郝 鳳，程 平，張志剛，李 宏，馬文濤，趙明玉

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與園藝學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆林業(yè)科學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830000;3.新疆師范大學(xué)，新疆 烏魯木齊 830000)

特色林果業(yè)對(duì)推動(dòng)新疆當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展和增加居民收入有著重大意義。新疆阿克蘇地區(qū)是典型的極端干旱地區(qū)，降雨量小、缺乏水資源、季節(jié)分配不均，蘋(píng)果樹(shù)體生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)水分的需求量與降雨的季節(jié)分配量錯(cuò)位，水分供需矛盾突出，而且當(dāng)?shù)卣舭l(fā)量大，果園季節(jié)性干旱缺水嚴(yán)重，導(dǎo)致蘋(píng)果樹(shù)新梢生長(zhǎng)較弱，座果率低，果實(shí)體積變小, 重量減輕，從而影響果樹(shù)產(chǎn)量及果實(shí)品質(zhì)。將蘋(píng)果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育的水分需求和當(dāng)?shù)刈匀唤涤辍⑼寥捞攸c(diǎn)相結(jié)合，緊緊抓住新疆地區(qū)水資源匱乏且利用率低的關(guān)鍵問(wèn)題，通過(guò)探尋紅富士蘋(píng)果莖流特征及相關(guān)因子對(duì)莖流的影響，探明果園蒸騰耗水規(guī)律，為科學(xué)灌溉提供指導(dǎo)。水分是植物生長(zhǎng)發(fā)育中的重要因子，蒸騰作用在植物生命過(guò)程中也起著重要作用。目前，測(cè)定樹(shù)木蒸騰耗水量的方法有很多[1-2],如包裹式、熱擴(kuò)散式、脈沖法等。胡永翔等的研究表明樹(shù)干邊材中99%的莖流量用于葉片的蒸騰耗水[3]，還有外國(guó)研究表明莖流速率和蒸騰速率有較好的相關(guān)性[4]。孫習(xí)軒[5]研究發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)、不同品種的蘋(píng)果樹(shù)蒸騰速率不同。周玉燕、高榮、馮志文等對(duì)黃土干旱區(qū)、渭北高原、魯西南地區(qū)蘋(píng)果樹(shù)莖流特征進(jìn)行的研究也印證了這一點(diǎn)，不同地區(qū)蘋(píng)果樹(shù)的莖流啟動(dòng)時(shí)間、峰值、對(duì)氣象因子的響應(yīng)程度等都有所差異。

對(duì)干旱區(qū)果樹(shù)莖流的研究已屢見(jiàn)不鮮，但更多的是針對(duì)滴灌、坑灌條件下果樹(shù)的莖流變化[3,6-11]，對(duì)大田漫灌的研究相對(duì)較少，而大田漫灌仍是很多果園采取的灌溉方式，因此大田漫灌下的莖流特征還有待我們挖掘。

本次試驗(yàn)利用Flow-32插針式莖流儀對(duì)新疆阿克蘇地區(qū)紅富士蘋(píng)果樹(shù)干莖流速率進(jìn)行動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測(cè)，了解大田漫灌下蘋(píng)果樹(shù)幼果期到成熟期樹(shù)干莖流的變化特征及環(huán)境因子對(duì)其的影響，研究其蒸騰耗水規(guī)律，為精準(zhǔn)灌溉提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于新疆阿克蘇地區(qū)溫宿縣境內(nèi)的新疆林科院佳木試驗(yàn)站(地理坐標(biāo)80°32＇E，41°15＇N)，海拔1 103.8 m，地下水埋深2.8～3.3 m。屬溫帶大陸性氣候，光熱資源非常豐富、晝夜溫差大。春季較短，常有大風(fēng)降溫天氣；夏季炎熱干燥，蒸發(fā)量大。年均降水量100 mm、年均氣溫10.1℃、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195 d。試驗(yàn)地土壤理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

1.2試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為8年生的紅富士蘋(píng)果樹(shù)，株行距4×5 m(每667m233株)，平均地徑為12 cm。選擇3株長(zhǎng)勢(shì)一致、樹(shù)干通直、無(wú)病蟲(chóng)害的蘋(píng)果樹(shù)為試驗(yàn)樣株。灌溉方式為漫灌，灌水定額200 m3·667m-2，年灌溉5次。

