文章編號 1007 2284 2020 06 0125 05 不同施肥處理葡萄著色成熟期莖流規(guī)律及 對氣象因子的響應(yīng) 王雪夢 胡笑濤 冉 輝 余昭君 王文娥 國銀銀 西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點實驗室 陜西楊凌712100 摘 要 為探究葡萄著色成熟期在不同施肥處理下莖流速率變化規(guī)律和與氣象因子的關(guān)系 以 戶太8號 葡萄為研 究對象 對其著色成熟期進行了莖流速率和氣象因子的同步監(jiān)測 結(jié)果表明 葡萄莖流呈明顯的晝夜變化 日變化曲線 呈 幾 字形 不同施肥處理下莖流速率為 中肥 低肥 高肥 陰天時莖流啟動和峰值遲于晴天 不同天氣下莖流速率與 凈輻射 飽和水汽壓差和氣溫呈正相關(guān) 而與相對濕度呈負(fù)相關(guān) 施肥量不同會改變莖流速率對氣象因子的響應(yīng) 凈輻射 是不同處理下莖流速率的主要氣象影響因子 決定系數(shù)均在0 791以上 關(guān)鍵詞 葡萄 施肥 莖流速率 氣象因子 中圖分類號 TV93 S663 文獻標(biāo)識碼 A Stem Flow Regularity of Grape Coloring and Its Response to Meteorological Factors in Different Fertilization Treatments W ANG Xue meng HU Xiao tao RAN Hui YU Zhao jun W ANG W en e GUO Yin yin Key Laboratory of Agricultural Soil and Water Engineering in Arid and Semiarid Areas Ministry of Education Northwest Agricultural and Forestry University Yangling 712100 Shaanxi Province China Abstract In order to investigate the changes of stem flow rate and the relationship with meteorological factors under different fertilization treatments the Hutai 8 grape is used as the research object to monitor the stem flow rate and meteorological factors simultaneously The results show that the stem flow of the grape shows an obvious diurnal variation and the daily variation curve shows several shapes The stem flow rate and daily accumulation under different fertilization treatments are medium fertilizer low fertilizer high fertilizer On a cloudy day the stem flow starts and the peak is later than that on a sunny day The stem flow rate is positively correlated with net radiation saturated water vapor pressure difference and temperature in different climates but negatively correlated with relative humidity Different fertilization amount would change the response of stem flow rate to meteorological factors Net radiation is the main meteorological flow rate under different treatments The impact facto and the coefficient of determination are all above 0 791 Key words grape fertilization stem flow rate meteorological factor 收稿日期 2019 09 18 基金項目 國家重點研發(fā)計劃課題 2017YFD0201508 陜西省科 技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程項目 2016KTZDNY 01 05 作者簡介 王雪夢 1993 女 研究生 主要從事節(jié)水灌溉原理與 新技術(shù)研究 E mail 