井式節(jié)水灌溉下蘋果園土壤水分和養(yǎng)分空間分布特征研究

魏剛剛，楊建軍，程 平，吳亞楠，程輝玲

（1.新疆大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，烏魯木齊 830046；2.新疆大學(xué)綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830046；3.新疆林業(yè)科學(xué)院，烏魯木齊 830018）

0 引 言

近年來(lái)，新疆特色林果業(yè)快速發(fā)展，其中蘋果種植業(yè)目前已成為新疆特色林果業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，種植面積占林果業(yè)總面積18.91%[1]。新疆林果業(yè)生產(chǎn)特征是灌溉林果業(yè)，由于水資源短缺[2]、灌溉用水定額低[3]，以及長(zhǎng)期以來(lái)灌溉方式以大水漫灌為主，灌溉水利用系數(shù)低[4]等原因，造成新疆林果業(yè)的發(fā)展嚴(yán)重受制于水資源，影響了林果業(yè)的健康發(fā)展。因此，節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣與應(yīng)用迫在眉睫。常規(guī)的地面滴灌容易造成根系分布深度不足，水分難以到達(dá)果樹(shù)深層根系，無(wú)法滿足中大型果樹(shù)需水要求[5,6]，其在棉花和小麥等淺層根系植物中比較適用[7,8]；涌泉灌溉易形成地表徑流導(dǎo)致地面蒸發(fā)量大[9]；地下滲灌灌溉方式又存在操作繁瑣和滲灌管堵塞的難題[10]，導(dǎo)致中大徑級(jí)果樹(shù)缺乏一種有效的節(jié)水灌溉方法。因此，研發(fā)適用于中大徑級(jí)果樹(shù)的灌溉方式，對(duì)于新疆林果業(yè)的健康發(fā)展具有重要的實(shí)踐意義。

為解決中大徑級(jí)果樹(shù)合理的灌溉方式，李宏等發(fā)明了“林木井式節(jié)水灌溉方法”[11]（以下簡(jiǎn)稱“井式灌溉”），即由常規(guī)滴灌系統(tǒng)和帶孔豎井管組成，可以直接將水分通過(guò)豎井管輸送至林木地下根系分布區(qū)，較滴灌增加了水分下滲深度，較涌泉灌溉減少了不必要的地面蒸發(fā)和地下深層滲漏，而帶孔豎井管的孔隙較大（直徑2.5 mm）不易造成豎井管堵塞，從而使得水資源得到高效利用[10]。水分和養(yǎng)分是果樹(shù)生長(zhǎng)最基礎(chǔ)的條件，是人為調(diào)控頻繁、影響最大的生長(zhǎng)環(huán)境因子[12,13]。土壤水分分布的研究多在滴灌方式下開(kāi)展，且集中在灌水量和滴頭流量[14-17]等方面。滴灌方式下，土壤水分以滴頭為中心向四周擴(kuò)散，但水分主要分布在淺層地表，隨著灌水量和滴頭流量的增加，水分分布范圍也隨之增大。土壤養(yǎng)分的研究集中在節(jié)水灌溉方式下施肥方式和養(yǎng)分分布等方面[18-23]，研究發(fā)現(xiàn)土壤養(yǎng)分受其他物質(zhì)物理和化學(xué)作用影響移動(dòng)距離十分有限，導(dǎo)致養(yǎng)分主要分布在淺層地表，深層根系難以吸收利用，成為果樹(shù)生長(zhǎng)的限制因素。目前井式灌溉前期的研究多集中在蘋果的光合作用及莖流方面[24,25]，發(fā)現(xiàn)井式灌溉方式在節(jié)水節(jié)肥的前提下能滿足果樹(shù)的正常生長(zhǎng)需求，但井式灌溉方式下土壤水分和土壤養(yǎng)分的空間分布研究鮮有報(bào)道。

