论文摘要
渭北旱塬是我国优质苹果的适生区之一,对全国苹果市场的供应起着重要的作用,随着种植范围的扩大,管理粗放等问题日益突出,果园土壤生态系统的健康与果园的持续发展受到影响。近年来,关于果树研究多集中在果树改型、病虫害防治、肥料投入和绿色生产管理等方面,但从果园土壤生态系统健康出发,研究果园土壤生态系统调控原理与技术,保障果业持续高效生产的研究相对较少。为此,本研究在单元覆盖研究基础上,采用双元覆盖、覆盖沟垄技术对果园土壤的水分、地温进行调控,进一步研究果园覆盖技术对果园土壤生态系统的影响;通过研究生产力调控技术对果园生态系统水环境和生态效益分析,检验并验证传统果园清耕耕作模式下的适度生产力,为确定果园的适度生产力提供科学依据。同时,研究地表覆盖措施及不同水平生产力对果园病害的响应。旨在为渭北旱塬苹果产业的发展提供科学依据,以达到果园调控技术、果农经济收益与土壤生态系统的可持续性发展。本研究结果表明:（1）各覆盖措施600 cm范围土壤贮水量在一年内动态变化随着果树活动状况、降水的分布情况均可分为三个时期:稳墒期、失墒期以及增墒期。研究时段内（2009-2010）,四种单元覆盖（地膜覆盖、生草覆盖、砂石覆盖、秸秆覆盖）中,地膜覆盖与秸秆覆盖各月平均土壤贮水量较高,分别为1539.0 mm与1503.3 mm,砂石覆盖为1402.7 mm,贮水效果较往年明显减弱。两种双元覆盖模式（地膜压秸秆覆盖、秸秆压地膜覆盖）中,地膜压秸秆土壤贮水量为1526.4 mm,表现出良好的保水效果。（2）在果园水分三个变化时期,地膜压秸秆覆盖均表现出良好的保水效果:稳墒期0-260mm土层范围内,地膜压秸秆覆盖剖面平均含水量达26.9%,能够有效保持0-260 cm土层水分以利于果树萌芽及初期生长根系对水分的要求;失墒期地膜压秸秆覆盖120-260cm土壤剖面平均含水量为26.2%,显著高于除秸秆覆盖的其它处理,在降雨量减少,果树需水量增大的时期更益于果树的生长;增墒期,四种单元覆盖模式中,地膜覆盖条件下降水对土壤水分的补充效果最优,土壤贮水量增加84.8 mm ,增幅为7.15% ,地膜覆盖、生草覆盖、秸秆覆盖模式下土壤贮水量均显著高于清耕;砂石覆盖年限较长后,容易在土壤中形成犁底层效应,从而阻碍土壤水分在土壤中的入渗作用,雨季后土壤贮水量仅为1402 mm,略高于清耕（1398 mm）。地膜压秸秆覆盖雨季后0-600 cm土壤贮水量为1572 mm,较雨季前增加126.0 mm ,降水对土壤水分的补充率达到9.52 % ,均显著高于其他覆盖模式（P<0.05）。（3）夏季各管理模式下土壤温度热量状况变化明显,日均温地膜覆盖最高,达31.9℃,超出苹果根系适宜生长的最高温度（30℃）,秸秆覆盖、砂石覆盖下地温稳定在18.9-22.5℃之间,调温效果较好;地膜压秸秆覆盖及秸秆压地膜覆盖日均温分别为25.7℃,23.6℃均略高于砂石覆盖、秸秆覆盖,但并未超出根系适宜温度范围。（4）为了提高覆盖技术效益,在综合研究不同覆盖调控措施的基础上,引进土壤微聚流技术,即沟垄双元覆盖模式,沟垄不同位置土壤水分分布趋势基本一致,在垂直方向上,各位置土壤水分在0-220 cm土层范围均呈现以60-100 cm根系密集区为中心,向上下两个方向土壤水分呈现递增的趋势。水平方向上,各位置0-220 cm土层范围土壤平均含水量基本持平,土壤含水量介于30.9-31.4%之间。220 cm以下,沟垄交界处与沟中土壤含水量相当,垄中心处土壤含水量明显低于沟垄交界处与沟中。0-600 cm剖面贮水量垄沟交界处（1681 mm）>沟中（1671 mm）>垄中（1612mm）>地膜压秸秆覆盖（1608 mm）。可见实施沟垄微聚流调控技术更利于水分的入渗和保持。沟垄覆盖措施沟中和垄中日均温分别为23.3℃,22.4℃,且各位置气温差距在1.5℃以内,均保持在适宜温度范围内,相对于双元覆盖调温效应进一步增强。