漫灌条件下盛果期灰枣各生育期茎流变化

程 平，李长城，李 宏*，刘 帮，张志刚，孙明森

(1.新疆林科院，新疆 乌鲁木齐 830000；2.新疆农业大学，新疆 乌鲁木齐 830052)

漫灌条件下盛果期灰枣各生育期茎流变化

程 平1，李长城2，李 宏1*，刘 帮2，张志刚1，孙明森2

(1.新疆林科院，新疆 乌鲁木齐 830000；2.新疆农业大学，新疆 乌鲁木齐 830052)

【目的】本文在常规漫灌方式下研究了盛果期灰枣各生育期耗水量变化，为盛果期灰枣的节水灌溉做准备。【方法】在漫灌条件下，对盛果期灰枣茎流进行监测，了解其茎流变化。【结果】盛果期灰枣在整个生长季中膨大期茎流总量最大为2367 218.86 g，占总生长季茎流量40.46 %，落叶期茎流总量最小为197 991.5 g，占总生长季茎流量3.38 %；各生育期的茎流量与太阳辐射、温度成正相关，与空气湿度成负相关，并在P<0.01的水平上相关性都显著；综合评价影响各生育期茎流变化的主要气象因子为太阳辐射、温度、湿度。【结论】根据不同生育期茎流量的主导因素不同来制定合理的灌溉制度，为后期盛果期灰枣的节水灌溉提供理论基础。

漫灌；盛果期灰枣；茎流总量；茎流速率；气象因子；相关性；生育期；

【研究意义】枣，新疆主要经济树种，也是我国特有的重要经济栽培树种[1]。新疆红枣种植面积和红枣产量快速增长，已成为新疆经济发展的重要支柱[2]。【前人研究进展】目前新疆红枣的主栽品种为灰枣和骏枣[3]，灰枣既可鲜食也可干食，果肉较于骏枣扎实，其营养价值较高[4-5]，相同等级的枣品灰枣经济效益高于骏枣，本实验选灰枣作为研究对象。阿克苏地区是新疆三大红枣主产区之一，阿克苏温宿县地处塔里木盆地边缘，干旱少雨，水资源短缺将成为该地区农业及社会经济可持续发展面临的重要问题[6]，随着枣林的不断成熟，大径级的枣树采取节水灌溉的措施势在必行，枣树耗水的主要方式为蒸腾[7]，Fredrik L通过研究验证晴朗天气蒸腾量与茎流量几乎相等[8]。因此了解漫灌条件下盛果期枣树整个生长季的茎流变化是必然的要求。【本研究切入点】本研究在盛果期灰枣根系分布[9-10]及沙壤土中水分运移规律[11]的情况下，采用大水漫灌方式对盛果期灰枣整个生育期进行茎流变化的研究，分析各生育期茎流量变化，揭示盛果期灰枣各生育期茎流变化及各生育期耗水总量，制定合理的灌溉制度，为后期盛果期灰枣节水灌溉研究奠定基础。【拟解决的关键问题】因此，研究漫灌方式下盛果期灰枣耗水规律，对科学合理地发展盛果期红枣节水灌溉具有重要意义[12-14]。

表1 样地土壤的主要理化性质

1 材料与方法

1.1 实验区概况

试验地位于新疆林科院佳木实验站，属温带大陆性气候，年降雨量42.4～94 mm，蒸发量2956.3 mm，干旱少雨；年日照时数2747 h，年平均总辐射量6000 MJ/m2；年均气温10 ℃土壤质地如表1[15]。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 根据枣树的生物学特性，并结合2014年观察记录情况，把用于观测的枣树的生育期划分为5个时期，萌芽展叶期、开花坐果期、果实膨大期、成熟期、落叶期，其时间分隔如表2所示。

