兩種灌水方式下幼齡核桃樹莖流速率及土壤水動態分布規律的研究基金項目：基金項目：新疆維吾爾自治區重大專項（201130103-1）；國家科技支撐計劃項目（2011Bad29B05）；新疆水利科技項（2013G03）；新疆水利電工程重點學科基金資助項目(XJZDXK-2002-10-05)作者簡介：趙付勇（1990-），男，廣西桂林人，碩士研究生，主要從事灌溉節水理論研究。E-mail：251266227@通訊作者：趙經華（1979-），男，新疆奇臺人，副教授，碩士研究生導師，主要從事節水灌溉技術研究及教學工作。E-mail：zhaojinghua__xj@126.com趙付勇，趙經華，(新疆農業大學水利與土木工程學院，新疆烏魯木齊830052)摘要：為了探究南疆核桃樹更加適合哪一種微灌灌水方式，本文用新疆阿克蘇地區紅旗坡新疆農業大學林果試驗基內7年生核桃樹作為試驗區，通過不同灌水方式處理條件下，研究核桃樹樹干的莖流速率變化規律、土壤水動態分布規律和核桃產量及品質，來對比出較為適合核桃樹的灌水方式，結果表明，滴灌灌水方式下土壤水的動態分布形態更加吻合核桃樹樹根的分布；在滴灌灌水方式下的核桃樹樹干莖流速率大11.91%以上，且總產量要比涌泉灌灌水方式的總產量多產了35.82%，在品質上，滴灌的核桃脂肪含量達到了68.20%，要比涌泉灌灌水方式下核桃脂肪含量大了2.10%，綜合表明滴灌較為適合用于灌溉南疆核桃樹。關鍵詞：灌水方式；莖流速率；土壤水分布；核桃樹；滴灌中圖分類號：S274.1文獻標識碼：AZHAOFu-yong，ZHAOJing-hua，（CollegeofWaterConservancyandCivilEngineering，XinjiangAgriculturalUniversity，Urumqi，830052，China）Abstract:Keywords:stemflowrate;irrigationwaterquota;walnuttrees;dripirrigation新疆是我國地域面積最為遼闊的一個自治區省，地處亞歐大陸腹地，我國西北地區，由山脈和盆地相互聯系，高山環繞著盆地構成的區域，由于遠離海洋和被高山環繞，導致該地區的降雨量少，而且年際蒸發量非常大，由此形成了新疆這樣一個干旱的地區。根據節水灌溉分區的劃分，將新疆分成了六個區，一區干旱缺水引、井、蓄灌區;二區干旱缺水引、蓄灌區;三區干旱微缺水引、井、提灌區;四區干旱缺水引、井、蓄灌區;五區干旱微缺水引、蓄灌區;六區干旱豐水引、蓄灌區[1,2]。由此看出新疆都處于干旱缺水狀態，因此節水灌溉在新疆的推廣是迫在眉睫的舉措[3~5]。新疆這獨特的氣候和自然環境,有利于新疆林果種植的大力發展，隨著改革開放的不斷深入經濟發展和人民生活水平的提高，核桃的營養價值和保健功效進一步被世人認識和重視，國內外市場對核桃的需求量日益增長，核桃堅果及其加工品的售價連年攀升[6]。繼而新疆“大力發展特色林果業”戰略的貫徹落實,截止2012年年底，新疆核桃種植面積已達29.17×104hm2,結果面積達20.69×104hm2，年產核桃30.48×104t[7]。在大力擴展種植面積的同時，對于這樣缺水的地區，節水灌溉用于核桃灌溉就變為尤為的重要。本文將通過滴灌和涌泉灌兩種灌水方式來研究核桃的灌溉方式，望獲得較適合核桃微灌的灌水方式，為干旱區節水灌溉的推進提供一定的理論依據。1.試驗區概況試驗區位于新疆阿克蘇地區紅旗坡新疆農業大學林果試驗基地內，地理位置為東經80°14′,北緯41°16′，距市區13km，海拔1133m。地處天山中段的托木爾峰南麓，塔里木盆地北緣，屬于典型的溫帶大陸性氣候，晝夜溫差懸殊，多年平均氣溫11.2℃，多年平均年日照時數2855～2967h，多年平均太陽總輻射量544.115～590.156kJ/cm2,無霜期達205～219d，多年平均降水量42.4～94.4mm。