黃土高原蘋果不同生育期的需水特征研究

范振東 李偉 范保鋒

摘? ? 要：在黃土高原地區(qū)，自然降水不足是影響蘋果生長的主要因素之一。如果這個問題不能有效地得到解決，在蘋果的大規(guī)模種植中，產量和品質就會受到氣候與降水影響。需要對蘋果不同的生育期進行充分研究，了解其具體的用水需求，并以此制訂科學合理的管理方案，從而促進蘋果的正常生長。

關鍵詞：黃土高原;蘋果;生育期;需水特征

文章編號： 1005-2690（2021）06-0012-02? ? ? ?中國圖書分類號： S661.1? ? ? ?文獻標志碼： B

1? ?試驗材料和方法

1.1? ?試驗地概況

在選擇試驗地時，選擇黃土高原的寧縣早勝鎮(zhèn)。這里的塬、川、溝壑地貌兼有，地形復雜多樣，降水量為600 mm左右，全年無霜期較長，適合蘋果生長，并且該地區(qū)的主要氣候為溫帶大陸性季風氣候。試驗地選擇在海拔1 100 m左右的蘋果種植園，在2008年左右建成，果園內的蘋果種類多為紅富士，主要砧木為海棠。該果園總面積為1.67 hm2，蘋果種植規(guī)格為4 m×6 m。在1 m內土層主要平均容量為1.34 g/cm3，在蘋果種植園內部布置了防雹網，整體運營科學合理，采取了各種先進的機械設備，每年的蘋果產量達到20 t/hm2[1]。

1.2? ?試驗方法

針對黃土高原蘋果不同生育期需水特征，所應用的試驗方法主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，氣象要素監(jiān)測。參與本次試驗的工作人員，必須先對試驗過程中所使用的多種設備進行妥善架設，保證對小型氣象站的溫度及風向等進行全方位的監(jiān)測與監(jiān)管。最為關鍵的是，針對試驗過程中所使用的HFP-01設備，應該以地面結構為參考點，將兩者的距離控制在2 cm之間，而其他的探頭部分，則可以整合主桿與支架部分，使其在果樹上的樹冠層上面大約3 cm的位置進行安裝處理。接下來就需要安排專業(yè)人員，一方面全程記錄各個點的數(shù)據(jù)，另一方面維持好采集或記錄數(shù)據(jù)的時間，最好處于10 min、30 min的階段。第二，土壤水分監(jiān)測。鑒于該試驗果園，工作人員在監(jiān)測土壤水分過程中，應該結合株距、行距等，挑選3處區(qū)域，重點觀察好土壤內水分變化。不管是哪一處位置，都應該要求其與地表結構層之間維持在50～100 cm的高度，同時做好1套ECH2O土壤水分傳感器的安裝處理工作。工作人員提前準備好的Em50數(shù)據(jù)采集器，要求與傳感器進行全面連接，控制好采集間隔時間，最好是在30 min。計算獲得每小時100 cm土層內平均土壤體積含水率。第三，樹干邊材液流速率監(jiān)測。在本環(huán)節(jié)監(jiān)測過程中，工作人員應該調查整個果園部分，挑選出3株完整且健康生長的果樹，詳細情況見表1。

在對樣株的基本情況進行調查研究時，尤其是對蘋果樹的液流速率進行測量時，需要用到Granier熱擴散傳感器。這種傳感器主要由上、下兩種探針構成，上面的探針是用來加熱的。在選取樣品時，需要在東、南、西、北4個方向進行樣株選擇，選取過程主要通過羅盤儀完成。在每個樣株上安放一套探針，總共12套。在采集相關數(shù)據(jù)時，每隔10 min進行一次數(shù)據(jù)采集，每隔30 min記錄一次數(shù)據(jù)。

2? ?結果與分析

2.1? ?降水與土壤水分的季節(jié)動態(tài)

對2017年5—10月處于生長時期的蘋果進行有效觀察后發(fā)現(xiàn)，該期間的降水總量為334.4 mm，這6個月每個月的降水量分別為38.4 mm、45 mm、108.3 mm、73.1 mm、10.8 mm和58.4 mm，其中單日降水量最大的為27 mm。在這6個月內，1.0 m土壤以內的含水率為13.2%，通過對6個月的降水量進行分析之后發(fā)現(xiàn)，每個月的含水率分別為13.1%、14.5%、13.6%、13.4%、12.8%和12%，日最低值為11.1%。2018年4—10月的降水總量為373.0 mm，每個月降水量分別為28.8 mm、58.6 mm、32.8 mm、121.2 mm、66 mm、59 mm和3.2 mm，其中單日降水量最大的是27.4 mm（2018-08-02）。通過對1.0 m內的土壤平均體積含水率進行分析之后發(fā)現(xiàn)，每個月的含水率分別為13.1%、13.4%、13.6%、14.4%、14.6%、13%和11.9%，單日的最低值為10.8%。

