精品苹果园的节水灌溉方案文档格式.docx

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0.0010～0.0609

0.0283

1.97～12.1

7.07

小豆

/

0.1230

2.86

高粱

0.0029～0.186

0.0718

3.43～17.2

9.35

糜子

0.019～0.149

0.0902

1.67～12.6

7.22

洋芋

0.0653～0.0849

0.0751

46.00

林地

0.0001～0.0419

0.0028

0.00～29.7

3.84

苜蓿地

0.0003～0.183

0.0298

0.00～38.2

5.52

天然荒坡

0.0004～0.359

0.0515

0.00～902

118.13

乡间土路

0.122～0.382

0.2877

4.56～10.4

7.17

庄院

0.264～0.368

0.3033

2.04～4.29

2.95

2雨水蓄存研究进展

根据雨水蓄存效率的试验，结果表明：

在水窖防渗处理中，水泥浆中掺混硅烷偶联剂刷浆，防渗效果最好；

在水泥薄壁窖防渗处理时，用水泥浆刷浆，防渗效果不明显。

在连续长时间蓄水时，用新材料处理的水窖的渗透系数均比对照小，防渗效果比对照要好；

水窖用新材料防渗处理时，投入主要是材料费。

根据投入分析，在模拟砖砌水窖试验中，混硅烷偶联剂处理的水窖防渗材料费和修建费最低，效果较好。

在模拟砂浆抹面水窖试验中，沼气池防渗剂处理水窖的材料费和修建费最低。

3沉沙池设计研究进展

目前沉沙池设计主要采用沉沙原理进行设计[2]，其中涉及设计标准粒径的选取，这方面各地缺乏适宜的成果资料，而我国各地在土壤侵蚀的长期研究中，取得了大量的成果，这些成果可应用于雨水集蓄工程的规划设计中，以提高雨水集蓄工程设计的可操作性，推动集雨节灌的科学规范发展。

就是利用沉沙池拦蓄全年入窖（池）含沙水流中一定比例泥沙的原理设计，可按公式

（1）计算。

v=β（s1·

n1+s2·

n2+…+sm·

nm）

（1）

式中：

v-----设计容积水窖年来沙量，m3/a；

β-----沉沙池拦沙率，一般取0.7～0.9左右；

s1、s2、…、sm------设计容积水窖对应的多种集雨场面积，m2；

n1、n2、…、nm------对应各种集雨面的年平均冲刷量，m3/（m2·

a）。

沉沙池的设计也可同时采用沉沙原理和拦沙原理进行设计,并对设计结果进行互相验证,使设计结果更科学、合理。

4苹果树耗水规律研究进展

先后开展专项试验，对清耕制初果期苹果树和覆盖制盛果期苹果树各生育期耗水规律进行了深入研究[3]、[4]。

根据试验结果，覆草、覆膜、清耕3种处理均随树龄的增长、产量的增加而耗水量同时增加，耗水强度也同时增加；

在3种处理中，覆草的耗水量和耗水强度最小，比清耕节水9.39%，覆膜的耗水量和耗水强度次之，比清耕节水5.85%。

苹果从萌芽到落叶，3种处理年耗水量433.5mm～478.5mm，平均耗水强度2.01mm/d～2.21mm/d。

但各物候期的耗水量差异很大，其耗水规律为：

①萌芽期（4月上中旬）由于果树还没有抽生枝条，地表土壤含水率较小，使果树的腾发量较小，耗水强度在全物候期内最小，仅为1.21

mm/d～1.47mm/d，占全物候期平均耗水强度的58%～67%；

②花期（4月下旬至5月上旬）树体已开始正常生长，特别是盛花期果树，耗水量明显增大，耗水强度为1.44mm/d～1.81mm/d；

③新梢旺长期（5月上旬至6月上旬）此期

为苹果的需水临界期，生长旺盛，叶片蒸腾作用强烈，供水不足，会引起大量落果及春梢生长量不足，也影响果实发育和花芽分化。

果树耗水强度在全物候期内最大，为2.58mm/d～2.80mm/d；

④新梢停长期（6月中旬至7月上旬）果树耗水明显减少，耗水强度为1.50mm/d～1.62mm/d，此期正处于花芽分化期，适度干旱有助于花芽分化，为翌年丰产创造条件；

⑤新梢二次生长期（7月中旬至9月上旬）此期也是果实迅速膨大期，耗水强度2.42mm/d～2.64mm/d，此期正值伏期高温，叶面积大，蒸腾作用强烈，虽然进入集中降雨期，但降水时空分布不均，土壤蒸发量大，是果树需水量最大的时期，此期耗水达152.0mm～165.7mm；