供試核桃樹栽植于2008年,果樹接近南北方向種植,核桃品種為溫185,株行距2m×3m,種植密度1667株/hm2,株高3.8～4.2m,南疆地區4月上、中旬開花,果實8月底成熟，具有二次生長特性,有二次雄花,雌先性,。試驗時間為2015年3月-9月。采用滴灌管兩管布置和涌泉灌布置灌溉。通過對試驗區土壤分層取樣測定，取土層的厚度為10cm，測定深度120cm,得到土壤干密度及田間持水量,結果得出，試驗區土壤的平均干密度為1.39g/cm3，平均田間持水量為25.98%（體積含水率）見表1。表1土壤層每層田間持水量土層深度（cm）0-1010-2020-3030-4040-5050-60體積含水率（%）22.57%23.22%22.77%18.78%27.94%28.05%干密度（g/cm3）1.311.451.421.411.361.4360-7070-8080-9090-100100-110110-120平均27.07%29.01%11.98%27.69%36.70%35.93%25.98%1.411.341.351.341.451.421.392.試驗設計與分析方法2.1試驗設計(1)試驗布置。在試驗區分別有滴灌管和涌泉灌管灌溉方式。滴灌管布置是，在一行樹布設兩根滴灌管，沿樹行兩側2/3樹冠半徑處內各布置1根滴灌管,管徑16mm,滴頭間距50cm,流量3.75L/h；涌泉灌布置方式是，在一行樹布設一根涌泉灌管，沿樹行正下方布置，管徑20mm,滴頭間距100cm,流量20.0L/h。(2)標準株的選取。在試驗田內選取標準大小的核桃樹，分別布置滴灌管和涌泉灌管進行布置小區；在布置滴灌和涌泉灌小區中選取3株大小基本一致的核桃樹作標準，。核桃樹生育期的劃分及灌溉制度表見表2。表2核桃樹生育期劃分及灌溉制度表生育期時間灌水日期灌水周期(d)灌水次數灌溉定額（mm）滴灌涌泉灌萌芽期4.5—4.14(10d)4/101各個處理灌溉75（地面灌）開花期4.15—5.9(24d)4/251513030果實膨大期5.10—6.3(24d)5/10、5/251523030硬核期6.4—7.5(32d)6/10、6/271723030油脂轉化期7.6—8.31(48d)7/13,7/281523030成熟期9.1—9.25(24d)9/81513030冬灌11.1-11.20(20d)11/101各個處理灌溉120（地面灌）合計10345345(3)莖流速率的測定。莖流速率的測定采用德國Ecomatik公司生產的SF-G液流傳感器。傳感器采用熱擴散（TDP）原理[8~10]。傳感器由兩根探針組成，一根加熱探針，通過給加熱針加熱來計算兩根針的溫度差，最終來計算樹木莖流。另一根探針安裝在加熱探針正下方且距地面60cm的樹干朝陽面上，上探針與下探針間距10cm，雙探針抹上少量導熱硅脂后插入樹干上已鉆好孔且插進鋁管的孔里，固定好探針。為了防止探針部位與外界溫度交換，在探針外部用防輻射罩罩在傳感器上，防輻射罩上下漏水的接口用封口硅膠密封。SF-G液流傳感器采用數據采集器自動監測和數據記錄，每30min記錄一次數據。傳感器直接以電壓信號進行顯示，通過公式發現換算的量綱可以進行抵消，因而兩根針溫度差可以進一步轉化為兩根針輸出的電壓差，進行莖流量的計算。由下式換算成莖流速率。U—莖流速率(ml/cm2/minute)—兩探針針之間溫差值—晚間兩探針之間溫差最大值分別在兩個處理的核桃樹上都安裝一套莖流探針,每套探針都采用同一個數據采集器，采集時間間隔30min。（4）土壤含水率的測定。在樹行間分別距樹0.5米、1.0米、1.5米布置三個測點，在棵間分別距樹0.5米、1.0米布置三個測點，每個測點深度都測到1.2米。每次灌水前后采用TRIME—IPH土壤水分測定儀測一次土壤含水率，降雨前后加測一次。2.2分析方法試驗數據采用Excel、Surfer等分析[11]。3試驗結果3.1不同灌水方式下灌水前后土壤含水率分布的變化規律根據試驗方案，不同的灌水方式下的核桃灌水定額相同，因此計算設定的灌水周期都是一致的。