王雪梦，胡笑涛，冉 辉，余昭君，王文娥，国银银

(西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室，陕西杨凌 712100)

蒸腾是植株耗水的主要方式，在研究植株生理内在规律上有着重要作用[1]。而植株的茎液流又可以直观的反映其蒸腾情况[2]，且测定茎流方法简单，对植株生长的影响较小，故许多学者通过测定玉米、番茄、枣树、桃树、苹果及葡萄等植株的茎液流来研究其蒸腾变化规律，可以看出影响植株蒸腾的除了作物本身，还有生物学因子(叶面积等)、气象因子、土壤含水率及根系分布等[3-8]。贾正茂等[9]研究发现，高土壤含水率比低含水率更能保证棉花茎流的产生，白天茎流波动高水大于低水，夜间相反；杜太生等[10]研究表明，葡萄局部根区交替滴灌比常规双侧滴灌茎流累积量少了25%；白岩等[11]研究得出光合有效辐射、水汽压亏缺、冠层温度与相对湿度对葡萄茎流的影响依次减弱，并建立了多元线性回归模型来预测葡萄潜在耗水；张志亮[12]等对不同水氮下桃树茎流研究表明，茎流随土壤含水量增加而增加，氮素在高水条件下也可以促进桃树茎流速率；郑睿[13]研究表明，影响酿酒葡萄茎流的气象因子主要是太阳辐射、饱和水汽压差和气温，且茎流速率在氮量适当增加下而增加。由此可见，水对茎流影响很大，肥也有一定影响。

陕西省葡萄种植面积广泛，是全省收益最高的果树之一，且种植的“户太8号”葡萄约占70%[14]。本实验选取“户太8号”葡萄，利用包裹式茎流计测定葡萄着色成熟期茎流速率，探索在不同施肥处理下的茎流速率变化规律和与气象因子之间的关系，为研究陕西半湿润区葡萄的蒸腾耗水及灌溉决策提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验区位于陕西省杨凌示范区唯尔葡萄庄园，地理位置为东经108°24′，北纬34°20′，处于半湿润半干旱气候区，年平均降雨量约550～600 mm，且夏季多暴雨，年平均蒸发量900～1 500 mm，多年平均气温12.9 ℃。供试土壤为黏性黄土，0～100 cm土层平均干容重1.434 g/cm3，田间持水量0.30 cm3/cm3(体积分数)。供试品种为“户太8号”葡萄，树龄3 a，葡萄架式采用Y形架，东西行向，株行距0.8m×3 m。

1.2 试验处理

参照当地葡萄园施肥习惯，在葡萄园常规施肥量基础上，上下浮动20%设置3个不同梯度的施肥量，设置高肥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个水平，具体施肥量(纯养分)及施肥时间见表1。灌水上限为田间持水率，灌水下限为70%田间持水率，由于试验期间降雨较多，含水率均在下限以上。田间管理按照葡萄园常规处理。

1.3 监测指标

茎流速率于2018年7月17日-8月27日用Flow32-1k型(Dynamax，USA)包裹式植物茎流计连续测量不同处理葡萄茎流速率，每个处理选取树体健康，长势良好，大小一致的植株安装茎流计，传感器安装在距离地面20 cm以上，每30 min由数据采集器自动记录一次茎流速率。每隔10～15 d需卸下进行清理晾晒的散热处理，防止传感器被腐蚀并保证葡萄的正常生长和测量数据的可靠。土壤含水率采用取土烘干法每7 d进行一次测定。

表1 不同处理施肥量及施肥时间 kg/hm2

气象指标测定，空气温度(air temperature，Ta)、相对湿度(relative humidity，RH)、和净辐射(net radiation，Rn)由位于试验区东北方100 m处的波文比系统每1 h自动测定并记录一次。

1.4 数据处理

数据分析时饱和水汽压差(vapor pressure deficit，VPD)由经验公式[15]得到：

(1)

式中：VPD为饱和水汽压差，kPa；Ta为空气温度，℃；RH为相对湿度，%。

同时采用 Excel 2010、Spss 18.0和origin 18.0对试验数据进行处理和绘图分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥条件下茎流速率日变化规律