⑥果实成熟期（9月中旬至10月中旬）耗水强度为2.07mm/d～2.31mm/d，此期应控制灌水，提高果实的品质；

⑦落叶期（10月下旬至11月上旬）此期耗水明显减少，耗水强度为2.01mm/d～2.21mm/d。

5苹果树根系与节灌湿润土体耦合理论研究进展

在进行苹果树耗水规律研究的过程中，发现了滴灌湿润土体与果树根系分布达到耦合状态，可以大大提高节灌水的利用效率，并根据该成果提出了一次灌水延续时间计算公式[3]～[5]。

5.1苹果树根系分布调查结果

不同树龄的长富2苹果根系调查结果显示，3年～4年生的苹果树，一般树冠扩展最快，根系伸展也最快，但总根数较少，特别是吸收根少，果树地上部延长枝生长旺盛，春梢长度一般大于1.0m，但短枝形成数量少、质量差，因而成花困难；

5年生果树已进入初果期，根系在空间分布上继续向外向下扩展，总根量与吸收根分别比3、4年生果树增加23%左右，果树延长枝生长较旺，春梢长度一般大于0.8m，短枝数量快速增加。

6年～7年生苹果树，根系分布范围继续扩展的同时，根量高速增加，在0cm～40cm土层中，单株果树根量达到0.5万条～0.7万条，比4年生果树增加3倍～5倍左右。

5.2滴灌水分在土壤中湿润规律

表2滴灌水分在土壤中移动状况

灌水处理号

a

b

c

d

e

f

g

h

i

j

灌水量（l/个）

2.5

5.1

7.8

10.0

15.4

21.3

25.0

30.0

40.0

50.0

最大湿润深度（cm）

19.0

23.8

24.0

26.8

46.4

52.6

55.0

61.0

62.2

68.6

湿润半径（cm）

20.7

26.0

28.4

31.6

49.0

49.4

52.3

53.0

湿润比

0.92

0.90

0.94

1.47

1.07

1.11

1.17

1.25

注：

①灌水停止1h后测定；

②湿润比=最大湿润深度/湿润半径。

根据调查结果（表2），在滴水量小于5.1l时，水分在0cm～10cm的土层内，水平方向的移动速度快于下渗速度，湿润比为0.92；

在滴水量5.1l～10.0l时，由于犁底层的阻隔作用，水分下渗缓慢，而在耕层内水平方向的扩展速度相当快；

在滴水量由10l增加到15.4l时，水分渗透过坚实的犁底层后，其下渗速度显著加快，下渗深度净增19.6cm，而地表湿润半径仅扩大3.2cm；

当滴水量大于15.4l

时，由于犁底层下的土壤含水率明显大于耕作层，水分在0cm～40cm的土体内快速扩展，湿润比为1.47；

滴头滴水量达到50l时，地表湿润半径为55.0cm，下渗深度68.6cm，湿润比为1.25。

总之，下渗的速度快于水平扩展的速度，随着滴水量的不断增加，土壤湿润剖面也在不断扩大，地表湿润形状由最初的小园斑发展成链状园斑，最后形成宽度为1m左右、深度近70cm的湿润条带。

5.3滴灌湿润土体与果树根系的耦合状态分析

为提高滴灌水的利用效率，滴灌湿润土体应与果树根系分布达到耦合状态，也就是说，应将水最大限度的滴灌到果树吸收根分布最密集的区域内。

经调查，在水平方向上，果树吸收根主要分布在冠径的2/3到1/3处，滴灌时毛管应放置到树冠冠径的2/3到1/3的地面中间，这样，滴灌随着树体的生长、树冠的增加而向外延伸，支持和诱导果树根系向外发展；

在垂直方向上，吸收根具有成层分布的特点，其中，初果期果树5cm～30cm的土层为吸收根密集区，盛果期果树10cm～50cm的土层为吸收根密集区。

在初果期，滴水量达25l时，水分下渗深度为55.0cm，地表湿润直径98.8cm，滴灌湿润带与苹果根系分布耦合状态最佳。

因此，每个滴头滴水量25l即每公顷165m3，为每次每公顷滴灌的最佳灌水量；

在盛果期，当滴水量达30l时，水分下渗深度为61.0cm，地表湿润半径52.3cm，滴灌湿润带与苹果根系分布耦合状态最佳。

因此，每个滴头滴水量30l即240m3/hm2，达到次最佳灌水量。

。

5.4提出了果树一次灌水延续时间计算公式

滴灌毛管的布设方式对果树根系与湿润土体耦合状态有着重要影响，由于果树吸收根主要在树冠1/3～2/3中间，呈园环状分布，灌水时毛管应布设到树冠冠径的1/3到2/3的地面中间，布设成“s”形，这样，滴灌随着冠径的增加而向外延伸，支持和诱导果树根系向外发展。

