摘要:為揭示西北干旱地區(qū)釀酒葡萄的蒸騰耗水規(guī)律,為科學(xué)節(jié)水灌溉提供理論依據(jù),以6年生釀酒葡萄赤霞珠為試材,采用包裹式莖流計(jì)和小型氣象站對(duì)“廠”字形和龍干形2種整形方式下赤霞珠莖流速率和周?chē)h(huán)境因子進(jìn)行觀測(cè)。主要對(duì)不同天氣狀況、不同整形方式、不同發(fā)育期、不同月份、灌水前后、雨天前后的莖流速率變化規(guī)律以及莖流速率與光合特性和環(huán)境因子的關(guān)系進(jìn)行分析。結(jié)果表明,釀酒葡萄赤霞珠的“廠”字形整形方式的莖流速率高于龍干形;日莖流速率變化曲線近似呈“幾”字形,不同天氣條件下又呈現(xiàn)出不同特點(diǎn);整個(gè)發(fā)育期內(nèi)在7月份果實(shí)膨大期莖流速率達(dá)到最大值,日均莖流量為16.48 kg/d,10月份成熟期最小,日均莖流量為2.59 kg/d。下雨天莖流速率明顯較低,雨天后迅速上升且高于雨天前;灌水當(dāng)天和灌水前莖流速率基本一致,灌水后大幅度上升。蒸騰速率與莖流速率呈極顯著顯著正相關(guān),光合有效輻射、太陽(yáng)輻射、空氣溫度、風(fēng)速與莖流速率均呈極顯著正相關(guān),相對(duì)濕度與莖流速率呈極顯著負(fù)相關(guān)。
關(guān)鍵詞:葡萄;赤霞珠;莖流速率;光合特性;氣象因子;相關(guān)性分析
中圖分類(lèi)號(hào):S663.104;S663.107""文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
文章編號(hào):1002-1302(2025)01-0200-09
賀蘭山東麓是全國(guó)優(yōu)質(zhì)葡萄種植基地,被稱(chēng)為葡萄酒的未來(lái)之鄉(xiāng),擁有“一山一河一長(zhǎng)廊”的地理特點(diǎn)。南北綿延200多公里的賀蘭山形成了天然屏障,有效地阻隔了來(lái)自西北方向的沙塵和寒流[1]。從氣候上來(lái)說(shuō),全區(qū)屬溫帶大陸性干旱、半干旱氣候,有干旱少雨、蒸發(fā)強(qiáng)烈、風(fēng)大沙多等特點(diǎn),非常干燥[2]。有研究得出,賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)釀酒葡萄生育期需水量為458.04~546.74 mm,總體呈現(xiàn)“低—高—低”的拋物線走勢(shì),表現(xiàn)為4月需水量最少,7月需水量最多。寧夏賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)葡萄整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)降水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足其生長(zhǎng)[3],所以產(chǎn)區(qū)葡萄灌溉的水源保障依賴(lài)流經(jīng)寧夏397 km的黃河水,雖然目前已采用滴灌的方式進(jìn)行灌溉[4],但在釀酒葡萄種植面積達(dá)3.8 hm2的產(chǎn)區(qū)長(zhǎng)廊中,開(kāi)展節(jié)水灌溉仍然勢(shì)在必行[5]。有研究發(fā)現(xiàn)植物從土壤中吸收的水分約99.8%都通過(guò)蒸騰作用進(jìn)入到大氣中,只有極少部分貯存在植物體內(nèi),為植物生長(zhǎng)和生理活動(dòng)提供需求。正常情況下,植物1 d的蒸騰耗水量通常與樹(shù)干液流總量相等,這是因?yàn)樗謴母课蘸?,通過(guò)莖內(nèi)的導(dǎo)管輸送到葉片,然后通過(guò)氣孔散發(fā)到大氣中[6-7]。因此,通過(guò)測(cè)量樹(shù)干液流的量,可以直接了解樹(shù)木的耗水能力,進(jìn)而確定植株的蒸騰耗水量[8-9]。