阿克蘇地區(qū)是新疆蘋果的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)，2019年，阿克蘇蘋果種植面積25 129 hm2，占全疆的42.11%，總產(chǎn)量68.88 萬(wàn)t，占全疆的67.78%[26]，其蘋果種植技術(shù)在新疆最具代表性。阿克蘇地區(qū)開(kāi)展井式灌溉方式下土壤水分和養(yǎng)分分布規(guī)律研究，對(duì)于井式灌溉技術(shù)在新疆果樹(shù)種植中的推廣具有重大的實(shí)踐意義。為此，本文以新疆阿克蘇地區(qū)矮化密植蘋果園為研究對(duì)象，研究井式灌溉方式下水分和養(yǎng)分在土壤中的分布特征，以期為井式灌溉技術(shù)在果樹(shù)種植中的推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)樣地位于阿克蘇地區(qū)溫宿縣五團(tuán)十三連（地理坐標(biāo)80°45′35″E，41°20′12″N）（見(jiàn)圖1），是塔里木盆地北緣典型的荒漠綠洲灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，屬于典型溫帶大陸性氣候，降雨稀少、氣候干燥；光熱資源豐富、晝夜溫差大。年平均降水量小于75 mm，年均氣溫10.10 ℃，極端低溫-27.4 ℃，年均日照時(shí)數(shù)2 747.7 h，年積溫（≥10 ℃）2 916.8～3 198.6 ℃，無(wú)霜期185 d。試驗(yàn)地最大田間持水量19.6%，果園0～120 cm 土壤理化性質(zhì)如表1所示。

表1 蘋果園0～120 cm土壤理化性質(zhì)Tab.1 Physicochemical properties of apple orchard 0～120 cm soil

圖1 研究區(qū)示意圖Fig.1 Schematic diagram of the study area

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 試驗(yàn)布設(shè)

試驗(yàn)材料為矮化密植栽培模式下8 a 生“紅色之愛(ài)”（紅肉蘋果），砧木為平邑甜茶。試驗(yàn)地面積0.33 hm2，株行距1.5 m×4.0 m，東西向栽種，樹(shù)形為紡錘形，平均地徑12 cm，平均樹(shù)高3.5 m，平均冠幅2.2 m（東西向）×2.7 m（南北向），一致性較高。試驗(yàn)地采用漫灌與井式灌溉相結(jié)合的灌溉方式，在冬季或春季采用漫灌，其生長(zhǎng)季采用井式灌溉。井式灌溉方式為：在樹(shù)行方向，2 株蘋果樹(shù)中間位置安裝1 個(gè)內(nèi)徑12 cm、高50 cm 的帶孔豎直井管（管壁密布直徑2.5 mm 的出水孔，密度為2 孔/cm2），豎井管與樹(shù)干距離均為75 cm，通過(guò)引流管連接地面滴灌系統(tǒng)的?20 mm PE 管，將灌溉水引入豎井管內(nèi)，進(jìn)行灌溉（見(jiàn)圖2）。通過(guò)施肥罐（250 L）連接灌溉系統(tǒng)進(jìn)行施肥，施肥過(guò)程為先滴2 h 清水，使豎井管內(nèi)有水溢出，后施肥。

圖2 井式節(jié)水灌溉布局Fig.2 Layout of well-type water-saving irrigation

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)井式灌溉土壤濕潤(rùn)區(qū)分布特征[10]，查閱蘋果根系文獻(xiàn)[27]以及實(shí)測(cè)果樹(shù)根系分布位置，確定蘋果樹(shù)根系主要分布區(qū)在水平方向0～80 cm，垂直方向0～60 cm。試驗(yàn)設(shè)置3 個(gè)灌水梯度：低水W1[每次灌水歷時(shí)6 h，灌水量99 m3/（hm2·次），濕潤(rùn)區(qū)可覆蓋根系分布面積80%]，中水W2[每次灌水歷時(shí)9 h，灌水量148.5 m3/（hm2·次），濕潤(rùn)區(qū)可覆蓋根系分布面積100%]，高水W3[每次灌水歷時(shí)12 h，灌水量198 m3/（hm2·次），濕潤(rùn)區(qū)可覆蓋根系分布面積120%]；結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際施肥經(jīng)驗(yàn)設(shè)置高肥F3[225 kg/（hm2·次）]、中肥F2[150 kg（hm2·次）]、低肥F1[75 kg（hm2·次）]3 個(gè)施肥梯度。即設(shè)計(jì)相同的施肥量（F3）下，不同的灌水量（W3、W2、W1）；相同的灌水量（W3）下，不同的施肥量（F3、F2、F1），并設(shè)置井式灌溉不施肥對(duì)照（CK），CK 灌水量與W3相同，共計(jì)6 個(gè)處理。每個(gè)處理設(shè)置一個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)28 株樹(shù)。肥料選擇武漢美瑞農(nóng)業(yè)科技有限公司提供的水溶性硫酸鉀（規(guī)格為25 kg/袋，主要成分為K2O≥52%、S≥18%）和高磷型大量元素水溶肥（規(guī)格為25 kg/袋，N-P-K=15-35-10）。肥隨水施入，3-9月每月灌水施肥一次，滴頭流量一致，灌溉過(guò)程中存在地表徑流。

