两种灌水方式下幼龄核桃树茎流速率及土壤水动态分布规律的研究
赵付勇，赵经华，
(新疆农业大学 水利与土木工程学院，新疆 乌鲁木齐 830052)
摘要：为了探究核桃树更加适合哪一种微灌灌水方式，本文用新疆阿克苏地区红旗坡新疆农业大学林果试验基内7年生核桃树作为试验区，通过不同灌水方式处理条件下，研究核桃树树干的茎流速率变化规律、土壤水动态分布规律和核桃产量及品质，来对比出较为适合核桃树的灌水方式，结果表明，滴灌灌水方式下土壤水的动态分布形态更加吻合核桃树树根的分布；在滴灌灌水方式下的核桃树树干茎流速率大11.91%以上，且总产量要比涌泉灌灌水方式的总产量多产了35.82%，在品质上，滴灌的核桃脂肪含量达到了68.20%，要比涌泉灌灌水方式下核桃脂肪含量大了2.10%，综合表明滴灌较为适合用于灌溉核桃树。
关键词：灌水方式；茎流速率；土壤水分布；核桃树；滴灌
中图分类号：S274.1                                      文献标识码：A
ZHAO Fu-yong，ZHAO Jing-hua，
（trimeCollege of Water Conservancy and Civil Engineering，Xinjiang Agricultural University，Urumqi，830052，China）
Abstract:
Key words:stem flow rate; irrigation water quota;walnut trees;drip irrigation
    新疆是我国地域面积最为辽阔的一个自治区省，地处亚欧大陆腹地，我国西北地区，由山脉和盆地相互联系，高山环绕着盆地构成的区域，由于远离海洋和被高山环绕，导致该地区的降雨量少，而且年际蒸发量非常大，由此形成了新疆这样一个干旱的地区。根据节水灌溉分区的划分，将新疆分成了六个区，一区干旱 缺水引、井、蓄灌区;二区干旱缺水引、蓄灌区 ;三区干旱微缺水引、井、提灌区;四区干旱缺水引、井、蓄灌区; 五区干旱微缺水引、蓄灌区;六区干旱丰水引、蓄灌区[1,2]。由此看出新疆都处于干旱缺水状态，因此节水灌溉在新疆的推广是迫在眉睫的举措[3~5]。
  新疆这独特的气候和自然环境,有利于新疆林果种植的大力发展，随着改革开放的不断深入经济发展和人民生活水平的提高，核桃的营养价值和保健功效进一步被世人认识和重视，
国内外市场对核桃的需求量日益增长，核桃坚果及其加工品的售价连年攀升[6]。继而新疆“大力发展特林果业”战略的贯彻落实,截止2012年年底，新疆核桃种植面积已达29.17×104hm2,结果面积达20.69×104hm2，年产核桃30.48×104t[7]。在大力扩展种植面积的同时，对于这样缺水的地区，节水灌溉用于核桃灌溉就变为尤为的重要。
    本文将通过滴灌和涌泉灌两种灌水方式来研究核桃的灌溉方式，望获得较适合核桃微灌的灌水方式，为干旱区节水灌溉的推进提供一定的理论依据。
1. 试验区概况
试验区位于新疆阿克苏地区红旗坡新疆农业大学林果试验基地内，地理位置为东经80°14′,北纬41°16′，距市区13km，海拔1133m。地处天山中段的托木尔峰南麓，塔里木盆地北缘，属于典型的温带大陆性气候，昼夜温差悬殊，多年平均气温11.2℃，多年平均年日照时数2855～2967h，多年平均太阳总辐射量544.115～590.156kJ/cm2,无霜期达205～219d，多年平均降水量42.4～94.4mm。
供试核桃树栽植于2008年,果树接近南北方向种植,核桃品种为温185,株行距2m×3m,种植密
度1667株/hm2,株高3.8～4.2 m,地区4月上、中旬开花,果实8月底成熟，具有二次生长特性,有二次雄花,雌先性,。试验时间为2015年3月-9月。采用滴灌管两管布置和涌泉灌布置灌溉。
