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太行山南麓属于典型的干旱半干旱气候区,降水时空分配不均匀、水资源短缺制约了该地区农林业的可持续发展,济源位于太行山南麓,是黄河流域的重要节点城市,对黄河流域的生态安全起着极其重要作用。因此,研究该区域的核桃耗水规律对于科学指导核桃科学灌溉、帮助当地群众脱贫致富、改善当地乃至黄河中游地区生态环境具有重要意义。本文以7a生核桃为试验对象,研究了土壤含水量占田间持水量的60%(T1)、80%(T2)、100%(T3)及不灌溉(CK)4种水分处理下树干耗水、核桃生理生长、水分利用效率、产量品质等规律特征,以科学指导核桃水分管理。主要研究结果如下:
(1)晴天天气T1处理下核桃液流速率呈“单峰”曲线,其余处理均呈现为“双峰”曲线;阴雨天气下不同水分处理核桃液流速率均呈现“单峰”变化趋势且峰值显著低于晴天;不同水分处理下核桃液流速率表现为T1最大,CK最小。生育期内不同水分处理下核桃耗水量从小到大为CK(877.08 L)<T3(898.65 L)<T2(933.31 L)<T1(1 299.53 L),不同水分处理下核桃耗水量均表现为果实膨大期最大,从小到大为CK(336.87 L)<T3(321.58 L)<T2(379.28 L)<T1(430.63 L),成熟期最小,从小到大为CK(89.49 L)<T3(90.90 L)<T2(107.42 L)<T1(140.69 L),T1与其余各处理之间差异极显著(P<0.01)。T1处理下核桃液流速率与耗水量均表现为最大,从节水角度来说,T1水平为最适土壤水分状况。不同水分处理下影响核桃耗水的气象因子一致,小时尺度上为气温,日尺度和物候期范围内,主导因素则为太阳辐射,随着时间尺度的增大,影响核桃耗水的关键气象因子由气温变为太阳辐射。
(2)随着土壤水分的增加,核桃LAI、SPAD、新梢长度和净光合速率增加,但土壤水分超过T2水平时抑制其增加,即土壤水分在T2水平时LAI(1.88)、SPAD(45.06)、新梢长度(46.1 mm)和净光合速率(14.38μmol·m-2·s-1)最大,T2水平与其余各处理之间差异极显著(P<0.01);除T1(38.88℃)水平外,叶温日变化均随着土壤水分的增大而减小,不同水分处理下叶温日变化和SPAD影响不显著(P>0.05);随着土壤水分的增加,果实横纵径、体积和蒸腾速率均增加,其中T3水平最大,CK水平最小,不同水分处理下果实生长影响极显著(P<0.01)。
(3)生育期内不同水分处理下核桃叶片瞬时水分利用效率从小到大为T3(2.78μmol·mol-1H2O)<T2(2.99μmol·mol-1H2O)<CK(3.12μmol·mol-1H2O)<T1(3.19μmol·mol-1H2O);生育期内基于碳同位素计算不同水分处理下水分利用效率从小到大为T3(4.11μmol·mol-1H2O)<T2(4.13μmol·mol-1H2O)<CK(4.22μmol·mol-1H2O)<T1(4.33μmol·mol-1H2O),不同水分处理下核桃长期水分利用效率从小到大为T1(2.70 kg/m3)<T3(2.94 kg/m3)<CK(4.31 kg/m3)<T2(4.92 kg/m3)。综上可知,Tl~T2水平时核桃水分利用效率最大,表明核桃节水能力强,耐早生产力高,为最佳的土壤水分处理。
(4)随着土壤水分的增加,核桃产量增加,但土壤水分超过T2水平之后,核桃产量并无提高反而出现减产,即土壤水分在T2水平时产量最大(2531.3 kg/hm2);随着土壤水分的增加,坚果直径、出仁率和总蛋白含量均增大,即土壤水分在T3水平时值最大(3.93cm、50.46%和19.09%),壳厚、单果重、脂肪含量和可溶性蛋白的含量随土壤水分增加到T1水平时达到最大(0.88mm、12.71g、69.42%和33.02%),随后逐渐减小。