试验地为盛果期灰枣园，树龄10～15年，地径(距离地面30 cm)范围11～13 cm，冠幅：东西方向3～4 m；南北方向3～4 m，枝下高度1.0～1.5 m，树高4～5 m。管理措施：灌水方式为漫灌，灌水定额4500 m3·hm-2，整个生育期共灌溉5次，单株年灌溉量为1.5×106kg[15]；树行南北走向，树形为主干疏散分层型、树间距4 m×4 m；施肥，春季施基肥油渣3000 kg·hm-2、二铵750 kg·hm-2、尿素1500 kg·hm-2、复合肥1500 kg·hm-2，8月施追肥二铵、尿素、复合肥一次性共1500 kg·hm-2；除草：4、5、6、7月底进行除草；打药：4月底喷施石硫合剂，6月底喷施保花坐果药剂；抹芽：6、7、8月对树体进行抹芽。

1.2.2 树干液流数据采集 采用热扩散法[16]插针式茎流计测定树干液流，计算公式：“茎流指数”(K)，该指数通过测量温度差值和流速为零时的温差最大值(dTM)而计算得出：K=(dTM-dT)/dT，用无量纲量K来计算茎流速率V，再通过茎杆的边材横截面积As(cm2)，与V组合计算得到树干液流量(体积流量)SapFlow。蒸腾耗水量(T)可根据树干液流量求出[17]。

V(cm/s)=0.0119×K1.231

(1)

SapFlow(g/h)=As×V×3600

(2)

T(g)=SF×t×99.8 %

(3)

式中：SF树干液流量，t测定时间，99.8 %表示叶片的蒸腾作用所占树干液流的比例。插针前对地径11～13 cm枯死枣树茎杆进行截断测量，共截枣树5棵，并测得边材厚度，从所得数据分析可得边材厚度占地径的34 %左右。在样株距离地面50 cm处通过一系列处理插入探针，连接探针电缆线与数据采集器(CR1000 Decagon USA)接口，设置数据采集器内的参数。测定期间每2周更换1次探头，并用双氧水进行消毒，数据30 s扫描1次，10 min记算1次均值并储存。

表2 各生育期灌水时间

1.2.3 气象数据采集 在样地附近安装了HOBO小气候仪，测定太阳辐射(ES)、空气温度(T)、空气相对湿度(RH)、风速(W)。采用EC50(Decagon USA)测取土壤温度及水分含量，探头深度为20、40、60 cm。设置数据采集器30 s扫描数据1次，10 min计算1次均值并储存，与测定树干液流数据相匹配。

1.3 茎流计的率定

茎流计的率定：实验前选定径级较小与样株相同的树种带土球移栽到花盆里，进行培育。数周后通过该样株对茎流计进行率定。将花盆口用塑料薄膜封死，防止水分蒸发。通过生长锥钻取样株，测量边材厚度，进行探针的插入。每日12: 00称取花盆重与茎流计液流总量进行对比，规定误差在95 %以内，若超出误差范围，需设置茎流计软件参数，使其在误差范围内。

1.4 数据处理

对因更换探针及停电导致树干液流缺失值，采用平均日变化法进行插补[18]，利用Excel2010，SPSS18.0对数据进行处理分析并作图。

2 结果与分析

2.1 盛果期灰枣各生育期茎流日变化

如图1所示，将5个时期的茎流量求平均值做出日均茎流量变化曲线。各时期日茎流变化曲线均为圆滑的“凸”字型单峰曲线，与卢桂宾研究的果实膨大期呈现双峰曲线不一致[19],原因分析：可能由于地理位置、树种、树龄、田间管理制度、气候条件使该样树各时期日茎流变化均为单峰；展叶期、开花坐果期、果实膨大期茎流启动时间为8：30，成熟期茎流启动时间为9：30，而落叶期茎流启动时间为10：00，开花坐果期、果实膨大期、成熟期在9：00-12：00茎流增速较大，12：00-15：00缓慢增长，时间为15：00点时茎流出现峰值，展叶期8：30-11：00茎流增速较快，随后趋于平衡，到达14：00左右出现峰值，落叶期10：00-12：00缓慢增长，12：00-18：00趋于平衡，18：00以后缓慢下降，茎流峰值出现时间为15：00，与张华艳研究的一致[20]；原因分析：可能由于大水漫灌使土壤含水率较高，盛果期灰枣处于水分充足状态，一天中中午温度最高，太阳辐射较强，湿度最小，造成茎流量的持续增加，茎流出现峰值较晚，具体造成盛果期灰枣茎流峰值延迟的因素还需后期进一步详细的研究。展叶期、开花坐果期、膨大期、成熟期、落叶期的茎流量峰值分别为2192.12、3031.81、3283.84、3291.71、883.47 g/h，平均茎流量为922.92、1388.90、1528.06、1443.31、395.59 g/h。

