黄土高原苹果不同生育期的需水特征研究

范振东 李伟 范保锋

摘    要：在黄土高原地区，自然降水不足是影响苹果生长的主要因素之一。如果这个问题不能有效地得到解决，在苹果的大规模种植中，产量和品质就会受到气候与降水影响。需要对苹果不同的生育期进行充分研究，了解其具体的用水需求，并以此制订科学合理的管理方案，从而促进苹果的正常生长。

关键词：黄土高原;苹果;生育期;需水特征

文章编号： 1005-2690（2021）06-0012-02       中国图书分类号： S661.1       文献标志码： B

1   试验材料和方法

1.1   试验地概况

在选择试验地时，选择黄土高原的宁县早胜镇。这里的塬、川、沟壑地貌兼有，地形復杂多样，降水量为600 mm左右，全年无霜期较长，适合苹果生长，并且该地区的主要气候为温带大陆性季风气候。试验地选择在海拔1 100 m左右的苹果种植园，在2008年左右建成，果园内的苹果种类多为红富士，主要砧木为海棠。该果园总面积为1.67 hm2，苹果种植规格为4 m×6 m。在1 m内土层主要平均容量为1.34 g/cm3，在苹果种植园内部布置了防雹网，整体运营科学合理，采取了各种先进的机械设备，每年的苹果产量达到20 t/hm2[1]。

1.2   试验方法

针对黄土高原苹果不同生育期需水特征，所应用的试验方法主要体现在以下几个方面：第一，气象要素监测。参与本次试验的工作人员，必须先对试验过程中所使用的多种设备进行妥善架设，保证对小型气象站的温度及风向等进行全方位的监测与监管。最为关键的是，针对试验过程中所使用的HFP-01设备，应该以地面结构为参考点，将两者的距离控制在2 cm之间，而其他的探头部分，则可以整合主杆与支架部分，使其在果树上的树冠层上面大约3 cm的位置进行安装处理。接下来就需要安排专业人员，一方面全程记录各个点的数据，另一方面维持好采集或记录数据的时间，最好处于10 min、30 min的阶段。第二，土壤水分监测。鉴于该试验果园，工作人员在监测土壤水分过程中，应该结合株距、行距等，挑选3处区域，重点观察好土壤内水分变化。不管是哪一处位置，都应该要求其与地表结构层之间维持在50～100 cm的高度，同时做好1套ECH2O土壤水分传感器的安装处理工作。工作人员提前准备好的Em50数据采集器，要求与传感器进行全面连接，控制好采集间隔时间，最好是在30 min。计算获得每小时100 cm土层内平均土壤体积含水率。第三，树干边材液流速率监测。在本环节监测过程中，工作人员应该调查整个果园部分，挑选出3株完整且健康生长的果树，详细情况见表1。

在对样株的基本情况进行调查研究时，尤其是对苹果树的液流速率进行测量时，需要用到Granier热扩散传感器。这种传感器主要由上、下两种探针构成，上面的探针是用来加热的。在选取样品时，需要在东、南、西、北4个方向进行样株选择，选取过程主要通过罗盘仪完成。在每个样株上安放一套探针，总共12套。在采集相关数据时，每隔10 min进行一次数据采集，每隔30 min记录一次数据。

2   结果与分析

2.1   降水与土壤水分的季节动态

对2017年5—10月处于生长时期的苹果进行有效观察后发现，该期间的降水总量为334.4 mm，这6个月每个月的降水量分别为38.4 mm、45 mm、108.3 mm、73.1 mm、10.8 mm和58.4 mm，其中单日降水量最大的为27 mm。在这6个月内，1.0 m土壤以内的含水率为13.2%，通过对6个月的降水量进行分析之后发现，每个月的含水率分别为13.1%、14.5%、13.6%、13.4%、12.8%和12%，日最低值为11.1%。2018年4—10月的降水总量为373.0 mm，每个月降水量分别为28.8 mm、58.6 mm、32.8 mm、121.2 mm、66 mm、59 mm和3.2 mm，其中单日降水量最大的是27.4 mm（2018-08-02）。通过对1.0 m内的土壤平均体积含水率进行分析之后发现，每个月的含水率分别为13.1%、13.4%、13.6%、14.4%、14.6%、13%和11.9%，单日的最低值为10.8%。