这种呈“s”形布设方式，果树根系与湿润土体耦合状态明显优于直线布设方式。

对于果树，采用半固定式滴灌毛管呈“s”形布设时，一次灌水延续时间t可由公式

（1）和公式

（2）确定。

t=mseslr/q

（1）

r=l湿/l毛

（2）

m-----设计灌水定额，mm；

se-----灌水器间距，m；

sl-----毛管间距，m；

r-----毛管弯曲系数，果树株距等于树冠时，r=0.89,一般情况下,0.89≤r<

1；

q-----灌水器流量，l/h；

l湿----毛管湿润条带直线长度，m；

l毛----毛管长度，m。

毛管呈“s”形布设、其他条件相同时，一次灌水延续时间比直线布设时短。

但毛管投资比直线布设时稍大，一般大2～12%，工程总投资比直线布设时也稍大，一般大0.2～5.4%，这种“s”

形布设方式从灌水效果、投资方面分析可以看出，实现了滴灌湿润土体与果树根系的耦合，提高了滴灌水的有效利用率，增加的投资对一个工程来讲也是可以接受的，因此，建议在果园集雨微灌工程设计和运行管理中尽量采用毛管呈“s”形布设这种布设方法。

6苹果园微灌方式研究进展

通过对半固定式滴灌、固定式滴灌、渗灌、滴渗灌、涌泉灌五种果园微灌方式在滴灌湿润剖面、湿润区域与果树根系耦合性、灌水均匀度、运行管理、投资、用工量等方面的比较分析，半固定式滴灌投资小，施工安装用工量少，灌水均匀度较高，滴头不易堵塞，即使堵塞也易清洗疏通。

滴灌湿润区域与果树根系分布耦合性很好，毛管和滴头均可移动，可支持、配合、诱导果树根系向外扩展，提高树体自身的抗旱性。

虽然，在灌水时需收放毛管，增加用工量，但仍不失为一种果园微灌的较好形式，建议在成龄果园进一步推广[6]。

固定式滴灌和渗灌运行管理较方便，但投资较大，施工用工量较大，滴头易堵塞，堵塞不易发现，不易清洗疏通，灌水均匀度较低，滴灌湿润区域与果树根系耦合性较差，灌水部位的不可移动性与树体根系向外向下扩展形成矛盾。

因此，应控制固定式滴灌和渗灌的进一步发展，待技术成熟稳定后再行推广。

滴渗灌投资较大，但施工用工量最少，灌水均匀度较高，滴头不易堵塞，堵塞后易发现，清洗疏通容易。

同时具有滴灌和渗灌的优点，微灌湿润区域与果树根系耦合性最好，毛管因为可移动，可支持、配合、诱导果树根系的向外扩展，提高树体自身的抗旱性。

这是目前果园微灌的较好形式，建议加快推广应用。

涌泉灌运行管理方便，但投资大，施工用工量较大，灌水均匀度高，涌水管不易堵塞，微灌湿润区域与果树根系耦合性较好，由于管件的配套性较差加大了投资，建议加大配套管件的开发，以进一步降低投资，在经济条件较好的果园进行示范推广。

