陕西关中两种栽培模式下苹果树干液流特征

张维敏，刘 璐，张 勇

(陕西省农业遥感与经济作物气象服务中心，西安 710014)

苹果产业是陕西的特色优势产业。陕西气候条件优越，是世界公认的苹果最适宜生产区，是世界苹果最大产区之一，特别是渭北黄土高原，具有符合优质苹果生产的区位优势。陕西苹果种植面积73万 hm2、产量1 200万t，均居全国第一，分别占全国的近1/3和1/4[1]。苹果喜冷凉气候、喜光，一般要求年降水量在500～800 mm，生长期要求降水量在500 mm左右。陕西苹果主要种植区多年平均降水量650 mm左右，基本满足苹果生长所需，但降水量时空分布不均，苹果关键生育期易出现阶段性干旱。干旱是陕西苹果主产区最主要的气象灾害之一，对苹果开花、坐果、果实膨大及花芽分化等都会产生不利影响[2]。特别是近年来，随着气候变化对苹果产业的影响以及苹果产业投入产出增加，苹果园水分供需矛盾更加突出。因此，研究苹果树耗水特征，揭示苹果园果树与土壤水分的平衡规律，有利于制定合理的灌溉制度，提高果园水分利用效率，对促进苹果产业可持续健康发展具有重要的意义。

树干液流是植物体内由于叶片的蒸腾作用引起水分损失，使水分通过木质部从根部运输到叶片的过程，是表征植物体内水分动态变化及其生理功能的关键指标[3-4]，可以通过观测液流速率计算出植物的蒸腾耗水量[5-6]。热扩散式探针技术利用能量守恒和电热转换原理，测定树干单位边材面积液流速率[7]，该技术具有损伤小、易操作、精准度高，可连续监测、自动采集数据等优点。目前，关于苹果液流特征及其影响因子的研究较多，李青华[8]对红富士苹果树干液流特征及其与空气温度、太阳辐射等环境因子的关系，苹果树需水规律、耗水量等进行了研究；周珊珊等[9]对渭北高原矮化红富士苹果树干液流动态、蒸腾规律进行了研究。但是针对乔化、矮砧两种不同种植模式下，红富士苹果树干液流特征比较方面尚未开展相关研究。本研究主要采用热扩散液流探针法(TDP)观测苹果树干液流变化，从而分析乔化、矮砧两种模式下红富士苹果树蒸腾速率变化特征、差异，以期为苹果园水资源优化管理，提高果园灌溉效率提供科学依据。

1 研究区域概况

研究区凤翔县位于陕西关中西部，属暖温带大陆性季风气候。近39 a(1981—2019年)多年平均降水量609.1 mm，最大年降水量943.1 mm(2011年)，最小年降水量258.9 mm(1997年)，降水年内分布不均，主要集中在7—9月。年平均气温10.6～13.5 ℃，年日照时数1 612～2 164 h，年平均风速1.6～2.3 m/s，年平均相对湿度60%～80%。土壤类型主要为黄绵土、褐土、潮土等。

2 研究数据和方法

2.1 苹果树蒸腾量的测定

试验于2017年3月至2018年12月在凤翔县范家寨镇进行。苹果品种为富士，栽培方式为乔化、矮砧两种，树龄10～20 a，乔化苹果株行距3.5 m×2.5 m，矮砧株行距3.5 m×1.2 m。采用热扩散液流探针法(TDP)测定苹果树的蒸腾量。分别在试验苹果园中的矮砧、乔化种植区选择3棵长势良好具有代表性的果树，平均树高2 m左右，树干直径8 cm左右。树干通直圆满，测定部位上下30 cm处无结疤或损伤。每棵树上安装两个TDP探头，用泡沫块将探针夹住，用胶带固定后外面包裹绝缘、防辐射材料，最后用胶带密封，防止雨水进入。每10 min获取一次数据并记录，边材液流通量可由以下公式计算[10]。

(1)

(2)

2.2 气象数据

本研究所用气象数据为2017年3月1日至2018年12月31日凤翔县气象站数据，气象要素包括日降水量、日照时数，来源于陕西省气象信息中心。在研究矮砧、乔化两种模式下苹果树液流特征时，分晴天、多云、阴天、雨天四种天气类型[11]进行对比分析。根据2017—2018年试验果园苹果物候期观测，苹果3月上旬进入萌芽期，4月上旬进入开花期，下旬进入幼果期，9月上旬进入果实成熟期，11月上旬进入落叶期。将苹果生长发育期分为生长始期(3—4月)、生长盛期(5—10月)、休眠期(11—翌年2月)。本研究主要对生长始期、生长盛期苹果树液流特征进行对比分析。

2.3 数据处理

对苹果树液流速率数据、凤翔气象站数据均运用SPSS10.0统计软件和EXCEL2007进行统计分析及作图。

3 结果与分析

3.1 两种栽培模式不同天气条件下苹果树蒸腾速率日变化特征

矮砧、乔化栽培模式下，苹果树蒸腾速率在晴天、多云、阴天、雨天四种天气条件下日变化曲线呈“几”字形的单峰曲线。两种栽培模式下蒸腾速率峰值出现时间不同：晴天、多云、阴天，矮砧苹果树峰值分别出现在10:00—11:00，乔化苹果树则出现在11:00—13:00，乔化苹果树蒸腾速率峰值出现时间较矮砧苹果树滞后1～2 h；雨天乔化、矮砧苹果树峰值均出现在13:00。晴天两种栽培方式的苹果树蒸腾速率峰值出现时间最早，多云、阴天次之，雨天出现最晚。四种天气条件下，矮砧苹果树蒸腾速率均高于乔化，不同天气条件下两者最大差值不同，其中晴天最大为5.8 L·h-1；多云、阴天次之，差值分别为3.3 L·h-1、2.3 L·h-1；雨天最小为1.7 L·h-1(图1)。

