不同施肥處理葡萄著色成熟期莖流規律及對氣象因子的響應

王雪夢，胡笑濤，冉 輝，余昭君，王文娥，國銀銀

(西北農林科技大學旱區農業水土工程教育部重點實驗室，陜西楊凌 712100)

蒸騰是植株耗水的主要方式，在研究植株生理內在規律上有著重要作用[1]。而植株的莖液流又可以直觀的反映其蒸騰情況[2]，且測定莖流方法簡單，對植株生長的影響較小，故許多學者通過測定玉米、番茄、棗樹、桃樹、蘋果及葡萄等植株的莖液流來研究其蒸騰變化規律，可以看出影響植株蒸騰的除了作物本身，還有生物學因子(葉面積等)、氣象因子、土壤含水率及根系分布等[3-8]。賈正茂等[9]研究發現，高土壤含水率比低含水率更能保證棉花莖流的產生，白天莖流波動高水大于低水，夜間相反；杜太生等[10]研究表明，葡萄局部根區交替滴灌比常規雙側滴灌莖流累積量少了25%；白巖等[11]研究得出光合有效輻射、水汽壓虧缺、冠層溫度與相對濕度對葡萄莖流的影響依次減弱，并建立了多元線性回歸模型來預測葡萄潛在耗水；張志亮[12]等對不同水氮下桃樹莖流研究表明，莖流隨土壤含水量增加而增加，氮素在高水條件下也可以促進桃樹莖流速率；鄭睿[13]研究表明，影響釀酒葡萄莖流的氣象因子主要是太陽輻射、飽和水汽壓差和氣溫，且莖流速率在氮量適當增加下而增加。由此可見，水對莖流影響很大，肥也有一定影響。

陜西省葡萄種植面積廣泛，是全省收益最高的果樹之一，且種植的“戶太8號”葡萄約占70%[14]。本實驗選取“戶太8號”葡萄，利用包裹式莖流計測定葡萄著色成熟期莖流速率，探索在不同施肥處理下的莖流速率變化規律和與氣象因子之間的關系，為研究陜西半濕潤區葡萄的蒸騰耗水及灌溉決策提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗區位于陜西省楊凌示范區唯爾葡萄莊園，地理位置為東經108°24′，北緯34°20′，處于半濕潤半干旱氣候區，年平均降雨量約550～600 mm，且夏季多暴雨，年平均蒸發量900～1 500 mm，多年平均氣溫12.9 ℃。供試土壤為黏性黃土，0～100 cm土層平均干容重1.434 g/cm3，田間持水量0.30 cm3/cm3(體積分數)。供試品種為“戶太8號”葡萄，樹齡3 a，葡萄架式采用Y形架，東西行向，株行距0.8m×3 m。

1.2 試驗處理

參照當地葡萄園施肥習慣，在葡萄園常規施肥量基礎上，上下浮動20%設置3個不同梯度的施肥量，設置高肥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個水平，具體施肥量(純養分)及施肥時間見表1。灌水上限為田間持水率，灌水下限為70%田間持水率，由于試驗期間降雨較多，含水率均在下限以上。田間管理按照葡萄園常規處理。

1.3 監測指標

莖流速率于2018年7月17日-8月27日用Flow32-1k型(Dynamax，USA)包裹式植物莖流計連續測量不同處理葡萄莖流速率，每個處理選取樹體健康，長勢良好，大小一致的植株安裝莖流計，傳感器安裝在距離地面20 cm以上，每30 min由數據采集器自動記錄一次莖流速率。每隔10～15 d需卸下進行清理晾曬的散熱處理，防止傳感器被腐蝕并保證葡萄的正常生長和測量數據的可靠。土壤含水率采用取土烘干法每7 d進行一次測定。

表1 不同處理施肥量及施肥時間 kg/hm2

氣象指標測定，空氣溫度(air temperature，Ta)、相對濕度(relative humidity，RH)、和凈輻射(net radiation，Rn)由位于試驗區東北方100 m處的波文比系統每1 h自動測定并記錄一次。

1.4 數據處理

數據分析時飽和水汽壓差(vapor pressure deficit，VPD)由經驗公式[15]得到：

(1)

式中：VPD為飽和水汽壓差，kPa；Ta為空氣溫度，℃；RH為相對濕度，%。

同時采用 Excel 2010、Spss 18.0和origin 18.0對試驗數據進行處理和繪圖分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥條件下莖流速率日變化規律