通過使用TRIME—IPH土壤水分測定儀測測出了灌水前后0-1.2米深的土壤含水率（體積含水率），得到的不同灌水方式下各層（20cm為一層）灌水前后土壤體積含水率，見表3，以及由Surfer軟件分析得到土壤體積含水率分布圖，見圖1、圖2、圖3、圖4。表3灌水前后土壤含水率變化表深度（cm）滴灌（%）涌泉灌（%）6月11日6月13日△值6月11日6月13日△值2013.7120.747.0317.3222.304.984016.8122.265.4618.3821.663.286018.5819.370.7913.3514.451.098016.5718.381.8112.2314.161.9310017.5917.620.0314.0314.480.4512020.1920.900.7125.0625.520.46圖16月11日滴灌灌水前土壤含水率分布圖圖26月13日滴灌灌水后土壤含水率分布圖圖36月11日涌泉灌灌水前土壤含水率分布圖圖46月13日涌泉灌灌水后土壤含水率分布圖根據表3中滴灌和涌泉灌灌水前后的土壤含水率值的變化可以看出，兩種灌水方式在灌水后，土壤含水率都是明顯的變大，并且隨著土壤深度的增加，土壤含水率變大值是由大到依次變小，直至土壤深度的達1.0米左右，土壤含水率的變化值就非常的小。根據surfer軟件制作出的土壤含水率分布圖，更為明顯的看出，灌水前后土壤含水率大小變化的分布，從圖上看出，滴灌和涌泉灌的兩種灌水方式下，在土壤深度1.0米以下的土壤含水率在灌水后不會再有太大的變化，這說明在微灌灌水條件下，土壤水沒有深層滲漏。在滴灌和涌泉灌兩種不同灌水方式的條件下，由于滴灌滴頭流量（3.75L/h）和涌泉灌滴頭流量（20.0L/h）不同，不同滴頭流量下，濕潤體的形狀大小會隨著滴頭流量的增大而增大，水平、垂直方向上濕潤鋒的運移距離隨著滴頭流量的增加而不斷增大[11,12]。由圖2和圖4看出，滴灌水平的濕潤鋒要小于涌泉灌的。而且根據王磊[13]對干旱區滴灌核桃樹根系空間分布研究知道，核桃樹根系在水平方向上核桃樹根系主要分布在0-120cm范圍內，占總根系分布的90.84%，在垂直方向上主要分布深度在0-90cm范圍內，占總根長分布的78.75%。因此，兩種灌水方式都能給核桃根系區提供足夠水分，滿足核桃根對水分的吸收。對比灌后圖2和圖3，滴灌在水平距離達到120cm以外的土壤含水率在灌水前后變化值較小，而涌泉灌的土壤含水率變化值相對較大，但是核桃根系在水平方向上主要分布在0-120cm范圍內，因此對比看出，涌泉灌在這上要分散一部分水在核桃主根區以外，而滴灌灌水后的主要水量正好分布在核桃主根區范圍內，更好的把有效水量供給核桃根吸收。3.2不同灌水方式下核桃樹莖流速率的變化規律在采用滴灌和涌泉灌兩種灌水方式下，通過SF-G液流傳感器監測核桃樹樹干液流的傳輸動態，采集獲得的莖流數據分析得到以下的結果。圖5滴灌和涌泉灌莖流速率日變化圖圖6滴灌和涌泉灌莖流速率日累計圖在滴灌和涌泉灌兩種不同灌水方式的條件下，由于相同灌水定而出現不同大小的濕潤帶，因此在土壤中根區的土壤水大小直接會影響著核桃樹干莖流速率的變化。由圖5中看出來，滴灌和涌泉灌核桃樹樹干的莖流速率在一天當中的變化曲線趨勢都是相似的，且在上午8:00之前，兩種灌水方式下莖流速率都是基本相近的，過了8:00后，滴灌的核桃樹樹干莖流速率就明顯比涌泉灌核桃樹樹干莖流速率增長要快，到了16:00雙方都達到了一天當中的最大值，明顯的滴灌一天中莖流速率最大值（0.276ml/cm2/minute）要大于涌泉灌一天中莖流速率最大值（0.164ml/cm2/minute）。圖6中則是在一天中雙方的莖流速率累計值，在上午9:00以前的累計值兩者差別很微小，9:00之后，隨著太陽輻射量的增加，莖流速率隨著變大[14~17]，滴灌核桃樹樹干莖流速率累計值增大率明顯比涌泉灌快。