根据对五种微灌方式多方面试验结果分析，各种微灌方式各有其适宜范围及区限性。

但滴渗灌、半固定式滴灌应进一步加大推广力度，涌泉灌在经济条件较好的果园进行示范推广，而固定式滴灌和渗灌应控制发展。

在生产实践中可根据当地果园的实际状况因地制宜地选用。

7苹果树节水灌溉制度研究进展

根据苹果全生育期的需水规律，枝条、果实生长发育的特点分析，黄土高塬沟壑区在降水保证率50%的平水年，幼龄树滴灌3次，盛果期树滴灌4次为宜。

最佳灌水期为萌芽前、新梢旺长前、果实迅速膨大期和封冻前四个灌水期。

幼龄果树全年灌溉定额570m3/hm2，盛果期树全年灌溉定额1030m3/hm2（表3）。

在降水保证率75%的中等干旱年份，灌水定额增大10%～20%，灌水次数为4次～5次，果实膨大期灌水2次；

在降水保证率95%的特旱年份，灌水定额增大15%～30%，灌水次数为5次～6次，新梢旺长期、果实膨大期各灌2次[3]。

覆草和覆膜处理的灌溉定额可比清耕少5%～10%[4]。

表3苹果滴灌灌溉制度

树龄

幼龄树

盛果期树

最佳灌水期

萌芽前

新梢旺长前

封冻前

果实膨大期

计划湿润层深度（m）

0.4

0.5

0.6

0.7

土壤湿润比（%）

40

50

灌水定额（m3/hm2）

160

250

200

240

350

①萌芽前（3月下旬）灌水幼龄树按计划湿润层0.4m，土壤湿润比40%进行滴灌，灌水定额160m3/hm2；

盛果期树按计划湿润层0.5m，土壤湿润比40%进行滴灌，灌水定额200m3/hm2。

此期灌水可有效利用先年贮藏养分，促进萌芽、开花、座果、扩大叶面积、增强光合作用。

②新梢旺长前（5月初）灌水幼龄树按计划湿润层0.4m，土壤湿润比40%进行滴灌，灌水定额160m3/hm2；

盛果期树按计划湿润层0.6m，土壤湿润比40%进行滴灌，灌水定额240m3/hm2。

此期是苹果新梢旺长和幼果膨大并进的时期，叶片蒸腾作用强，是苹果的需水临界期，此期水分不足，不仅影响春梢生长和果实发育，而且还会严重影响花芽分化，从而导致翌年产量的大幅度下降。

③果实迅速膨大期（7月～8月）灌水幼龄树控制秋梢生长，此期除非特别干旱一般年份可不灌水；

此期灌水能促进果实增大和提高产量，且有利于花芽分化，为来年丰产创造条件。

④封冻前（10月下旬至11月上旬）灌水幼龄树按计划湿润层0.5m，土壤湿润比50%

进行滴灌，灌水定额250m3/hm2；

盛果期树按计划湿润层0.7m，土壤湿润比50%进行滴灌，灌水定额350m3/hm2。

灌冬水，能促进有机肥料腐解，满足果树休眠期的水分要求，增加冬季树体营养积累，防止冬季抽条。

8果树集雨肥水穴灌研究进展

通过对苹果树集雨肥水穴灌试验，试验结果表明[7]，在高塬沟壑区旱作果园采用集雨肥水穴灌，可以有效地蓄存天然降雨，提高土壤含水量。

水肥同施，提高了肥效。

使水分和养分集中在果树吸收根集中分布区，实现了水分、养分在果树根际的优化配置，达到果树根系、水分、养分的最佳耦合。

果树集雨肥水穴灌主要有裸地集雨肥水穴灌和地膜集雨肥水穴灌两种方式，尤其以地膜集雨肥水穴灌效果最好，该方式实现了降雨在集雨单元内的优化配置。

地膜集雨肥水穴灌在平水年不必灌溉或在春季少量灌溉就能维持果树生长、结果对水分的需求，而裸地集雨肥水穴灌平水年在春、夏季进行节水补灌也可满足果树生长需要。

果树集雨肥水穴灌这一技术措施在高塬沟壑区乃至北方旱作果园具有应用推广价值。

9果园土壤管理制度研究进展

试验结果表明[8]，不同的土壤管理制度对土壤中的水分、养分、温度等有较大的影响，进而表现在树体的生长发育方面，如枝条的生长量、果品产量、质量等，其结果就是不同的土壤管理制度在其它管理措施相同的条件下，经济收入存在明显的差异，较好的土壤管理制度就能产生较好的经济收入，这也是推广优化的土壤管理制度的原动力。

（1）覆草法是一种较为理想的果园土壤管理制度，它能有效的减少土壤水分蒸发，提高土壤含水量，不仅是有灌溉条件果园节约用水，提高水的利用率的一条重要途径，也是旱地果园一项重要的保墒措施。

同时能稳定地温，增加了土壤养分，每公斤麦秸腐熟后可转化成有机质8.5g，同时提高了有效磷、速效钾的含量。

但连续多年覆草可使果树根系上移，覆草量为37.5mg/hm2，用草量较大，因此制约了覆草法在草源缺乏地区的推广应用，在此基础上提出了生草覆草法。

（2）生草覆草法是目前适应范围广，经济效益好的一种很理想的果园土壤管理制度。

该方法融果园生长绿肥和生物覆盖于一体，可提高土壤有机质和养分含量，改善土壤肥力状况，是果园土壤培肥的一项有效措施。

但连续多年覆草可使果树根系上移。

生草覆草法具有适应范围广，投资少，见效快，生态效益和经济效益显著，受益时间长，技术简单易学，便于推广的特点。

（3）覆膜法是幼龄果园一项较好的土壤管理制度。

减少了土壤蒸发，提高土壤含水率，可提高幼树栽植成活率10%～20%。

提高有效养分含量，促进树体生长发育，可提早萌芽期3d～5d。

但土壤有机质矿化率高，有效养分含量降低快，应及时补施有机肥。

综合分析，覆膜法仍不失为一种较好的土壤管理制度，特别适宜低温干旱地区的果园应用。

（4）清耕法是目前果园应用最广的土壤管理制度，优点是可提高早春地温，克服板结，消灭杂草，但破坏土壤结构，铲断表层根系，清耕法利小弊大，应逐步改为覆草法或生草覆草法。