1.2.3 樣品采集及測(cè)定

在最后一次灌水施肥1 d 后（2021年9月8日）取土，測(cè)定土壤養(yǎng)分含量。在7月29日灌水前后取土，測(cè)定灌水前后土壤水分變化。取樣位置以豎井管為中心，距豎井管水平距離（r）20、40、60、80 cm，距地表縱向深度（d）20、40、60、80、100、120 cm 處取土。利用直徑40 mm 土鉆進(jìn)行分層取土，每個(gè)處理選取3株樹(shù)分別進(jìn)行取土，將所取土樣裝入密封袋打包標(biāo)記帶回。

將所取待測(cè)水分土樣帶回后立即稱重，利用烘干法在105 ℃下烘干至恒重，測(cè)定質(zhì)量含水量；待測(cè)養(yǎng)分土樣在室內(nèi)進(jìn)行自然陰干，最后進(jìn)行統(tǒng)一處理，經(jīng)研磨過(guò)篩（1 mm）后待測(cè)速效磷、速效鉀。于2021年11月24日開(kāi)始在新疆林業(yè)科學(xué)院新疆林木資源與利用國(guó)家林草局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)定，速效磷利用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬(藍(lán))銻抗比色法，土壤速效鉀用1 mol/L 乙酸銨溶液浸提-原子分析儀測(cè)定[28]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，利用SPSS Statistics 23 分析了不同處理不同土層養(yǎng)分含量差異顯著性，利用Origin Pro 2021和Surfer 15進(jìn)行分析與作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌溉量對(duì)水分分布的影響

將灌水后土壤含水量（W）減灌水前土壤含水量（W0），得出土壤水分相對(duì)增加值（ΔW），若ΔW>0，則表示灌溉水到達(dá)，否則表示灌溉水未到達(dá)。灌水量低水（W1）、中水（W2）、高水（W3）時(shí)，不同方向上各土層土壤水分變化情況如圖3所示。

圖3 不同灌水量下土壤水分變化Fig.3 Soil moisture changes under different irrigation levels

由圖3 可知，隨著灌水量的減少土壤水分變化也相應(yīng)降低。水平方向上隨著距離的增加土壤水分變化總體上不斷減小，垂直方向上隨著深度增加總體上也在不斷減小，在120 cm 處水分基本無(wú)法到達(dá)，土壤水分主要在0～60 cm 變化，隨著灌溉量的增加水分運(yùn)移距離不斷增大。在水平方向上，距離豎井管越近，總體上土壤水分變化越大。W2和W3處理土壤水分變化規(guī)律差異較小，主要以水平移動(dòng)為主，水分能夠到達(dá)試驗(yàn)設(shè)計(jì)最遠(yuǎn)80 cm，隨著水平距離的增加而不斷減少，但在W1處理下，水分變化主要發(fā)生在0～40 cm，在水平距離80 cm 處，水分變化與W2和W3處理相比差異較大，僅有少量水分到達(dá)此處。在垂直方向上，隨著深度的增加，土壤水分變化總體上不斷減小。W2和W3處理土壤水分變化主要發(fā)生在地表0～60 cm，在水平距離0～40 cm W1處理水分下滲較深，最深可達(dá)100 cm，而在離豎井管較遠(yuǎn)的80 cm 處，隨著深度的增加ΔW為負(fù)數(shù)，該區(qū)域土壤水分基本無(wú)增加或水分未能到達(dá)此區(qū)域，說(shuō)明灌溉量對(duì)水分運(yùn)移距離有直接影響。井式灌溉方式下，土壤水分變化隨著灌溉量的增加而增加，即W3>W2>W1，灌溉量對(duì)水分運(yùn)移距離具有直接影響?？臻g分布上，灌溉量越大，水分運(yùn)移距離越遠(yuǎn)，水平方向可運(yùn)移至80 cm，垂直方向上水分在0～60 cm 土層變化較為明顯。

