东北寒区日光温室葡萄液流特征及其主要环境影响因子研究

李 波，郑思宇，魏新光，王铁良，孙 君，葛 东



东北寒区日光温室葡萄液流特征及其主要环境影响因子研究

李 波，郑思宇，魏新光※，王铁良，孙 君，葛 东

（沈阳农业大学水利学院，沈阳 110866）

为了探明东北冷寒区设施环境下，葡萄液流特征及其与温室内环境因子之间的响应特征，对葡萄液流速率以及环境因子进行连续监测和系统分析，结果表明：葡萄日内液流和全生育期逐日蒸腾均呈现单峰变化趋势，日内液流峰值出现在10:30-13:00之间，在液流最为旺盛的8月，其峰值达406.32 g/h。葡萄全生育期日蒸腾量在8月变化相对最为剧烈，日均蒸腾量超过4 mm/d。液流速率与光合有效辐射 (photosynthetically active radiation，PAR)，气温、水汽压亏缺（vapor pressure deficit，VPD）及实际水汽压均表现为显著正相关（<0.01），与相对湿度表现为显著负相关（<0.01）。瞬时液流速率与日蒸腾最主要的影响因子是PAR与VPD，月尺度液流最主要影响因子在PAR与蒸腾整合变量（variable of transpiration，VT）之间变化。全生育期液流最主要的影响因子是PAR与VT，但其决定系数随研究时间尺度的增加而降低。不同气象因子与液流之间存在明显的时滞效应，PAR的启动时间及停止时间均提前于液流，到达高峰时间滞后于液流，时滞时间最长为1.5 h。VPD整体滞后于液流。

蒸腾量；气象因子；日光温室；葡萄；液流速率；时滞效应

0 引 言

树体的蒸腾过程是土壤-植物-大气连续体水分运移的一个重要环节，也是其不同的器官和其所在的环境互相作用、反馈影响的结果[1]。准确掌握树体的蒸腾特征，及其环境耦合机制，对于制定合理的灌溉制度，高效地利用水资源具有重要意义[2]。树体蒸腾监测手段众多，其中液流是反映树体蒸腾的重要表征，近年来，随着热技术的不断完善，利用其对树体液流与蒸腾进行监测的研究成果不断涌现[3-6]。但前人研究成果主要集中于液流分布特征、变化规律，液流与蒸腾时空尺度转化，以及液流与环境因子耦合机制方面[5,7]。大量研究结果表明液流的日内大多呈现单峰或多峰变化趋势，其变化和辐射、光合有效辐射、气温、风速、相对湿度、饱和水汽压等微气象因子密切相关[2,8]，同时液流的变化存在明显的时滞现象，但是时滞的程度与特征存在较大的差异[9-11]。此外，Du等[9]发现影响植物液流量的因素会随着树种、生长状况、生长地情况、土壤特性等而不同，这就表明了液流与各环境因子之间关系较为复杂多变，不同的植物与不同环境条件下其响应程度差异较大。

前人在树体液流特征及其与环境因子的相互作用机制上进行了大量研究，但这些研究成果大多在大田或林地观测条件下获得，而在设施条件下，特别是东北寒区日光温室栽培条件下，果树液流特征及其与环境因子的相互作用关系研究还较为少见，在设施环境下由于人为地改变了能量的传输途径，使得设施环境因子的变化更为复杂，因此研究日光温室条件下果树的液流特征及其环境响应机制，具有重要意义。中国日光温室农业于20世纪70年代起源东北地区，目前东北地区日光温室面积占设施农业面积的50%以上，是现代设施农业主要存在形式。同时东北地区也是中国设施果树栽培的核心分布区域之一，设施果树面积达2.4×104hm2，约占全国面积的37.5%[12]，本文以东北地区第一大设施果树葡萄为研究对象，研究在日光温室种植条件下葡萄的液流特征及其与环境因子之间相关关系，以期揭示冷寒区日光温室葡萄的蒸腾耗水特性及其环境耦合机制，为设施果树节水与设施环境精准控制提供决策依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2017年5月1日－2017年10月31日在沈阳农业大学北山科研试验基地44号日光温室大棚内展开。试验区位于N41.82°，E123.57°。温室类型为辽沈III型日光节能温室[13]。温室设计为单面采光抛物面式，长60 m，宽8 m，砖土墙高4 m，棚膜采用PVC防老化塑料无滴膜，保温措施采用防雨棉被覆盖。供试土壤0～60 cm层容重为1.44 g/cm3，田间持水率为0.223 cm3/cm3。在每个小区（面积为9 m2）铺设厚度为2 mm的PVC板，垂直埋深为80 cm来进行水分隔离，防止各小区之间土壤水横向扩散。所有试验小区耕作、施肥、病虫害防治处理均相同。