1245892685 通訊作者 胡笑濤 1972 男 博士 教授 主要從事節(jié)水灌溉理論 與新技術(shù)研究 E mail huxiaotao11 蒸騰是植株耗水的主要方式 在研究植株生理內(nèi)在規(guī)律上 有著重要作用 1 而植株的莖液流又可以直觀的反映其蒸騰 情況 2 且測定莖流方法簡單 對植株生長的影響較小 故許多 學(xué)者通過測定玉米 番茄 棗樹 桃樹 蘋果及葡萄等植株的莖 液流來研究其蒸騰變化規(guī)律 可以看出影響植株蒸騰的除了作 物本身 還有生物學(xué)因子 葉面積等 氣象因子 土壤含水率及 根系分布等 3 8 賈正茂等 9 研究發(fā)現(xiàn) 高土壤含水率比低含 水率更能保證棉花莖流的產(chǎn)生 白天莖流波動高水大于低水 夜間相反 杜太生等 10 研究表明 葡萄局部根區(qū)交替滴灌比常 規(guī)雙側(cè)滴灌莖流累積量少了25 白巖等 11 研究得出光合有 效輻射 水汽壓虧缺 冠層溫度與相對濕度對葡萄莖流的影響 依次減弱 并建立了多元線性回歸模型來預(yù)測葡萄潛在耗水 張志亮 12 等對不同水氮下桃樹莖流研究表明 莖流隨土壤含 水量增加而增加 氮素在高水條件下也可以促進桃樹莖流速 率 鄭睿 13 研究表明 影響釀酒葡萄莖流的氣象因子主要是太 陽輻射 飽和水汽壓差和氣溫 且莖流速率在氮量適當(dāng)增加下 而增加 由此可見 水對莖流影響很大 肥也有一定影響 陜西省葡萄種植面積廣泛 是全省收益最高的果樹之一 521中國農(nóng)村水利水電 2020年第6期 且種植的 戶太8號 葡萄約占70 14 本實驗選取 戶太8 號 葡萄 利用包裹式莖流計測定葡萄著色成熟期莖流速率 探 索在不同施肥處理下的莖流速率變化規(guī)律和與氣象因子之間 的關(guān)系 為研究陜西半濕潤區(qū)葡萄的蒸騰耗水及灌溉決策提供 一定的理論依據(jù) 1 材料與方法 1 1 研究區(qū)概況 試驗區(qū)位于陜西省楊凌示范區(qū)唯爾葡萄莊園 地理位置為 東經(jīng)108 24 北緯34 20 處于半濕潤半干旱氣候區(qū) 年平均 降雨量約550 600 mm 且夏季多暴雨 年平均蒸發(fā)量900 1 500 mm 多年平均氣溫12 9 供試土壤為黏性黃土 0 100 cm土層平均干容重1 434 g cm3 田間持水量0 30 cm3 cm3 體積分?jǐn)?shù) 供試品種為 戶太8號 葡萄 樹齡3 a 葡萄架式 采用Y形架 東西行向 株行距0 8m 3 m 1 2 試驗處理 參照當(dāng)?shù)仄咸褕@施肥習(xí)慣 在葡萄園常規(guī)施肥量基礎(chǔ)上 上下浮動20 設(shè)置3個不同梯度的施肥量 設(shè)置高肥HF N 228 4 kg hm2 P 142 0 kg hm2 K 204 3 kg hm2 中肥MF N 190 3 kg hm2 P 118 4 kg hm2 K 170 3 kg hm2 低肥LF N 152 4 kg hm2 P 94 7 kg hm2 K 136 2 kg hm2 3個水平 具體 施肥量 純養(yǎng)分 及施肥時間見表1 灌水上限為田間持水率 灌水下限為70 田間持水率 由于試驗期間降雨較多 含水率 均在下限以上 田間管理按照葡萄園常規(guī)處理 1 3 監(jiān)測指標(biāo) 莖流速率于2018年7月17日 8月27日用Flow32 1k型 Dynamax USA 包裹式植物莖流計連續(xù)測量不同處理葡萄莖 流速率 每個處理選取樹體健康 長勢良好 大小一致的植株安 裝莖流計 傳感器安裝在距離地面20 cm以上 每30 min由數(shù) 據(jù)采集器自動記錄一次莖流速率 每隔10 15 d需卸下進行 清理晾曬的散熱處理 防止傳感器被腐蝕并保證葡萄的正常生 表1 不同處理施肥量及施肥時間kg hm2 Tab 1 Different treatment fertilization amount and fertilization time 處理施肥6月4日6月24日7月26日 HF N P2O5 K2O 49 0 22 8 22 8 91 2 51 9 103 7 88 2 67 3 77 8 MF N P2O5 K2O 40 8 19 1 19 1 76 0 43 2 86 4 73 5 56 1 64 8 LF N P2O5 K2O 32 7 15 2 15 2 60 9 34 5 69 2 58 8 45 0 51 9 長和測量數(shù)據(jù)的可靠 土壤含水率采用取土烘干法每7 d進行 一次測定 氣象指標(biāo)測定 空氣溫度 air temperature Ta 相對濕度 relative humidity RH 和凈輻射 net radiation Rn 由位于試驗 區(qū)東北方100 m處的波文比系統(tǒng)每1 h自動測定并記錄一次 1 4 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)分析時飽和水汽壓差 vapor pressure deficit VPD 由 經(jīng)驗公式 15 得到 