白世踐等研究發(fā)現(xiàn),在極端干旱區(qū)釀酒葡萄赤霞珠的“廠”字形整形栽培顯著提高了葡萄葉片成熟期凈光合速率,且能夠獲得較高品質(zhì)的果實(shí)[10]。南慶偉等研究發(fā)現(xiàn),在干旱地區(qū),晴天時(shí)葡萄植株的莖流速率日變化呈雙峰曲線,而在陰天則表現(xiàn)為多峰形曲線。葡萄莖流與光合有效輻射、風(fēng)速呈極顯著相關(guān),與飽和水汽壓呈顯著相關(guān),與溫度、濕度相關(guān)性不顯著[11]。這表明在不同類(lèi)型的天氣條件下,葡萄植株的水分吸收和輸送模式存在差異。另外,張洋等研究發(fā)現(xiàn),在1 d中棗樹(shù)的莖流累計(jì)趨勢(shì)呈“S”形變化趨勢(shì),且各生育期耗水量大小排序?yàn)楣麑?shí)膨大期gt;成熟期gt;花期gt;萌芽展葉期[12]。Zhang等研究發(fā)現(xiàn),樹(shù)木莖流速率呈現(xiàn)晝高夜低的規(guī)律,夜晚植物仍然會(huì)進(jìn)行一定的生理活動(dòng),如補(bǔ)充體內(nèi)水分和進(jìn)行呼吸作用等,因此會(huì)有一定程度的莖流變化[13]。胡宏遠(yuǎn)等研究發(fā)現(xiàn),淹水在一定程度上能抑制赤霞珠葡萄主干莖流速率和單株莖流量,導(dǎo)致其啟動(dòng)時(shí)間推后,對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)敏感性下降,峰值降低,變化趨勢(shì)整體推后3 h[14]。馮東雪等的研究揭示了雨天對(duì)植物莖流速率的影響,發(fā)現(xiàn)雨天受風(fēng)速和輻射等多因素影響,莖流速率呈現(xiàn)不規(guī)則變化曲線,莖流啟動(dòng)時(shí)間延后,期間出現(xiàn)多次驟升驟降,最終降為0。與晴天相比,雨天的莖流速率波動(dòng)較大,沒(méi)有明顯的規(guī)律性[15]。
本研究以賀蘭山東麓廣泛種植釀酒葡萄赤霞珠為研究對(duì)象,以滴灌為灌溉方式,采用包裹式莖流計(jì)對(duì)赤霞珠莖流進(jìn)行觀測(cè),分析不同天氣條件下赤霞珠莖流變化規(guī)律以及莖流速率與影響因子之間的關(guān)系,研究結(jié)果可為西北干旱地區(qū)作物蒸騰量的計(jì)算提供依據(jù),為葡萄園年度用水量提供指導(dǎo)意義。
1"材料與方法
1.1"試驗(yàn)地概況與供試材料
試驗(yàn)于2022年5月12日至10月31日在寧夏青銅峽市甘城子寧夏塞上江南酒莊葡萄園(105°56′E,38°06′N(xiāo))進(jìn)行。該區(qū)域土壤類(lèi)型為白僵土和淡灰鈣土,屬溫帶大陸性氣候,冬季嚴(yán)寒干燥,晝夜溫差大,最低氣溫-25.0 ℃,最高氣溫37.7 ℃,全年日照時(shí)數(shù)2 955 h,年平均氣溫8.3~8.6 ℃,無(wú)霜期176 d,年降水量260.7 mm。
供試葡萄品種為6年生歐亞種釀酒葡萄赤霞珠(Vitis vinifera L. cv. Cabernet Sauvignon),南北行向,株、行距分別為1.0、3.0 m,田間管理一致。
1.2"試驗(yàn)設(shè)計(jì)
供試品種采用“廠”字形和龍干形2種整形方式,每個(gè)整形方式選取3株作為重復(fù),于株高距地面50 cm處安裝探頭,包裹直徑約為1.5 cm。定時(shí)測(cè)定植株內(nèi)莖流量。
通過(guò)對(duì)賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)葡萄整個(gè)生育期的觀察和記錄,并結(jié)合其自身的生長(zhǎng)特征,從5月20日開(kāi)始,將生育期劃分為4個(gè)時(shí)期:5月20日至6月15日為開(kāi)花期,6月16日至8月15日為果實(shí)膨大期,8月16日至9月19日為果實(shí)轉(zhuǎn)色期,9月20日至10月10日為成熟期。