1.3 試驗(yàn)方法

莖流速率測(cè)定：在選定的3株紅富士蘋(píng)果樹(shù)干上各安裝一個(gè)TDP(Thermal Dissipation Probe)莖流計(jì)，所用植物莖流計(jì)為美國(guó)Dynamax公司生產(chǎn)的插針式FLGS-TDP，探針型號(hào)為T(mén)DP-30，針頭直徑為1.2 mm。用數(shù)據(jù)采集器 CR 1000(Campbell Scientific，UN)和PC 400來(lái)調(diào)節(jié)莖流計(jì)的工作電壓和檢測(cè)熱電偶，系統(tǒng)每30 min采集1次數(shù)據(jù)。

土壤體積含水量測(cè)定： 采用ECH2O土壤含水量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由Em50系列數(shù)據(jù)采集器和Decagon的土壤水分傳感器組合而成。測(cè)量時(shí)，將Em50與電腦連接讀取數(shù)據(jù)，記錄在表格中。測(cè)量時(shí)間：灌水后，每間隔兩天18點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，探頭深度為10、30、50和70 cm。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行作圖，SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 樹(shù)干莖流變化規(guī)律

2.1.1 樹(shù)干莖流日變化特征 選取6-10月蘋(píng)果樹(shù)干典型晴天日(6月15日、7月9日、8月12日、9月11日、10月11日)莖流速率進(jìn)行分析，如圖1所示。

紅富士蘋(píng)果樹(shù)單日莖流呈現(xiàn)單峰的“幾”字型變化。6月15日、10月11日，莖流速率從0：00開(kāi)始下降，2：00后逐漸平穩(wěn)并趨近于0。7：30后，6月15日的莖流速率開(kāi)始緩慢上升，在14：00時(shí)到達(dá)峰值(37.51 cm·h-1)，并在此后1 h內(nèi)維持著一個(gè)較高的莖流速率，15：00開(kāi)始下降。而10月11日的莖流速率在10：00后開(kāi)始增加，在13：00時(shí)到達(dá)峰值(18.99 cm·h-1)，在18：30時(shí)開(kāi)始緩慢下降，23：30后逐漸趨近于0。7月9日、8月12日和9月11日的莖流速率變化情況基本一致，都是先在0附近保持一段時(shí)間，隨后緩慢上升，達(dá)到最大值后穩(wěn)定一段時(shí)間，然后開(kāi)始緩慢下降。

8月莖流速率與其它幾月相比較低，其原因可能是：通過(guò)調(diào)查氣象資料發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)期間，8月多多云天氣，莖流啟動(dòng)時(shí)間晚，結(jié)束時(shí)間早，日變化格形窄，導(dǎo)致整個(gè)月的莖流小。

由表2可知，6月、7月和9月的莖流啟動(dòng)時(shí)間比較接近，而相比之下8月較早，10月較晚，這可能與溫度有關(guān)，8月是盛夏，而10月已經(jīng)開(kāi)始入冬。莖流到達(dá)峰值的時(shí)間比較集中，莖流下降的時(shí)間在7-10月比較集中，而6月莖流下降時(shí)間較早，這可能與太陽(yáng)的輻射強(qiáng)度有關(guān)。以上數(shù)據(jù)說(shuō)明，莖流在蘋(píng)果的膨大期和成熟期啟動(dòng)時(shí)間早，下降時(shí)間晚，有利于光合物質(zhì)的積累，在幼果期雖然下降時(shí)間比較早，但它的莖流速率卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于7-10月的莖流速率，應(yīng)該也是有利于光合物質(zhì)的積累，使果實(shí)膨大。在落葉休眠期時(shí)則相反，應(yīng)該是一方面由于大量的葉片脫落，使得蘋(píng)果樹(shù)的呼吸作用和蒸騰作用大大減弱；另一方面溫度降低，蘋(píng)果樹(shù)的代謝比較緩慢，因此減少了水分的利用。