2.2 灌溉量對(duì)養(yǎng)分分布的影響

2.2.1 灌溉量對(duì)速效磷空間分布的影響

當(dāng)施肥量為高肥（F3），灌溉量為W3、W2、W1時(shí)，速效磷在各土層分布如圖4 所示。由圖4 可知，速效磷主要聚集在土壤表層，隨著深度的增加不斷減小，水平方向上可運(yùn)移至80 cm，垂直運(yùn)移距離可達(dá)50～60 cm，速效磷最大值均出現(xiàn)在水平60 cm 處。水平方向上，在r為20 cm 時(shí)，F(xiàn)3W1速效磷含量高于F3W2、F3W3，F(xiàn)3W1最大值較F3W2和F3W3分別高24.6%和156%，但隨著隨著水平距離的增加，F(xiàn)3W1速效磷含量與其他處理相比較小，r為60～80 cm 時(shí)，F(xiàn)3W2和F3W3處理速效磷含量分別為181 和170 mg/kg，分別較F3W1高84.9%和74.6%，這與土壤水分分布規(guī)律相似。CK 處理速效磷含量隨著水平距離的增加變化不明顯，通過(guò)灌水使養(yǎng)分均勻地分布在各個(gè)土層。在垂直方向上，隨著土層深度的增加，速效磷受到物理和化學(xué)作用影響被固定，主要聚集在上層土壤中，與其他處理相比，F(xiàn)3W2養(yǎng)分分布范圍最廣，CK 隨著深度的增加而均勻減少。在3個(gè)灌溉量下，對(duì)各土層速效磷含量進(jìn)行平均比較得出，F(xiàn)3W2速效磷含量為30.79 mg/kg，F(xiàn)3W3為21.86 mg/kg，F(xiàn)3W1為18.75 mg/kg，CK 為11.44 mg/kg，F(xiàn)3W2分別較F3W3、F3W1、CK 速效磷含量高41%、64%、169%。以速效磷含量為20 mg/kg 為例進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，垂直方向上F3W2運(yùn)移范圍最大，F(xiàn)3W3和F3W1可運(yùn)移距離差別較小。當(dāng)施肥量相同，灌溉量不同時(shí)，速效磷主要分布在水平40～80 cm，垂直0～40 cm，在F3W2處理下速效磷含量最大，水平和垂直運(yùn)移距離最遠(yuǎn)。

圖4 不同水肥下速效磷空間分布Fig.4 Spatial distribution of fast-acting phosphorus under different water fertilization

2.2.2 灌溉量對(duì)速效鉀空間分布的影響

當(dāng)施肥量為高肥（F3），灌溉量為W3、W2、W1時(shí)，各土層速效鉀分布如圖5所示。速效鉀與速效磷分布規(guī)律相似，上層土壤含量較高，隨著深度增加而不斷減小，水平方向可運(yùn)移至80 cm，垂直主要分布在0～40 cm 土層。在水平方向上，r為20 cm 時(shí)速效鉀含量較小，隨著水平距離的增加不斷增大，至60～80 cm 時(shí)達(dá)到最大值，F(xiàn)3W1和F3W3在60 cm 處含量最大分別為358、279 mg/kg，F(xiàn)3W2和CK 在80 cm 處最大分別為351、169 mg/kg。在垂直方向上，在表層速效鉀含量最大，隨著土層深度增加不斷減少，F(xiàn)3W2處理移動(dòng)距離最深，CK 在多次灌溉的影響下，在各土層中分布比較均勻。通過(guò)對(duì)各土層速效鉀含量進(jìn)行平均比較得出，F(xiàn)3W2速效鉀含量最大為150.08 mg/kg， F3W1為120.07 mg/kg， F3W3和CK 分別為105.98、108.02 mg/kg，F(xiàn)3W2較F3W1、F3W3和CK 分別高25%、42%和39%。以100 mg/kg 為例進(jìn)行比較可發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)3W3速效鉀可運(yùn)移至垂直50 cm，隨著水平距離的增加，其運(yùn)移深度不斷減小，F(xiàn)3W2和F3W1速效鉀在土層中運(yùn)移深度較大，最深可到達(dá)120 cm，這主要是由于速效鉀在土壤中以離子狀態(tài)存在[16]。施肥量相同，灌溉量不同時(shí)，速效鉀分布范圍水平可達(dá)80 cm，垂直可達(dá)120 cm，F(xiàn)3W2處理速效鉀含量最大，分布范圍最廣。