选取典型晴天(8月14日)和阴天(8月22日)对葡萄着色成熟期茎流速率日变化规律进行分析(图1)，结果表明，不同天气情况下葡萄茎流速率变化趋势基本相同，日变化曲线都呈“几”字型，白天茎流速率高且振幅大，清晨和夜晚茎流速率缓慢甚至接近于零且振幅小[16]。晴天时，葡萄茎流速率日变化呈双峰曲线，3个处理液流在8∶00左右开始启动，12∶00-13∶00左右达到第一个峰值，3个处理茎流速率MF>LF>HF，峰值达到386.63、345.27和280.57 mL/h；16∶00左右茎流速率达到第二个峰值，F2、F3、F1茎流分别为310.64、277.53和212.79 mL/h，之后茎流速率持续下降，至18∶00开始急剧降低，21∶00左右达到最低值。阴天时，3个处理茎流速率依然是MF>LF>HF，但三者差异没有晴天时大，受气象因子波动的影响茎流速率明显低于晴天，茎流速率启动、急剧降低的时间分别为早上9∶00和下午19∶00，与晴天相比迟了1个小时左右，峰值出现时间为15∶00左右。

图1 不同天气条件下各处理葡萄茎流速率日变化规律Fig.1 Diurnal variation of grape stem flow rate under different weather conditions

2.2 茎流速率与气象因子的关系

果树的茎流速率变化反映了其蒸腾耗水情况，不仅受到植株自身的特性的影响，气象因子也是影响茎流速率的重要因素。选取MF处理(晴天8月13日-14日)茎流速率与净辐射Rn、饱和水汽压差VPD、相对湿度RH和空气温度Ta的日变化过程进行分析(图2)，葡萄茎流速率与净辐射、气温、饱和水汽压差变化基本一致，早晚净辐射为负值，气温较低，大气相对湿度较高，饱和水汽压较低，此时葡萄茎流微弱，甚至为零。早上8∶00左右净辐射从负值变为正值，同时气温开始上升，饱和水汽压差也在迅速增大，此时茎流速率开始启动。茎流速率峰值出现的时间与净辐射出现峰值基本一致，茎流速率随净辐射的增大而增大，减小而减小，可知葡萄茎流速率净辐射呈现正相关关系。气温日变化为单峰曲线，由图2可知气温与茎流速率也呈正相关关系，但茎流速率达到峰值时气温没有达到最大值，说明气温滞后于茎流速率。大气相对湿度的日变化过程与净辐射和气温相反，可以看出相对湿度与茎流速率呈现负相关关系，凌晨晚上相对湿度一直处于高值，8∶00太阳升起，相对湿度开始减小，14∶00左右达到最低值，比茎流速率第一次峰值出现时间晚，与气温一样滞后于茎流速率。饱和水汽压差是由气温和相对湿度决定的，其峰值出现时间与气温一致，与茎流速率也呈现正相关关系。晚上20∶00左右净辐射由正值变为负值，气温、饱和水汽压差也迅速减小，相对湿度迅速增大，此时茎流速率迅速减小。由此可以看出，各气象因子对葡萄茎流速率都有一定的影响且相互作用，但其中影响最大是净辐射，它通过影响气孔开合和气温来影响茎流速率[17]。

图2 晴天时葡萄茎流速率与各气象因子的日变化过程Fig.2 The daily variation of grape stem flow rate and meteorological factors on sunny days

阴天时(8月22日-23日)MF处理茎流速率与各气象因子的日变化过程如图3所示，茎流速率与各气象因子的日变化规律与晴天时基本一致，与净辐射、气温、饱和水汽压差呈正相关关系，与相对湿度呈负相关关系。但是由于阴天时净辐射、气温等气象因子都较小，受其影响，葡萄茎流速率也较晴天时小。阴天时净辐射也是早上8∶00左右由负值变为正值，但数值较小，至9∶00-10∶00净辐射数值迅速增大，此时气温、饱和水汽压差也迅速增大，相对湿度迅速减小，茎流速率也随之迅速增大。净辐射至15∶00左右达到最大，茎流速率也在此时达到最大，而晚上净辐射由负值变为正值的时间与晴天一致，都是20∶00。夜间从23∶00到次日早上9∶00气象因子都趋于稳定，特别是相对湿度、饱和水汽压差基本不变，茎流也平稳在值附近。总体可以看出，阴天时气象因子变化迟于晴天，一天中茎流速率启动时间和峰值时间也迟于晴天。

