黄土丘陵区旱作枣树规格与枣林耗水量关系研究

以枣树为研究对象,通过对自然生长枣林与矮化密植枣林、截干枣林、极端矮化的枣树及不同修剪强度枣林土壤水分进行监测,采用水量平衡法分析上述情况下枣林耗水特点及枣树水分利用效率。结果表明:自然生长枣林每年在土壤中耗水量较矮化密植枣林大6.54 mm,耗水深度较矮化密植枣林大13.3 cm,水分利用效率最小,2014、2015年分别为2.1、1.8 kg/m~3;12龄枣林实施截干处理3年,其林下土壤水分恢复深度达460 cm,每年恢复深度达153.3 cm,是形成干层速度的3.41倍;极端矮化枣树规格降低1/2,其耗水量为同龄枣林的25%,水分利用效率是同龄枣林的1.26倍;枣树不同修剪强度与其蒸腾耗水关系紧密,随着修剪强度加大枣树蒸腾耗水量减小,林下土壤含水率可提高。研究显示,枣林可以通过对枣树规格的缩小来实现枣林耗水量及水分利用效率的调控,黄土高原半干旱区年降水量波动较大,确定当地适宜修剪强度指标时,建议参考多年平均降水量来制定。     

陕北黄土丘陵成年枣树根系空间分布规律研究

山地密植矮化枣林因为具有结果早和丰产好的特点,近年来已经成为黄土丘陵生态经济林发展的主导模式,但该模式下的林分根系研究甚少。本文采用全挖、剖面、根钻等3种方法对陕北黄土丘陵枣树根系空间分布特征进行调查和研究。结果表明：①矮化密植9年生枣树林在垂直方向上,根系干重、累计长度的分布随着土层深度的增加而减少,而根系表面积则先增加后减少,0～60cm土层根系生物量密度最大,均值分别达到667、627、534g/m3;在水平方向上,根系生物量随着距树干水平距离的增加而减少,株间部位两树根系交错出现生物量密度比邻近位置略大的情况。②二项式函数能够非常精确地表示出距地表1m内枣树根系空间生物量密度及其干重、长度、表面积与垂直方向土层深度、水平距离土层厚度的关系,且相关系数均在0.9以上。③0～9m不同级径9年生枣树根系生物量累积垂直分布符合Y=1-βd模型,7m以下再无根系分布。     

黄土半干旱区枣林深层土壤水分消耗特征

黄土区人工经济林普遍出现利用性土壤干层,制约着植被的恢复与重建。为了准确计算黄土半干旱区密植高产枣林(Ziziphus jujube Mill.)深层土壤(2 m以下)水分消耗量,采用根钻法(洛阳铲)分层获得从地表到细根分布最大深度范围内的土壤含水率。结果表明:枣林深层土壤水分消耗是一个逐渐加深、逐渐向下的过程。2、4、9和12 a生枣林深层土壤水分消耗量分别为0、29.6、149.9和155.7 mm,可再供水量分别为203.7、167.7、35.5和29.7 mm;枣林生长第9年后,2~4 m土层几乎没有可利用的水分,现有降水和滴灌已经不能满足枣树的耗水需求,枣林吸收土壤水分有向深处延伸的趋势。以降水入渗最大深度为上界、细根分布最大深度为下界计算的深层土壤水分消耗量,能更准确地评估林地利用性土壤干层的程度和深度。     

间接地下滴灌灌溉深度对枣树根系和水分的影响

为探讨间接地下滴灌及导水装置埋深(灌溉深度)对南疆极端干旱区矮化密植红枣根系生长分布特征及产量、水分利用率的影响,试验设间接地下滴灌(ISDI)3个导水装置埋深水平,分别为20、27、35 cm,以地表滴灌(DI)为对照,共4个处理,经过2~4 a的田间试验后,采用环状壕沟分层挖掘法对以枣树树干为中心,半径为1 m的90°扇形区域内0~100 cm土层进行根系取样。结果表明,相对于DI,ISDI下各根系分布较均匀,生长方向基本向下延伸;ISDI显著增加了根径小于5 mm根系根长密度,细根(根径小于2 mm)是DI的3倍,但减少了根径大于5 mm根系根长密度,相对增加了20~40 cm土层根系根长占总根长的比率;垂直方向上随着灌溉深度的增加表层根系根长密度相对减少,深层相对增加;水平方向上各处理根系根长密度基本呈现随着与树干水平距离的增加而减小的趋势,但在0~20 cm土层减小的幅度较大,在20~40 cm土层其减小的幅度较小;随着灌溉技术由DI到ISDI及灌溉深度的增加,细根分布基本呈现出由"宽浅型"向"深根型"发展的趋势。相对DI,ISDI具有较好的节水增产效果,提高产量及灌溉水生产率最大达20%。建议幼龄期南疆密植枣树的导水装置埋深为27~35 cm。研究为极端干旱区枣树适宜灌溉技术的选择及其技术要素的制定提供依据。     

