山東丘陵區(qū)蘋果園蒸騰耗水規(guī)律研究.pdf

1、樹木整株耗水性的研究歷來是樹木水分生理學(xué)家、生態(tài)學(xué)家、林學(xué)家共同關(guān)心的問題，這一問題既是樹木水分生理的核心，也是貫穿整個森林生態(tài)和森林培育的理論基礎(chǔ)之一。近年來，隨我國農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，果樹栽植面積、果園的投入和產(chǎn)出不斷增長，果園的耗水量不斷增加。因此認(rèn)知果樹蒸騰規(guī)律和準(zhǔn)確測定果樹蒸騰量，了解果園土壤水分動態(tài)，不僅有利于合理制定灌溉制度，保證果樹節(jié)水、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，而且可以制定適合果園的節(jié)水、保水手段。
　　 本文以山東省丘陵地區(qū)

2、蘋果園為研究對象，采用熱擴(kuò)散式莖流計(jì)、光合測定系統(tǒng)、冠層分析儀、TRIME-FM土壤剖面水分速測儀、微型氣象站等先進(jìn)的儀器，于2009-2010年在山東省肥城市潮泉鎮(zhèn)優(yōu)質(zhì)紅富士蘋果園，對蘋果樹葉片蒸騰特征、果園的氣候變化、樹干邊材液流的時空變化規(guī)律、土壤水分的動態(tài)變化趨勢和果園的水分盈虧變化規(guī)律等方面進(jìn)行了系統(tǒng)試驗(yàn)研究和模擬，取得了以下研究成果:
　　 (1)夏季蒸騰作用的高峰期出現(xiàn)較早，而春季、初夏和秋季出現(xiàn)較晚，相應(yīng)的蒸騰強(qiáng)

3、度初夏季節(jié)最高，隨后逐漸降低。紅富士葉片日平均蒸騰速率的年變化呈單峰趨勢，在7月15日達(dá)到最高峰，峰值為2.726 mmol.m-2·s-1，11月16日達(dá)到最低，為0.5876mmol.m-2·s-1，兩者相差2.139 mmol.m-2·s-1。各月份紅富士葉片日平均蒸騰速率由大到小順序?yàn)?月＞7月＞8月＞4月＞5月＞9月＞10月＞11月。
　　 紅富士蘋果樹冠不同方位的蒸騰速率，西向葉片具有較高的葉片蒸騰速率，南向葉片次之

4、，再次為東向葉片，北向葉片蒸騰速率最小，但各方向葉片蒸騰速率之間除個別天差異不顯著。不同日期環(huán)境因子與蒸騰速率的相關(guān)性大小和重要程度均不相同，但PAR與蒸騰速率均呈顯著和極顯著相關(guān)關(guān)系。從整個生長季節(jié)看，大氣溫度、PAR、GS和CI與蒸騰速率呈極顯著相關(guān)。
　　 (2)紅富士蘋果離體葉片蒸騰速率是活體葉片的1.07～3.44倍，平均為1.45倍，即紅富士蘋果潛在最大葉片蒸騰速率是自然狀態(tài)下葉片蒸騰速率的1.45倍。氣孔計(jì)法與稱重

5、法測定值的比值在日進(jìn)程上呈現(xiàn)遞減趨勢，校正系數(shù)在日進(jìn)程上應(yīng)逐漸遞增，校正系數(shù)在日進(jìn)程上分別為0.24、0.32、0.71、0.88、0.83、1.00，平均取值為0.495。氣孔計(jì)法測定結(jié)果的偏離程度在日周期內(nèi)清晨最大，并隨著時間逐漸下降，6:00～10:00偏離4.24～3.11倍，10:00～14:00偏離1.40-1.14倍，14:00-18:00偏離1.20-1.00倍，生長季節(jié)平均偏離2.02倍。利用氣孔計(jì)測定值估測整株蒸騰量