（5）生草法由于在春夏季与果树存在争水、争肥现象，在无灌溉条件的旱作果园尤其明显。

因此，即使它有增加土壤有机质和养分含量、平衡地温等方面的优点，生草法也不宜在旱作果园大面积推广。

综合分析以上五种土壤管理制度，各有其优缺点和适应范围。

因此，在生产实践中应因地制宜地选用。

多种土壤管理方法相结合比单一的土壤管理方法效果好，也就是生草覆草相结合，覆草与覆膜相结合，覆草与清耕相结合，并隔2年～3年进行轮换的土壤管理制度。

在同一果园，可采用行间生草，行内南侧覆草，北侧覆膜的方法，也可采用行间生草，行内一侧覆草，一侧覆膜，2年～3年轮换1次的方法。

这是根据试验结果通过技术集成而提出的果园行间生草二元交替覆盖法。

这是根据各种土壤管理制度的特点设计的一种优化的土壤管理方法。

建议在果园土壤管理中推广应用。

10果树水肥耦合研究进展

通过试验，建立了灌水、施肥量、时间、部位、次数、方式为核心的耦合模型（表4），合理施肥，培肥地力，以肥调水，以水促肥，充分发挥水肥协同效应和激励机制，能提高果树抗旱能力和水分利用率。

可在不增加施肥量的条件下，获得较大的经济效益，以节约水肥资源，改善生态环境，提高经济效益12.5%～25.7%。

黄土高塬沟壑区苹果园最佳水肥耦合的形式、方法、时期：

一般基肥（磷肥+有机肥）采用开沟分层深施和集中施用的方法，开沟的方式有放射状、环状或条状，沟深40～80cm、沟宽30～50cm，开沟的部位随着树冠扩大而每年向外扩展，开沟的深度也随树龄大小而不同，这类非水溶性肥料先施肥后浇水。

追肥（氮肥、钾肥）一般在树冠下挖坑或沟，深度20cm，宽20～30cm，这类水溶性肥料先浇水后施肥。

施肥部位一般在树冠投影边缘至冠径内侧1/2处（吸收根集中分布区），水肥同施，肥料分解转化快，根系能较快而充分地吸收肥料，达到壮树丰产的目的。

水肥耦合条件下的经济产量及效益指标：

在一定的水肥耦合量的条件下，黄土高原沟壑区中度密植乔砧长富2苹果试验树，幼树期果树产量为4226kg/hm2，初果期果树产量为13960kg/hm2，盛果期产量为22495kg/hm2；

水肥耦合效益分别为4528元/hm2、18150元/hm2、24888元/hm2；

经济效益显著。

表4黄土高塬沟壑区苹果园水、肥耦合量及形式

苹果树生育期

（a）

萌芽前（4月上旬）

花芽分化前（5月下旬）

9月份

尿素

（kg/株）

灌水

（m3/株）

方式

硫酸钾

过磷酸钙

纯羊粪

幼树期

（1～4年生）

0.30

0.10

浇水后深施覆土

2.50

3.80

分层深施后浇水

初果期

（5～7年生）

0.55

0.20

8.00

0.25

盛果期

（8年以上）

0.40

1.80

3.50

9.50

11节水效果的评价研究进展

11.1苹果水分生产率分析评价

由于果树产量的增长速度快于耗水量的增加，因此，果树水分生产率明显受产量的影响，并随果树产量的增加而增长[4]。

在三种处理中，覆膜产量最高，又比清耕节水5.85%，水分生产率最高，达5.4kg/m3，是清耕的1.74倍；

覆草产量次之，又比清耕节水9.39%，水分生产率达4.8kg/m3，是清耕的1.55倍。

11.2苹果水分生产效益分析评价

水分生产效益主要受耗水量、苹果产量、苹果单价等的影响，耗水量越小，产量和单价越高，水分生产效益越高；

反之，水分生产效益越低[4]。

在初果期果园，随树龄的增长、产量的增加，水分生产效益成倍增高。

在三种处理中，覆膜的水分生产效益最高，达到6.39元/m3，覆草次之，为6.09元/m3，清耕最低，为3