新疆干旱区滴灌葡萄水分传输及葡萄生长模型研究

Study of grape water utilization and grape growth model under the drip irrigation is the foundation for developing the grape water-saving irrigation technology and improving water use efficiency. This project aim at the problem about the grapes moisture transport and the growth models in arid areas of Northwest China. According to the weather, soil and cultivation pattern in Xinjiang arid areas, the mechanism research on grapes moisture transport is carried out based on soil—plant—atmosphere continuum system. Based on the analysis of the impact of irrigation program and climate change on soil evaporation, grape transpiration and root distribution, confirm the grape crop coefficient and water stress coefficient, and develop the three-dimensional grape root uptake model for drip irrigation. Reveal the influence mechanism for biomass and yield increasing process impacted by the water consumption and growing degree days, and propose the grape harvest index. Develop the grape moisture transport mathematical model and the grape growth model under drip irrigation based on moisture drive. The theoretical results can perfect the water efficient utilization mechanism and fruit tree growth model, and provide theoretical basis for improving the grape water-saving irrigation technology and water efficient utilization in arid areas of Xinjiang. The research achievement will be appeared as 6-8 academic papers, in which 2-3 papers are indexed by SCI.

干旱地区滴灌成龄葡萄水分传输和葡萄生长模型研究，是发展葡萄节水灌溉技术，提高水分利用效率的基础。本研究针对我国西北干旱区葡萄水分传输与生长模型研究中存在主要问题，依据新疆干旱地区气象、土壤和葡萄种植特点，采用田间试验、理论分析和数学模型相结合的方法，基于土壤-作物-大气连续系统进行滴灌葡萄水分传输机理研究，在分析气象变化及不同灌溉制度对土面蒸发、葡萄蒸腾和根系分布影响的基础上，确定葡萄作物系数和水分胁迫系数，建立滴灌条件下三维根系吸水模型，构建适合新疆干旱地区滴灌葡萄水分传输的数学模型；阐明耗水量、有效积温等影响因素对生物量和产量形成的作用机理，确定葡萄收获指数，建立基于水分驱动的葡萄生长模型。完善我国干旱区果树水分高效利用机理和果树生长模型的研究，为发展干旱地区葡萄节水灌溉技术和提高水分高效利用提供理论依据。研究成果将以论文形式发表，发表学术论文6-8篇，其中SCI收录论文2-3篇。

研究滴灌成龄葡萄水分传输生长模拟模型，能够为制定干旱区葡萄合理滴灌灌溉制度，指导葡萄节水灌溉技术提供理论依据。本研究针对我国西北干旱区滴灌葡萄水分传输与生长模拟模型研究相对薄弱的现状，基于土壤-作物-大气连续系统进行田间试验，并结合试验结果进行理论分析和数学建模。主要研究内容和成果如下：1）分析了干旱区滴灌葡萄水分传输与耗水特征，模拟分析了田间滴灌入渗与水分再分布过程，建立了葡萄的有效积温与潜在蒸散量之间的关系；构建了基于土壤物理基本参数的土壤导热率改进模型，为研究土面蒸发提供参数估计方法；同时，分别建立了葡萄的光响应模型、气孔导度模型和根系吸水模型。2）分别研究了灌溉方式、灌水量、有效积温对叶面积指数和地上生物量的影响，分析了叶面积指数、地上生物量与产量之间的关系，建立了葡萄叶面积指数的普适增长模型和葡萄产量的预测模型。3）分别提出了基于Kostiakov入渗公式与Philip入渗公式的土壤饱和导水率确定方法和土壤水分运动方程的解析方法，为研究估计土壤水力参数、模拟根区水分运动和计算根区水量平衡提供了新的方法，在全面分析葡萄耗水特征、土壤根区水盐平衡、土壤水盐胁迫及葡萄生长特征的基础上，建立了基于区域水盐平衡的作物生长模型。相关研究内容在国内外学术期刊上发表学术研究论文9篇，其中SCI检索4篇，EI检索1篇、CSCD收录 4篇，申请并获批发明专利1项，参与出版教材1部，共培养博士后1名、博士生2名、硕士生4名。本项目研究结果不仅有利于深入了解滴灌条件下葡萄水分高效利用的本质和机理，促进干旱区葡萄节水灌溉、增产增效，而且有助于指导其他果树的生产和灌溉，为干旱区果树节水灌溉和农业生产提供科学依据。