矮化密植苹果树节水灌溉研究

王颖 王永超

摘要[目的] 提高北京地区果树灌溉水资源利用率，为痕量灌溉系统的设计及其在果树上的大面积应用提供理论依据。[方法]通过室内试验和田间应用，对不同灌溉量处理下矮化密植苹果树的灌溉效果进行比较。[结果]灌溉过程中垂直湿润峰与水平湿润峰比值随灌溉时间延长而增大。各处理不同土层深度土壤含水量呈先升高后降低再升高的趋势。灌水定额12 L/h的处理（H1）同层土壤含水量高于灌水定额10 L/h的处理（H2）。H1的树高生长量较大，H2的地径、冠幅生长量较大，各处理的苹果树生长差异不显著。[结论]痕量灌溉处理降低20%灌溉量后不影响树木正常生长，达到节水灌溉的目的。

关键词痕量灌溉；湿润峰；土壤含水量

中图分类号S607+.1文献标识码

A文章编号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

近年来随着社会经济的迅速发展和城市人口的快速增长，北京作为一个世界级大都市正面临着日益严重的水资源压力[1]。北京地区各行业用水矛盾日益突出，水资源缺乏成为制约经济发展的重要因素[1]，研究北京地区农林业高效节水灌溉，利用新型节水灌溉设施，制订既满足植物生长水分需求又能显著提高水资源利用率的灌溉制度，成为当前急需解决的重要问题[2-3]。

北京地区果树灌溉以漫灌、沟灌、穴灌为主，造成水资源的大量浪费。滴灌、喷灌等节水设施的应用以温室大棚栽培和高附加值作物栽培为主，在露天密植果园中的研究及应用很少[4-5]。痕量灌溉作为一种新型灌溉方式，能够根据作物需要以微小的出水量对植物进行供水，与其他灌溉方式相比能够持续且缓慢地对作物进行灌溉，满足植物需水规律，降低水分蒸发[6]。痕量灌溉技术在露地果树栽培及园林绿化中的应用推广具有重要意义，制订相应的痕量灌溉制度是推广的前提和基础，但相关研究鲜见报道。

笔者通过室内试验结合大田应用，研究了痕量灌溉在矮化密植苹果园上的应用成效，为痕量灌溉技术的推广应用、推进北京地区果树节水灌溉及果树行业的发展具有重要的理论和实践意义。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验地位于中国农业大学通州区农业节水试验站，地处116°41′02″ E，39°42′07″ N，位于永定河和潮白河冲击平原，地势平坦，多年平均降水量550～600 mm，年平均气温11.4～12.4 ℃。试验区土层深厚，地下水位埋藏较深，土壤砂粒含量较高，粉粒含量低，参考《国际制土壤质地分级标准》，确定试验区土壤为砂质壤土。

1.2試验材料供试苹果树为2015年春季移栽的3年生苗，矮化密植，株行距1 m×3 m。苹果树平均树高1.8 m，地径 21.7 cm，冠幅0.7 m×0.7 m。

1.3试验设计

1.3.1室内试验。

室内进行土箱试验，试验装置由试验土箱和点源供水系统2个部分组成。试验出水口流量为0.1 L/h（相当于0.2 L/h的实际流量），通过控制灌溉时间实现差额灌溉。将出水口置于土箱长边的中心处，取滴灌湿润体的1/2作为研究对象。

1.3.2田间试验。

2015年6月，在试验区内铺设灌溉系统，灌溉系统由水泵、过滤系统、管道系统等组成，主管道垂直树木走向铺设，毛管沿树木走向在树干基部两侧50 cm处各铺设一条，埋于地下30 cm处，运行压力0.1 MPa。试验设痕量灌溉（H1）和80%灌溉量（H2）2个灌水量，通过控制痕量灌溉的持续时间来实现灌水量的差异，灌溉处理见表1。试验共2个处理，每个处理设置3个重复，共6个试验小区。每个小区包括12株果树，面积36 m2，小区最外侧2株作为保护株，防止水分侧渗对试验结果产生影响。每个试验小区单独安装流量计及控水阀，并埋有一根1 m长的Trime土壤水分速测探管。根据表2的灌溉周期进行灌水。

1.4测定项目与方法

土壤剖面采取机械分层法分为6层（0～10、10～20、20～30、30～40、40～50、50～60 cm），各层取适量土风干过筛（2 mm）后备用。采用环刀法对容重、田间持水量进行分层测定；然后将各层土壤混合均匀后形成混合土样，采用激光粒度分析仪测定0～60 cm土壤的机械组成。2016年7月下旬，对试验小区内每一株苹果树的树高、地径、冠幅等生长指标进行测定。

可知，试验区土层深厚，0～60 cm土层容重呈先降低后增加再降低的规律。土壤表层（0～10 cm）容重最小，为1.45 g/cm3，0～30 cm土层容重逐渐增大，20～30 cm土层容重最大，为1.60 g/cm3，30～60 cm土层容重逐渐变小，50～60 cm土层容重降低为1.55 g/cm3。试验区内0～10 cm土层田间持水量最大，为22.98%，20～30 cm土层田间持水量最小，为19.46%。