图1 不同栽培模式下晴天(a)、多云(b)、阴天(c)、雨天(d)苹果树蒸腾速率日变化

3.2 两种栽培模式不同生长阶段苹果树蒸腾速率日变化特征

矮砧苹果树晴天时，00:00—07:00生长盛期蒸腾速率小于生长始期，08:00—22:00生长盛期蒸腾速率大于生长始期；阴天时，01:00—07:00、19:00—23:00生长盛期蒸腾速率小于生长始期，08:00—18:00生长盛期蒸腾速率大于生长始期；多云时，00:00—07:00生长盛期蒸腾速率小于生长始期，08:00—21:00生长盛期蒸腾速率大于生长始期。晴天、阴天、多云，矮砧苹果树生长始期蒸腾速率分别在09:00、10:00、11:00达到峰值，而生长盛期则分别在09:00、11:00、11:00达到峰值，盛期和始期蒸腾速率差值分别在18:00、11:00、17:00最大(图2a、2 c、2 e)。因雨天的观测资料少，不具有代表性，故不作分析。下同。

图2 矮砧(a、c、e)、乔化(b、d、f)苹果树不同生长阶段晴天、阴天、多云条件下蒸腾速率日变化

乔化苹果树在晴天条件下，00:00—07:00、09:00—23:00生长盛期蒸腾速率大于生长始期，仅08:00小于生长始期。阴天条件下，00:00—08:00、16:00—23:00生长盛期蒸腾速率小于生长始期， 09:00—15:00生长盛期蒸腾速率大于生长始期。多云条件下，00:00—09:00、11:00—23:00生长盛期蒸腾速率大于生长始期，仅10:00小于生长始期。晴天、阴天、多天条件下，乔化苹果树生长始期蒸腾速率分别在10:00、16:00、11:00达到峰值，而生长盛期则分别在11:00、12:00、15:00达到峰值，盛期和始期蒸腾速率差值分别在11:00、11:00、17:00最大(图2b、2d、2f)。

矮砧苹果树生长始期三种天气条件下蒸腾速率最大值均大于乔化苹果树，且最大值出现时间也较乔化苹果树早2～6 h，两者差值晴天最大为3.8 L·h-1，其次为多云2.6 L·h-1，阴天最小1.5 L·h-1。生长盛期三种天气条件下矮砧苹果树蒸腾速率大于乔化苹果树，最大值出现时间较乔化晴天、阴天提前1 h，多云同时出现，两者差值晴天最大5.2 L·h-1，其次分别为多云3.9 L·h-1、阴天3.0 L·h-1(表1)。

表1 矮砧、乔化苹果树不同生长阶段不同天气条件下日蒸腾速率最大值及其差值

3.3 主要生育期两种栽培模式苹果树蒸腾量分析

分析2017、2018年4—10月矮砧、乔化苹果树生育期内蒸腾量的日变化可知，生育期不同阶段两种栽培模式下的苹果树蒸腾量波动较大，不同生长阶段果树需水规律不同；同等灌溉量和降水量条件下，矮砧苹果树生育期内日蒸腾耗水量较乔化苹果树明显偏多；苹果树日蒸腾量对水分增加的响应有一个滞后的表现，在降水或者灌溉后的第一天会出现蒸腾量迅速增大的情况，然后逐日降低。矮砧、乔化苹果树日蒸腾量变化阶段性特征基本一致，4—5月随着气温升高，果树进入初始生育期，耗水量逐渐增加，受降水和果园灌溉共同影响，日蒸腾量较大；6—7月为苹果的快速发育期，果树所需水分增加，蒸腾耗水迅速增加，进入高耗水阶段；8月为苹果的发育中期和果实膨大期，耗水量与7月相比略有减少；9月蒸腾量增大，除了与果实膨大需要耗水有关外，还可能与果树秋梢生长耗水有关；10月苹果成熟期耗水量降低，进入成熟期的蒸腾回落阶段。

4 结论

(1)矮砧、乔化苹果树在四种天气条件下蒸腾速率日变化均为“几”字型单峰曲线，矮砧苹果树曲线升降幅度较乔化明显。晴天、多云、阴天情况下，矮砧苹果树蒸腾速率曲线峰值出现时间早于乔化。两种栽培式下晴天峰值出现时间最早且两者差异最大，雨天峰值出现时间最晚且差异相对最小。

(2)晴天、多云、阴天三种情况下，矮砧、乔化苹果树生长盛期蒸腾速率大部分时间高于生长始期。无论是生长始期还是生长盛期，矮砧苹果树蒸腾速率均高于乔化。

(3)主要生长期内，矮砧、乔化苹果树蒸腾耗水量波动较大，受需水量不同影响，不同阶段耗水量不同，矮砧苹果树蒸腾耗水量要高于乔化苹果树。