    通过对试验区土壤分层取样测定，取土层的厚度为10cm，测定深度120cm,得到土壤干密度及田间持水量,结果得出，试验区土壤的平均干密度为1.39 g/cm3，平均田间持水量为25.98%（体积含水率）见表1。
表1  土壤层每层田间持水量
土层深度（cm）
0-10
10-20
20-30
30-40
40-50
50-60
体积含水率（%）
22.57%
23.22%
22.77%
18.78%
27.94%
28.05%
干密度（g/cm3）
1.31
1.45
1.42
1.41
1.36
1.43
60-70
70-80
80-90
90-100
100-110
110-120
平均
27.07%
29.01%
11.98%
27.69%
36.70%
35.93%
25.98%
1.41
1.34
1.35
1.34
1.45
1.42
1.39
2.试验设计与分析方法
2.1试验设计
    (1) 试验布置。在试验区分别有滴灌管和涌泉灌管灌溉方式。滴灌管布置是，在一行树布设两根滴灌管，沿树行两侧2/3树冠半径处内各布置1根滴灌管,管径16 mm,滴头间距50 cm,流量3.75 L/h；涌泉灌布置方式是，在一行树布设一根涌泉灌管，沿树行正下方布置，管径20 mm,滴头间距100 cm,流量20.0 L/h。
    (2) 标准株的选取。在试验田内选取标准大小的核桃树，分别布置滴灌管和涌泉灌管进行布置小区；在布置滴灌和涌泉灌小区中选取3株大小基本一致的核桃树作标准，。核桃树生育期的划分及灌溉制度表见表2。
表2 核桃树生育期划分及灌溉制度表
生育期
时 间
灌水日期
灌水周期(d)
灌水次数
灌溉定额（mm）
滴 灌
涌泉灌
萌芽期
4.5—4.14 (10d)
4/10
1
各个处理灌溉75（地面灌）
开花期
4.15—5.9 (24d)
4/25
15
1
30
30
果实膨大期
5.10—6.3 (24d)
5/10、5/25
15
2
30
30
硬核期
6.4—7.5 (32d)
6/10、6/27
17
2
30
30
油脂转化期
7.6—8.31 (48d)
7/13,7/28
15
2
30
30
成熟期
9.1—9.25 (24d)
9/8
15
1
30
30
冬灌
11.1-11.20(20d)
11/10
1
各个处理灌溉120（地面灌）
合计
10
345
345
  (3) 茎流速率的测定。茎流速率的测定采用德国Ecomatik公司生产的SF-G液流传感器。传感器采用热扩散（TDP）原理[8~10]。传感器由两根探针组成，一根加热探针，通过给加热针加热来计算两根针的温度差，最终来计算树木茎流。另一根探针安装在加热探针正下方且距地面60cm的树干朝阳面上，上探针与下探针间距10cm，双探针抹上少量导热硅脂后插入树干上已钻好孔且插进铝管的孔里，固定好探针。为了防止探针部位与外界温度交换，在探针外部用防辐射罩罩在传感器上，防辐射罩上下漏水的接口用封口硅胶密封。SF-G液流传感器采用数据采集器自动监测和数据记录，每30min记录一次数据。传感器直接以电压信号进行显示，通过公式发现换算的量纲可以进行抵消，因而两根针温度差可以进一步转化为两根针输出的电压差，进行茎流量的计算。由下式换算成茎流速率。
                     
U—茎流速率(ml/cm2/minute)
—两探针针之间温差值
—晚间两探针之间温差最大值
分别在两个处理的核桃树上都安装一套茎流探针,每套探针都采用同一个数据采集器，采集时间间隔30min。
（4）土壤含水率的测定。在树行间分别距树0.5米、1.0米、1.5米布置三个测点，在棵间分别距树0.5米、1.0米布置三个测点，每个测点深度都测到1.2米。每次灌水前后采用TRIME—IPH土壤水分测定仪测一次土壤含水率，降雨前后加测一次。
