蓄水坑灌条件下苹果树干茎流速率规律研究

(1.山西省水利水电科学研究院，山西 太原 030002；2.水发规划设计有限公司，山东 济南 250100)

苹果是蔷薇科苹果亚科苹果属植物的果实，富含矿物质和维生素，口感可口，其树为落叶乔木[1]。针对苹果树的生长习性，孙西欢于1998年提出了蓄水坑灌法，是一种利用蓄水坑灌水、直接进行中深层灌溉的立体灌溉方法，改变了传统的果林地面灌溉方式。

蓄水坑灌法不仅能充分利用当地降雨径流，减少水土流失，还能有效保持和利用水资源，同时兼具节水、保水、抗旱等作用。根据苹果树主要的根系活动层，以及坑壁土壤湿润情况，蓄水坑的坑深一般确定为40cm或60cm；根据果树树干直径，蓄水坑半径一般为25～35cm；蓄水坑底部一般采用不透水形式[2-3]。

树木蒸腾耗水量的99.8%以上来自树干的茎流，所以树干茎流能有效反映树干的耗水能力。目前为止，蓄水坑灌经过20年的研究，已经取得了一定的进展，但在蓄水坑灌条件下苹果树干茎流的研究少之又少，因此研究蓄水坑灌条件下苹果树干茎流规律对果树蓄水坑灌的理论指导具有重要意义。本试验通过测定不同灌溉方式、不同坑深条件下的苹果树干茎流的变化，研究苹果树的蒸腾耗水能力，可为苹果树的蓄水坑灌法灌溉提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本次试验于2014年在山西省果树研究所进行，其地理坐标为东经112°32′，北纬37°23′，平均海拔为781.9m，年平均气温为9.8℃，年均降雨量约460mm，土质以粉(砂)壤土为主，土壤容重为1.47g/cm3。该地属典型的大陆性半干旱气候类型。试验所用苹果品种为三段砧木矮化红富士丹霞苹果，底部为海棠砧木，中间砧为SH系，上部嫁接红富士长富2号苹果。

1.2 试验材料与设计

本次试验选取果树研究所果树林中的3棵长势相近的5年生苹果树。试验设两种灌溉方式，分别为蓄水坑灌和地面灌溉；根据选取试验用苹果树根系分布，蓄水坑坑深设定为60cm；蓄水坑灌以灌水量为控制因子，设定两种灌水量处理，分别为充分灌溉(灌水至100%的田间持水量)和非充分灌溉(灌水至80%的田间持水量)。

苹果树树干茎流速率采用TDP插针式植物茎流计进行监测，在每棵树树干的上、中、下3个部位选取合适的位置布置探针，用锡箔纸包紧以防探针滑出或进水，以3处位置的平均值代表整棵树干的平均值。试验在5月、6月、7月、8月、9月5个月中各选择3个晴天的7∶00—17∶00进行测定，每30min测定1次，每2h记录1次数据，取3天数据的平均值为每月的日茎流速率。

1.3 测定方法

本次试验的测定项目主要为茎流速率、茎流量及气象因子。其中，茎流速率和茎流量通过采用TDP插针式植物茎流计进行监测，气象因子采用Adcon-Ws 无线自动气象监测站进行监测，监测的指标包括辐射强度、相对湿度、温度、水汽压差等。

1.4 数据处理

本次试验采用热扩散茎流计TDP(Thermal Dissipation Sap Velocity Probe) 对苹果树干茎流速率进行数据采集，气象因子采用Adcon-Ws 无线自动气象监测站进行监测，利用SPSS及Excel软件进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同灌溉方式条件下苹果树干茎流速率的日变化

从图1可看出，两种灌溉方式下的苹果树干茎流速率均呈现为抛物线曲线：早晚较小，中午11∶00左右达到一天中的最大值，午后开始降低，在15∶00后又开始逐渐增大，17∶00后又开始减小。5—6月温度较低，曲线在午后变化不是很明显，7—9月的曲线变化较为明显。5月的树干茎流速率最大，这是因为试验年的5月雨水较多，同时苹果树进入第一个幼果膨大期，对水分的需要也较大，所以5月的树干茎流速率较大。试验年6—7月的雨水较少，气温上升，苹果树的蒸腾较水分充足的5月来说较小，树干茎流速率也相对较小。8月的气温和土温渐渐升高，太阳辐射强度也随之增强，苹果树枝繁叶茂生长旺盛，果树的树冠叶面积较大，水分需求量增加，树干茎流速率随之加大。9月气温和土温均开始转低，太阳辐射强度逐渐减小，苹果树新梢停止生长，果实逐渐成熟，树叶逐渐掉落，果树蒸腾量减小，树干茎流速率开始逐渐减小[4]。