試驗(yàn)區(qū)種植行布置單行滴灌管,管徑16 mm,滴頭間距30 cm,流量2 L/h,灌水時(shí)間分別為5月22日、6月21日、7月10日、8月10日、8月21日、9月18日、9月27日、10月27日,灌水時(shí)長(zhǎng)分別為12、12、12、12、15、10、8、20 h。
1.3"測(cè)定項(xiàng)目及方法
1.3.1"氣象數(shù)據(jù)檢測(cè)
試驗(yàn)地內(nèi)安裝自動(dòng)監(jiān)測(cè)氣象站(HOBO,U30-GSM),在葡萄樹(shù)全生育期內(nèi)每1 h記錄1次數(shù)據(jù),風(fēng)速、風(fēng)向監(jiān)測(cè)高度為 4.5 m;光合有效輻射(PAR)、溫度(Ta)、相對(duì)濕度(RH)、風(fēng)速(W)、降雨等氣象因子監(jiān)測(cè)高度為1 m。
1.3.2"光合數(shù)據(jù)采集
用便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)(GFS-3000,上海澤泉科技股份有限公司)測(cè)定2022年7—9月晴朗的天氣條件下赤霞珠的光合日變化。每次選取生長(zhǎng)一致健康的葡萄植株5株,從 07:00—19:00,每2 h測(cè)定1次循環(huán),選擇新梢(從基部向上數(shù))第7~8張功能葉測(cè)定其凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)等指標(biāo)。
1.3.3"莖流計(jì)安裝與數(shù)據(jù)采集
本試驗(yàn)采用包裹式莖流計(jì)系統(tǒng)(Flow32-1K美國(guó),Dynamax公司)測(cè)定葡萄生育期內(nèi)的莖流速率,通過(guò)熱平衡法,對(duì)“廠”字形和龍干形2種整形方式的葡萄各選擇3株長(zhǎng)勢(shì)一致的健康植株進(jìn)行全天數(shù)據(jù)采集,莖流儀安裝于葡萄藤主干距地面50 cm處,每隔15 min自動(dòng)采集1組數(shù)據(jù),對(duì)所選定品種的枝條液流進(jìn)行不間斷測(cè)定。安裝測(cè)量裝置時(shí)選擇一段5~10 cm長(zhǎng)直立光滑的莖稈區(qū)域,避免選擇傷口或節(jié)點(diǎn)處。安裝好之后,將電纜線與數(shù)據(jù)采集器連接,接通電源,并進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置,然后定期用電腦采集數(shù)據(jù)。
根據(jù)能量平衡原理,即輸入熱量(Pin)等于各部分耗散熱量Qf(莖流攜帶的熱量)、Qv(豎向散熱)、Qr(徑向散熱)之和。推導(dǎo)出所求莖流速率方程式:
F=(Pin-Qr-Qv)/(Cp×dT)。
式中:Pin為熱量輸入;Qr為徑向散熱;Qv為豎向散熱;Cp為水的比熱容;dT為豎向兩熱電偶電壓和的平均值;F為莖流速率,g/h。
1.4"數(shù)據(jù)處理
試驗(yàn)數(shù)據(jù)同時(shí)采用Excel 2016對(duì)莖流速率和環(huán)境因子進(jìn)行計(jì)算和整理,用SPSS 18.0和Origin 18.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖分析。
2"結(jié)果與分析
2.1"不同天氣狀況下葡萄莖流的日變化規(guī)律
2.1.1"不同天氣狀況下葡萄莖流速率日變化規(guī)律
