紅富士蘋果樹莖流速率變化規律研究

郝 鳳，程 平，張志剛，李 宏，馬文濤，趙明玉

(1.新疆農業大學 林學與園藝學院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆林業科學院，新疆 烏魯木齊 830000;3.新疆師范大學，新疆 烏魯木齊 830000)

特色林果業對推動新疆當地的發展和增加居民收入有著重大意義。新疆阿克蘇地區是典型的極端干旱地區，降雨量小、缺乏水資源、季節分配不均，蘋果樹體生長發育對水分的需求量與降雨的季節分配量錯位，水分供需矛盾突出，而且當地蒸發量大，果園季節性干旱缺水嚴重，導致蘋果樹新梢生長較弱，座果率低，果實體積變小, 重量減輕，從而影響果樹產量及果實品質。將蘋果樹生長發育的水分需求和當地自然降雨、土壤特點相結合，緊緊抓住新疆地區水資源匱乏且利用率低的關鍵問題，通過探尋紅富士蘋果莖流特征及相關因子對莖流的影響，探明果園蒸騰耗水規律，為科學灌溉提供指導。水分是植物生長發育中的重要因子，蒸騰作用在植物生命過程中也起著重要作用。目前，測定樹木蒸騰耗水量的方法有很多[1-2],如包裹式、熱擴散式、脈沖法等。胡永翔等的研究表明樹干邊材中99%的莖流量用于葉片的蒸騰耗水[3]，還有外國研究表明莖流速率和蒸騰速率有較好的相關性[4]。孫習軒[5]研究發現不同地區、不同品種的蘋果樹蒸騰速率不同。周玉燕、高榮、馮志文等對黃土干旱區、渭北高原、魯西南地區蘋果樹莖流特征進行的研究也印證了這一點，不同地區蘋果樹的莖流啟動時間、峰值、對氣象因子的響應程度等都有所差異。

對干旱區果樹莖流的研究已屢見不鮮，但更多的是針對滴灌、坑灌條件下果樹的莖流變化[3,6-11]，對大田漫灌的研究相對較少，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。

本次試驗利用Flow-32插針式莖流儀對新疆阿克蘇地區紅富士蘋果樹干莖流速率進行動態連續監測，了解大田漫灌下蘋果樹幼果期到成熟期樹干莖流的變化特征及環境因子對其的影響，研究其蒸騰耗水規律，為精準灌溉提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗地位于新疆阿克蘇地區溫宿縣境內的新疆林科院佳木試驗站(地理坐標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，常有大風降溫天氣；夏季炎熱干燥，蒸發量大。年均降水量100 mm、年均氣溫10.1℃、極端低溫-27.4℃，年均日照時數2 747.7 h，年積溫(≥10℃)2 916.8～3 198.6℃，無霜期195 d。試驗地土壤理化性質見表1。

1.2試驗材料

試驗材料為8年生的紅富士蘋果樹，株行距4×5 m(每667m233株)，平均地徑為12 cm。選擇3株長勢一致、樹干通直、無病蟲害的蘋果樹為試驗樣株。灌溉方式為漫灌，灌水定額200 m3·667m-2，年灌溉5次。

1.3 試驗方法

莖流速率測定：在選定的3株紅富士蘋果樹干上各安裝一個TDP(Thermal Dissipation Probe)莖流計，所用植物莖流計為美國Dynamax公司生產的插針式FLGS-TDP，探針型號為TDP-30，針頭直徑為1.2 mm。用數據采集器 CR 1000(Campbell Scientific，UN)和PC 400來調節莖流計的工作電壓和檢測熱電偶，系統每30 min采集1次數據。

土壤體積含水量測定： 采用ECH2O土壤含水量監測系統，該系統由Em50系列數據采集器和Decagon的土壤水分傳感器組合而成。測量時，將Em50與電腦連接讀取數據，記錄在表格中。測量時間：灌水后，每間隔兩天18點進行測量，探頭深度為10、30、50和70 cm。