表2 紅富士蘋(píng)果樹(shù)莖流速率月際動(dòng)態(tài)變化規(guī)律

2.1.2 紅富士蘋(píng)果樹(shù)生長(zhǎng)季莖流速率最大值、平均值的變化規(guī)律 在不同生長(zhǎng)季紅富士果樹(shù)各生育期莖流速率不同，光照、溫度、水分等也會(huì)影響莖流速率的變化。本試驗(yàn)監(jiān)測(cè)每月莖流速率數(shù)據(jù)的最大值、平均值作為該生育期樹(shù)體的莖流速率代表值進(jìn)行對(duì)比分析。從圖2中可以看出，6月份莖流速率最大，最大值為65.79 cm·h-1，平均值為14.91 cm·h-1，說(shuō)明6月份樹(shù)體內(nèi)莖流速率快，水分、養(yǎng)分流動(dòng)多，以促進(jìn)果實(shí)膨大；7-9月份的莖流速率基本呈下降趨勢(shì)，這可能是由于7、8月太陽(yáng)輻射較大，溫度較高，土壤水分大量蒸發(fā)，果樹(shù)可利用水分減少。10月時(shí)最大值明顯增加，但均值仍呈下降趨勢(shì)，10月份莖流速率最大值為44.32 cm·h-1，平均值為6.57 cm·h-1，這是由于阿克蘇開(kāi)始入冬，白晝時(shí)間變短且太陽(yáng)輻射減弱，但同時(shí)減少了葉片的“午休”現(xiàn)象，因此平均值較低，而最大值有所增加。

2.2 紅富士蘋(píng)果樹(shù)干莖流對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)

紅富士蘋(píng)果樹(shù)干莖流速率不止與其本身的生理活動(dòng)有關(guān)，土壤、溫度、太陽(yáng)輻射、風(fēng)速等外界環(huán)境也同樣會(huì)影響到蘋(píng)果樹(shù)莖流速率的快慢和其對(duì)水分的吸收和利用。

2.2.1 蘋(píng)果樹(shù)干莖流與土壤含水量的關(guān)系 將10 cm、30 cm、50 cm、70 cm的土壤含水量根據(jù)田間持水量劃分為三個(gè)層次：0～20、20～50、50～80 cm。監(jiān)測(cè)0～20、20～50、50～80 cm的土壤含水量分別為60%、70%、80%田間持水量時(shí)，紅富士蘋(píng)果樹(shù)的莖流速率變化。由圖3可知，當(dāng)土壤深度為0～20 cm時(shí)，土壤含水量為60%、70%田間持水量的莖流速率變化大致相同，莖流啟動(dòng)時(shí)間、到達(dá)峰值時(shí)間和峰值下降時(shí)間也都相差不到半小時(shí)；當(dāng)土壤含水量為80%田間持水量時(shí)，紅富士蘋(píng)果樹(shù)莖流速率仍呈“幾”字型的單峰變化，與另外兩個(gè)含水量相比莖流啟動(dòng)時(shí)間早了兩個(gè)小時(shí)左右、莖流到達(dá)峰值時(shí)間、峰值下降時(shí)間也都較晚；當(dāng)土壤深度為20～50 cm時(shí)，土壤含水量為60%、70%田間持水量的莖流速率變化大致相同，在0：00～5：00莖流速率先下降，穩(wěn)定一段時(shí)間后，在8：00左右開(kāi)始緩慢增加，到達(dá)峰值時(shí)間和峰值下降時(shí)間也都相差不多；當(dāng)土壤含水量為80%田間持水量時(shí)，莖流速率從9：00開(kāi)始啟動(dòng)，在13：30到達(dá)峰值，在18：00開(kāi)始下降；當(dāng)土壤深度為50～80 cm時(shí)，土壤含水量為60%、70%田間持水量的莖流速率變化大致相同，莖流啟動(dòng)時(shí)間、到達(dá)峰值時(shí)間和峰值下降時(shí)間也都相差不多，當(dāng)土壤含水量為80%田間持水量時(shí)，莖流的啟動(dòng)時(shí)間較早，到達(dá)峰值和峰值下降時(shí)間較晚，在15：00莖流速率突然下降，可能是由于天氣突然轉(zhuǎn)陰的緣故。

2.2.2 蘋(píng)果樹(shù)干莖流與氣象因子的關(guān)系 由表3可知：莖流速率與氣壓和風(fēng)速2項(xiàng)之間均呈現(xiàn)出顯著性，相關(guān)系數(shù)值分別是-0.452、 -0.458全部均小于0，意味著莖流速率與氣壓和風(fēng)速之間有著負(fù)相關(guān)關(guān)系。同時(shí)，莖流速率與氣溫、日較差、相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)共4項(xiàng)之間均不會(huì)呈現(xiàn)出顯著性，相關(guān)系數(shù)值接近于0，說(shuō)明莖流速率與氣溫、日較差、相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)之間均沒(méi)有相關(guān)關(guān)系。