图1 茎流量日变化Fig.1 Daily variation of sap flow

从图1可以得出，盛果期灰枣各生育期日茎流累积量从大到小依次为果实膨大期>果实成熟期>开花坐果期>展叶期>落叶期，其值分别为21 994.87、33 091.1、36 394.99、34 378.92、9433.25 g。果实膨大期、果实成熟期、开花坐果期日茎流累积量差值较小，与展叶期、落叶期差值较大。由图2可以看出，茎流的累积量提升速度晚于茎流量启动时间约2 h，分析可得虽然茎流量启动速率较大，但启动基数较小，因此造成茎流累积量滞后于茎流速率。对盛果期灰枣各生育期茎流总量求和，展叶期、开花坐果期、果实膨大期、成熟期、落叶期茎流总量分别为461 892.37、1985 465.96、2402 069.62、859 472.9、160 365.31 g，分别占总生长季茎流量的8 %、34 %、40 %、15 %、3 %。因此可以判断盛果期灰枣各生育期日茎流量从大到小依次为果实膨大期>开花坐果期>果实成熟期>展叶期>落叶期。因此可根据盛果期灰枣的耗水量来制定漫灌条件下合理的灌水制度，为后期盛果期灰枣节水灌溉打下基础。

图2 各生育期茎流日累积量及所占总量比例Fig.2 Daily cumulative amount of sap flow and the proportion of total sap flow at each period

展叶期Leafstage开花坐果期Floweringandfruitsettingstage果实膨大期Fruitenlargement成熟期Maturity落叶期Defoliation各时期茎流总量(g)Eachperiodsapflow439926.191986121.722367218.86859974.81197991.5日均太阳总辐射量(W/m2)Averagedailysolarradiation30098.728888.1827407.6423606.6516952.44日均气温(℃)Averagedailytemperatures20.6524.4923.6115.4113.16日均湿度(%)Averagedailyhumidity5055.660.6664.6558.27

2.2 盛果期灰枣各生育期气象因子状况

各生育期期相比，展叶期太阳日均总辐射量最大为30 098.7 W/m2，日均湿度最小为50 %，但茎流总量较小，主要是因为盛果期灰枣处在展叶期，整株树叶面积小，所以茎流量较小；开花坐果期和膨大期日均太阳辐射总量分别为28 888.18、27 407.64 W/m2，日均气温分别为24.49、23.61 ℃，并且枣树坐果、果实的膨大需水量大以及叶片的完全展开因此造成茎流总量大。成熟期日均太阳总辐射、日均气温较低，空气相对湿度较大，但枣树叶片较多且完全展开，果实也需要极少的水量，因此成熟期相对于展叶期和落叶期茎流总量较大，相对于开花坐果和膨大期茎流总量较小；落叶期日均太阳辐射总量最小为16 952.44 W/m2，日均气温最低为13.16 ℃，在加上此时灰枣新陈代谢缓慢，所以落叶期的茎流总量值最小(表3)。

根据以上灰枣各生育期茎流总量以及各生育期日均气象因子，可制定更加合理的漫灌制度，在不影响灰枣正常生理活动的情况下，达到更加有效的节水目的。

2.3 盛果期灰枣各生育期茎流量与气象因子的关系

如表4～5所示，各生育期的茎流量与太阳辐射、温度成正相关，与空气湿度成负相关，并在(P<0.01)水平上相关性都显著；展叶期、落叶期影响茎流的主导因素为温度，相关系数分别为0.952、0.989；开花坐果期、果实膨大期影响茎流的主导因素为太阳辐射，相关系数分别为0.959、0.97。

表4 各生育期茎流与各气象因子的相关性分析

注：N=720，* *P<0.01。

Note:N=720，* *P<0.01.