在葡萄同一生長(zhǎng)期,選取典型晴天(8月6日)和陰天(8月7日),以龍干形整形方式為例,對(duì)不同天氣條件下葡萄植株的莖流速率日變化規(guī)律進(jìn)行分析。由圖1可知,晴天和陰天葡萄莖流速率日變化曲線基本相同,都呈“幾”字形。白天莖流速率迅速上升,清晨和夜間由于沒(méi)有太陽(yáng)輻射,溫度也低,葡萄莖流速率緩慢,幾乎接近于0。晴天時(shí),葡萄莖流速率呈現(xiàn)雙峰曲線變化,從06:30開(kāi)始啟動(dòng),到 10:15 左右達(dá)到第1個(gè)峰值,為167.00 g/h。隨后由于溫度繼續(xù)增加,葡萄進(jìn)入午休階段,葡萄葉片氣孔關(guān)閉,導(dǎo)致蒸騰速率開(kāi)始降低,莖流速率隨之下降。至14:00左右,莖流速率迅速減小至124.45 g/h。14:00以后,氣孔重新開(kāi)啟,莖流速率重新上升,15:15 左右達(dá)到一天中的另一個(gè)峰值,為 149.02 g/h,之后隨著溫度的下降以及光強(qiáng)的減弱,莖流速率逐漸下降,至21:00趨于平穩(wěn)。8月6日出日落時(shí)間分別為06:02:53、20:00:20(來(lái)源于中國(guó)氣象局氣象信息中心)。由此可見(jiàn),莖流速率啟動(dòng)時(shí)間遲于日出時(shí)間約0.5 h,停止時(shí)間遲于日落時(shí)間約1 h。陰天時(shí),受氣象因子波動(dòng)的影響,葡萄莖流速率變化曲線呈現(xiàn)多峰形,莖流速率明顯低于晴天,莖流啟動(dòng)時(shí)間為07:00,于22:00左右超于平穩(wěn),啟動(dòng)時(shí)間和停止時(shí)間均遲于晴天,整體推后約0.5 h。
2.1.2"不同天氣情況下葡萄日累計(jì)莖流量的變化過(guò)程
圖2為不同天氣情況下,龍干形葡萄日累計(jì)莖流量變化過(guò)程,晴天和陰天日累計(jì)莖流量都呈“S”形曲線,在晴天條件下, 累計(jì)莖流量從07:30開(kāi)始啟動(dòng),隨后迅速上升,近似呈直線上升趨勢(shì),直至20:00慢慢趨于平穩(wěn),日累計(jì)莖流量達(dá)12.07 kg;而陰天時(shí),整體變化趨勢(shì)與晴天基本相同,但開(kāi)始上升時(shí)間略遲于晴天,速率明顯較晴天小,日累計(jì)莖流量為8.63 kg。由此可見(jiàn),不同天氣條件下,葡萄日累計(jì)莖流量存在明顯差異,晴天明顯高于陰天。結(jié)合圖1可知,日累計(jì)莖流量與莖流速率相對(duì)應(yīng),相同時(shí)間內(nèi),不同天氣情況下莖流速率越高,累計(jì)莖流量越多。
2.2"不同月份及生育期葡萄莖流變化規(guī)律
2.2.1"不同月份及生育期葡萄莖流速率變化規(guī)律
圖3為“廠”字形和龍干形葡萄植株不同月份莖流速率的變化曲線。由圖3可以看出,5—10月,“廠”字形和龍干形葡萄植株莖流速率都呈規(guī)律性變化,不同月份葡萄的莖流速率日變化規(guī)律基本相似,都呈“幾”字形,且“廠”字形的莖流速率始終高于龍干形。整體來(lái)看,5—7月莖流速率呈上升變化趨勢(shì),在7月份達(dá)到最大值,之后,一直到10月份,莖流速率呈下降趨勢(shì)。不同月份莖流速率大小順序?yàn)?月gt;6月gt;5月gt;8月gt;9月gt;10月。為進(jìn)一步了解葡萄各生育期莖流速率變化規(guī)律,選取開(kāi)花期(5月24—27日)、果實(shí)膨大期(7月15—18日)、轉(zhuǎn)色期(8月16—19日)和成熟期(9月28日至10月1日)各4 d莖流速率的平均值繪制成圖4。由圖4可知,各發(fā)育期“廠”字形整形方式的莖流速率均高于龍干形,且莖流速率均呈“幾”字形變化規(guī)律。果實(shí)膨大期莖流速率最高,成熟期最小,各發(fā)育期莖流速率由大到小的順序?yàn)楣麑?shí)膨大期gt;開(kāi)花期gt;轉(zhuǎn)色期gt;成熟期。不同月份莖流速率變化規(guī)律與葡萄生育期莖流速率變化規(guī)律相對(duì)應(yīng),是因?yàn)?—6月為萌芽期和開(kāi)花期,該階段枝條數(shù)量少、葉面積指數(shù)小、太陽(yáng)輻射較弱、空氣溫度較低,使得蒸騰量和耗水量都比較小,莖流速率隨之較小。7月份正是果實(shí)膨大期,葉面積指數(shù)也在這個(gè)時(shí)期達(dá)到最大,太陽(yáng)輻射強(qiáng),溫度高,葡萄植株所需莖流量大,莖流速率大。而10月份莖流速率最低,一方面是由于太陽(yáng)輻射和溫度大幅度下降,另一方面是由于葡萄已完成采收,枝蔓進(jìn)入成熟期,部分葉片凋落,樹(shù)體所需營(yíng)養(yǎng)減少,生命活動(dòng)減弱,莖流速率也隨之降低。