圖7滴灌和涌泉灌莖流速率日均變化圖圖8滴灌和涌泉灌莖流速率變化曲線圖由圖8看出，在滴灌和涌泉灌兩種不同灌水方式的條件下,兩種灌水方式核桃樹樹干莖流速率每天的起始點都在相同時間點。從圖上明顯看出滴灌的莖流速率明顯都大于涌泉灌核桃樹樹干莖流速率，通過分析，滴灌莖流速率比涌泉灌莖流速率大11.91%。由圖7看出，在同一灌水定額不同灌水方式下，滴灌的莖流速率日均值波動性大于涌泉灌的莖流速率，這表明核桃樹樹干莖流速率對滴灌條件下的變化更加的敏感，因此滴灌灌水更好反應出莖流變化，以此用來對核桃樹蒸騰速率的反應以及控制。3.3.2不同灌水方式下與核桃產量的影響在9月份核桃成熟之后，通過分別測定滴灌和涌泉灌兩種不同灌水方式下的各小區的核桃產量。測定了總產量以及分別在兩種灌水方式下各處理小區的所有核桃中隨機取出一百粒核桃進行測其出仁率、蛋白質含量和脂肪含量等，得到結果見表4、表5。表4滴灌和涌泉灌核桃總產量表處理滴灌涌泉灌產量（kg/hm2）29062140表5滴灌和涌泉灌核桃百粒重測定表處理干核桃重（g）核仁重（g）出仁率（%）蛋白質含量（g）脂肪含量（g）滴灌11.387.6767.40%19.80%68.20%涌泉灌11.377.4065.05%20.20%66.80%由表4看出，涌泉灌灌水方式下核桃產量為2140kg/hm2,在相同灌水定額（30mm）情況下，滴灌灌水方式下的核桃產量要比涌泉灌灌水方式多產了35.82%。通過百粒重測得兩種灌水方式下平均單個核桃質量、出仁率、蛋白質含量和脂肪含量，由表5可得，滴灌灌水方式下平均單個核桃重11.38g，比涌泉灌灌水方式下重了0.01g，而滴灌核桃核仁質量要比涌泉灌的核桃核仁重0.27g（滴灌核桃核仁重7.67g），滴灌出仁率要比涌泉灌灌水方式下出仁率大了3.61%。通過品質的測定，得到在核桃中，核桃成分的主要含量是脂肪，超過了核桃總量的65%以上，而滴灌灌水方式下的核桃脂肪含量達到了68.20%，比涌泉灌灌水方式下核桃脂肪含量大了2.10%。由此通過對比可以看出，在相同灌水量的情況下，滴灌灌水方式下的核桃樹在總產量、單粒重以及品質上都要優于涌泉灌的灌水方式，因此，可以推薦采用滴灌的灌水方式進行更進一步的研究。結論（1）在滴灌和涌泉灌的兩種灌水方式下，灌水定額都是30mm條件下，土壤濕潤層達到1.0米，且1.0米以下的土壤含水率在灌水前后幾乎維持不變狀態。在滴灌下土壤中水量的分布更好的吻合核桃主要根區的分布，壤核桃根區有充足的水分供給核桃吸收，以此由土壤水分分布表明，滴灌比涌泉灌更適合灌溉核桃樹。（2）在滴灌和涌泉灌的的兩種灌水方式下，相同的灌水定（灌水定額30mm），滴灌核桃樹樹干莖流速率明顯要大于涌泉灌的莖流速率，表明滴灌核桃蒸發蒸騰要強于涌泉灌灌水方式下的核桃樹。然而，滴灌核桃樹樹干的莖流速率日均值波動性明顯大于涌泉灌灌水的核桃樹，因此，用滴灌灌溉方式下的核桃樹的蒸發蒸騰量受其控制性較大。（3）在相同灌水量的情況下，滴灌灌水方式的的核桃產量要比涌泉灌的灌水方式下核桃產量多了35.82%（涌泉灌灌水方式下的核桃產量為2140kg/hm2），并且滴灌下的核桃的單粒重、出仁率以及核桃品質上都要優于涌泉灌，由此可以看出，滴灌灌水方式更加適合用于發展核桃樹灌溉。參考文獻：[1]丁新利.新疆干旱區節水灌溉工程技術發展模式研究[J].灌溉排水學報,2006,05:53-56.[2]馬惠芹.新疆節水灌溉行業現狀及發展前景展望[J].農業與技術,2015,11:61-62.[3]吐爾洪·肉斯旦.淺議新疆農業節水灌溉的問題及對策[J].科技展望,2015,19:78+80.[4]張江輝,白云崗,張勝江,董新光.新疆農業高效節水技術發展現狀與重點研究的問題[J].新疆水利,2010,01:33-39.[5]郭謹.新疆農業高效節水微灌工程設計中常見問題及處理措施[J].節水灌溉,2013,11:73-75.[6]肖文鋒,葉凱,趙曉梅,李平.基于SWOT分析的新疆核桃產業現狀分析與對策研究[J].