西北枣林土壤水分自然修复及其模拟

以节水型修剪下矮化密植枣树为研究对象,设置4种不同初始土壤含水率,在雨养条件下连续2 a观测土壤水分、生物量,结合HYDRUS 1D模型分析评价了林地水分修复。结果表明,自然降雨条件下,4个小区土壤水分趋向一个稳定值,该值大小取决于当年降雨量。基于HYDRUS 1D模拟的枣园土壤水分相对误差为1.52%,均方根误差未超过0.5,决定系数平均达94%,说明该模型在该地区具有较好的适用性。HYDRUS 1D模拟节水型修剪下的枣林土壤水分显示在今后60 a可以保持多数年土壤水分处于良好水平。     

密植枣林地深层土壤水分垂直变化与根系分布关系

采用根钻法(洛阳铲)及干燥法分层获取枣林深层根系的细根干重密度和土壤水分数据,利用有序聚类法对深层土壤水分数据进行垂直分层,划分为3层,即强耗水层(2.0 ～4.4 m)、弱耗水层(4.4～5.0 m)和微弱耗水层(5.0～7.0m).该分层结果能较好地反映出深层根系吸收利用土壤水分的特征,其中强耗水层内,不同土层枣林的细根干重密度波动较大,但土壤水分并未随根系波动而改变,土壤含水率低且较为稳定;弱耗水层内细根干重密度连续减少,土壤含水率呈现增加趋势;微弱耗水层内5.0m以下土层未发现细根,土壤含水率显著提高.     

黄土丘陵区枣林土壤水分动态及其对蒸腾的影响

为了探明黄土高原半干旱区山地枣林蒸腾和土壤水分间的关系,对山地枣林的土壤水分和枣树茎液流动态进行了连续3年的定位监测,结果表明:土壤含水率时空变异性显著,垂直方向上随着土层深度的增加,变异系数(Cv)逐渐降低。其自上而下可划分为土壤水分变化层(0~2.6 m)、土壤水分干层(2.6~6.0 m)和土壤水分恢复层(6.0~10.0 m)。枣树液流监测的参数在生育期和休眠期间具有显著性差异,根据这一特征可以对枣树生育期进行较为准确的界定。基于液流参数特征确定的生育期与观察树体萌芽、落叶确定的生育期时长基本一致,均约为160 d,但基于液流参数确定的生育期较后者约提前5 d。土壤水分的增加会使枣树液流(瞬时蒸腾)的谷值出现时间提前,峰值出现时间推后,"午休"时间缩短,旺盛蒸腾时间延长,反之亦然。枣树生育前期蒸腾均呈逐日增加趋势,而生育中后期蒸腾和土壤水分呈极显著的正相关关系。     

滴灌方式对南疆沙区成龄红枣土壤水分的影响

【目的】确定南疆沙区红枣适宜的滴灌制度和滴灌方式。【方法】以7 a生矮化密植骏枣树为材料,设置枣树根部1个滴头灌水和多点滴灌灌水2种滴灌方式,每种方式设置3个灌水量(900、1 050、1 200 mm),进行了田间小区试验。【结果】多点滴灌方式下,不同灌水量土壤剖面水分分布有显著规律,表现为50 cm以上土层同层水平距离20 cm土壤含水率小于水平距离40 cm,50 cm以下土层则相反。110 cm土层以下单点滴灌土壤水分显著高于多点滴灌,110 cm以上土层单点滴灌土壤水分显著低于多点滴灌。受灌水量和滴灌方式的影响,同一处理不同土层土壤水分随时间推移其变化规律并不一致。【结论】单点滴灌与多点滴灌土壤水分分布规律差异显著,但耗水量无显著差异。     

番茄盛果期根系层土壤水分变化规律研究

为了解温室番茄根系层土壤水分变化规律与根系之间的关系,采用TREME水分传感器测定了番茄盛果期根系层距植株不同水平距离不同土层的土壤含水率,同时测定了番茄盛果期不同阶段根的长度及数量,研究了土壤含水率在水平方向及竖直方向随时间的变化规律。同时根据番茄根系层土壤含水率等值线分布图及根系层土壤含水率低值区,分析了根系层土壤含水率变化规律与番茄根系分布间的关系。结果表明:番茄盛果期由于耗水量较大,根系得到较大发展,总根数及最长根长度均呈递增趋势,根系吸水范围扩大,主根系长度主要集中在5~20cm。盛果期0~30cm土层土壤含水率变化明显,地表以下15~25cm距植株0~10cm范围内最易出现土壤水分低值区,且随时间的推移,土壤水分低值区向外逐渐扩展。根系密集分布区易形成土壤水分低值区,根系的分布范围与土壤水分的明显变化区域具有较好的一致性,番茄根系附近的土壤水分状况可作为确定灌水量和灌水时间的依据。     