表5 各生育期茎流与各气象因子的回归模型

对各时期的茎流量变化与气象因子进行回归分析,R2均在0.96以上，各时期的回归模型均为三次曲线模型。

2.4 不同天气对盛果期灰枣茎流变化的影响

分析盛果期灰枣整个生育期中不同(晴天、阴天、下雨天)天气对茎流量的影响，对茎流量和气象因子数据进行相关性分析，并做线性回归方程。找出不同天气的主导气象因子，了解盛果期灰枣在不同天气下的茎流变化。不同天气类型茎流量日变化规律见图3，不同天气各气象因子值见表6。

晴天太阳辐射总量大，温度高，湿度小，因此日茎流量大，其值为153 467.77 g。从日茎流曲线可以看出，茎流日变化为单峰曲线，茎流量启动时间为8: 00，茎流量迅速增加到11: 00，其后趋于平衡，13: 00达到峰值为2524.22 g/h，其后茎流量缓慢下降到19: 00，之后茎流量下降速度增加，到24: 00趋于稳定状态。

阴天太阳辐射较弱，湿度相对较大，日茎流总量相对于晴天较低为118 010.87 g。从茎流日变化曲线可以看出阴天情况下，茎流启动时间为8: 00，12: 00茎流量达到峰值为2059.97 g/h，曲线波动相对于晴天较多，茎流量趋于平稳时间点为23: 00。

雨天太阳辐射小，湿度大，气温低，是造成茎流量小的原因，茎流量值为32006.01 g/h。雨天茎流量的启动时间也是8: 00，但茎流量上升的空间有限，其茎流量峰值为1165.86 g/h时间点为13: 20。一天当中只有8: 00-15: 00、19: 00-22: 00茎流有较小的变化，其与时间茎流变化极小，甚至有时茎流变化为0，这与气象因子关系密切。

由此可知，不同的天气下，各气象因子不同，但灰枣茎流启动时间相同以及夜间茎流量趋于稳定的时间大体相同；正常晴天茎流量达到峰值时间为13: 00左右，与刘鑫，孙雨婷等研究不一致[21-22]，这与样树自身以及周围环境因素有密切的关系。由于不同的气象因子影响，不同天气条件下茎流量达到峰值的时间不同以及高茎流量的持续时间不同，造成日茎流总量的不同。

图3 不同天气类型茎流量日变化规律Fig.3 Diurnal variation of stem flow under different types of weather day

对3种不同天气的茎流量与气象因子进行相关性分析，并对茎流量曲线进行拟合，如表7可以得出，晴天、阴天、雨天天气下的太阳辐射、空气温度、空气相对湿度、风速在P<0.01条件下与茎流量相关性显著，茎流量与太阳辐射、空气温度、风速成正相关，与空气相对湿度成负相关。正常天气条件下，茎流量的主导气象因子为太阳辐射，相关系数为0.934，空气温度的影响度也较高，相关系数为0.931；阴天天气下，影响茎流量大小的决定因素为空气相对湿度，相关系数为-0.929，温度影响茎流的相关系数为0.926；雨天天气下，影响茎流量大小的决定因素为太阳辐射，相关系数为0.436，温度为第二关键因素，相关系数为0.309。以此可以推断出不同天气条件下，温度对于茎流量的变化起着十分重要的决定。

从图4可以看出，晴天和阴天条件下的拟合曲线程度较高，R2分别为0.873和0.893，其茎流量变化较有规律，回归方程分别为y=209.022-38.629X1+1.429X2-0.008X3、y=224.95-37.473X1+1.226X2-0.007X3；而雨天拟合曲线程度较低，R2=0.292，茎流变化无规律，回归方程为y=-150.371+12.502X1-0.049X2-4.495X3。从上述分析可得，晴天、阴天的气象因子变化具有规律性，而雨天的各气象因子变化无规律性，是造成不同天气下茎流量变化是否有规律性的关键所在。

表6 不同天气各气象因子值

表7 不同天气的气象因子与茎流相关性分析及回归模型

注：N=720，* *P<0.01。

Note:N=720，* *P<0.01.