1.2 供试材料

供试材料为欧亚种葡萄玫瑰香（Midknight Beauty）2015年3月25日完成定植，葡萄于每年4月28日左右施基肥（鸡粪干含有机质62%，粗蛋白素30%，氮磷钾8%左右）1次，施用量为3.3×104kg/hm2，生育前期施尿素（288 kg/hm2），生育后期选用德国康朴特种肥，施用量为450 kg/hm2（N含量14%、K含量24.9%，P含量3.5%），每个生育期施1次肥，在浆果膨大期及果实着色期加施特种肥。每小区种植葡萄树为6棵，均采用Y型葡萄棚架，每年4月初期进行修剪，葡萄的藤长控制在3.5～4.5 m，新稍长度控制在50～80 cm，其他田间管理措施参考当地设施葡萄生产实际进行。

1.3 试验处理及方法

在实验小区中选取5棵生长状况相似且良好，树干较为通直的葡萄树来进行研究，表1为观测样树参数。葡萄灌溉采用设施自动控制灌溉系统，葡萄全生育期土壤水势控制在田持的60%～80%，当葡萄水势低于下限阈值时开始灌溉当达到上限阈值时停止灌溉。

表1 观测样树参数Table 1 Parameter of sample-tree used for sap flow measurement

1.3.1 液流测定

采用树体包裹式液流监测系统（Flower32-1K，SGB-9）对全生育期葡萄液流动态进行监测。传感器安装在葡萄树主干灌溉水位以上，垂直距地面约为20 cm。用锡箔纸对传感器进行包裹以防其与外界环境发生热效应。用CR1000型数据采集器进行数据的采集，采集频率为15 min/次。包裹式茎流计（Flower32-1K）利用热平衡原理，其液流计算公式为

式中F为t时刻瞬时茎流，g/h；in为输入的热量，W；Q为径向散热，W；Q为竖向导热，W；为水的比热，4.186 J/(g·℃)；为竖向2个热电偶电压和的平均值，℃；

1.3.2 气象数据

在温室中心位置布设小型气象站，测量要素包括：太阳总辐射（R，W/m2）光合有效辐射（photosynthetically active radiation，PAR，mol/(m2·s)）、气温（T，℃）、相对湿度（RH，%）以及实际水汽压（，kPa）。测定频率为0.5 h/次。水汽压亏缺（vapor pressure deficit，VPD）由空气温度与相对湿度计算可得。为便利分析树干液流对气象因子响应，引入蒸腾整合变量（variable of transpiration，VT，kPa (W/m2)1/2)），VT由VPD及R计算可得[9,14-15]，计算公式如下

VT=VPD·(R)1/2（2）

1.3.3 葡萄日蒸腾量确定

葡萄日蒸腾量由全天瞬时茎流积分得到，计算公式如下

式中T为单株葡萄日蒸腾量，mm；为试验区内葡萄平均日蒸腾量，mm；为试验区面积；为葡萄树编号；为小区内葡萄株数。

1.4 数据分析

本研究采用Microsoft Excel软件对葡萄树液流数据进行整理和计算，使用SPSS19.0（SPSS Inc. Chicago，USA）对试验期内所获得的液流及气象数据进行方差分析、回归分析和相关分析，并用Origin9.0（OriginLab，USA）软件进行图表绘制。

