黄土高原苹果树生育期树干液流特征及其影响因子研究.pdf
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1、第 卷第 期 年 月干 旱 地 区 农 业 研 究 .文章编号:():./.黄土高原苹果树生育期树干液流特征及其影响因子研究曹 铨王自奎来兴发沈禹颖(.兰州大学草种创新与草地农业生态系统国家重点实验室/兰州大学草地农业科技学院甘肃 兰州.青海大学畜牧兽医科学院/青海省畜牧兽医科学院青海省高寒草地适应性管理重点实验室青海 西宁)摘 要:为探究黄土高原半干旱区苹果树生育期液流特征及其与影响因子之间的关系于 年果树生育期利用热扩散式液流探针()对秦冠苹果树(.)液流进行了连续观测同步测定了果园土壤水分、苹果树叶面积指数、大气温度、大气湿度、太阳辐射和风速等指标并计算空气水汽压差 结果表明:苹果树在萌
2、芽开花期、幼果期、果实膨大期及果实成熟期的平均液流速率分别为.、.、.、.果实膨大期液流速率较高 液流速率具有明显的昼夜波动性不同生育时期夜间液流量约占总液流量的.茎流计测定的苹果树生育期总液流量为.其中夜间累计液流量为.全生育期内苹果树的液流速率与太阳净辐射、大气温度、水汽压差和叶面积指数均呈极显著正相关关系与风速和大气湿度呈负相关关系 萌芽开花期、幼果期及果实成熟期水汽压差是影响果树液流速率的关键因子而在果实膨大期太阳净辐射是影响果树液流速率的关键因子 果树液流速率与 土层土壤含水量相关性不显著与 土层土壤含水量显著正相关关键词:苹果树树干液流影响因子生育期黄土高原中图分类号:.文献标志码
3、:(.):().()()()()()().收稿日期:修回日期:基金项目:国家科技支撑计划项目()国家自然科学基金()作者简介:曹铨()男甘肃山丹人助理研究员主要从事果草复合系统蒸散发分配研究:.通信作者:沈禹颖()女上海人教授主要从事草地农业生态系统研究:.:黄土高原是我国重要的苹果产区 近年来该区苹果种植面积大幅提高产值效益不断增加产业化水平稳步提升苹果产业已成为当地农民增收致富的支柱产业 然而该地区降水变异大季节性分布不均且随着苹果种植规模的扩大和种植年限的增加其对土壤水分的消耗也逐渐增加苹果树生育期水分供需之间的矛盾突出 因此探究苹果树蒸腾规律、准确量化苹果树生育期耗水量对今后合理栽培种
4、植果树、提高水分利用率、实现苹果树的优质高产具有重要意义夜间液流对果树的生长具有重要作用目前在黄土高原等干旱地区已开展了大量苹果树生育期液流特征的研究工作但已有研究多侧重于探讨生育期果树蒸腾耗水量的变化对不同生育时期夜间液流特征及液流量占比的分析不足 同时有关果树蒸腾的影响因子也存在争议如周玉燕等的研究结果表明在日尺度下太阳辐射强度、相对湿度、空气温度、饱和水气压差、露点温度与树干茎流速率呈极显著相关关系风速对茎流速率也有一定影响 而张静等则发现苹果树干液流速率与水汽压差、太阳辐射、风速和地表温度仅在小时尺度上极显著相关日尺度下仅地表温度、水汽压差与苹果树干液流速率显著相关 本研究利用茎流计测
5、定了黄土高原生长季苹果树白天和夜间液流速率估算了不同生育时期蒸腾耗水量以及白天和夜间耗水量的占比分析了苹果树液流特征及其与环境因子之间的关系以期为黄土高原半干旱区苹果园水分管理以及蒸散发模型的建立提供数据支撑 材料与方法.试验区概况试验于 年 月在甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站进行 试验站位于甘肃省庆阳市西峰区什社乡(海拔 )试验区多年(年)平均降雨量.多年平均气温.、湿度.、风速.无霜期 试验期间气象资料(太阳辐射、大气最高和最低温度、最大和最小相对湿度、高处风速及降雨量等)用试验田旁 处的自动气象站()测定 年大气温度、湿度、降雨和潜在蒸散等基本气象要素的变化趋势如图 所示
6、试验站内矮化中间砧秦冠 苹果树(.)建植于 年株行距为 苹果园采取黄土高原苹果园主要的清耕管理模式定期进行除草 果树处于经济成熟期 年平均年产量分别为.、.和.年果树产量下降的主要原因是春季霜冻 根据实地观测 年苹果树生育期划分见表 图 试验点大气温度、湿度、降雨和潜在蒸散变化趋势.干旱地区农业研究 第 卷表 年苹果树生育期划分表 ()生育时期 日期 萌芽开花期 幼果期 果实膨大期 果实成熟期 落叶休眠期 .测定指标与方法.苹果树液流测定在试验区内选择 棵相同径级、生长良好、长势均匀、具有代表性的苹果树安装热扩散式液流探针 苹果树液流自 年 月 日 月 日连续测定 为避免安装高度和方位差异等引
