来说，地面灌溉大于T2，T6和T8处理。对周转率 2来说，蓄水灌溉各处理均小于地面灌溉处理。说明蓄水坑灌的现存量较多，年死亡量较小。对比蓄水坑灌各处理可得，T5处理适宜细根生长，细根的年生长量大于年死亡量。 （2）在不同土层细根周转方面，地面灌溉处理各土层均为周转率 2大于周转率 1。对比蓄水坑灌不同坑深处理可得，40cm坑深处理较为适宜细根生长，细根生长量大于细根死亡量，且各处理随土层深度的加深，周转率 2和周转率 1的差距逐渐增大。对比不同灌水处理可得，随着灌水上下限的增大，周转率 1大于周转率 2的土层深度越深。说明蓄水坑灌是一种中深层灌溉方式，灌水越多，水分向中深层土壤入渗越明显，从而使深层土壤含水率较高，细根生长量大于细根死亡量，周转率 1大于周转率 2，而表层土壤含水率相对较小，细根死亡量大于细根生长量，周转率 2大于周转率 1。

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