2 结果与分析

2.1 葡萄液流与蒸腾特征

2.1.1 葡萄液流日内变化规律

本文在葡萄全生育期各（5－10月）月内分别选取典型日5～10 d，对其日内液流变化特征及其季节性变化过程进行分析。所选各典型日气象环境条件相似，均为晴天，结果如图1可知，葡萄各个生育期液流速率日变化均呈现明显的昼夜节律，总体上表现为单峰变化趋势。白天液流强度较大，夜间存在微弱液流，液流的波动随着辐射的增大而增强。随着太阳辐射逐渐增强，设施内气温逐渐升高，液流量在10:30－13:00达到最大值，并持续较长时间的高峰值波动现象；随着太阳辐射的减弱，温度的降低，液流量逐渐减少，在17:30左右开始下降，在20:30之后基本停止。各个时期葡萄树的液流量在夜间差异不大，但在白天表现出明显的差异。7月、8月液流启动时间早且增加速度快，在11:00左右液流量达到峰值，7月最大液流速率达到315.37 g/h，8月最大液流速率达到406.32 g/h。这是由于葡萄树叶的增多、设施内温度的增高，与此同时，葡萄也正处于果实膨大着色及成熟期，树体需不断的吸收水分来维持自身生长，导致树体液流速率较大。生长季后期（9－10月）液流速率明显减弱，10月份最大液流速率为8月份的62.9%，这是因为葡萄在10月下旬开始出现落叶现象，逐渐进入了休眠期，对水分需求不敏感，导致液流速率较其他月份相比有明显的下降。整个生育期来看，其日均液流速率大小依此为8月>7月>9月>6月>5月>10月。

注：图中数据为每月内分别选取的典型日5～10 d的平均值。下同。

2.1.2 不同天气条件下葡萄液流差异

液流的瞬时变化特征与天气状况密切相关，为此选取晴天，多云和阴雨天3种典型天气状况下液流特征进行比较，为了避免不同生育阶段对液流状况的影响，在葡萄生长最为旺盛的7月，选取3～5个典型晴天（296.896 W/m2）、阴雨天（185.342 W/m2）及多云天（211.982 W/m2）对其液流状况进行比较分析。其日变化如图2所示。3种典型天气的液流速率均呈现明显的昼夜节律，白天的液流速率变化呈多峰曲线，峰值会出现波动现象且晴天、多云的波动较雨天剧烈，夜晚均存在微弱的液流。在晴天条件下，液流速率快速达到最大值（最大值为354.52 g/h），且峰值持续时间（晴天条件下液流速率在最大值的80%～100%范围内波动所持续的时间）较长（约6 h），其最大值到达时间比阴雨天早2.5 h左右。阴雨天葡萄的液流速率变化较缓慢且峰值较低，其最大值较晴天降低50.32%，两者之间差异明显；多云与阴雨天的液流启动时间差异不大，多云天的峰值较阴雨天提前0.5 h左右，其液流峰值为晴天的60.98%。统计表明，晴天、多云与阴雨天的平均液流速率分别为127.00、67.42、64.81 g/h，晴天约是阴雨天的1.96倍。3者的液流峰值、持续时间及波动范围存在差异性，但不同天气条件下，液流启动时间及基本停止时间基本一致，这是因为3者观测时间相近，所处生育阶段和土壤水分状况基本相同所致。总体而言，不同天气状况会对液流峰值、峰值持续时间和液流的波动范围产生较大的影响，但是对液流启动与停止时间影响不大。

图2 不同天气条件下葡萄液流速率日变化

2.2 葡萄日蒸腾变化

根据公式（3）、（4）得到了葡萄全生育期日蒸腾量变化，如图3所示。5月15日至5月28日这期间因观测设备原因导致数据缺失。总体而言，葡萄全生育期日蒸腾呈现单峰变化趋势，生育初期（5月）较少，此阶段为葡萄的新梢生长期，日均蒸腾量为1.76 mm/d。而到了葡萄果实成熟期及着色期日（7、8月）均蒸腾量达到了2.41、2.91 mm/d，在8月葡萄日蒸腾量均维持在相对较高水平，最高日蒸腾量为4.10 mm/d，而后逐渐降落至2.85 mm/d，这是由于此阶段果实被采摘，果树耗水有明显下降，在10月份的日均蒸腾量仅为0.79 mm/d。葡萄全生育期的日蒸腾量变化呈现明显的季节变化特征，5－10月蒸腾量呈现低-高-低变化趋势，随着葡萄叶的生长以及叶面积指数的增大，日蒸腾量也表现出明显的增加趋势。这说明葡萄全生育期的日蒸腾变化主要是受树体本身发育阶段的控制，但相邻日蒸腾值会出现波动，这种日液流变化的波动主要受气象因子影响。为了进一步阐明温室葡萄日蒸腾的变化规律，有必要对不同生育阶段葡萄日内液流变化及其与环境因子的响应关系进行系统研究。