图4 不同天气条件下茎流量日变化的拟合曲线Fig.4 Fitting curve of sap flow diurnal variation under different weather conditions

3 讨 论

植物蒸腾直接影响其耗水量的多少，而茎流的变化规律反映着耗水量。通过以上对盛果期枣树茎流特征以及不同天气条件下枣树茎流变化研究，可得出一下几条规律。

(1)漫灌条件下的盛果期灰枣各生育期茎流总量从大到小依次为果实膨大期>开花坐果期>果实成熟期>展叶期>落叶期，分别占总生长季茎流量的8 %、34 %、41 %、150 %、3 %。展叶期、开花坐果期、果实膨大期、成熟期、落叶期日茎流变化均为圆滑的“凸”字形单峰曲线，这与枣树生长的地理位置、气候环境、树种、树龄、田间管理以及树形有十分重要的关系。

(2)盛果期灰枣各生育期的茎流量与太阳辐射、温度成正相关，与空气湿度成负相关，并在(P<0.01)的水平上相关性都显著；展叶期、落叶期影响茎流的主导因素为温度，相关系数分别为0.952、0.989；开花坐果期、果实膨大期决定茎流的主导气象因子为太阳辐射，相关系数分别为0.959、 0.97。因此可根据各生育期影响茎流的决定因素来调节盛果期灰枣的茎流变化，例如枣树开花坐果期需要较高的空气湿度，可以增加灌水次数，减少灌水定额，以及果实成熟期为了防止枣果的裂口，就要减少枣树的灌水量。因此可根据以上数据分析，制定合理的管改制度，保证枣树的正常生理活动，增加果实产量及品质。

(3)由于不同天气条件下气象因子的不同，造成日茎流总量的不同，峰值大小、出现的时间点不同，但不同天气下的茎流启动时间，以及茎流趋于稳定的时间却基本相同。同时温度对于不同天气下的茎流量变化起着十分重要的决定，茎流量变化是否有规律性取决于各气象因子变化是否有规律性。

随着阿克苏地区成龄灰枣园的逐渐增多，水资源紧缺状况的越来越严重，对成龄灰枣的节水灌溉措施势在必行，因此对漫灌条件下盛果期灰枣的生理活动还需进一步的研究，为后期盛果期灰枣的节水灌溉制定合理有效的灌水制度，提高盛果期灰枣的产量及果实品质。

[1]王永惠. 中国果树志[M]. 北京：中国林业出版社，1993.

[2]孙雨婷. 阿克苏地区枣树茎流变化特征及影响因子研究[D]. 乌鲁木齐：新疆师范大学，2013.

[3]漆联全. 新疆红枣产业的现状、要求极其发展趋势[J]. 新疆农业科学，2010，47(S2)：8-12.

[4]刘 聪. 新疆红枣的功能性成分及加工工艺的研究[D]. 杭州：浙江大学，2014.

[5]梁 鸿. 中国红枣及红枣产业的发展现状、存在问题和对策的研究[D]. 西安：陕西师范大学，2006.

[6]刘 帮，李 宏，张志刚，等. 阿克苏地区井式灌溉方式下枣树茎流变化[J]. 西北林学院学报，2015，33(3)：54-60.

[7]张 俊，李建贵，杜 岩，等. 幼龄枣树树干液流的动态研究[J]. 应用研究，2012，18(2)：12-18.

[8]Fredrik L，Anders L．Transpiration response to soil moisture in pine and spruce trees in Sweden[J]．Agricultural and Forest Meteorology，2002，112：67-85．

[9]宋锋惠，俞 涛，卓热木·塔西.红枣根系生长与地上部生长的相关性分析[J]. 新疆农业科学，2010，47(12)：2416-2420.

[10]李 宏，杨婵婵，郭光华，等. 幼龄期红枣根系生物量空间分布特征[J]. 中南林业科技大学学报，2013(5)：59-64.

[11]张志刚，李 宏，李 疆. 地表滴管条件下低滴头流量对土壤水分入渗过程的影响[J].干旱地区农业研究，2014，32(4)：53-58.