2.2室内试验

2.2.1不同灌水历时对湿润体特征值的影响。由图1可

知，处理H1、H2在不同灌溉时间，土壤湿润峰的水平运移距离、垂直运移距离随灌溉时间的变化情况：灌溉时间越长湿

润峰运移距离越大。从表4、5可以看出，在重力势能的影响下，相同峰灌溉时间土壤湿润峰的垂直运移距离大于水平运移距离，随着灌溉时间的延长湿润峰垂直方向运移距离增加较快，湿润峰垂直运移距离与水平运移距离的比值增大；湿润体为收口状半球体，随着灌溉时间的延长，湿润体收口现象越明显。

可知，停止灌水后，由于存在水势梯度，湿润峰继续向外扩散。停灌后1 h H1、H2运移速率差异较大，H1>H2；由于失去持续供水源，停灌后3 h各处理水分运移速率下降较大；停灌6 h各处理运移速率趋于稳定；停灌后12 h H2运移速率为0，湿润峰停止运移。水分再分布过程中，H1的水平运移速率和垂直运移速率均大于H2。

2.3田间应用

2.3.1不同生长期土壤水分状况。

由图3可知，10 cm土层土壤含水量较低，10～30 cm土层土壤含水量呈先升高后降低的趋势；30～60 cm土层土壤含水量为H1>H2；H1、H2处理在土层深度10 cm处土壤含水量最低；在土层深度20 cm处H1处理土壤含水量高于H2处理；40～60 cm处H1、H2处理土壤含水量升高。

2.3.2不同灌溉方式下果树年生长情况。

可知，痕量灌溉处理下，H2处理苹果树的地径、冠幅大于H1，H1处理的树高大于H2。方差分析结果表明，各处理的各项指标差异不显著，降低灌溉量并不影响果树生长。

3结论与讨论

通过室内试验发现，流量为0.1 L/h的处理形成的土壤湿润体为收口状半椭球体，随着灌水时间的延长湿润体收口越明显。土壤水分再分布过程中H1处理的土壤湿润峰运移速率较H2大，形成的湿润体较大。再分布过程中由于重力作用，湿润峰垂直方向运移距离大于水平方向运移距离，垂直运移距离与水平运移距离的比值随时间延长而变大。

由于痕量灌溉管道铺设于地下30 cm处，H1、H2处理的苹果树土壤30 cm以下土壤含水量得到改善，能够有效改善苹果树根系主要分布区域的土壤含水量。各处理土壤表层（0～10 cm）含水量较低，使土壤表层呈干旱状态，下层土壤水分以水汽扩散方式向大气散失，水汽通量很小，降低了灌溉过程中地表水分蒸发，提高水资源利用率[7]。各处理土壤含水量呈10～20 cm升高、20～30 cm降低、30～60 cm升高的现象。相同深度土壤含水量为12 L/h的处理（H1处理）高于灌水定额为10 L/h的处理（H2处理）。H1、H2处理苹果树各生长指标差异不显著，即在灌溉量降低到80%的条件下，苹果树生长不受影响，并节约了水资源，这与亏水灌溉能减小苹果耗水量的研究结果一致[8]。这可能是由于痕量灌溉缩短了土壤水分到达苹果树根系分布区的运移距离，地下低速率出水减少了水分蒸发，降低了水资源的无价值消耗；也可能是由于干旱状态下苹果树通过调节自身生理活动，缓解资源胁迫以达到自我保护而造成的，其具体原因仍需进一步研究。

参考文献

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王红瑞，刘昌明，毛广全，等.水资源短缺对北京农业的不利影响分析与对策[J].自然资源学报，2004，19（2）：160-169.

[2] 李旭.北京市再生水利用的环境经济综合影响评价[D].北京：中国地质大学，2014.

[3] 杨迪.北京市农业节水灌溉浅析[J].黑龙江水利科技，2016，44（2）：139-140.

[4] 沈云亭，王超平，张春光.滴灌技术的优势及推广应用前景分析[J].河南农业，2010（19）：55.

[5] 李宗礼，赵文举，孙伟，等.喷灌技术在北方缺水地区的应用前景[J].农业工程学报，2012，28（6）：1-6.

[6] 諸钧.痕量灌溉技术研究进展[J/OL].（2015-12-16）[20161001].http：//www.cnki.net/kcms/detail/41.1337.S.20151216.1751.006.html.

[7] 范爱武，刘伟，王崇琦.环境因子对土壤水分蒸散的影响[J].太阳能学报，2004，25（1）：1-5.

[8] 周珊玲.滴灌条件下不同阶段亏水灌溉对苹果树耗水规律及产量的影响[J].新疆水利，2012（4）：10-12.