根部加压注水灌溉在红枣根区的作用机理研究

在南疆地区枣园灌溉中，针对地面灌溉的高耗水和滴灌节水优势不明显的现状，进行枣园灌溉方式转变，开展适宜枣树灌溉需求的节水灌溉新理论、新技术、新设备的研究工作已迫在眉睫。根部注水灌溉是一种效仿针管式注射将水直接注施到枣树根部的全新灌溉方式。根灌技术比滴灌要节水30%以上，能有效地抑制滴灌造成的地表土壤水分的蒸发损失和地表土壤的盐分积累。本研究通过采用土柱和大田试验的方法，探讨加压注水灌溉对红枣根系生长特性、土壤特性、红枣生理特性、产量和品质的影响及注水管孔口水力特性对根区土壤水分扩散的影响，揭示加压注水灌溉在红枣根区的作用机理，为提高南疆地区水资源利用率及加压注水灌溉设备的优化升级和在果树灌溉中的推广应用提供科学依据。

在水资源极度缺乏的极端干旱荒漠区，粗放式的果园灌溉方式使水资源浪费严重，极易引起土壤次生盐渍化。以高效节水著称的滴灌技术，也因其投资费用高，技术性强，在果树灌溉中的节水优势并不突出，而使果农不易普遍接受。因此，水资源短缺、灌溉技术粗放、灌溉设备昂贵等已阻碍了南疆地区特色林果业的良好发展势头。在南疆地区枣园灌溉中，进行枣园灌溉方式转变，开展适宜枣树灌溉需求的节水灌溉新理论、新技术、新设备的研究工作已迫在眉睫，已成为关系新疆特色林果业未来发展急需解决的科学问题。根部加压注水灌溉是一种效仿针管式注射将水直接注施到枣树根部的全新灌溉方式。根灌技术比滴灌节水30%以上，能有效地抑制滴灌造成的地表土壤水分的蒸发损失和地表土壤的盐分积累。.本研究通过采用土柱和大田试验的方法，在不同注水压力、注水量、注水管埋深条件下，开展加压注水灌溉对枣树根系分布特征、根区土壤结构、红枣生理特性的影响及孔口水力特性对根区土壤水分扩散的影响等节水机理方面的理论探讨，结果表明： 1、CFD数值模拟能够较好的反映管道内部的水流形态及孔口流速和压强值的变化特征；当注水管的进口流速为0.82m/s，进口压力为6m时，其水力性能较为优良，能在果树根区获得较好的注水效果，孔口间距为120mm可作为根区加压灌水器的优选参数之一。2、加压注水灌溉过程中，对湿润区空间分布形式及引起土壤冲刷最主要的影响因素是注水压力，其次是注水量，湿润区分布形式基本不受注水管埋深的影响；且当注水压力为6m、注水量为50L/株时，湿润区分布最有利于枣树主吸水根系对水分的吸收利用。在注水管孔口以下10cm左右处为冲刷效果最为明显，为避免水流对根系和土壤的冲刷破坏作用，在预埋注水管时应结合作物根系分布状况选择合适的预埋位置与深度。3、通过枣树光合生理指标推算得出的水分利用效率表明：注水压力对各处理水分利用效率影响最大，注水量和注水管埋深影响次之。且5m注水压力条件下，能获得枣树最优的水分利用效率。因此，在后期推广应用过程中，选取5-6m注水压力，能获得较优的注水效果。4、加压注水灌溉条件下，枣树根系质量密度、根长密度在垂直方向上出现先增后减现象，空间各方向分别具有较好的二次项、三次项函数关系。