6、，經(jīng)過校正紅富士蘋果生長季節(jié)的葉片蒸騰量總計(jì)為9213kg。
　　 (3)紅富士蘋果的邊材液流通量密度日變化過程基本呈現(xiàn)單峰曲線形式，生長季節(jié)7月份晴天、陰天和雨天3種典型天氣條件下，紅富士蘋果日周期樹干莖流變化過程分別呈單峰曲線、雙峰曲線和多峰曲線;晴天液流速率與PAR的相關(guān)性最大，陰天和雨天主要受大氣溫度的影響。整個生長季節(jié)來看，液流通量密度月均值從大到小排列順序?yàn)?月＞6月＞5月＞8月＞9月＞10月＞4月。
　　

7、利用Richards模型模擬液流通量密度日周期進(jìn)程，模型表達(dá)式為W=33.573(1-(-30.588)e-0.395t）-1/0.405，R2=0.99，擬合效果十分理想。
　　 整個生長季節(jié)內(nèi)，液流速率與環(huán)境因子的滯后時間呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。液流速率的變化在整個生長季節(jié)內(nèi)都提前與大氣溫度的變化，最大可提前4h左右，平均提前1.78h。液流速率的變化在生長季節(jié)的5月份到8月初基本呈現(xiàn)提前Par的狀態(tài)，在其他時間則滯后Par

8、的變化情況;整個生長季節(jié)平均滯后0.13h。
　　 對晴天、陰天和雨天測定結(jié)果分析結(jié)果表明:3種天氣狀況下，液流速率與光合有效輻射和太陽凈輻射之間的滯后時間差異性較小，與其它環(huán)境因子相比，雨天的滯后時間差異性較大。選擇1個晴天的數(shù)據(jù)做主成分分析并利用處理結(jié)果做回歸分析表明:經(jīng)過滯后時間位移處理后的數(shù)據(jù)所有環(huán)境因子都作為了第一主成分，回歸分析決定系數(shù)為0.932。進(jìn)行時滯效應(yīng)處理后的數(shù)據(jù)相關(guān)性更高，其擬合效果也更好。滯后效應(yīng)處理后

9、回歸方程為:y=2.26x-1.42 x2。
　　 (4)通過對紅富士葉片蒸騰和邊材液流特征的比較可以得出:4月份、5月份和11月份蒸騰速率較小的月份，葉片蒸騰不是引起樹干邊材液流的主要因素，水容的存在是葉片蒸騰與邊材液流相關(guān)性較小的原因。6月份到10月份蒸騰速率較大的月份，葉片蒸騰與樹干液流相關(guān)性極顯著，葉片蒸騰是引起樹干邊材液流的主要因子。因?yàn)橛兴莸拇嬖冢~片蒸騰峰值出現(xiàn)時間提前或與邊材液流峰值出現(xiàn)時間相同。
　　

10、 (5)TDP法測定紅富士蘋果樹7月份的月蒸騰量和日平均蒸騰量最高分別為101.75mm和3.28 mm，4月份的月蒸騰量和日平均蒸騰量最低分別為29.59mm和0.99mm。紅富士蘋果園生長季節(jié)果園總蒸散量為682.6mm。7月份果園蒸散量最高為137.19mm，10月份最低為44.95mm，整個生長季節(jié)果園蒸散量呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢。整個果園的果樹蒸騰量占果園蒸散的三分之二，而地表蒸發(fā)占果園蒸散的三分之一左右。地表蒸發(fā)所占果園蒸散

11、量春季最高，尤其是4月份地表蒸發(fā)占果園蒸散的70％左右，5月份占50％左右。整個生長季節(jié)果園降雨量為598.1mm，水分虧缺84.5mm。彭曼法測定果園生長季節(jié)蒸散量為714.27mm，蒸散量最高的月份為6月份，應(yīng)用彭曼法計(jì)算得到的水盈虧數(shù)值為果園虧缺116.17mm。應(yīng)用彭曼法對莖流計(jì)法進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后果園生長季節(jié)水分蒸散量為612.6mm，總計(jì)虧缺14mm。
　　 (6)蘋果園不同深度水分含量呈明顯的階梯狀分布，隨土壤深度增