黄土丘陵区盛果期苹果树土壤水分利用来源研究

摘要

黄土高原土层疏松深厚、光照充足、昼夜温差大，是联合国粮农组织认定的世界苹果最佳优生区，也是全球集中连片种植苹果最大区域，仅陕西省 2016 年苹果栽培面积达1100万亩，产量为1100万吨，产量和面积均占全国的1/4，产量占世界的1/7。黄土丘陵区处于半干旱气候区，多年平均降雨量主要在400–600 mm之间，地形复杂且灌溉难度大，苹果园水分管理多为旱作，自然降水成为果树生长水分的唯一来源。但是由于苹果树自身蒸腾耗水作用强烈，苹果产业的迅猛发展，改变了原有的水量平衡；随着果树树龄的增加，剖面土壤水分逐年消耗，时空分布不均且有限的降雨量难以满足果树的耗水量。尤其是该区未来暖干化趋势明显的背景下，果园水分亏缺或将进一步加剧。因此，探明黄土丘陵区盛果期苹果树生育期内土壤水分利用来源对果园持续稳定发展具有重要意义。 本研究利用天然氢稳定同位素和人工D同位素示踪技术相结合的方法，研究盛果期不同树龄（10龄、15龄、22龄）苹果树土壤水分利用来源的动态变化，探讨其水分利用策略，为黄土丘陵区有限降水条件下旱作苹果园土壤水资源的保育和持续健康发展提供科学依据。主要得出以下结论： （1）3 个树龄苹果园各生育期土壤含水量变化明显。开花坐果期和着色成熟期 3个树龄苹果园土壤含水量均呈现近似垂直分布，而在果实膨大期则呈现出浅层低、中层高、深层低的土壤水分分布。随着树龄的增加，苹果园剖面土壤含水量降低，10 龄和15龄苹果园各土层平均土壤含水量显著高于22龄。 （2）3个树龄苹果树剖面土壤水D同位素随土层深度和生育期变化而呈现相似的变化规律。浅层（0–40 cm）土壤水D同位素高度变化，3个树龄苹果树均表现出开花坐果期 > 着色成熟期 > 果实膨大期的规律；中层（40–160 cm）和深层（160–300 cm）土壤水D同位素相对稳定，各生育期之间均无显著差异。3个树龄苹果树木质部水δD值随采样时间和苹果树龄的不同而变化。 （3）3个树龄苹果树不同生育期土壤水分利用策略存在较大差异，10龄苹果树主要水分来源在整个生长季节不断转换，开花坐果期主要吸收中层（40–160cm）和深层（160–300cm）土壤水，利用比例分别为42.5%和46.4%；果实膨大期水分来源主要以深层（160–300cm）土壤水为主，占总水分的66.3%；着色成熟期转而主要利用浅层（0–40cm）土壤水，比例为57.9%。15龄苹果树在开花坐果期和果实膨大期主要吸收利用中层（40–160cm）土壤水，利用比例分别为74.2%和70.2%；着色成熟期59.3%的水分来源于浅层（0–40cm）土壤水。22龄苹果树在整个生育期内水分来源均以浅层（0–40cm）和中层（40–160cm）土壤水为主，不同生育期利用比例有所波动。 （4）人工D同位素标记方法可以增加深层土壤中D同位素丰度，通过苹果树木质部样品中D同位素的测定，为苹果树根系吸收利用深层土壤水分提供直接证据。开花坐果期和着色成熟期3个树龄标记苹果树木质部样品中人工标记物的存在，表明该时期苹果树可以吸收利用一定比例4m土层的深层土壤水，这可能是由于深层土壤可以为其提供相对稳定的水源。

目录

第一章 绪论

1.1 研究目的与意义

1.2 国内外研究进展

1.3 存在的问题

1.4 技术路线图

第二章 研究内容和方法

2.1 研究目的与内容

2.2 研究区概况

2.3 研究方法

第三章 不同树龄苹果园土壤水分及其同位素变化特征

3.1 不同树龄苹果园土壤水分时空动态特征

3.2 不同树龄苹果园土壤水氢同位素组成及其变化特征

3.3 小结

第四章 不同树龄苹果树土壤水分利用来源的季节变化

4.1 木质部水氢稳定同位素变化特征

4.2 不同树龄苹果树土壤水分利用来源

4.3 小结

第五章 不同树龄苹果树深层土壤水分利用特征及水分管理建议

5.1人工标记苹果树木质部水D同位素变化特征

5.2不同树龄苹果树田间水分管理建议

5.3 小结

第六章 结论及展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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