蓄水坑灌條件下蘋果樹干莖流速率規(guī)律研究

(1.山西省水利水電科學研究院，山西 太原 030002；2.水發(fā)規(guī)劃設(shè)計有限公司，山東 濟南 250100)

蘋果是薔薇科蘋果亞科蘋果屬植物的果實，富含礦物質(zhì)和維生素，口感可口，其樹為落葉喬木[1]。針對蘋果樹的生長習性，孫西歡于1998年提出了蓄水坑灌法，是一種利用蓄水坑灌水、直接進行中深層灌溉的立體灌溉方法，改變了傳統(tǒng)的果林地面灌溉方式。

蓄水坑灌法不僅能充分利用當?shù)亟涤陱搅?，減少水土流失，還能有效保持和利用水資源，同時兼具節(jié)水、保水、抗旱等作用。根據(jù)蘋果樹主要的根系活動層，以及坑壁土壤濕潤情況，蓄水坑的坑深一般確定為40cm或60cm；根據(jù)果樹樹干直徑，蓄水坑半徑一般為25～35cm；蓄水坑底部一般采用不透水形式[2-3]。

樹木蒸騰耗水量的99.8%以上來自樹干的莖流，所以樹干莖流能有效反映樹干的耗水能力。目前為止，蓄水坑灌經(jīng)過20年的研究，已經(jīng)取得了一定的進展，但在蓄水坑灌條件下蘋果樹干莖流的研究少之又少，因此研究蓄水坑灌條件下蘋果樹干莖流規(guī)律對果樹蓄水坑灌的理論指導具有重要意義。本試驗通過測定不同灌溉方式、不同坑深條件下的蘋果樹干莖流的變化，研究蘋果樹的蒸騰耗水能力，可為蘋果樹的蓄水坑灌法灌溉提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本次試驗于2014年在山西省果樹研究所進行，其地理坐標為東經(jīng)112°32′，北緯37°23′，平均海拔為781.9m，年平均氣溫為9.8℃，年均降雨量約460mm，土質(zhì)以粉(砂)壤土為主，土壤容重為1.47g/cm3。該地屬典型的大陸性半干旱氣候類型。試驗所用蘋果品種為三段砧木矮化紅富士丹霞蘋果，底部為海棠砧木，中間砧為SH系，上部嫁接紅富士長富2號蘋果。

1.2 試驗材料與設(shè)計

本次試驗選取果樹研究所果樹林中的3棵長勢相近的5年生蘋果樹。試驗設(shè)兩種灌溉方式，分別為蓄水坑灌和地面灌溉；根據(jù)選取試驗用蘋果樹根系分布，蓄水坑坑深設(shè)定為60cm；蓄水坑灌以灌水量為控制因子，設(shè)定兩種灌水量處理，分別為充分灌溉(灌水至100%的田間持水量)和非充分灌溉(灌水至80%的田間持水量)。

蘋果樹樹干莖流速率采用TDP插針式植物莖流計進行監(jiān)測，在每棵樹樹干的上、中、下3個部位選取合適的位置布置探針，用錫箔紙包緊以防探針滑出或進水，以3處位置的平均值代表整棵樹干的平均值。試驗在5月、6月、7月、8月、9月5個月中各選擇3個晴天的7∶00—17∶00進行測定，每30min測定1次，每2h記錄1次數(shù)據(jù)，取3天數(shù)據(jù)的平均值為每月的日莖流速率。

1.3 測定方法

本次試驗的測定項目主要為莖流速率、莖流量及氣象因子。其中，莖流速率和莖流量通過采用TDP插針式植物莖流計進行監(jiān)測，氣象因子采用Adcon-Ws 無線自動氣象監(jiān)測站進行監(jiān)測，監(jiān)測的指標包括輻射強度、相對濕度、溫度、水汽壓差等。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本次試驗采用熱擴散莖流計TDP(Thermal Dissipation Sap Velocity Probe) 對蘋果樹干莖流速率進行數(shù)據(jù)采集，氣象因子采用Adcon-Ws 無線自動氣象監(jiān)測站進行監(jiān)測，利用SPSS及Excel軟件進行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌溉方式條件下蘋果樹干莖流速率的日變化

從圖1可看出，兩種灌溉方式下的蘋果樹干莖流速率均呈現(xiàn)為拋物線曲線：早晚較小，中午11∶00左右達到一天中的最大值，午后開始降低，在15∶00后又開始逐漸增大，17∶00后又開始減小。5—6月溫度較低，曲線在午后變化不是很明顯，7—9月的曲線變化較為明顯。5月的樹干莖流速率最大，這是因為試驗年的5月雨水較多，同時蘋果樹進入第一個幼果膨大期，對水分的需要也較大，所以5月的樹干莖流速率較大。試驗年6—7月的雨水較少，氣溫上升，蘋果樹的蒸騰較水分充足的5月來說較小，樹干莖流速率也相對較小。8月的氣溫和土溫漸漸升高，太陽輻射強度也隨之增強，蘋果樹枝繁葉茂生長旺盛，果樹的樹冠葉面積較大，水分需求量增加，樹干莖流速率隨之加大。9月氣溫和土溫均開始轉(zhuǎn)低，太陽輻射強度逐漸減小，蘋果樹新梢停止生長，果實逐漸成熟，樹葉逐漸掉落，果樹蒸騰量減小，樹干莖流速率開始逐漸減小[4]。