在2017—2018年，蘋果在生長季節(jié)單日降水量與土壤體積含水率之間的季節(jié)變化如圖1所示。

2.2? ?果樹蒸騰強度的季節(jié)變化過程

2017年5—10月，對蘋果樹平均蒸騰量進行調查，能達到1.46 mm/d，每個月的平均蒸騰量分別達到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月的日平均蒸騰量最高，其中最大日蒸騰量為2.17 mm/d（2017-06-20）。如果不是蘋果樹的生長季節(jié)，如11—12月，蘋果樹每個月的平均蒸騰量為0.47 mm/d、0.35 mm/d，平均約0.41 mm/d。在試驗現(xiàn)場所有的蘋果樹中，分析該時間段的蒸騰強度，大約占總體強度值的28%。研究2018年4—10月蘋果樹蒸騰量，平均蒸騰量為0.86 mm/d，每個月的日蒸騰量為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，日平均蒸騰量最大的月份是8—9月，其中最大為1.37 mm/d（2018-07-15）。2018年1—3月及11—12月，分析蘋果樹日蒸騰量，此時的數(shù)值分別為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。在蘋果樹整個生長過程中，日蒸騰強度大約占總量的32%[2]。

2.3? ?果園葉面積指數(shù)的季節(jié)變化

通過較長時間的觀察可以看出，在不斷變化的季節(jié)中，蘋果樹葉面積指數(shù)出現(xiàn)隨之變化的現(xiàn)象。在4月至5月中旬，蘋果樹果園葉面積指數(shù)季節(jié)變化呈現(xiàn)增長的趨勢，甚至每天能夠超過3.2以上，每天的指數(shù)變化數(shù)值為0.07。隨著時間的推移，葉片處于快速生長的狀態(tài)，幾乎達到成熟形態(tài)時，在接下來的6個月中，果樹冠層葉面積指數(shù)不會出現(xiàn)明顯的增長趨勢，每天的增長幅度只能達到前期的1%。11月中旬，果樹葉片受風力較大的影響，會出現(xiàn)掉落的情況，此時果園葉面積指數(shù)也處于直線下降的狀態(tài)，之后的15 d甚至趨于零值[3]。

2.4? ?不同生育期蒸騰需水量特征

2017年果樹從幼小階段到休眠期，蒸騰總量達到295.5 mm，大約占同期降水量的88%。分別對果樹幼果形成期、膨大期、成熟期、落葉期及休眠期進行研究，蒸騰量分別為49.0 mm、150.0 mm、66.5 mm、14.2 mm和15.9 mm，其中果實膨大期的耗水量最大，大約占據(jù)總體果樹生育期蒸騰需水量的41%。在整個時間段內，休眠期果樹水分傳輸大約能夠占到5%，相比之下，萌芽期果樹水分傳輸量明顯較高。

3? ?結論

在黃土高原蘋果種植區(qū)中，通過對蘋果不同時期的發(fā)育情況和需水情況來看，果實膨大期需水量最大，需水量由大到小依次是果實成熟期、幼果形成期、蘋果花期、萌芽期。在果實膨大期，整個需水量占整個生育期所有耗水量的41%左右，并且在白天的需水量最大。休眠期蘋果的蒸騰量占到總蒸騰量的5%左右，較少的蒸騰量對蘋果安全越冬有著十分重要的意義。在蘋果種植園中，蘋果園的冠層葉面積指數(shù)從4月初開始上升，一直持續(xù)到5月上旬，冠層葉面積指數(shù)達到3.2左右，從5—10月，蘋果的生長速度較為緩慢，最高的葉面積指數(shù)達到3.4左右，從11月開始降到0。

參考文獻：

[ 1 ] 畢華興，云雷，朱清科.晉西黃土區(qū)農林復合系統(tǒng)種間關系研究[M].北京：科學出版社，2019.

[ 2 ] 王紹飛，趙西寧，高曉東，等.黃土丘陵區(qū)盛果期蘋果樹土壤水分利用策略[J].林業(yè)科學，2018（10）：31-38.

[ 3 ] 李青華.黃土丘陵溝壑區(qū)山地蘋果林地水文特征及水分生產力模擬研究[D].楊陵：西北農林科技大學，2018.