[12]李 林，倪座山，张文新. 新疆南疆地区红枣产业现状分析及发展战略思考[J]. 落叶果树，2008(3)：34-36.

[13]宋爱红，王文龙，王仰仁. 灌水对麦田水分状况及耗水量的影响[J]. 人民黄河，2010，32(3)：76-78.

[14]胡安焱，魏光辉，董新光，等.干旱区幼龄枣树滴管耗水规律研究[J].人民黄河，2011，33(6)：79.

[15]程 平,李长城,李 宏,等.不同灌溉方式对干旱区枣树树干液流特征及果实品质的影响[J]. 浙江农业学报,2017,29(1):64-72.

[16]Granier A, Huc R, Barigah S T. Transpiration of natural rainforest and its dependence on climatic factors[J]. Agricultural & Forest Meteorology, 1996, 78(78):19-29.

[17]刘 华，佘春燕，白志强，等. 不同径级的西伯利亚红松树干液流及蒸腾耗水特征的差异[J]. 西北植物学报，2016，36(2)：390-397.

[18]Falge E, Baldocchi D, Olson R, et al. Gap filling strategies for defensible annual sums of net ecosystem exchange[J]. Agricultural & Forest Meteorology, 2001, 107(1): 43-69.

[19]卢桂宾，刘 鑫. 枣树蒸腾耗水变化规律[J]. 东北林业大学学报，2011，39(6)：38-40.

[20]张华艳. 阿克苏枣树茎流变化与气象因子的关系[J]. 农业资源与环境，2015(6)：176-177.

[21]刘 鑫，卢桂宾，刘 和. 枣树蒸腾速率变化与气象因子的关系[J]. 经济林研究，2011，29(2)：65-71.

[22]孙雨婷，叶 茂，武胜利，等. 枣树茎流变化及其与环境因子的关系[J]. 北京农业，2013(3)：38-39.

FlourishingJujubeSapFlowofDifferentGrowthPeriodsunderIrrigationConditions

CHENG Ping1，LI Chang-cheng2, LI Hong1*, LIU Bang2, ZHANG Zhi-gang1，SUN Ming-sen2

(1.Xinjiang Academy of Forestry Sciences, Xinjing Urumqi 830000,China; 2.Forestry and Horticulture College, Xinjiang Agricultural University, Xinjing Urumqi 83005,China)

【Objective】In this paper, the change of water consumption during the growth period ofZiziphusjujubain full fruit period under conventional flood irrigation was studied to prepare the water saving irrigation of jujube fruit period.【Method】Under flooding conditions, the flourishing gray jujube sap flow was monitored to understand the sap flow. 【Result】During jujube fruit period throughout the growing season, the total sap flow maximum of enlargement period was 2367 218.86 g, accounting for 40.46 % of the total growing season sap flow, and the total sap flow minimum of defoliation period was 197 991.5 g, accounting for 3.38 % of sap flow in the total growing season; The sap flow of each growth period had a positive correlation with solar radiation and temperature, a negative correlation with air humidity, and both significant at 0.01level. According to comprehensive evaluation, the main meteorological factors affecting sap flow at various growth stages were solar radiation, temperature and humidity. 【Conclusion】Depending on the dominant factors in stem flow of the different growth stages,the reasonable irrigation system would be established to provide a theoretical basis for the flourishing gray water-saving irrigation of the late date.

Irrigation; Flourishing jujube; Total sap flow; Sap flow rate; Meteorological factors; Correlation; Growth period

1001-4829(2017)10-2315-07

10.16213/j.cnki.scjas.2017.10.026

2016-11-15

国家林业公益性行业专项项目“新疆特色林果提质增效关键技术研究与示范”(201304701-2)

程 平(1985-)，男，安徽怀宁人，硕士，助理研究员，主要从事森林培育方面的研究工作，E-mail:84966324@qq.com。*为通讯作者，李 宏(1962-)，男，研究员，博士生导师，主要从事森林培育方面的研究工作，E-mail: 1097263031@qq.com。

S718.432

A

(责任编辑 陈 虹)