試驗數據采用Excel進行作圖，SPSS進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 樹干莖流變化規律

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

紅富士蘋果樹單日莖流呈現單峰的“幾”字型變化。6月15日、10月11日，莖流速率從0：00開始下降，2：00后逐漸平穩并趨近于0。7：30后，6月15日的莖流速率開始緩慢上升，在14：00時到達峰值(37.51 cm·h-1)，并在此后1 h內維持著一個較高的莖流速率，15：00開始下降。而10月11日的莖流速率在10：00后開始增加，在13：00時到達峰值(18.99 cm·h-1)，在18：30時開始緩慢下降，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附近保持一段時間，隨后緩慢上升，達到最大值后穩定一段時間，然后開始緩慢下降。

8月莖流速率與其它幾月相比較低，其原因可能是：通過調查氣象資料發現，試驗期間，8月多多云天氣，莖流啟動時間晚，結束時間早，日變化格形窄，導致整個月的莖流小。

由表2可知，6月、7月和9月的莖流啟動時間比較接近，而相比之下8月較早，10月較晚，這可能與溫度有關，8月是盛夏，而10月已經開始入冬。莖流到達峰值的時間比較集中，莖流下降的時間在7-10月比較集中，而6月莖流下降時間較早，這可能與太陽的輻射強度有關。以上數據說明，莖流在蘋果的膨大期和成熟期啟動時間早，下降時間晚，有利于光合物質的積累，在幼果期雖然下降時間比較早，但它的莖流速率卻遠遠高于7-10月的莖流速率，應該也是有利于光合物質的積累，使果實膨大。在落葉休眠期時則相反，應該是一方面由于大量的葉片脫落，使得蘋果樹的呼吸作用和蒸騰作用大大減弱；另一方面溫度降低，蘋果樹的代謝比較緩慢，因此減少了水分的利用。

表2 紅富士蘋果樹莖流速率月際動態變化規律

2.1.2 紅富士蘋果樹生長季莖流速率最大值、平均值的變化規律 在不同生長季紅富士果樹各生育期莖流速率不同，光照、溫度、水分等也會影響莖流速率的變化。本試驗監測每月莖流速率數據的最大值、平均值作為該生育期樹體的莖流速率代表值進行對比分析。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，說明6月份樹體內莖流速率快，水分、養分流動多，以促進果實膨大；7-9月份的莖流速率基本呈下降趨勢，這可能是由于7、8月太陽輻射較大，溫度較高，土壤水分大量蒸發，果樹可利用水分減少。10月時最大值明顯增加，但均值仍呈下降趨勢，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，這是由于阿克蘇開始入冬，白晝時間變短且太陽輻射減弱，但同時減少了葉片的“午休”現象，因此平均值較低，而最大值有所增加。

2.2 紅富士蘋果樹干莖流對環境因子的響應

紅富士蘋果樹干莖流速率不止與其本身的生理活動有關，土壤、溫度、太陽輻射、風速等外界環境也同樣會影響到蘋果樹莖流速率的快慢和其對水分的吸收和利用。

2.2.1 蘋果樹干莖流與土壤含水量的關系 將10 cm、30 cm、50 cm、70 cm的土壤含水量根據田間持水量劃分為三個層次：0～20、20～50、50～80 cm。監測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，紅富士蘋果樹的莖流速率變化。由圖3可知，當土壤深度為0～20 cm時，土壤含水量為60%、70%田間持水量的莖流速率變化大致相同，莖流啟動時間、到達峰值時間和峰值下降時間也都相差不到半小時；當土壤含水量為80%田間持水量時，紅富士蘋果樹莖流速率仍呈“幾”字型的單峰變化，與另外兩個含水量相比莖流啟動時間早了兩個小時左右、莖流到達峰值時間、峰值下降時間也都較晚；當土壤深度為20～50 cm時，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，穩定一段時間后，在8：00左右開始緩慢增加，到達峰值時間和峰值下降時間也都相差不多；當土壤含水量為80%田間持水量時，莖流速率從9：00開始啟動，在13：30到達峰值，在18：00開始下降；當土壤深度為50～80 cm時，土壤含水量為60%、70%田間持水量的莖流速率變化大致相同，莖流啟動時間、到達峰值時間和峰值下降時間也都相差不多，當土壤含水量為80%田間持水量時，莖流的啟動時間較早，到達峰值和峰值下降時間較晚，在15：00莖流速率突然下降，可能是由于天氣突然轉陰的緣故。