圖5 不同水肥下速效鉀空間分布Fig.5 Spatial distribution of fast-acting potassium under different water fertilization

2.3 施肥量對(duì)養(yǎng)分分布的影響

2.3.1 施肥量對(duì)速效磷空間分布的影響

當(dāng)灌水量為高水（W3），施肥量為F1、F2、F3時(shí)，速效磷在土壤中的空間分布規(guī)律如圖4所示。速效磷主要分布在土壤表層，隨著土層深度增加不斷減小，施肥量越大，速效磷含量越大，不施肥處理（CK）各土層速效磷含量最小。在水平方向上，r為20 cm 時(shí)，各處理速效磷含量最小，隨著水平距離的增加而不斷增大，至60～80 cm時(shí)達(dá)到最大，F(xiàn)3W3在60 cm處最大為171 mg/kg，F(xiàn)2W3、F1W3和CK 在80 cm 處最大分別為114、110、36 mg/kg，說(shuō)明施肥量的增加有利于表層土壤速效磷的積累。在垂直方向上，速效磷主要分布在表層土壤中，隨著深度的增加而快速減少。對(duì)各土層速效磷含量進(jìn)行平均比較得出，F(xiàn)3W3速效磷含量為21.86 mg/kg 最大，F(xiàn)2W3和F1W3次之分別為19.53、18.50 mg/kg，CK為11.44 mg/kg最小，速效磷含量在3 個(gè)施肥量差別不大，CK 由于多次灌溉不施肥的原因，養(yǎng)分含量稀少，在土壤中分布均勻。以速效磷含量為50 mg/kg 為例進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，垂直方向上3 種施肥量運(yùn)移距離差別不大，均能到達(dá)30 cm。灌溉量相同，施肥量不同時(shí)，速效磷主要分布在水平40～80 cm，垂直0～30 cm，在F3W3處理下速效磷含量最大。

2.3.2 施肥量對(duì)速效鉀空間分布的影響

當(dāng)灌水量為高水（W3），施肥量為F1、F2、F3時(shí)，速效鉀在土壤中的空間分布規(guī)律如圖5 所示。速效鉀地表含量最大，隨著深度的增加不斷減小，F(xiàn)2運(yùn)移距離最遠(yuǎn)，分布范圍最廣。在水平方向上，F(xiàn)2W3最大值出現(xiàn)在水平20 cm 處，F(xiàn)1W3、F3W3、CK 最大值在60～80 cm 處，F(xiàn)2W3處理各土層含量較高，CK 處理分布比較均勻。對(duì)各土層速效鉀含量進(jìn)行平均比較得出，F(xiàn)2W3速效磷含量為152.57 mg/kg 最大，F(xiàn)1W3和F3W3分別為112.71、105.98 mg/kg 次之，CK 為108.02 mg/kg，F(xiàn)2W3較F1W3、F3W3和CK分別高35%、44%和41%。以100 mg/kg為例進(jìn)行比較可發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)1W3和F3W3速效鉀可運(yùn)移至50 cm 深，F(xiàn)2W3和CK運(yùn)移距離最遠(yuǎn)可到達(dá)70～80 cm深。灌溉量相同，施肥量不同時(shí)，速效鉀分布范圍水平可達(dá)80 cm，垂直可達(dá)80 cm，F(xiàn)2W3處理速效鉀含量最大，分布范圍最廣。