VPD 0 610 8 e17 27 TaTa 237 3 1 RH 100 1 式中 VPD為飽和水汽壓差 kPa Ta為空氣溫度 RH為相 對濕度 同時采用Excel 2010 Spss 18 0和origin 18 0對試驗數(shù)據(jù) 進行處理和繪圖分析 2 結(jié)果與分析 2 1 不同施肥條件下莖流速率日變化規(guī)律 選取典型晴天 8月14日 和陰天 8月22日 對葡萄著色 成熟期莖流速率日變化規(guī)律進行分析 圖1 結(jié)果表明 不同 圖1 不同天氣條件下各處理葡萄莖流速率日變化規(guī)律 Fig 1 Diurnal variation of grape stem flow rate under different weather conditions 621不同施肥處理葡萄著色成熟期莖流規(guī)律及對氣象因子的響應(yīng) 王雪夢 胡笑濤 冉 輝 等 天氣情況下葡萄莖流速率變化趨勢基本相同 日變化曲線都呈 幾 字型 白天莖流速率高且振幅大 清晨和夜晚莖流速率緩 慢甚至接近于零且振幅小 16 晴天時 葡萄莖流速率日變化 呈雙峰曲線 3個處理液流在8 00左右開始啟動 12 00 13 00左右達到第一個峰值 3個處理莖流速率MF LF HF 峰值達到386 63 345 27和280 57 mL h 16 00左右莖流速率 達到第二個峰值 F2 F3 F1莖流分別為310 64 277 53和 212 79 mL h 之后莖流速率持續(xù)下降 至18 00開始急劇降 低 21 00左右達到最低值 陰天時 3個處理莖流速率依然是 MF LF HF 但三者差異沒有晴天時大 受氣象因子波動的影 響莖流速率明顯低于晴天 莖流速率啟動 急劇降低的時間分 別為早上9 00和下午19 00 與晴天相比遲了1個小時左 右 峰值出現(xiàn)時間為15 00左右 2 2 莖流速率與氣象因子的關(guān)系 果樹的莖流速率變化反映了其蒸騰耗水情況 不僅受到植 株自身的特性的影響 氣象因子也是影響莖流速率的重要因 素 選取MF處理 晴天8月13日 14日 莖流速率與凈輻射 Rn 飽和水汽壓差VPD 相對濕度RH和空氣溫度Ta的日變化 過程進行分析 圖2 葡萄莖流速率與凈輻射 氣溫 飽和水汽 壓差變化基本一致 早晚凈輻射為負(fù)值 氣溫較低 大氣相對濕 度較高 飽和水汽壓較低 此時葡萄莖流微弱 甚至為零 早上 8 00左右凈輻射從負(fù)值變?yōu)檎?同時氣溫開始上升 飽和水 汽壓差也在迅速增大 此時莖流速率開始啟動 莖流速率峰值 出現(xiàn)的時間與凈輻射出現(xiàn)峰值基本一致 莖流速率隨凈輻射的 增大而增大 減小而減小 可知葡萄莖流速率凈輻射呈現(xiàn)正相 關(guān)關(guān)系 氣溫日變化為單峰曲線 由圖2可知氣溫與莖流速率 也呈正相關(guān)關(guān)系 但莖流速率達到峰值時氣溫沒有達到最大 值 說明氣溫滯后于莖流速率 大氣相對濕度的日變化過程與 凈輻射和氣溫相反 可以看出相對濕度與莖流速率呈現(xiàn)負(fù)相關(guān) 關(guān)系 凌晨晚上相對濕度一直處于高值 8 00太陽升起 相對 濕度開始減小 14 00左右達到最低值 比莖流速率第一次峰 值出現(xiàn)時間晚 與氣溫一樣滯后于莖流速率 飽和水汽壓差是 由氣溫和相對濕度決定的 其峰值出現(xiàn)時間與氣溫一致 與莖 流速率也呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系 晚上20 00左右凈輻射由正值變 為負(fù)值 氣溫 飽和水汽壓差也迅速減小 相對濕度迅速增大 此時莖流速率迅速減小 由此可以看出 各氣象因子對葡萄莖 流速率都有一定的影響且相互作用 但其中影響最大是凈輻 射 它通過影響氣孔開合和氣溫來影響莖流速率 17 圖2 晴天時葡萄莖流速率與各氣象因子的日變化過程 Fig 2 The daily variation of grape stem flow rate and meteorological factors on sunny days 陰天時 8月22日 23日 MF處理莖流速率與各氣象因 子的日變化過程如圖3所示 莖流速率與各氣象因子的日變化 規(guī)律與晴天時基本一致 與凈輻射 氣溫 飽和水汽壓差呈正相 關(guān)關(guān)系 與相對濕度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系 但是由于陰天時凈輻射 氣溫等氣象因子都較小 受其影響 葡萄莖流速率也較晴天時 小 陰天時凈輻射也是早上8 00左右由負(fù)值變?yōu)檎?