2.2分析方法
    试验数据采用Excel、Surfer等分析[11]。
3 试验结果
3.1不同灌水方式下灌水前后土壤含水率分布的变化规律
根据试验方案，不同的灌水方式下的核桃灌水定额相同，因此计算设定的灌水周期都是一致的。通过使用TRIME—IPH土壤水分测定仪测测出了灌水前后0-1.2米深的土壤含水率（体积含水率），得到的不同灌水方式下各层（20cm为一层）灌水前后土壤体积含水率，见表3，以及由Surfer软件分析得到土壤体积含水率分布图，见图1、图2、图3、图4。
表3 灌水前后土壤含水率变化表
深度（cm）
滴 灌（%）
涌泉灌（%）
6月11日
6月13日
△值
6月11日
6月13日
△值
20
13.71
20.74
7.03
17.32
22.30
4.98
40
16.81
22.26
5.46
18.38
21.66
3.28
60
18.58
19.37
0.79
13.35
14.45
1.09
80
16.57
18.38
1.81
12.23
14.16
1.93
100
17.59
17.62
0.03
14.03
14.48
0.45
120
20.19
20.90
0.71
25.06
25.52
0.46
     
  图1  6月11日滴灌灌水前土壤含水率分布图      图2  6月13日滴灌灌水后土壤含水率分布图
     
图3  6月11日涌泉灌灌水前土壤含水率分布图      图4  6月13日涌泉灌灌水后土壤含水率分布图
根据表3中滴灌和涌泉灌灌水前后的土壤含水率值的变化可以看出，两种灌水方式在灌水后，土壤含水率都是明显的变大，并且随着土壤深度的增加，土壤含水率变大值是由大到依次变小，直至土壤深度的达1.0米左右，土壤含水率的变化值就非常的小。根据surfer软件制作出的土壤含水率分布图，更为明显的看出，灌水前后土壤含水率大小变化的分布，
从图上看出，滴灌和涌泉灌的两种灌水方式下，在土壤深度1.0米以下的土壤含水率在灌水后不会再有太大的变化，这说明在微灌灌水条件下，土壤水没有深层渗漏。
在滴灌和涌泉灌两种不同灌水方式的条件下，由于滴灌滴头流量（3.75 L/h）和涌泉灌滴头流量（20.0 L/h）不同，不同滴头流量下，湿润体的形状大小会随着滴头流量的增大而增大，水平、垂直方向上湿润锋的运移距离随着滴头流量的增加而不断增大[11,12]。由图2和图4看出，滴灌水平的湿润锋要小于涌泉灌的。而且根据王磊[13]对干旱区滴灌核桃树根系空间分布研究知道，核桃树根系在水平方向上核桃树根系主要分布在0-120cm范围内，占总根系分布的90.84%，在垂直方向上主要分布深度在0-90cm范围内，占总根长分布的78.75%。因此，两种灌水方式都能给核桃根系区提供足够水分，满足核桃根对水分的吸收。对比灌后图2和图3，滴灌在水平距离达到120cm以外的土壤含水率在灌水前后变化值较小，而涌泉灌的土壤含水率变化值相对较大，但是核桃根系在水平方向上主要分布在0-120cm范围内，因此对比看出，涌泉灌在这上要分散一部分水在核桃主根区以外，而滴灌灌水后的主要水量正好分布在核桃主根区范围内，更好的把有效水量供给核桃根吸收。
3.2不同灌水方式下核桃树茎流速率的变化规律
    在采用滴灌和涌泉灌两种灌水方式下，通过SF-G液流传感器监测核桃树树干液流的传输动态，采集获得的茎流数据分析得到以下的结果。
  图5  滴灌和涌泉灌茎流速率日变化图          图6  滴灌和涌泉灌茎流速率日累计图

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