7、起的数据误差降低地表积水、光照反射及散射对测定结果的影响探针统一安装在距离地面 高的树干北侧并用防晒膜包裹防止温度变化产生的影响使用(.)数据采集器收集数据采样时间间隔设定为 .土壤水分测定在苹果树生育期 月采用烘干法与土壤水分廓线仪(.)相结合的方法测定果园 土层的土壤水分动态每 测定 次 水分测定管布设在测定液流苹果树的行间和行向位置分别于距离树干 和 的位置上共布设 个测定点 棵苹果树合计 个水分测定管 水分测定频率为 (有降雨时进行调整).苹果树叶面积指数测定在生育期每间隔半月用 ()沿东、西、南、北 个方向分别于距树干、.、.、.、.处测定试验树的叶面积指数叶面积指数为各个测定点的平
8、均值.数据分析与作图采用饱和水汽压差()来表达温度与空气湿度的协同效应计算公式如下:.()()/()()式中为饱和蒸气压()为实际蒸气压()为最大温度()为最小温度()为平均湿度()基于 经验模型通过测定插入树干边材的上下探针的温差换算得到树干液流速率 计算公式如下:()/().()式中 为无量纲“液流指数”用于消除液流速率为 时的温差 为树干液流速率()为无液流时加热探针与参考探针间的最大温差值为两探针间瞬时温差值单株液流量计算公式如下:()式中 为每日树干液流总量()为每日取样次数为第 次取样时的液流速率()为边材面积()生育期结束后用生长锥测量为取样间隔时间()将 棵苹果树的 值平均后除
9、以由林分密度换算的单株占地面积()作为果园苹果树蒸腾需水强度()同时将全天()液流特征分为白天()和夜间()两部分平均液流速率即为各时段测定瞬时液流速率的平均值采用 和 .进行作图和数据分析 采用 相关分析法分析气象因子、苹果树叶面积指数、不同土层土壤水分和液流速率之间的相关关系 结果与分析.苹果树生育期树干液流速率变化特征苹果生育期的树干日液流速率、白天液流速率和夜间液流速率如图 所示 日液流速率随生育期呈抛物线变化趋势 在萌芽开花期苹果树干的液流速率较小至幼果期液流速率逐渐增加于果实膨大期的中期达到峰值在果实膨大期后期至果实成熟期液流速率呈下降趋势 生育期的日液流速率最小值和最大值分别出现
10、在 月 日和 月 日分别为.和.生育期内白天液流速率较夜间波动大白天液流速率最大值和最小值分别为.和.夜间液流速率的最大值和最小值分别为.和.第 期 曹 铨等:黄土高原苹果树生育期树干液流特征及其影响因子研究图 苹果树生育期液流速率变化.果树不同生育时期平均日液流速率如图 所示 萌芽开花期、幼果期、果实膨大期及果实成熟期夜间的液流速率分别为.、.、.、.白天的液流速率分别为.、.、.、.全天的液流速率分别为.、.、.、.苹果树生育期耗水量变化特征苹果不同生育时期白天、夜间以及全天的累计液流量如图 所示 累计液流量从萌芽开花期到果实膨大期逐渐增加至果实成熟期逐渐降低 白天的累计液流量高于夜间 果
11、实膨大期夜间的累计液流量最大萌芽开花期最小分别为.和.整个生育期夜间累计液流量为.白天累计液流量为.总累计液流量为图 苹果树生育期平均日液流速率变化.图 苹果树生育期累计液流量及夜间液流量占比.干旱地区农业研究 第 卷.夜间液流量在日液流量中占有一定的比重(图)萌芽开花期、幼果期、果实膨大期及果实成熟期夜间液流量分别占累计总液流量的.、.、.、.全生育期夜间液流量占累计总液流量的.日尺度下树干液流与其影响因子之间的相关性生育期日均液流速率与其影响因子之间的相关系数如表 所示 在全生育期内太阳净辐射、大气温度、水汽压差和叶面积指数等因子与液流速率均呈极显著正相关关系相关系数分别为.、.、.和.风
12、速与液流速率呈显著负相关关系相关系数为.液流速率与其影响因子之间的相关性在不同生育时期存在差异 太阳净辐射与液流速率在不同生育时期均极显著相关除萌芽开花期相关系数最小(.)其余生育时期相关系数均在.以上 大气温度与液流速率在果实成熟期相关性显著其余生育期二者均呈极显著相关关系 大气湿度与液流速率在全生育期相关性不显著但二者在幼果期、果实膨大期及果实成熟期均呈极显著负相关关系萌芽开花期为显著负相关 风速与液流速率仅在全生育期显著相关在不同生育时期相关性均不显著 水汽压差与液流速率在不同生育时期均呈极显著正相关关系叶面积指数与液流速率在萌芽开花期和幼果期显著相关其余生育时期相关性均不显著对不同生育
13、时期果树液流速率影响因子进行隶属函数分析(表)结果表明:不同生育时期影响果树液流速率的关键气象因子存在差异 萌芽开花期、幼果期及果实成熟期水汽压差是影响果树液流速率的关键因子而在果实膨大期太阳净辐射是影响果树液流速率的关键因子 果树不同生育时期大气温度和大气湿度对液流的影响均小于太阳净辐射和水汽压差且大气温度在萌芽开花期、果实膨大期及全生育期对果树液流速率的影响大于大气湿度 风速对果树液流的影响在幼果期大于大气温度在果实膨大期大于大气湿度其余各生育时期影响最小 叶面积指数对果树液流速率的影响在萌芽开花期大于风速其余生育时期影响较小但在全生育期叶面积指数对果树液流速率的影响仅次于太阳净辐射生育期
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