干旱区葡萄"环状毛细芯渗灌"的供水特征与节水效果研究

Sub-surface Irrigation is a water-saving irrigation method, in which water is applied below the soil surface by permeation irrigation pipeline. Capillary Wicking Sub-surface Irrigation (CWSI) is a new method of Sub-surface Irrigation, supplying water by wicking infiltration based on capillarity. Efficient use of water to a crop is becoming more important for grapevine production in arid areas. Soil water distribution using available CWSI is disequilibrium due to the point source infiltration under ribbon wicking. "Annular Capillary Wicking (ACW)" is suggested to replace ribbon wicking. The suggested program will measure soil water distribution and physiological traits of grapes under ACW, explain the effects of ACW and its depth on soil water distribution、berry quality and water use efficiency of grapes, study the water-saving effects of alternative ACW, and provide suggestions for water-saving production of grapevine in arid areas. The study is subject frontier for irrigation science, and it is significant for sustainable production of grapevine in arid areas.

渗灌是通过管路系统及埋设在根系活动层的渗灌管向植物供水的节水灌溉方法，毛细芯渗灌是利用毛细现象的原理，通过毛细芯浸润方式给植物根部供水的最新渗灌方法。旱区缺水问题威胁着葡萄生产，发展节水灌溉迫在眉睫。由于已有的毛细芯渗灌是由毛细直芯进行点源供水，植物根系周围的土壤水分分布极不均衡，灌水均匀程度差。为使根区获得较均匀的水分状况，拟用"环状毛细芯"代替毛细直芯。本项目通过系统地观测"环状毛细芯渗灌"的供水特征和葡萄生理性状，将获得第一手资料，解明"环状毛细芯"及其埋深对土壤水分分布、葡萄品质和水分利用效率的影响特征，探讨此新灌水方案的灌水均匀程度及其对旱区葡萄栽培的适用性，掌握"环状毛细芯交替渗灌"下葡萄植株的生理特征及耗水规律，评估其节水效果，提出能够进一步促进旱区葡萄节水和优质生产的灌溉建议和对策。该研究不仅是当前灌溉科学的学科前沿，而且对实现旱区葡萄生产的可持续发展具有积极的现实意义。

毛细芯渗灌是利用毛细现象的原理，通过毛细芯浸润方式给植物根部供水的最新渗灌方法。旱区缺水问题威胁着葡萄生产，发展节水灌溉迫在眉睫。由于已有的毛细芯渗灌是由毛细直芯进行点源供水，植物根系周围的土壤水分分布极不均衡，灌水均匀程度差。为使根区获得较均匀的水分状况，采用“环状毛细芯”代替毛细直芯。本项目通过系统地观测“环状毛细芯渗灌”的供水特征和葡萄生理性状，解明了“环状毛细芯”及其埋深对土壤水分分布、葡萄品质和水分利用效率的影响特征，探讨了此新灌水方案的灌水均匀程度及其对旱区葡萄栽培的适用性，掌握了“环状毛细芯交替渗灌”下葡萄植株的生理特征及耗水规律，评估了其节水效果，提出了能够进一步促进旱区葡萄节水和优质生产的灌溉建议和对策。研究结果表明，小环处理的供水均匀度比一条毛细直芯提高了59.6%。因此，环状毛细芯能够改善毛细直芯供水不均匀的问题，可进一步提高渗水效率。30 cm的离水距离可以比较充分的吸过水来，而38.5 cm的离水距离则难以较好的吸水过来。适宜的毛细芯条数为1-2条。环状毛细芯渗灌果实粒径增长量比常沟灌溉提高了55.6%，说明环状毛细芯渗灌通过改善土壤水分状况，有效促进了葡萄生长。30cm埋深灌溉提高了百粒重和可溶性固形物；表面渗灌的果实粒径增长量最大。30cm埋深一次渗灌处理的糖酸比最高。无灌溉下的可滴定酸含量较高，滴灌下的可滴定酸含量比环交高10%。说明环状毛细芯交替渗灌下进一步减轻了葡萄受到的水分胁迫，降低了葡萄受到的伤害。环交处理下的土壤含水量较高；百粒重最高，比无灌溉、常沟灌溉、滴灌分别提高了71%、48%和36.4%，在各处理灌水量一致的情况下，说明环交处理的水分利用效率最高。成熟期环交处理的花色苷含量最高，这说明半环毛细芯渗灌与交替灌溉技术耦合可以改善果实品质。总体而言，半环交替渗灌与环状毛细芯渗灌都是较好的节水灌溉技术，具有重要的科学意义和较好的应用前景。