2.2.2"不同月份葡萄日平均莖流量變化規(guī)律
對(duì)6—10月份葡萄日平均莖流量進(jìn)行分析,其中莖流數(shù)據(jù)每15 min采集1次,日數(shù)據(jù)將每日共計(jì)96個(gè)數(shù)據(jù)累計(jì)求和,獲得日莖流量。6—10月份分別是釀酒葡萄開(kāi)花期(5月20日至6月15日)、果實(shí)膨大期(6月16日至8月15日)、果實(shí)轉(zhuǎn)色期(8月16日至9月19日)和成熟期(9月20日至10月10日)。每月隨機(jī)選取6 d的平均莖流量進(jìn)行繪圖,由圖5可知,6—10月,葡萄日均莖流量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。6—7月份日均莖流量呈增加趨勢(shì),7月份達(dá)到最大值,日均莖流量為16.48 kg/d;6月份次之,日均莖流量為12.17 kg/d;10月份達(dá)到最小,日均莖流量為 2.59 kg/d。不同月份莖流量大小順序?yàn)?月gt;6月gt;8月gt;9月gt;10月。7月份全月正處于葡萄果實(shí)膨大期,葡萄需水量達(dá)到最大。6月份處于開(kāi)花期到果實(shí)膨大初期,需水量?jī)H次于7月份,從9月份開(kāi)始,葡萄樹(shù)的蒸發(fā)量和需水量都減少,日均莖流量也呈下降趨勢(shì)。結(jié)合圖3、圖4和圖5可知,不同月份葡萄日均莖流量與不同月份葡萄莖流速率的日變化趨勢(shì)、不同發(fā)育期葡萄莖流速率的日變化趨勢(shì)一致,都是7月份果實(shí)膨大期達(dá)到最大值。
2.3"雨天前后葡萄莖流速率變化規(guī)律
隨機(jī)選取6—10月份的4個(gè)雨天,通過(guò)對(duì)其莖流數(shù)據(jù)與當(dāng)天的天氣狀況相結(jié)合進(jìn)行分析,得到葡萄枝干在雨天前、雨天、雨天后的莖流變化規(guī)律。由圖6可知,下雨天葡萄莖稈莖流速率明顯降低,呈不規(guī)則變化,且“廠”字形莖流速率始終高于龍干形。圖6-a和圖6-b是典型的雨天前后莖流速率變化曲線圖,雨天“廠”字形和龍干形葡萄莖流速率均明顯降低,是由于下雨天太陽(yáng)輻射和溫度都較低,莖流速率小。雨天后的莖流速率明顯上升且略高于雨天前,是由于下雨后土壤中含水量升高,葡萄植株能吸收的水分較為充足,莖流速率和峰值也隨之升高。圖6-c雨天前和圖6-d雨天后莖流速率小于下雨天是由于這2 d為陰天。由此可以看出,下雨當(dāng)天莖流速率明顯降低,雨天后迅速升高,并且高于雨天前,但如果雨天后為陰天,莖流速率會(huì)繼續(xù)下降,甚至存在低于下雨天的情況。因此,土壤含水量也是影響莖流速率的關(guān)鍵因素。但在沒(méi)
有太陽(yáng)輻射的情況下,僅僅增加土壤含水量,并不會(huì)使莖流速率有明顯的上升趨勢(shì),而是土壤含水量與其他環(huán)境因子共同作用的結(jié)果。
2.4"灌水前后葡萄莖稈莖流速率變化規(guī)律
圖7-a、圖7-b、圖7-c和圖7-d分別為6月、7月、8月、9月葡萄植株灌水當(dāng)天及灌水前1 d和后1 d葡萄莖稈莖流速率變化曲線圖。由圖7可知,灌水當(dāng)天和灌水前1 d莖流速率基本沒(méi)有變化。灌水后隨著土壤含水量的增加,為葡萄根系提供了充足的水分,葡萄根部吸收到更多的水分,從而使葡萄莖流速率有明顯的升高,莖流峰值也相應(yīng)提高。莖流速率變化存在的延后性是由于灌水后水分需要一定的時(shí)間才能到達(dá)葡萄根部被吸收,另外由于下午氣孔重新開(kāi)啟,灌水當(dāng)天莖流速率也存在雙峰曲線變化規(guī)律。下雨當(dāng)天莖流速率迅速降低而灌水當(dāng)天莖流速率與灌溉前基本一致,是由于下雨當(dāng)天受太陽(yáng)輻射和溫度的影響;而下雨后和灌溉后葡萄莖流速率均有上升,說(shuō)明莖流速率對(duì)灌水的反應(yīng)具有延后性,且灌水后莖流速率上升幅度明顯大于下雨后。由此可知,在一定范圍內(nèi),葡萄根系的吸水量與莖流速率成正比,根系可吸收的水分越多,莖流速率越大。