但數(shù) 值較小 至9 00 10 00凈輻射數(shù)值迅速增大 此時氣溫 飽 和水汽壓差也迅速增大 相對濕度迅速減小 莖流速率也隨之 迅速增大 凈輻射至15 00左右達到最大 莖流速率也在此 時達到最大 而晚上凈輻射由負(fù)值變?yōu)檎档臅r間與晴天一 致 都是20 00 夜間從23 00到次日早上9 00氣象因子 都趨于穩(wěn)定 特別是相對濕度 飽和水汽壓差基本不變 莖流也 平穩(wěn)在值附近 總體可以看出 陰天時氣象因子變化遲于晴 天 一天中莖流速率啟動時間和峰值時間也遲于晴天 2 3 莖流速率與氣象因子的相關(guān)性分析 葡萄莖流速率與凈輻射 飽和水汽壓差 相對濕度和氣溫 的相關(guān)性分析中 選擇測量期間晴天和陰天共8 d數(shù)據(jù)進行分 析 為了減小早晚莖流過小甚至停止對相關(guān)性的影響 分析數(shù) 據(jù)均選取8 00 21 00的測定值 8 總數(shù)N為112 對莖流 速率和各氣象因子進行線性擬合 圖4 不同處理間莖流速率 與不同氣象因子的相關(guān)關(guān)系如表2 分析可得 HF處理下莖流 速率與凈輻射 飽和水汽壓差 相對濕度和氣溫的決定系數(shù)分 別為0 791 0 633 0 597和0 486 MF處理下決定系數(shù)分別為 0 798 0 649 0 610和0 482 LF處理決定系數(shù)分別為0 827 0 711 0 659和0 519 且均能達到0 01顯著水平 由決定系數(shù) 可知 不同處理下各氣象因子對莖流速率的線性相關(guān)程度依次 為 凈輻射Rn 飽和水汽壓差VPD 相對濕度RH 氣溫Ta 同 時可以看出 LF處理莖流速率與各氣象因子的相關(guān)關(guān)系最好 其次為MF處理 HF處理最小 但MF和HF處理間差異不大 由圖4可以看出 莖流速率與凈輻射 飽和水汽壓差和氣溫呈 顯著正相關(guān)關(guān)系 與相對濕度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系 但是由于各 721不同施肥處理葡萄著色成熟期莖流規(guī)律及對氣象因子的響應(yīng) 王雪夢 胡笑濤 冉 輝 等 圖3 陰天時葡萄莖流速率與各氣象因子的日變化過程 Fig 3 The daily variation of grape stem flow rate and meteorological factors on cloudy days 圖4 葡萄莖流速率與各氣象因子的相關(guān)關(guān)系 Fig 4 Correlation between grape stem flow rate and various meteorological factors 氣象因子間也相互制約和影響 故莖流速率與各氣象因子間的 關(guān)系也比較離散 18 3 討 論 影響葡萄莖流速率的因素有內(nèi)因和外因 且相互影響 不 同生育期莖流主要影響因子也不完全一致 而生育后期 莖流 速率主要受到氣象因子和土壤含水率等的影響 8 19 葡萄莊 園處于半干旱半濕潤地區(qū) 夏季雨水較多 土壤水分充足 本 研究表明不同天氣下不同施肥處理間莖流速率為MF LF HF 可以看出 適量的增肥可以提高葡萄莖流 但施肥過高到會導(dǎo) 致土壤溶質(zhì)勢過高根系吸水困難從而降低了葡萄的莖流 20 鄭睿發(fā)現(xiàn)不同氮素處理下葡萄后期中氮的莖流速率逐漸高 821不同施肥處理葡萄著色成熟期莖流規(guī)律及對氣象因子的響應(yīng) 王雪夢 胡笑濤 冉 輝 等 表2 不同處理葡萄莖流速率與各氣象因子的相關(guān)系數(shù) Tab 2 Correlation coefficients between different grape stem flow rates and various meteorological factors 處理氣象因子莖流速率與氣象因子的回歸方程 決定系數(shù) R2 N HF Rn SF 0 393 9 Rn 24 114 0 791 112 VPD SF 101 35 VPD 11 244 0 633 112 RH SF 5 289 1 RH 487 47 0 597 112 Ta SF 14 461 Ra 299 18 0 486 112 MF Rn SF 0 552 8 Rn 44 391 0 798 112 VPD SF 143 44 VPD 6 5817 0 649 112 RH SF 7 4781 RH 698 7 0 610 112 Ta SF 20 133 Ra 404 8 0 482 112 LF Rn SF 0 483 7 Rn 33 561 0 827 112 VPD SF 129 04 VPD 15 044 0 711 112 RH SF 6 676 6 RH 615 75 0 659 112 Ta SF 17 942 Ra 368 54 0 519 112 注 表示達到0 01顯著水平 于高氮 13 張志亮發(fā)現(xiàn) 水分充足下桃樹莖流速率高氮 低氮 無氮 12 與本文中肥 低肥類似 而與本文中高肥莖流減小不 一致 這可能與試驗施肥定量有關(guān) 雖然兩者研究的只有氮元 素 本文研究的為氮 磷 鉀三種元素 但三種元素同增同減 故 結(jié)果都與本文有相似之處 盡管各處理施肥量不同 但葡萄莖流速率與各氣象因子的 關(guān)系基本一致 主要影響因子始終是凈輻射 該因子與葡萄莖 流的吻合度程度最高 這與岳廣陽等 21 結(jié)果一致 葡萄莖流 速率與各氣象因子都有較好的線性關(guān)系 