综上所述,土壤含水率在T1~T2(田间持水量的60%~80%)水平时可以保证核桃生理生长指标最高,耗水量最大,品质最好,产量为试验中最高产量的64.4%~100%,水分利用效率最大,是高产优质的适宜土壤水分范围。
(1)晴天天气T1处理下核桃液流速率呈“单峰”曲线,其余处理均呈现为“双峰”曲线;阴雨天气下不同水分处理核桃液流速率均呈现“单峰”变化趋势且峰值显著低于晴天;不同水分处理下核桃液流速率表现为T1最大,CK最小。生育期内不同水分处理下核桃耗水量从小到大为CK(877.08 L)<T3(898.65 L)<T2(933.31 L)<T1(1 299.53 L),不同水分处理下核桃耗水量均表现为果实膨大期最大,从小到大为CK(336.87 L)<T3(321.58 L)<T2(379.28 L)<T1(430.63 L),成熟期最小,从小到大为CK(89.49 L)<T3(90.90 L)<T2(107.42 L)<T1(140.69 L),T1与其余各处理之间差异极显著(P<0.01)。T1处理下核桃液流速率与耗水量均表现为最大,从节水角度来说,T1水平为最适土壤水分状况。不同水分处理下影响核桃耗水的气象因子一致,小时尺度上为气温,日尺度和物候期范围内,主导因素则为太阳辐射,随着时间尺度的增大,影响核桃耗水的关键气象因子由气温变为太阳辐射。
(2)随着土壤水分的增加,核桃LAI、SPAD、新梢长度和净光合速率增加,但土壤水分超过T2水平时抑制其增加,即土壤水分在T2水平时LAI(1.88)、SPAD(45.06)、新梢长度(46.1 mm)和净光合速率(14.38μmol·m-2·s-1)最大,T2水平与其余各处理之间差异极显著(P<0.01);除T1(38.88℃)水平外,叶温日变化均随着土壤水分的增大而减小,不同水分处理下叶温日变化和SPAD影响不显著(P>0.05);随着土壤水分的增加,果实横纵径、体积和蒸腾速率均增加,其中T3水平最大,CK水平最小,不同水分处理下果实生长影响极显著(P<0.01)。
(3)生育期内不同水分处理下核桃叶片瞬时水分利用效率从小到大为T3(2.78μmol·mol-1H2O)<T2(2.99μmol·mol-1H2O)<CK(3.12μmol·mol-1H2O)<T1(3.19μmol·mol-1H2O);生育期内基于碳同位素计算不同水分处理下水分利用效率从小到大为T3(4.11μmol·mol-1H2O)<T2(4.13μmol·mol-1H2O)<CK(4.22μmol·mol-1H2O)<T1(4.33μmol·mol-1H2O),不同水分处理下核桃长期水分利用效率从小到大为T1(2.70 kg/m3)<T3(2.94 kg/m3)<CK(4.31 kg/m3)<T2(4.92 kg/m3)。综上可知,Tl~T2水平时核桃水分利用效率最大,表明核桃节水能力强,耐早生产力高,为最佳的土壤水分处理。
(4)随着土壤水分的增加,核桃产量增加,但土壤水分超过T2水平之后,核桃产量并无提高反而出现减产,即土壤水分在T2水平时产量最大(2531.3 kg/hm2);随着土壤水分的增加,坚果直径、出仁率和总蛋白含量均增大,即土壤水分在T3水平时值最大(3.93cm、50.46%和19.09%),壳厚、单果重、脂肪含量和可溶性蛋白的含量随土壤水分增加到T1水平时达到最大(0.88mm、12.71g、69.42%和33.02%),随后逐渐减小。
综上所述,土壤含水率在T1~T2(田间持水量的60%~80%)水平时可以保证核桃生理生长指标最高,耗水量最大,品质最好,产量为试验中最高产量的64.4%~100%,水分利用效率最大,是高产优质的适宜土壤水分范围。