表3 氣象因子與紅富士蘋(píng)果樹(shù)莖流速率相關(guān)性比較

以紅富士蘋(píng)果樹(shù)日均莖流速率為因變量，各個(gè)氣象因子為自變量，進(jìn)行多元回歸分析，建立日均莖流速率與氣象因子的綜合關(guān)系模型。得到紅富士果樹(shù)日均莖流速率和氣象因子的多元回歸方程為：V=-1.914Ta-0.393RH+73.537，方程的相關(guān)系數(shù)R2=0.358，調(diào)整后R2=0.339。F為18.712，P<0.05，有相關(guān)性。

3 討論

在阿克蘇地區(qū)，夏季的晴天太陽(yáng)輻射強(qiáng)，白晝時(shí)間長(zhǎng)，蘋(píng)果樹(shù)莖流速率快；進(jìn)入夜晚后，沒(méi)有有效的太陽(yáng)輻射，氣溫比較低，樹(shù)體活動(dòng)弱，莖流速率也減小。因此紅富士蘋(píng)果樹(shù)的莖流速率呈現(xiàn)出“幾”字型單峰速率變化，且有明顯的晝高夜低規(guī)律。與張亞雄等[12]研究蓄水坑灌條件下蘋(píng)果莖流特征、夏桂敏等[13]研究“寒富”蘋(píng)果樹(shù)莖流的結(jié)果基本一致。

在果實(shí)膨大期蘋(píng)果樹(shù)的莖流速率月平均值和最大值排名均靠前，這與于金鳳[14]研究黃土塬區(qū)蘋(píng)果樹(shù)和石美娟[15]研究滴灌條件下蘋(píng)果樹(shù)的結(jié)果基本一致。這是因?yàn)?月時(shí)葉片已發(fā)育完全，光合作用、呼吸作用都特別強(qiáng)。這個(gè)時(shí)候溫度也不是特別高，植物的“午休”時(shí)間較短，而果實(shí)膨大需要大量的養(yǎng)分和水分，因此蘋(píng)果樹(shù)的莖流速率比較高。莖流速率最大值在6月與李煥波[16]、續(xù)海紅等[17]研究結(jié)果基本一致。日平均蒸騰速率為6月最高，10月最低，與耿冰[18]的研究結(jié)果基本一致。

植物所需要的水分大部分由根系從土壤中吸收而來(lái)，因此土壤含水量對(duì)植物的莖流速率也有影響。通過(guò)分別測(cè)量分析在0～20 cm，20～50 cm，50～80 cm土壤含水量分別為 60%、70%、80%田間持水量時(shí)紅富士蘋(píng)果樹(shù)的莖流速率，可以得出土壤含水量會(huì)影響樹(shù)干從土壤中吸取養(yǎng)分和水分的速率且樹(shù)體莖流速率會(huì)隨著水分脅迫的加重而降低。這一結(jié)果印證了石美娟[15]、丁日升等[11]的研究結(jié)果：在土壤水分充足條件下，樹(shù)液的流量與土壤水分呈有效性相關(guān)。在本研究中，20～50 cm土層的水分情況最能影響果樹(shù)莖流，樹(shù)體對(duì)該土層處的水分變化最為敏感，說(shuō)明該地區(qū)紅富士蘋(píng)果樹(shù)根系主要從20～50 cm土層處吸收水分來(lái)供給生長(zhǎng)。

4 結(jié)論

紅富士蘋(píng)果樹(shù)莖流速率在晴天呈現(xiàn)出典型的晝高夜低的“幾”字型變化。莖流啟動(dòng)時(shí)間集中在7:00，到達(dá)峰值時(shí)間集中在13:00，下降集中在19：00，且夜晚莖流速率比較平緩。莖流速率隨著水分脅迫的加重而降低，對(duì)20～50 cm水分的變化最為敏感，對(duì)0～20 cm,50～80 cm的水分變化不敏感。因此果園應(yīng)該注意在果實(shí)膨大期(6月)補(bǔ)充灌水，使樹(shù)體能夠充足的養(yǎng)分和水分，10月樹(shù)體所需營(yíng)養(yǎng)減少，生命活動(dòng)減弱，在10月可減少灌溉量及灌水次數(shù)，以免增加管理成本和水資源的大量浪費(fèi)。