浑河源头不同水源涵养林根系分布特征

【目的】揭示浑河源头不同水源涵养林根系分布特征。【方法】采用根钻法和WinRHIZO根系分析系统等研究手段,定量分析了不同林地根系参数(根质量密度、根长密度、根表面积密度、根体积密度)垂直分布特征以及不同径级根系分布特征。【结果】各个样地植物根系主要集中在0～20 cm土层,且随着土层深度的增加而减小,0～10 cm土层红松林地和采伐迹地显著大于混交林地和落叶松(p<0.05);各样地不同径级根质量密度分布存在差异,多为细根,根质量密度在0.47～9.73 g/cm~3之间,根长密度在0.88～5.90 cm/cm~3之间,根表面积在0.22～0.94 cm2/cm~3之间,根体积密度在0.003～0.022 cm~3/cm~3之间。【结论】不同水源涵养林植物根系主要集中在0～20 cm,红松和混交林地根系量最高。     

滴灌对塔里木灌区骏枣根系分布的影响研究

以期为确定塔里木灌区骏枣灌水量、施肥方式、越冬防寒、采样区域等提供科学依据,采用整树挖根和环状壕沟分层相结合方法观察滴灌条件下骏枣根系的分布规律。结果表明,垂直方向上根系全部分布在地表以下50cm土层中,90%以上根系主要分布在0～40cm土层中,其中10～40cm土层根系约占总量的80%以上;水平方向根系全部分布在距植株80cm土层中,80%的根系主要分布距植株60cm以内的土层中,其中距植株40cm以内土层中根系占全部根系数量60%以上。因此得出,滴灌条件下骏枣根系分布较集中,但不呈对称性,有明显的向水、向肥生长特性,根系分布较浅,应注意防冻减灾。     

覆膜滴灌条件下灌水量对玉米根系分布特征的影响

根系生长决定了植物吸收养分和水分的能力,在作物生长中扮演了重要的角色。为了探讨水分差异对玉米根系分布规律的影响,在民勤试验站进行了不同灌水量对覆膜滴灌玉米0~100cm土层根系质量、根径及根长的影响研究,结果表明,灌水量对膜下滴灌玉米根系特征产生了重要影响:灌水量越大,其根系所占百分比和根径越大;同一生育时期,各处理不同土层根重变化较大,但其变化规律基本一致,均随着土层深度的增加,根重逐渐减小,0~40cm土层所占的重量百分比较大,同时0~40cm土层平均根径及根长也较大。试验为探索覆膜滴灌条件下玉米根系分布特征提供一定的参考,为完善覆膜滴灌灌溉制度提供一定的指导意义。     

两种模型分析方法下冬小麦根系吸水深度的对比研究

为了研究冬小麦根系吸水深度,应用塑料管土柱法在田间进行冬小麦种植试验,测定了冬小麦越冬期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期不同土层深度土壤水稳定同位素值,并应用耦合模型和IsoSource多元线性模型对比分析了水源贡献率。结果表明,冬小麦在越冬期、返青期主要利用0~20 cm土层的土壤水,拔节期主要吸水深度为0~40 cm;抽穗期,基于耦合模型的主要吸水深度为0~40 cm,基于IsoSource多元线性模型的为0~40 cm和80~180 cm;灌浆期,基于耦合模型和IsoSource多元线性模型的主要不同吸水深度为180~200 cm,且基于耦合模型的该层贡献率明显高于IsoSource多元线性模型;成熟期主要利用0~40 cm和80~100 cm土层的土壤水,基于2种模型的分析结果相同。应用耦合模型求解贡献率,当分组较多且组间水稳定同位素差异较小时,应结合其他方法来保证其准确性。     

不同粉垄深度和春灌灌水量对土壤水盐运移规律影响研究

为了解决南疆干旱区盐碱地改良问题,探讨不同粉垄深度和灌水量在春灌期间对土壤的水盐运移规律.基于新疆图木舒克市盐碱地试验田,以传统翻耕CK(20 cm)为对照,设置3个粉垄深度S1(40 cm)、S2(60 cm)、S3(80 cm)和3个灌水量W1(2400 m3/hm2)、W2(3000 m3/hm2),W3(360...     