在2017—2018年，苹果在生长季节单日降水量与土壤体积含水率之间的季节变化如图1所示。

2.2   果树蒸腾强度的季节变化过程

2017年5—10月，对苹果树平均蒸腾量进行调查，能达到1.46 mm/d，每个月的平均蒸腾量分别达到1.58 mm/d、1.76 mm/d、1.68 mm/d、1.45 mm/d、1.39 mm/d和0.69 mm/d，6月的日平均蒸腾量最高，其中最大日蒸腾量为2.17 mm/d（2017-06-20）。如果不是苹果树的生长季节，如11—12月，苹果树每个月的平均蒸腾量为0.47 mm/d、0.35 mm/d，平均约0.41 mm/d。在试验现场所有的苹果树中，分析该时间段的蒸腾强度，大约占总体强度值的28%。研究2018年4—10月苹果树蒸腾量，平均蒸腾量为0.86 mm/d，每个月的日蒸腾量为0.66 mm/d、0.9 mm/d、0.95 mm/d、0.92 mm/d、0.97 mm/d、0.97 mm/d和0.72 mm/d，由此看出，日平均蒸腾量最大的月份是8—9月，其中最大为1.37 mm/d（2018-07-15）。2018年1—3月及11—12月，分析苹果树日蒸腾量，此时的数值分别为0.20 mm/d、0.24 mm/d、0.37 mm/d、0.29 mm/d、0.29 mm/d，平均0.28 mm/d。在苹果树整个生长过程中，日蒸腾强度大约占总量的32%[2]。

2.3   果园叶面积指数的季节变化

通过较长时间的观察可以看出，在不断变化的季节中，苹果树叶面积指数出现随之变化的现象。在4月至5月中旬，苹果树果园叶面积指数季节变化呈现增长的趋势，甚至每天能够超过3.2以上，每天的指数变化数值为0.07。随着时间的推移，叶片处于快速生长的状态，几乎达到成熟形态时，在接下来的6个月中，果树冠层叶面积指数不会出现明显的增长趋势，每天的增长幅度只能达到前期的1%。11月中旬，果树叶片受风力较大的影响，会出现掉落的情况，此时果园叶面积指数也处于直线下降的状态，之后的15 d甚至趋于零值[3]。

2.4   不同生育期蒸腾需水量特征

2017年果樹从幼小阶段到休眠期，蒸腾总量达到295.5 mm，大约占同期降水量的88%。分别对果树幼果形成期、膨大期、成熟期、落叶期及休眠期进行研究，蒸腾量分别为49.0 mm、150.0 mm、66.5 mm、14.2 mm和15.9 mm，其中果实膨大期的耗水量最大，大约占据总体果树生育期蒸腾需水量的41%。在整个时间段内，休眠期果树水分传输大约能够占到5%，相比之下，萌芽期果树水分传输量明显较高。

3   结论

在黄土高原苹果种植区中，通过对苹果不同时期的发育情况和需水情况来看，果实膨大期需水量最大，需水量由大到小依次是果实成熟期、幼果形成期、苹果花期、萌芽期。在果实膨大期，整个需水量占整个生育期所有耗水量的41%左右，并且在白天的需水量最大。休眠期苹果的蒸腾量占到总蒸腾量的5%左右，较少的蒸腾量对苹果安全越冬有着十分重要的意义。在苹果种植园中，苹果园的冠层叶面积指数从4月初开始上升，一直持续到5月上旬，冠层叶面积指数达到3.2左右，从5—10月，苹果的生长速度较为缓慢，最高的叶面积指数达到3.4左右，从11月开始降到0。

参考文献：

[ 1 ] 毕华兴，云雷，朱清科.晋西黄土区农林复合系统种间关系研究[M].北京：科学出版社，2019.

[ 2 ] 王绍飞，赵西宁，高晓东，等.黄土丘陵区盛果期苹果树土壤水分利用策略[J].林业科学，2018（10）：31-38.

[ 3 ] 李青华.黄土丘陵沟壑区山地苹果林地水文特征及水分生产力模拟研究[D].杨陵：西北农林科技大学，2018.