图1 5—9月不同灌溉方式条件下苹果树干茎流速率的日变化

从整体上看，蓄水坑灌条件下树干茎流速率较地面灌溉条件下要小，说明蓄水坑灌条件下的苹果树蒸腾要小一些。

2.2 蓄水坑灌不同灌水量条件下苹果树干茎流速率的日变化

由图2可知，两种灌水量条件下，苹果树干茎流速率的日变化同样呈抛物线变化：早上7∶00左右速率最低，随后开始增大，11∶00左右达到最高峰，随后开始下降。同样的，在13∶00之后，茎流速率有小回升，这是因为果树叶片在午后有“午休”现象，叶片蒸腾较小，导致苹果树干茎流速率也减小，“午休”现象结束后，苹果树蒸腾增大，茎流速率也增大，在光照强烈的月份，“午休”现象较为明显。茎流速率在太阳落山后又逐渐减小，这是因为太阳落山后，苹果树叶片的蒸腾作用减小，随之树干茎流也减小[5]。

图2 5—9月蓄水坑灌不同灌水量条件下苹果树干茎流速率的日变化

从整体上看，蓄水坑灌充分灌溉条件下的树干茎流速率较非充分灌溉条件下要小，说明充分灌溉条件下的苹果树蒸腾要小一些。

2.3 不同灌溉方式不同灌水量条件下苹果树干茎流速率与影响因子的关系

植物茎流速率的变化与环境因子具有一定的相关性，本试验采用自动气象监测站对空气温度(Ta)、空气相对湿度(RH)、光照有效辐射(PAR)、水汽压差(Vpd)等参数进行数据采集，并与苹果树干茎流速率进行相关性分析。

由表1可知，两种灌溉方式条件下、蓄水坑灌不同灌水量条件下的苹果树树干茎流速率，在5—9月，基

表1 不同灌溉方式不同灌水量条件下苹果树干茎流速率与影响因子的相关系数

注*相关显著(P<0.05),**相关极显著(P<0.01)。

本与空气温度(Ta)、光照有效辐射(PAR)、水汽压差(Vpd)呈正相关关系，与空气相对湿度(RH)呈负相关关系，但影响不显著。其中，地面灌溉的苹果树干茎流速率在6—9月均与空气温度成极显著的正相关关系(P<0.01)；蓄水坑灌充分灌溉的苹果树干茎流速率在9月与光照有效辐射成极显著的正相关关系(P<0.01)，在8月与水汽压差成极显著的正相关关系(P<0.01)；蓄水坑灌非充分灌溉的苹果树干茎流速率在8月与光照有效辐射成极显著的正相关关系(P<0.01)。

总体来说，苹果树干茎流速率与环境因子的相关关系基本表现为：Ta>Vpd>PAR>RH。

3 结 论

本文通过对不同灌溉方式、蓄水坑灌不同灌水量条件下的苹果树树干茎流速率进行测定，以及对其影响因子的分析，得出以下结论：

a.两种灌溉方式下的苹果树干茎流速率均呈现为抛物线曲线：早晚较小，中午11∶00左右达到一天中的最大值，午后开始降低，在15∶00后又开始逐渐增大，17∶00后又开始减小。从整体上看，蓄水坑灌条件下的树干茎流速率较地面灌溉条件下的要小，说明蓄水坑灌条件下的苹果树蒸腾要稍小一些。

b.蓄水坑灌不同灌水量条件下，苹果树干茎流速率的日变化同样呈抛物线变化：早上7∶00左右速率最低，随后开始增大，在11∶00左右达到最高峰，随后开始下降。同样的，在13∶00之后，因果树叶片蒸腾的“午休”现象，茎流速率有小回升。从整体上看，蓄水坑灌充分灌溉条件下的树干茎流速率较非充分灌溉条件下的要小，说明充分灌溉条件下的苹果树蒸腾要稍小一些。

c.蓄水坑灌不同灌水量条件下的苹果树树干茎流，在5—9月，基本与空气温度(Ta)、光照有效辐射(PAR)、水汽压差(Vpd)成正相关关系，与空气相对湿度(RH)成负相关关系，但影响不显著。总体来说，苹果树干茎流速率与环境因子的相关关系基本表现为：Ta>Vpd>PAR>RH。