選取典型晴天(8月14日)和陰天(8月22日)對葡萄著色成熟期莖流速率日變化規律進行分析(圖1)，結果表明，不同天氣情況下葡萄莖流速率變化趨勢基本相同，日變化曲線都呈“幾”字型，白天莖流速率高且振幅大，清晨和夜晚莖流速率緩慢甚至接近于零且振幅小[16]。晴天時，葡萄莖流速率日變化呈雙峰曲線，3個處理液流在8∶00左右開始啟動，12∶00-13∶00左右達到第一個峰值，3個處理莖流速率MF>LF>HF，峰值達到386.63、345.27和280.57 mL/h；16∶00左右莖流速率達到第二個峰值，F2、F3、F1莖流分別為310.64、277.53和212.79 mL/h，之后莖流速率持續下降，至18∶00開始急劇降低，21∶00左右達到最低值。陰天時，3個處理莖流速率依然是MF>LF>HF，但三者差異沒有晴天時大，受氣象因子波動的影響莖流速率明顯低于晴天，莖流速率啟動、急劇降低的時間分別為早上9∶00和下午19∶00，與晴天相比遲了1個小時左右，峰值出現時間為15∶00左右。

圖1 不同天氣條件下各處理葡萄莖流速率日變化規律Fig.1 Diurnal variation of grape stem flow rate under different weather conditions

2.2 莖流速率與氣象因子的關系

果樹的莖流速率變化反映了其蒸騰耗水情況，不僅受到植株自身的特性的影響，氣象因子也是影響莖流速率的重要因素。選取MF處理(晴天8月13日-14日)莖流速率與凈輻射Rn、飽和水汽壓差VPD、相對濕度RH和空氣溫度Ta的日變化過程進行分析(圖2)，葡萄莖流速率與凈輻射、氣溫、飽和水汽壓差變化基本一致，早晚凈輻射為負值，氣溫較低，大氣相對濕度較高，飽和水汽壓較低，此時葡萄莖流微弱，甚至為零。早上8∶00左右凈輻射從負值變為正值，同時氣溫開始上升，飽和水汽壓差也在迅速增大，此時莖流速率開始啟動。莖流速率峰值出現的時間與凈輻射出現峰值基本一致，莖流速率隨凈輻射的增大而增大，減小而減小，可知葡萄莖流速率凈輻射呈現正相關關系。氣溫日變化為單峰曲線，由圖2可知氣溫與莖流速率也呈正相關關系，但莖流速率達到峰值時氣溫沒有達到最大值，說明氣溫滯后于莖流速率。大氣相對濕度的日變化過程與凈輻射和氣溫相反，可以看出相對濕度與莖流速率呈現負相關關系，凌晨晚上相對濕度一直處于高值，8∶00太陽升起，相對濕度開始減小，14∶00左右達到最低值，比莖流速率第一次峰值出現時間晚，與氣溫一樣滯后于莖流速率。飽和水汽壓差是由氣溫和相對濕度決定的，其峰值出現時間與氣溫一致，與莖流速率也呈現正相關關系。晚上20∶00左右凈輻射由正值變為負值，氣溫、飽和水汽壓差也迅速減小，相對濕度迅速增大，此時莖流速率迅速減小。由此可以看出，各氣象因子對葡萄莖流速率都有一定的影響且相互作用，但其中影響最大是凈輻射，它通過影響氣孔開合和氣溫來影響莖流速率[17]。

圖2 晴天時葡萄莖流速率與各氣象因子的日變化過程Fig.2 The daily variation of grape stem flow rate and meteorological factors on sunny days

陰天時(8月22日-23日)MF處理莖流速率與各氣象因子的日變化過程如圖3所示，莖流速率與各氣象因子的日變化規律與晴天時基本一致，與凈輻射、氣溫、飽和水汽壓差呈正相關關系，與相對濕度呈負相關關系。但是由于陰天時凈輻射、氣溫等氣象因子都較小，受其影響，葡萄莖流速率也較晴天時小。陰天時凈輻射也是早上8∶00左右由負值變為正值，但數值較小，至9∶00-10∶00凈輻射數值迅速增大，此時氣溫、飽和水汽壓差也迅速增大，相對濕度迅速減小，莖流速率也隨之迅速增大。凈輻射至15∶00左右達到最大，莖流速率也在此時達到最大，而晚上凈輻射由負值變為正值的時間與晴天一致，都是20∶00。夜間從23∶00到次日早上9∶00氣象因子都趨于穩定，特別是相對濕度、飽和水汽壓差基本不變，莖流也平穩在值附近?？傮w可以看出，陰天時氣象因子變化遲于晴天，一天中莖流速率啟動時間和峰值時間也遲于晴天。