2.3 茎流速率与气象因子的相关性分析

葡萄茎流速率与净辐射、饱和水汽压差、相对湿度和气温的相关性分析中，选择测量期间晴天和阴天共8 d数据进行分析。为了减小早晚茎流过小甚至停止对相关性的影响，分析数据均选取8∶00-21∶00的测定值[8]，总数N为112。对茎流速率和各气象因子进行线性拟合(图4)，不同处理间茎流速率与不同气象因子的相关关系如表2。分析可得，HF处理下茎流速率与净辐射、饱和水汽压差、相对湿度和气温的决定系数分别为0.791、0.633、0.597和0.486，MF处理下决定系数分别为0.798、0.649、0.610和0.482，LF处理决定系数分别为0.827、0.711、0.659和0.519，且均能达到0.01显著水平。由决定系数可知，不同处理下各气象因子对茎流速率的线性相关程度依次为：净辐射Rn>饱和水汽压差VPD>相对湿度RH>气温Ta。同时可以看出，LF处理茎流速率与各气象因子的相关关系最好，其次为MF处理，HF处理最小，但MF和HF处理间差异不大。由图4可以看出，茎流速率与净辐射、饱和水汽压差和气温呈显著正相关关系，与相对湿度呈显著负相关关系。但是由于各气象因子间也相互制约和影响，故茎流速率与各气象因子间的关系也比较离散[18]。

图3 阴天时葡萄茎流速率与各气象因子的日变化过程Fig.3 The daily variation of grape stem flow rate and meteorological factors on cloudy days

图4 葡萄茎流速率与各气象因子的相关关系Fig.4 Correlation between grape stem flow rate and various meteorological factors

3 讨 论

影响葡萄茎流速率的因素有内因和外因，且相互影响。不同生育期茎流主要影响因子也不完全一致，而生育后期，茎流速率主要受到气象因子和土壤含水率等的影响[8,19]。葡萄庄园处于半干旱半湿润地区，夏季雨水较多，土壤水分充足。本研究表明不同天气下不同施肥处理间茎流速率为MF>LF>HF，可以看出，适量的增肥可以提高葡萄茎流，但施肥过高到会导致土壤溶质势过高根系吸水困难从而降低了葡萄的茎流[20]。郑睿发现不同氮素处理下葡萄后期中氮的茎流速率逐渐高于高氮[13]；张志亮发现，水分充足下桃树茎流速率高氮>低氮>无氮[12]，与本文中肥>低肥类似，而与本文中高肥茎流减小不一致，这可能与试验施肥定量有关。虽然两者研究的只有氮元素，本文研究的为氮、磷、钾三种元素，但三种元素同增同减，故结果都与本文有相似之处。

表2 不同处理葡萄茎流速率与各气象因子的相关系数Tab. 2 Correlation coefficients between different grape stem flow rates and various meteorological factors

注：**表示达到0.01显著水平。

尽管各处理施肥量不同，但葡萄茎流速率与各气象因子的关系基本一致，主要影响因子始终是净辐射，该因子与葡萄茎流的吻合度程度最高，这与岳广阳等[21]结果一致。葡萄茎流速率与各气象因子都有较好的线性关系，由决定系数知相关程度依次为：净辐射>饱和水汽压差>相对湿度>气温，这与南庆伟等[22]结果一致，也与其他研究不完全一致[5,11,23]，这可能是由研究区域、植株本身、生育期等不同所导致。这也说明作物茎流速率受多因素综合影响，不同条件下作物茎流速率的主要影响因子不是完全相同。茎流与气象因子的相关分析中不同处理茎流与气象因子相关系数也不尽相同，说明不同处理下茎流对气象因子的感应程度不同，施肥量可能改变气象因子对植株茎流的影响[13]。

4 结 论

本文利用包裹式茎流计对葡萄着色成熟期的茎流进行连续的检测，并根据波文比系统同步检测的气象因子，研究了不同施肥处理下葡萄茎流变化规律与和各气象因子的响应关系。结果表明，不同天气下葡萄茎流速率日变化曲线都呈“几”字形，不同处理间茎流速率和日积累量为MF>LF>HF，适量的增加施肥量可以提高葡萄茎流速率；葡萄茎流受各气象因子的综合作用，而施肥可能会改变气象因子对葡萄茎流的影响程度，但不同施肥处理下影响最大的气象因子均为净辐射，茎流速率与净辐射、饱和水汽压差和气温变现为正相关关系，与相对湿度变现为负相关关系；本研究是在特定的环境、葡萄生长阶段所观测的茎流数据进行分析的，故所得结果可能有一定局限性，要深入研究葡萄茎流规律，还需要观测葡萄各生育期的茎流数据。

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