（5）不同管理模式对树势影响较大,地膜覆盖短枝所占比例最高（31.05%）,地膜压秸秆覆盖短枝比例与之相当,为30.93%,秸秆压地膜覆盖比地膜覆盖短枝比例少4.61%,地膜压秸秆覆盖产量最高（12550kg/ha）;在2010年春季发生腐烂病情况下,各覆盖模式表现的抗病性差异明显,地膜压秸秆覆盖减产率最低（4.61%）,显著低于地膜覆盖、秸秆覆盖、砂石覆盖,与清耕、生草覆盖差异极显著。两种双元覆盖（地膜压秸秆覆盖、秸秆压地膜覆盖）均表现明显的抗腐烂病效应。（6）随着定果量水平的降低,土壤剖面含水量呈上升趋势,与对照相比低定果量处理土壤剖面含水量增幅明显,定果量1.8×105Ind.ha-1、2.25×105Ind.ha-1、2.7×105Ind.ha-1、3.1×105Ind.ha-1土壤剖面储水量分别比对照高出12.48%,11.68%,9.55%。随着定果量减少,低定果量水平增收率为50.85%-89.46%。3.6×105Ind.ha-1（对照）,3.15×105Ind.ha-1、2.7×105Ind.ha-1低湿层深度分别为140cm,160cm,200cm,2.25×105Ind.ha-1,1.8×105Ind.ha-1无低湿层,进行生产力调控土壤干燥化现象能得到有效缓解。2.25×105Ind.ha-1投入产出比最高为1:4.5,是对照3.6×105Ind.ha-1的2.8倍。（7）2009年果实采摘后观察各处理落叶量,结果表明各处理落叶量之间存在显著性差异,随着定果量的降低落叶量呈现下降趋势,除3.15×105Ind.ha-1处理与对照处理3.6×105Ind.ha-1差异不显著外,其它各处理间落叶量差异显著,进行果园生产力调控后叶片生长时间延长,光合时间也相应延长,树体养分储存量增加。落叶后采集同一方向树冠外围中部当年生春梢测定全N、全P、全K,结果表明随着定果量的降低,全N、全P、全K含量呈增加趋势,各处理间全N含量差异显著,进行生产力调控后全N含量提高幅度为20.2%-57.3%;除3.15×105Ind.ha-1外,各处理P含量与对照均差异显著,全P提高幅度为6.94%-60.68%;除3.15×105Ind.ha-1外,各处理K含量与对照均差异显著,全K提高幅度为8.43%-24.03%,进行生产力调控后树体养分贮存量增加;上述结果均表明对果园进行生产力调控,树体营养状况得到改善,将有助于抗病性增强。2010年研究区苹果园腐烂病爆发,调查表明随着定果量水平的降低,腐烂病程度显著降低,主要部位发病率下降幅度为7.02%-43.3%,果实减产率也随着生产力水平的降低而降低, 3.6×105Ind.ha-（1对照）,3.15×105Ind.ha-1、2.7×105Ind.ha-1,2.25×105Ind.ha-1,1.8×105Ind.ha-1与上年相比,分别减产19.42%、9.12%、8.24%、7.79%、7.27%。综合各覆盖对土壤生态环境系统影响以及目标作物各项生理指标对覆盖调控的响应,对各覆盖调控模式进行综合评价,综合效应指数为地膜压秸秆覆盖（0.763）>砂石覆盖（0.673）>秸秆压地膜覆盖（0.540）>地膜覆盖（0.540）>秸秆覆盖（0.335）>生草覆盖（0.288）>清耕（0.099）,地膜压秸秆覆盖综合效应指数最高,砂石覆盖次之。砂石覆盖在前期研究中在调控水分,温度,产量,树势等方面呈现出良好的生态环境经济效益,针对砂石覆盖易形成犁底层效应、难于进行施肥等田间管理的弊端,本论文设计了双元覆盖模式,旨在寻找一种可替代砂石覆盖的新覆盖措施,通过对各覆盖模式进行综合效应指数评价得出地膜压秸秆覆盖是一种可以替代砂石覆盖的新土壤管理模式,是黄土高原沟壑区盛果期苹果园进行土壤生态系统环境因子调控的最佳管理措施。进行生产力调控后,土壤干燥化程度得到有效缓解,土壤低湿层深度增加,有些处理无低湿层;树体营养状况得到改善,抗病性增强,果园盛果期年限得以延长,农民收入增加,2.25×105Ind.ha-1在维持生态环境和树势良好的情况下投入产出比最高达1:4.5确定为黄土高原沟壑区盛果期苹果园最适生产力水平。
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