2.3 莖流速率與氣象因子的相關性分析

葡萄莖流速率與凈輻射、飽和水汽壓差、相對濕度和氣溫的相關性分析中，選擇測量期間晴天和陰天共8 d數據進行分析。為了減小早晚莖流過小甚至停止對相關性的影響，分析數據均選取8∶00-21∶00的測定值[8]，總數N為112。對莖流速率和各氣象因子進行線性擬合(圖4)，不同處理間莖流速率與不同氣象因子的相關關系如表2。分析可得，HF處理下莖流速率與凈輻射、飽和水汽壓差、相對濕度和氣溫的決定系數分別為0.791、0.633、0.597和0.486，MF處理下決定系數分別為0.798、0.649、0.610和0.482，LF處理決定系數分別為0.827、0.711、0.659和0.519，且均能達到0.01顯著水平。由決定系數可知，不同處理下各氣象因子對莖流速率的線性相關程度依次為：凈輻射Rn>飽和水汽壓差VPD>相對濕度RH>氣溫Ta。同時可以看出，LF處理莖流速率與各氣象因子的相關關系最好，其次為MF處理，HF處理最小，但MF和HF處理間差異不大。由圖4可以看出，莖流速率與凈輻射、飽和水汽壓差和氣溫呈顯著正相關關系，與相對濕度呈顯著負相關關系。但是由于各氣象因子間也相互制約和影響，故莖流速率與各氣象因子間的關系也比較離散[18]。

圖3 陰天時葡萄莖流速率與各氣象因子的日變化過程Fig.3 The daily variation of grape stem flow rate and meteorological factors on cloudy days

圖4 葡萄莖流速率與各氣象因子的相關關系Fig.4 Correlation between grape stem flow rate and various meteorological factors

3 討 論

影響葡萄莖流速率的因素有內因和外因，且相互影響。不同生育期莖流主要影響因子也不完全一致，而生育后期，莖流速率主要受到氣象因子和土壤含水率等的影響[8,19]。葡萄莊園處于半干旱半濕潤地區，夏季雨水較多，土壤水分充足。本研究表明不同天氣下不同施肥處理間莖流速率為MF>LF>HF，可以看出，適量的增肥可以提高葡萄莖流，但施肥過高到會導致土壤溶質勢過高根系吸水困難從而降低了葡萄的莖流[20]。鄭睿發現不同氮素處理下葡萄后期中氮的莖流速率逐漸高于高氮[13]；張志亮發現，水分充足下桃樹莖流速率高氮>低氮>無氮[12]，與本文中肥>低肥類似，而與本文中高肥莖流減小不一致，這可能與試驗施肥定量有關。雖然兩者研究的只有氮元素，本文研究的為氮、磷、鉀三種元素，但三種元素同增同減，故結果都與本文有相似之處。

表2 不同處理葡萄莖流速率與各氣象因子的相關系數Tab. 2 Correlation coefficients between different grape stem flow rates and various meteorological factors

注：**表示達到0.01顯著水平。

盡管各處理施肥量不同，但葡萄莖流速率與各氣象因子的關系基本一致，主要影響因子始終是凈輻射，該因子與葡萄莖流的吻合度程度最高，這與岳廣陽等[21]結果一致。葡萄莖流速率與各氣象因子都有較好的線性關系，由決定系數知相關程度依次為：凈輻射>飽和水汽壓差>相對濕度>氣溫，這與南慶偉等[22]結果一致，也與其他研究不完全一致[5,11,23]，這可能是由研究區域、植株本身、生育期等不同所導致。這也說明作物莖流速率受多因素綜合影響，不同條件下作物莖流速率的主要影響因子不是完全相同。莖流與氣象因子的相關分析中不同處理莖流與氣象因子相關系數也不盡相同，說明不同處理下莖流對氣象因子的感應程度不同，施肥量可能改變氣象因子對植株莖流的影響[13]。

4 結 論

本文利用包裹式莖流計對葡萄著色成熟期的莖流進行連續的檢測，并根據波文比系統同步檢測的氣象因子，研究了不同施肥處理下葡萄莖流變化規律與和各氣象因子的響應關系。結果表明，不同天氣下葡萄莖流速率日變化曲線都呈“幾”字形，不同處理間莖流速率和日積累量為MF>LF>HF，適量的增加施肥量可以提高葡萄莖流速率；葡萄莖流受各氣象因子的綜合作用，而施肥可能會改變氣象因子對葡萄莖流的影響程度，但不同施肥處理下影響最大的氣象因子均為凈輻射，莖流速率與凈輻射、飽和水汽壓差和氣溫變現為正相關關系，與相對濕度變現為負相關關系；本研究是在特定的環境、葡萄生長階段所觀測的莖流數據進行分析的，故所得結果可能有一定局限性，要深入研究葡萄莖流規律，還需要觀測葡萄各生育期的莖流數據。

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