2.4 蘋果園0～120 cm 土層土壤養(yǎng)分含量豐缺狀況評(píng)價(jià)

由于不同的灌水和施肥差異，導(dǎo)致果園土壤養(yǎng)分豐缺程度不同，根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[29]判斷（見(jiàn)表2）。

表2 全國(guó)第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 National second soil census grading standards

由表3可知，各處理上層土壤養(yǎng)分含量比較豐富，一般在地表0～20 cm 養(yǎng)分含量最大，隨著深度的增加而不斷減小，下層養(yǎng)分較為缺少，不施肥處理CK 養(yǎng)分含量明顯小于施肥處理。其中F3W3、F3W2在0～80 cm 土層速效磷豐缺狀況處于中等之上，磷肥供給充足；而其他處理磷肥充足區(qū)域較淺，在0～40 cm 處于中等水平，在40 cm 以下磷肥處于比較虧缺。在相同的灌水量下，F(xiàn)2W3、F1W3養(yǎng)分豐富區(qū)域較淺，而在施肥量相同時(shí)，僅F3W1養(yǎng)分分布區(qū)域淺，說(shuō)明施肥量對(duì)于速效磷豐缺較灌水因素影響較大。速效鉀養(yǎng)分豐缺狀況與速效磷相似，上層土壤60 cm 以上養(yǎng)分含量較為充足，下層60 cm 以下處于虧缺狀態(tài)。在相同的灌水量下，F(xiàn)2W3含量較高，在相同的施肥量下，F(xiàn)3W2含量較高。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤養(yǎng)分主要分布在上層土壤中，通過(guò)對(duì)各處理不同土層養(yǎng)分比較得出，施肥量相同處理之間速效鉀含量無(wú)顯著性差異，灌溉量相同處理F3W3和F2W3速效鉀含量具有顯著性差異，CK與施肥處理之間具有顯著性差異（P<0.05）。施肥量和灌溉量不同速效磷含量各處理之間無(wú)顯著性差異（P<0.05）。F3W2養(yǎng)分較豐富，其他處理養(yǎng)分豐缺處于中等水平，可適當(dāng)增加養(yǎng)分補(bǔ)給，更好地滿足果樹(shù)生長(zhǎng)需求。

表3 不同土層土壤養(yǎng)分平均值mg/kg Tab.3 Mean values of soil nutrients in different soil layers

3 討 論

水分是影響土壤養(yǎng)分有效性的重要因素之一[30]，水分變化對(duì)蘋果根系吸收和果樹(shù)生長(zhǎng)具有很大影響[31]。本研究發(fā)現(xiàn)，水分在地表變化較大，隨著灌水量的增加，水分?jǐn)U散距離也相應(yīng)增加，這與葛新偉[32]在研究6種灌水梯度下水分變化規(guī)律一致；W1水分分布區(qū)域較其他處理小，僅能到達(dá)水平60 cm，在垂直方向上，W1在豎井管附近水分變化均大于W2、W3，說(shuō)明灌溉量對(duì)水分?jǐn)U散具有直接影響，這與丁運(yùn)韜[33]研究的灌水下限對(duì)土壤水分分布結(jié)果相似。在垂直80 cm 以下，各處理水分基本無(wú)增加，這主要是由于該區(qū)域土壤粉砂含量較高導(dǎo)致土質(zhì)疏松，儲(chǔ)水性能較差造成[14]。與滴灌濕潤(rùn)區(qū)水平20～40 cm[34]相比，本研究通過(guò)豎井管進(jìn)行灌溉的方式，土壤水分水平可運(yùn)移至80 cm，土壤水分橫向濕潤(rùn)面積較大，井式灌溉可有效增加水分在土壤中水平擴(kuò)散運(yùn)移距離。