圖1 5—9月不同灌溉方式條件下蘋果樹干莖流速率的日變化

從整體上看，蓄水坑灌條件下樹干莖流速率較地面灌溉條件下要小，說明蓄水坑灌條件下的蘋果樹蒸騰要小一些。

2.2 蓄水坑灌不同灌水量條件下蘋果樹干莖流速率的日變化

由圖2可知，兩種灌水量條件下，蘋果樹干莖流速率的日變化同樣呈拋物線變化：早上7∶00左右速率最低，隨后開始增大，11∶00左右達到最高峰，隨后開始下降。同樣的，在13∶00之后，莖流速率有小回升，這是因為果樹葉片在午后有“午休”現(xiàn)象，葉片蒸騰較小，導致蘋果樹干莖流速率也減小，“午休”現(xiàn)象結(jié)束后，蘋果樹蒸騰增大，莖流速率也增大，在光照強烈的月份，“午休”現(xiàn)象較為明顯。莖流速率在太陽落山后又逐漸減小，這是因為太陽落山后，蘋果樹葉片的蒸騰作用減小，隨之樹干莖流也減小[5]。

圖2 5—9月蓄水坑灌不同灌水量條件下蘋果樹干莖流速率的日變化

從整體上看，蓄水坑灌充分灌溉條件下的樹干莖流速率較非充分灌溉條件下要小，說明充分灌溉條件下的蘋果樹蒸騰要小一些。

2.3 不同灌溉方式不同灌水量條件下蘋果樹干莖流速率與影響因子的關(guān)系

植物莖流速率的變化與環(huán)境因子具有一定的相關(guān)性，本試驗采用自動氣象監(jiān)測站對空氣溫度(Ta)、空氣相對濕度(RH)、光照有效輻射(PAR)、水汽壓差(Vpd)等參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集，并與蘋果樹干莖流速率進行相關(guān)性分析。

由表1可知，兩種灌溉方式條件下、蓄水坑灌不同灌水量條件下的蘋果樹樹干莖流速率，在5—9月，基

表1 不同灌溉方式不同灌水量條件下蘋果樹干莖流速率與影響因子的相關(guān)系數(shù)

注*相關(guān)顯著(P<0.05),**相關(guān)極顯著(P<0.01)。

本與空氣溫度(Ta)、光照有效輻射(PAR)、水汽壓差(Vpd)呈正相關(guān)關(guān)系，與空氣相對濕度(RH)呈負相關(guān)關(guān)系，但影響不顯著。其中，地面灌溉的蘋果樹干莖流速率在6—9月均與空氣溫度成極顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)；蓄水坑灌充分灌溉的蘋果樹干莖流速率在9月與光照有效輻射成極顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，在8月與水汽壓差成極顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)；蓄水坑灌非充分灌溉的蘋果樹干莖流速率在8月與光照有效輻射成極顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。

總體來說，蘋果樹干莖流速率與環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系基本表現(xiàn)為：Ta>Vpd>PAR>RH。

3 結(jié) 論

本文通過對不同灌溉方式、蓄水坑灌不同灌水量條件下的蘋果樹樹干莖流速率進行測定，以及對其影響因子的分析，得出以下結(jié)論：

a.兩種灌溉方式下的蘋果樹干莖流速率均呈現(xiàn)為拋物線曲線：早晚較小，中午11∶00左右達到一天中的最大值，午后開始降低，在15∶00后又開始逐漸增大，17∶00后又開始減小。從整體上看，蓄水坑灌條件下的樹干莖流速率較地面灌溉條件下的要小，說明蓄水坑灌條件下的蘋果樹蒸騰要稍小一些。

b.蓄水坑灌不同灌水量條件下，蘋果樹干莖流速率的日變化同樣呈拋物線變化：早上7∶00左右速率最低，隨后開始增大，在11∶00左右達到最高峰，隨后開始下降。同樣的，在13∶00之后，因果樹葉片蒸騰的“午休”現(xiàn)象，莖流速率有小回升。從整體上看，蓄水坑灌充分灌溉條件下的樹干莖流速率較非充分灌溉條件下的要小，說明充分灌溉條件下的蘋果樹蒸騰要稍小一些。

c.蓄水坑灌不同灌水量條件下的蘋果樹樹干莖流，在5—9月，基本與空氣溫度(Ta)、光照有效輻射(PAR)、水汽壓差(Vpd)成正相關(guān)關(guān)系，與空氣相對濕度(RH)成負相關(guān)關(guān)系，但影響不顯著。總體來說，蘋果樹干莖流速率與環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系基本表現(xiàn)為：Ta>Vpd>PAR>RH。