极端干旱区葡萄耗水特征与滴灌毛管合理布置研究

摘要

极端干旱的新疆吐哈盆地地区水资源极其短缺，节水灌溉技术对该区社会经济及生态环境的可持续发展具有重要意义。本文采用田间试验和模型模拟相结合方法对成龄无核白葡萄生长发育特征和滴灌毛管合理布置进行了研究，得到如下主要研究成果：
　　 (1)分析了葡萄叶面积指数变化特征，研究结果也显示改进的Logistic模型可以比较好的描述葡萄叶面积指数和地上净增加干物质量与生长天数和有效积温的关系，并建立相对叶面积指数和相对地上净增加干物质量随时间和≥10℃积温增长的普适模型，计算出相对叶面积指数与相对地上净增加物质量生长的特征值，为推测生物量生长及田间管理提供参考。
　　 (2)对比分析了滴灌带布设形式对葡萄生长特征的影响，结果显示，在四种布置方式下，地上三管布置方式下的枝条、叶片、地上净增干物质量、产量及品质处以中上等水平；而地表双管对称布置方式各项项目均较差；地表双管不对称布置方式只在萌芽和枝条两项长势最好，但是其叶片、地上净增干物质量、产量及品质长势较弱；地下滴灌三管布置方式在萌芽和枝条两项长势较弱，但是其叶片、地上净增干物质量、产量及品质长势最好，综合来看，以最大产量效益为原则，通过比较分析葡萄地上生物量生长、光合特性、果实品质及产量情况得知，四种布置方式灌水效果从好到坏依次为：地下滴灌三管布置、地表三管布置、两管不对称布置、两管对称布置。
　　 (3)四种毛管布置形式下，叶子的气孔导度、光合速率、蒸腾速率和胞间CO2浓度在葡萄的整个生育期内或者果实膨大期内日变化的变化规律一致。整个生育期内在展叶期较小，花期有所增加，在果实膨大期达到最大值，果实成熟期略有降低。另外，净光合速率、蒸腾速率、气孔导度日变化均呈双峰曲线，峰值出现于12:00和16:00;胞间二氧化碳日变化呈单峰曲线，峰值出现于14:00。
　　 (4)葡萄总耗水强度、土面蒸发强度、植物蒸腾强度、耗水模数和作物系数在年生育期内均呈双峰曲线，峰值出现在新梢生长期和果实膨大期。4种毛管布设土面蒸发强度表现为地表三管＞两管不对称＞两管对称＞地下三管。沟里、沟-垄、垄上三个位置的土面蒸发强度变化规律与加权计算得到的总体土面蒸发强度的规律一致，表现为沟里≈沟—垄＞垄上。四种毛管布置方式，无论是冠层上、冠层下的水面蒸发量均表现为地下滴灌布置＞双管对称布置＞双管不对称布置＞中水地表三管布置。且每个布置的冠层上水面蒸发量大于冠层下方的水面蒸发量。E601水面蒸发与ETO日变化二者变化趋势一致，累积时段越长，相关关系越好。
　　 (5)通过田间根系分布调查分析与Hydrus-2D数值模型模拟研究表明，两管对称流量布置湿润效果较差，两管不对称布置较优技术参数为栽培沟里和垄上分置一条毛管，滴头流量分别为3.0L/h和4.0L/h，毛管间距80cm;地表三管布置较优，技术参数为栽培沟内距离葡萄主根40cm放置一条滴灌带，栽培垄上距离葡萄主根20cm和60cm各放置一条滴灌带，滴头流量可为2.5L/h～3.0L/h;地下三管布置较优技术参数为栽培沟内距离葡萄主根40cm放置一条滴灌带，栽培垄上距离葡萄主根20cm和60cm各放置一条滴灌带，毛管埋深10cm，滴头流量可为1.2L/h～1.5L/h。