土壤養(yǎng)分是影響蘋果產(chǎn)量與品質(zhì)提高的重要因素之一[35-37]，果園土壤養(yǎng)分狀況與施肥和灌水管理措施有關(guān)[38]。前人研究發(fā)現(xiàn)，磷肥在土壤中易發(fā)生吸附固定和化學(xué)反應(yīng)固定，移動(dòng)距離十分有限，僅在水平方向0～20 cm，垂直方向0～30 cm 范圍發(fā)生積累，且離滴灌點(diǎn)越遠(yuǎn)含量越低，具有明顯的空間分布差異[21,34,39]。這與本研究結(jié)果有所差異，井式灌溉灌水施肥方式下速效磷主要分布在水平40～80 cm，垂直0～40 cm表層，水平擴(kuò)散距離明顯高于其他灌溉方式，在豎井管附近速效磷含量較小，隨著水平距離的增加而不斷增加，并在40～80 cm 處形成高值區(qū)域。井式灌溉方式下速效磷運(yùn)移距離較遠(yuǎn)與灌溉方式有關(guān)[10]，充分灌水后豎井管附近水分處于飽和狀態(tài)，水分向四周低飽和區(qū)擴(kuò)散，肥隨水動(dòng)使速效磷移動(dòng)較遠(yuǎn)，且本試驗(yàn)肥料為水溶肥，液體磷肥可減小磷肥在土壤中的固定[40]。同時(shí)，本研究發(fā)現(xiàn)灌溉量和施肥量的增加能有效增加速效磷高值區(qū)含量，在相同施肥量下，速效磷F3W2>F3W3>F3W1，在相同灌水量下，F(xiàn)3W3>F2W3>F1W3，這與王虎[41]研究結(jié)果一致。

鉀肥對(duì)作物的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和抗逆性具有舉足輕重的作用[42]，前人在滴灌施肥研究中發(fā)現(xiàn)，速效鉀與速效磷在土壤中的運(yùn)移規(guī)律比較相似[22]，主要富集在滴灌點(diǎn)區(qū)域，水平分布在0～40 cm，垂直0～40 cm[34]。在本研究井式灌溉施肥條件下，速效鉀在豎井管附近含量較小，隨著水平距離的增加在40～80 cm 處形成高值區(qū)域，水平移動(dòng)可至80 cm，垂直可下滲至80 cm。鉀肥屬于強(qiáng)電解質(zhì)，溶水后發(fā)生電離，鉀離子土壤的吸附力較小，在離子濃度梯度作用下快速發(fā)生遷移[20]，因此垂直分布較深。本研究發(fā)現(xiàn)速效鉀與速效磷相同，隨著灌溉量和施肥量的增加而增加，在相同施肥量下，速效鉀F3W2>F3W1，在相同灌水量下，F(xiàn)2W3>F1W3，這與前人[41]研究結(jié)果一致，但F3W3速效鉀含量較其他處理小，是由于該處理灌溉量及施肥量最大，大量水分外溢形成地表徑流，導(dǎo)致鉀離子快速隨水移動(dòng)流失[18,31]。通過(guò)與滴灌方式對(duì)比發(fā)現(xiàn)，井式灌溉可有效增加土壤水分和土壤養(yǎng)分的運(yùn)移擴(kuò)散距離。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)在井式灌溉方式下，通過(guò)設(shè)置不同施肥量和灌溉量，研究水分和養(yǎng)分在土壤中的空間分布特征。

（1）井式灌溉方式下，隨著灌溉量的增加，土壤水分運(yùn)移距離不斷擴(kuò)大；土壤水分主要以水平移動(dòng)為主，可運(yùn)移至80 cm，垂直變化主要在0～60 cm 土壤表層，下層水分變化較小。

（2）井式灌溉施肥條件下，土壤養(yǎng)分與水分分布規(guī)律相似，主要在較淺土層。速效磷和速效鉀主要聚集在水平40～80 cm，垂直方向上速效磷主要在0～40 cm 表層，速效鉀可達(dá)80 cm，同時(shí)，土壤養(yǎng)分隨灌溉量和施肥量的增加而增大。

（3）通過(guò)對(duì)比土壤豐缺分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，蘋果園上層土壤0～40 cm 范圍內(nèi)養(yǎng)分含量較豐富，井式灌溉施肥能夠較好地滿足果樹(shù)的正常生長(zhǎng)需求。

（4）井式灌溉施肥與傳統(tǒng)滴灌相比，能有效增加土壤水分和養(yǎng)分運(yùn)移距離。