2.5"葡萄莖流速率與光合特性的關(guān)系
由圖8-a可知,7月和8月胞間CO2濃度變化趨勢(shì)基本一致,全天變化趨勢(shì)不明顯,9月份呈先下降后上升、保持穩(wěn)定后繼續(xù)上升后又下降的趨勢(shì)。由圖8-b可知,3個(gè)月的蒸騰速率都呈單峰曲線變化趨勢(shì),7—9月份達(dá)到峰值的時(shí)間分別是11:00、15:00、15:00,蒸騰速率表現(xiàn)為8月gt;7月gt;9月。由圖 8-c 可以看出,7—9月份凈光合速率都呈先上升后下降、穩(wěn)定約2 h后再下降的趨勢(shì),均在 09:00 左右達(dá)到一天中的最大值,8月和9月都在13:00—15:00 保持不變,7月份較8月和9月推遲2 h保持穩(wěn)定,整體上8月份凈光合速率最大,9月份最小。由圖8-d可知,7月份氣孔導(dǎo)度呈先上升后下降的趨勢(shì),8月份呈“M”形變化趨勢(shì),都在 09:00 達(dá)到最大值。9月份07:00—11:00呈下降趨勢(shì),之后重新上升,到15:00后開(kāi)始下降。整體來(lái)看,凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率三者存在正相關(guān)關(guān)系,與胞間CO2濃度變化趨勢(shì)無(wú)明顯關(guān)系。結(jié)合圖9可知,7—9月份莖流速率與凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率均呈先上升后下降的變化趨勢(shì),存在正相關(guān)關(guān)系。凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率均為8 月gt;7月gt;9月,莖流速率則為7月gt;8月gt;9月。
由圖10可知,蒸騰速率、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度三者之間呈極顯著正相關(guān)。莖流速率與蒸騰速率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為0.580,與凈光合速率、 氣孔導(dǎo)度呈正相關(guān), 相關(guān)系數(shù)分別為0.370、0.095,與胞間CO2濃度呈負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)為 -0.140。由此可以看出,莖流速率受蒸騰速率的影響最大,其次是凈光合速率和氣孔導(dǎo)度。
2.6"葡萄莖流速率與各氣象因子間的關(guān)系
圖11為2022年8月1—6日葡萄莖流速率和各氣象因子日變化曲線。由圖11可以看出,太陽(yáng)輻射、大氣溫度、光合有效輻射和莖流速率的變化趨勢(shì)基本一致,在一天的變化中呈“幾”字形,相對(duì)濕度則與其變化恰好相反,在一天的變化中呈倒“幾”字形狀或呈“U”形。風(fēng)速變化規(guī)律性不明顯。由此可以看出,各氣象因子與葡萄樹(shù)莖流速率存在相關(guān)性,且各氣象因子間相互作用。
選取8月份光合有效輻射、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射、空氣溫度、相對(duì)濕度作為影響葡萄莖流速率的5個(gè)環(huán)境因子,對(duì)其進(jìn)行相關(guān)性分析,樣本總數(shù)N為288,得到了環(huán)境因子與葡萄莖流速率之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)。