不同施肥处理葡萄着色成熟期茎流规律及对气象因子的响应.pdf

文章编号 1007 2284 2020 06 0125 05 不同施肥处理葡萄着色成熟期茎流规律及 对气象因子的响应 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 摘 要 为探究葡萄着色成熟期在不同施肥处理下茎流速率变化规律和与气象因子的关系 以 户太8号 葡萄为研 究对象 对其着色成熟期进行了茎流速率和气象因子的同步监测 结果表明 葡萄茎流呈明显的昼夜变化 日变化曲线 呈 几 字形 不同施肥处理下茎流速率为 中肥 低肥 高肥 阴天时茎流启动和峰值迟于晴天 不同天气下茎流速率与 净辐射 饱和水汽压差和气温呈正相关 而与相对湿度呈负相关 施肥量不同会改变茎流速率对气象因子的响应 净辐射 是不同处理下茎流速率的主要气象影响因子 决定系数均在0 791以上 关键词 葡萄 施肥 茎流速率 气象因子 中图分类号 TV93 S663 文献标识码 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 基金项目 国家重点研发计划课题 2017YFD0201508 陕西省科 技统筹创新工程项目 2016KTZDNY 01 05 作者简介 王雪梦 1993 女 研究生 主要从事节水灌溉原理与 新技术研究 E mail 1245892685 通讯作者 胡笑涛 1972 男 博士 教授 主要从事节水灌溉理论 与新技术研究 E mail huxiaotao11 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 521中国农村水利水电 2020年第6期 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 表1 不同处理施肥量及施肥时间kg hm2 Tab 1 Different treatment fertilization amount and fertilization time 处理施肥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 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 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 VPD 0 610 8 e17 27 TaTa 237 3 1 RH 100 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 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 621不同施肥处理葡萄着色成熟期茎流规律及对气象因子的响应 王雪梦 胡笑涛 冉 辉 等 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 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 721不同施肥处理葡萄着色成熟期茎流规律及对气象因子的响应 王雪梦 胡笑涛 冉 辉 等 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 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 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 821不同施肥处理葡萄着色成熟期茎流规律及对气象因子的响应 王雪梦 胡笑涛 冉 辉 等 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 处理气象因子茎流速率与气象因子的回归方程 决定系数 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 表示达到0 01显著水平 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 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 参考文献 1 陈立欣 树木 林分蒸腾环境响应及其生理控制 D 北京 北京林 业大学 2013 2 梅婷婷 赵 平 王 权 等 基于液流格型特征值和标准化方法 分析胸径和土壤水分对荷木液流的影响 J 应用生态学报 2010 21 10 2 457 2 464 3 李 会 刘 钰 蔡甲冰 等 夏玉米茎流速率和茎直径变化规律 及其影响因素 J 农业工程学报 2011 27 10 187 191 4 刘 浩 孙景生 段爱旺 等 温室滴灌条件下番茄植株茎流变化 规律试验 J 农业工程学报 2010 26 10 77 82 5 周富彦 王密侠 寇明蕾 等 水分及气象因子对梨枣树茎液流影 响的研究 J 灌溉排水学报 2008 27 4 70 73 6 赵经华 洪 明 穆哈西 等 滴灌条件下核桃树蒸腾速率与气象 因子的关系 J 南水北调与水利科技 2015 13 4 776 779 7 张 坤 尹小宁 刘小勇 等 陇东旱地果园覆沙对苹果树蒸腾耗 水及果实品质的影响 J 应用生态学报 2010 21 11 2 755 2 762 8 郑 睿 康绍忠 佟 玲 等 不同天气条件下荒漠绿洲区酿酒葡 萄植株耗水规律 J 农业工程学报 2012 28 20 99 107 9 贾正茂 崔远来 刘方平 等 不同水分条件下棉花茎流 叶温及茎 粗变化规律 J 中国农村水利水电 2012 6 73 77 10 杜太生 康绍忠 夏桂敏 等 滴灌条件下不同根区交替湿润对葡 萄生长和水分利用的影响 J 农业工程学报 2005 21 11 51 56 11 白 岩 朱高峰 张 琨 等 敦煌葡萄液流特征及耗水分析 J 中国沙漠 2015 35 1 175 181 12 张志亮 张富仓 郑彩霞 等 不同水氮条件下桃树幼苗茎干液流 变化规律研究 J 节水灌溉 2009 2 1 4 13 郑 睿 河西绿洲农业区不同水氮条件对酿酒葡萄水分利用的 影响及水碳耦合模拟研究 D 陕西杨凌 西北农林科技大学 2013 14 常馨月 杨凌引进葡萄品种性状调查及负载量分析 D 陕西杨 凌 西北农林科技大学 2018 15 CAMPBELL G S NORMAN J M An introduction to environmental biophysics M New York USA Springer Netherlands Publisher 1998 37 75 16 凡 超 邱燕萍 李志强 等 荔枝树干液流速率与气象因子的关 系 J 生态学报 2014 34 9 2 401 2 410 17 周 源 马履一 华北平原主要造林树种107杨扦插苗夏季茎流 及耗水特性 J 浙江林学院学报 2010 27 3 391 397 18 杜 斌 交替沟灌夏玉米水分亏缺诊断与蒸腾估算研究 D 陕 西杨凌 西北农林科技大学 2018 19 LIU C DU T 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 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