滴灌湿润比对成龄库尔勒香梨树根系分布的影响

在充分灌溉条件下采用3种滴灌湿润比(20%、40%、60%).以漫灌为对照.研究库尔勒成龄香梨吸水根(根直径≤1 mm)在0～70 cm土层内分布的变化,探讨滴灌湿润比对根系分布的影响.结果表明,漫灌成龄库尔勒香梨树吸水根水平方向上在距树体1～2 m内从树行由内向外呈递增趋势;垂直方向上根系随深度呈递增趋势.滴灌对成龄...     

根域限制对温室膜下滴灌网纹甜瓜耗水特征与果实品质的影响

【目的】利用根域限制技术调节温室网纹甜瓜生长及耗水特性,研究适宜的根域限制方式和限根深度。【方法】以西州蜜25号为试材,设置2种限根方式(纱网布和塑料布)和6种限根深度(10、20、30、40、50、60 cm)组合的根域限制处理,研究了限根对温室膜下滴灌甜瓜耗水特性、干物质积累、果实产量和品质的影响。【结果】与常规种植相比,纱网布限根对甜瓜植株干物质积累量、果实产量和果实外观品质影响不显著(P>0.05);塑料布限根显著降低了甜瓜植株干物质积累量、果实产量、果实横纵经和果形指数(P<0.05)。适度根域限制显著提高了甜瓜的水分利用效率,10 cm和20 cm纱网布限根甜瓜的水分利用效率分别比CK提高了10.90%和5.47%,10 cm和20 cm塑料布限根甜瓜的水分利用效率分别比CK提高了8.06%和4.39%,限根深度过深水分利用效率显著降低。限根显著影响了果实营养品质,限根深度为10、20、30 cm的纱网布限根和限根深度为20、30、40 cm的塑料布限根提高了甜瓜果实可溶性总糖、可溶性固形物量和酸糖比。【结论】温室膜下滴灌条件下,限根深度10~20 cm的纱网布限根对温室网纹甜瓜的营养生长和生殖生长影响不显著,可提高水分利用效率和果实品质,是适宜根域限制方式。     

交替隔沟灌溉下玉米根长密度分布及水分利用

为了探明交替隔沟灌溉和常规沟灌条件下玉米根长密度的分布规律及水分利用效率(WUE),研究了2种沟灌方式下玉米根长密度的空间分布和水分利用情况。结果表明,玉米根长密度在根区水平向和垂向呈指数分布。交替隔沟灌溉促进了玉米根系的水平向伸展和下扎深度,常规沟灌在垄位的大密度根系分布集中在20～60cm。交替隔沟灌溉增大了根系下扎深度,有利于根系吸收深层土壤水分,在非充分供水条件下提高了作物的水分利用效率,交替隔沟灌溉水分利用效率较常规沟灌提高5%以上。     

不同灌溉方式下枣树根区土壤洗盐效果试验

在不同的灌溉方式及灌水量条件下,对红枣根区的洗盐效果开展了试验研究,研究结果表明,当灌水量分别为30 L和40 L时,滴灌和坑灌的洗盐效果最佳区城在1040 cm土层内,但同时增加了4060 cm红枣根系层土壤盐分的累积程度,会对红枣的生长发育产生不利.而注灌对红枣根系层4060 cm的洗盐优势较为明显,洗盐效果最佳的...     

黄土丘陵区退耕还林土壤不同大小颗粒固碳过程与速率

为揭示黄土丘陵区退耕还林土壤固碳过程及其变化机制,采用物理分组法探讨了安塞纸坊沟退耕15~45 a刺槐与柠条林地土壤砂粒、粉粒、黏粒截存有机碳的效应与速率。结果表明,对比坡耕地,两种退耕林地土壤颗粒结合碳含量均随退耕年限延长显著增加,并且表层0~10 cm土壤增幅最高,10~60 cm各土层增幅基本接近。退耕15~45 a期间,刺槐与柠条林0~20 cm土层均以粉粒碳密度增速最高,分别达0.21、0.11 Mg/(hm2·a),砂粒碳和黏粒碳增速相近,平均分别为0.13、0.06 Mg/(hm2·a)。同样的变化发生在0~60 cm土层,但各颗粒碳密度增速为0~20 cm土层的1.6~2.5倍。按此增速到退耕45 a时柠条林地砂粒碳、粉粒碳、黏粒碳相比坡耕地分别增大了2.6、1.1、0.8倍,刺槐林地则分别增大了8.3、2.2、2.8倍,并且对总有机碳累积贡献的平均比率为:砂粒碳(23%)等于黏粒碳(26%)且均小于粉粒碳(51%)。此外碳库管理指数比碳库活度与土壤总有机碳库变化有更显著的线性相关性。综上分析,该区域退耕刺槐林比柠条林土壤有更强的固碳效应,两种林地均以粉粒碳为主要固碳组分,以砂粒碳周转速率最快。