2.2.2 蘋果樹干莖流與氣象因子的關系 由表3可知：莖流速率與氣壓和風速2項之間均呈現出顯著性，相關系數值分別是-0.452、 -0.458全部均小于0，意味著莖流速率與氣壓和風速之間有著負相關關系。同時，莖流速率與氣溫、日較差、相對濕度、日照時數共4項之間均不會呈現出顯著性，相關系數值接近于0，說明莖流速率與氣溫、日較差、相對濕度、日照時數之間均沒有相關關系。

表3 氣象因子與紅富士蘋果樹莖流速率相關性比較

以紅富士蘋果樹日均莖流速率為因變量，各個氣象因子為自變量，進行多元回歸分析，建立日均莖流速率與氣象因子的綜合關系模型。得到紅富士果樹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，方程的相關系數R2=0.358，調整后R2=0.339。F為18.712，P<0.05，有相關性。

3 討論

在阿克蘇地區，夏季的晴天太陽輻射強，白晝時間長，蘋果樹莖流速率快；進入夜晚后，沒有有效的太陽輻射，氣溫比較低，樹體活動弱，莖流速率也減小。因此紅富士蘋果樹的莖流速率呈現出“幾”字型單峰速率變化，且有明顯的晝高夜低規律。與張亞雄等[12]研究蓄水坑灌條件下蘋果莖流特征、夏桂敏等[13]研究“寒富”蘋果樹莖流的結果基本一致。

在果實膨大期蘋果樹的莖流速率月平均值和最大值排名均靠前，這與于金鳳[14]研究黃土塬區蘋果樹和石美娟[15]研究滴灌條件下蘋果樹的結果基本一致。這是因為6月時葉片已發育完全，光合作用、呼吸作用都特別強。這個時候溫度也不是特別高，植物的“午休”時間較短，而果實膨大需要大量的養分和水分，因此蘋果樹的莖流速率比較高。莖流速率最大值在6月與李煥波[16]、續海紅等[17]研究結果基本一致。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，因此土壤含水量對植物的莖流速率也有影響。通過分別測量分析在0～20 cm，20～50 cm，50～80 cm土壤含水量分別為 60%、70%、80%田間持水量時紅富士蘋果樹的莖流速率，可以得出土壤含水量會影響樹干從土壤中吸取養分和水分的速率且樹體莖流速率會隨著水分脅迫的加重而降低。這一結果印證了石美娟[15]、丁日升等[11]的研究結果：在土壤水分充足條件下，樹液的流量與土壤水分呈有效性相關。在本研究中，20～50 cm土層的水分情況最能影響果樹莖流，樹體對該土層處的水分變化最為敏感，說明該地區紅富士蘋果樹根系主要從20～50 cm土層處吸收水分來供給生長。

4 結論

紅富士蘋果樹莖流速率在晴天呈現出典型的晝高夜低的“幾”字型變化。莖流啟動時間集中在7:00，到達峰值時間集中在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20～50 cm水分的變化最為敏感，對0～20 cm,50～80 cm的水分變化不敏感。因此果園應該注意在果實膨大期(6月)補充灌水，使樹體能夠充足的養分和水分，10月樹體所需營養減少，生命活動減弱，在10月可減少灌溉量及灌水次數，以免增加管理成本和水資源的大量浪費。