由表1可知,5個(gè)環(huán)境因子與莖流速率間的相關(guān)性都達(dá)到了極顯著水平(Plt;0.01),其中,光合有效輻射、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射、空氣溫度與莖流速率均呈極顯著正相關(guān),相對(duì)濕度與莖流速率呈極顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.541。表明選取的5個(gè)環(huán)境因子與葡萄莖流速率間存在一定程度的線性相關(guān)關(guān)系。從相關(guān)系數(shù)值來(lái)看,各環(huán)境因子與莖流速率相關(guān)系數(shù)大小依次為光合有效輻射(0.889)gt;太陽(yáng)輻射(0.879)gt;空氣溫度(0.718)gt;風(fēng)速(0.369),說(shuō)明光合有效輻射與莖流速率的正相關(guān)更顯著,葡萄樹(shù)蒸騰受光合有效輻射的影響最大,太陽(yáng)輻射、空氣溫度次之,風(fēng)速對(duì)葡萄莖流速率的影響最小。
3"討論
有研究得出復(fù)雜的環(huán)境會(huì)導(dǎo)致莖流速率發(fā)生變化,影響因素包括溫度、相對(duì)濕度、飽和水汽壓、大氣輻射、降雨等。本研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于葡萄樹(shù)而言,整形方式也是影響葡萄莖流速率的重要因素,“廠”字形整形方式葡萄樹(shù)莖流速率在各時(shí)期均明顯高于龍干形,可能與“廠”字形新梢上葉片較龍干形多有關(guān)[16-17]。這與王生海的研究中發(fā)現(xiàn)“廠”字形葡萄樹(shù)在整個(gè)生育期土壤含水量低于傳統(tǒng)棚架,土壤吸取水分的效率高,對(duì)水分的利用效率高,導(dǎo)致莖流速率快的結(jié)果[18]一致。牛亞鴿等研究認(rèn)為,是因?yàn)椤皬S”字形整形方式可有效提高葡萄葉片的通風(fēng)透光性,而傳統(tǒng)龍干形東西兩側(cè)架面相互遮擋光照,降低了各部位葉片的蒸騰速率。因此,“廠”字形可顯著提高各時(shí)期葡萄葉片的凈光合速率、胞間CO2濃度、蒸騰速率,從而提高莖流速率[19]。本研究中2種整形方式的變化趨勢(shì)一致,晴天和陰天葡萄莖流速率日變化曲線均呈“幾”字形。晴天葡萄莖流速率呈現(xiàn)雙峰曲線變化,陰天時(shí),受氣象因子波動(dòng)的影響,葡萄莖流速率變化曲線呈現(xiàn)多峰形,晴天莖流啟動(dòng)時(shí)間早于陰天,且晴天莖流速率高于陰天,這與南慶偉等的研究結(jié)果[11,20]一致。但晴天葡萄莖流速率從06:30開(kāi)始啟動(dòng),到10:15左右達(dá)到第1個(gè)峰值,15:15左右達(dá)到一天中的另一個(gè)峰值,這與南慶偉等的研究中在12:30左右達(dá)到第1個(gè)峰值、15:30左右達(dá)到第2個(gè)峰值[11]及王雪夢(mèng)等的研究中在12:00—13:00達(dá)到第1個(gè)峰值、16:00左右達(dá)到第2個(gè)峰值[20]不一致,都略有提前,尤其是第1個(gè)峰值??紤]是由于地理與氣候原因及植株本身狀況、生育期等不同所導(dǎo)致。
滴灌是當(dāng)前最常用的灌溉方式。滴灌灌溉水90%以上能被葡萄樹(shù)利用,灌水效率較高[1,12]。在本研究中,灌水當(dāng)天和灌水前1 d莖流速率基本沒(méi)有變化,灌水后隨著土壤含水量的增加,根系所能吸收的水分增多,莖流速率大幅度上升,這與王卓等關(guān)于沙棘灌水后莖流速率的變化規(guī)律[22]一致。這也說(shuō)明土壤含水量與葡萄樹(shù)莖流速率呈正相關(guān)關(guān)系。土壤含水量也是影響葡萄莖流速率的關(guān)鍵因素之一,當(dāng)達(dá)到最大蒸騰速率后,蒸騰速率與土壤含水量無(wú)關(guān),此時(shí),莖流速率只受到植物自身及氣象因素影響,如土壤水分過(guò)多,土壤中空氣減少,根系活動(dòng)受到抑制,葡萄蒸騰都會(huì)略有減少[23]。雨天葡萄樹(shù)莖流速率較小,沒(méi)有明顯的日變化規(guī)律,峰值很小且出現(xiàn)的時(shí)間不定,雨后由于土壤水分增加導(dǎo)致莖流速率也隨之升高,這與吳喆瀅等的研究結(jié)果[17]一致。