由決定系數(shù)知相關(guān)程 度依次為 凈輻射 飽和水汽壓差 相對濕度 氣溫 這與南慶 偉等 22 結(jié)果一致 也與其他研究不完全一致 5 11 23 這可能是 由研究區(qū)域 植株本身 生育期等不同所導(dǎo)致 這也說明作物 莖流速率受多因素綜合影響 不同條件下作物莖流速率的主要 影響因子不是完全相同 莖流與氣象因子的相關(guān)分析中不同 處理莖流與氣象因子相關(guān)系數(shù)也不盡相同 說明不同處理下莖 流對氣象因子的感應(yīng)程度不同 施肥量可能改變氣象因子對植 株莖流的影響 13 4 結(jié) 論 本文利用包裹式莖流計對葡萄著色成熟期的莖流進行連 續(xù)的檢測 并根據(jù)波文比系統(tǒng)同步檢測的氣象因子 研究了不 同施肥處理下葡萄莖流變化規(guī)律與和各氣象因子的響應(yīng)關(guān)系 結(jié)果表明 不同天氣下葡萄莖流速率日變化曲線都呈 幾 字 形 不同處理間莖流速率和日積累量為MF LF HF 適量的增 加施肥量可以提高葡萄莖流速率 葡萄莖流受各氣象因子的綜 合作用 而施肥可能會改變氣象因子對葡萄莖流的影響程度 但不同施肥處理下影響最大的氣象因子均為凈輻射 莖流速率 與凈輻射 飽和水汽壓差和氣溫變現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系 與相對濕 度變現(xiàn)為負(fù)相關(guān)關(guān)系 本研究是在特定的環(huán)境 葡萄生長階段 所觀測的莖流數(shù)據(jù)進行分析的 故所得結(jié)果可能有一定局限 性 要深入研究葡萄莖流規(guī)律 還需要觀測葡萄各生育期的莖 流數(shù)據(jù) 參考文獻 1 陳立欣 樹木 林分蒸騰環(huán)境響應(yīng)及其生理控制 D 北京 北京林 業(yè)大學(xué) 2013 2 梅婷婷 趙 平 王 權(quán) 等 基于液流格型特征值和標(biāo)準(zhǔn)化方法 分析胸徑和土壤水分對荷木液流的影響 J 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報 2010 21 10 2 457 2 464 3 李 會 劉 鈺 蔡甲冰 等 夏玉米莖流速率和莖直徑變化規(guī)律 及其影響因素 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2011 27 10 187 191 4 劉 浩 孫景生 段愛旺 等 溫室滴灌條件下番茄植株莖流變化 規(guī)律試驗 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2010 26 10 77 82 5 周富彥 王密俠 寇明蕾 等 水分及氣象因子對梨棗樹莖液流影 響的研究 J 灌溉排水學(xué)報 2008 27 4 70 73 6 趙經(jīng)華 洪 明 穆哈西 等 滴灌條件下核桃樹蒸騰速率與氣象 因子的關(guān)系 J 南水北調(diào)與水利科技 2015 13 4 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LI F et al Trunk sap flow characteristics during two growth stages of apple tree and its relationships with affecting factors in an arid region of northwest China J Agricultural Water Manage ment 2012 104 none 0 202 20 VINCENT GUERIN LYDIE HUCHE THELIER CHARPENTIER S Mobilisation of nutrients and transport via the xylem sap in a shrub Ligustrum ovalifolium during spring growth N and C com pounds and interactions J Journal of Plant Physiology 2007 164 5 0 573 21 岳廣陽 趙哈林 張銅會 等 不同天氣條件下小葉錦雞兒莖流及 耗水特性 J 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報 2007 10 2 173 2 178 22 南慶偉 王全九 蘇李君 極端干旱區(qū)滴灌條件下葡萄莖流變化 規(guī)律研究 J 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究 2012 30 6 60 67 23 劉洪波 張江輝 白云崗 等 干旱區(qū)香梨莖流特征及其與環(huán)境因 子的關(guān)系 J 節(jié)水灌溉 2014 11 25 28 921不同施肥處理葡萄著色成熟期莖流規(guī)律及對氣象因子的響應(yīng) 王雪夢 胡笑濤 冉 輝 等