光合有效輻射、太陽(yáng)輻射、空氣溫度、風(fēng)速與莖流速率呈極顯著正相關(guān),相對(duì)濕度與莖流速率呈極顯著負(fù)相關(guān)。其中光合有效輻射與莖流速率的相關(guān)性最高,相關(guān)系數(shù)為0.889,其次是太陽(yáng)輻射,相關(guān)系數(shù)為0.879,風(fēng)速與莖流速率的相關(guān)性最低。這一結(jié)論與張利剛等的研究結(jié)果[24-27]基本一致,說(shuō)明光合有效輻射和太陽(yáng)輻射是影響葡萄莖流速率最直接的因素。
在葡萄生育期內(nèi),果實(shí)膨大期莖流速率最高,成熟期最小,各生育期莖流速率由大到小的順序依次是果實(shí)膨大期gt;開(kāi)花期gt;轉(zhuǎn)色期gt;成熟期。這一結(jié)論與南慶偉等的研究結(jié)果[11,23,28]基本一致,也與本研究中7月(果實(shí)膨大期)莖流速率最大,10月(成熟期)莖流速率最小相對(duì)應(yīng)??紤]是由于果實(shí)膨大期,樹(shù)體蒸騰耗水量需求升高,葡萄樹(shù)葉面積指數(shù)也在這個(gè)時(shí)期達(dá)到最大,太陽(yáng)輻射強(qiáng)、溫度高,葡萄植株所需莖流量大,莖流速率快。因此,在葡萄的生長(zhǎng)周期中,果實(shí)膨大期(6—7月)是水分需求的關(guān)鍵時(shí)期,在這個(gè)時(shí)間段內(nèi),葡萄園應(yīng)注意補(bǔ)充灌水,使樹(shù)體能夠吸收充足的水分。在9月之后,葡萄樹(shù)進(jìn)入成熟期,生命活動(dòng)逐漸減弱,對(duì)水分和營(yíng)養(yǎng)的需求也相應(yīng)減少,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)。
4"結(jié)論
(1)晴天時(shí)葡萄莖流速率為雙峰曲線,陰天時(shí)為多峰曲線。晴天啟動(dòng)時(shí)間略早于陰天,且莖流速率大于陰天。晴天和陰天莖流日累計(jì)量都呈“S”形變化趨勢(shì),且晴天莖流日累計(jì)量大于陰天。
(2)葡萄不同月份莖流速率的日變化規(guī)律基本相似,都呈“幾”字形。整體隨月份的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)。在7月份果實(shí)膨大期達(dá)到最大值,10月果實(shí)成熟期最小,不同月份莖流速率大小順序是7月gt;6月gt;5月gt;8月gt;9月gt;10月。各發(fā)育期莖流速率由大到小的順序是果實(shí)膨大期gt;開(kāi)花期gt;轉(zhuǎn)色期gt;成熟期。葡萄6—10月份日均莖流量變化趨勢(shì)與莖流速率變化趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)。
(3)灌溉當(dāng)天和灌溉前1 d莖流速率基本沒(méi)有變化,灌溉后1 d莖流速率大幅度上升;下雨天莖流速率明顯降低,雨天的后1 d莖流速率明顯上升且略高于雨天前1 d。莖流速率對(duì)下雨和灌溉的反應(yīng)都有延后性。
(4)葡萄莖流速率與蒸騰速率呈極顯著正相關(guān),與凈光合速率、氣孔導(dǎo)度呈正相關(guān),與胞間CO2濃度呈負(fù)相關(guān)。
(5)葡萄莖流速率與光合有效輻射、太陽(yáng)輻射、風(fēng)速、空氣溫度呈極顯著正相關(guān),Person相關(guān)系數(shù)大小表現(xiàn)為光合有效輻射gt;太陽(yáng)輻射gt;空氣溫度gt;風(fēng)速;與相對(duì)濕度呈極顯著負(fù)相關(guān)。
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