图3 葡萄全生育期日蒸腾变化

2.3 葡萄液流与温室内气象因子的响应

为了系统的研究液流与温室内气象因子的响应关系。本文对生长季6－10月内测定的液流、日蒸腾与主要气象因子：PAR、T、RH、VPD以及进行相关分析，如表2所示。由于5月设备故障，数据缺测较多，不进行分析。结果表明，不论是全天液流速率还是白昼（05:00－19:00）液流速率其与PAR、T、VPD及均表现为显著正相关关系（<0.01），与RH表现为显著负相关关系（<0.01）。液流速率对各气象因子的响应程度均依次为：PAR＞VPD＞＞RH＞，且白昼时间段内对诸因子的响应程度要高于全天（00:00－24:00）。同时日蒸腾（日液流的累积量）与环境因子的响应关系也与液流速率基本相似，但瞬时蒸腾（液流速率）与气象因子的关系略好于日蒸腾，即随着研究时间尺度的加大，液流和气象因子的关系在减弱。由此可见不同的时间尺度会影响到其响应程度，在相同的时间（研究）尺度上，不同的数据步长对结果也有一定影响。但不论是白昼液流、全天液流还是日蒸腾，PAR和VPD始终是其最主要的影响因子。

表2 生长季不同时期葡萄树液流速率与环境因子相关分析Table 2 Correlation between grape sap flow rate and environmental factors at different stages of growing season

注：表中*表示显著（<0.05），**表示极显著（<0.01）

Note: *indicate significant, significant at<0.05. **indicate extremely significant effect at<0.01.

为进一步分析液流瞬时速率与其主要影响因子（PAR、VPD）之间的关系，选取不同生育期内代表月份液流与PAR、VPD数据进行回归分析，结果如图4可知，液流与PAR呈现良好的正相关关系，总体上来说，随着PAR的增加，液流先快速增加，然后增速变缓，趋于稳定并有下降趋势，同时随着PAR的增加，液流的波动范围变大，总体变化呈“喇叭”形状，研究月份的不同，“喇叭”的大小也不相同。当PAR较低时，它是液流最主要控制因子，但是随着PAR数值的加大，其对液流的控制逐渐减弱，不再是液流的主要限制因子，此时液流的波动主要受到其他环境因子的制约。同时，PAR对液流的影响存在明显的时间变异性，不同月份决定系数存在差异，逐月液流与PAR的决定系数在0.60～0.77范围内波动。8月份的决定系数（2=0.61）低于其他月份，且喇叭口呈现为最大，点最为离散，这可能是葡萄此时正处于果实着色及成熟关键时期，需水最为旺盛，灌水频繁，土壤水分波动较为剧烈的缘故。8月较比其他月份来说，虽然相关关系有所下降，但PAR依然控制着液流的波动范围。PAR与液流的相关性大小依次为：6月>10月>8月。

生育期各代表月VPD与液流的影响关系如图5所示。由图可知，VPD对液流的影响与PAR类似，2者也存在良好的正相关关系和明显时间变异性。各月回归方程的决定系数在0.39～0.55内波动，数据也呈现明显的“喇叭”形状，且各月影响程度均小于PAR，各月VPD对液流影响大小依次为：10月>8月>6月。由此可见，生育期内各月液流对PAR的响应程度均高于VPD。换言之，就逐月数据而言，PAR始终是液流最主要的控制因子。

图4 生育期气象因子（PAR）与蒸腾的关系

图5 生育期气象因子（VPD）与蒸腾的关系

对葡萄全生育期（6－10月）PAR、VPD和液流进行相关分析（图4d、图5d），发现2因子和液流关系与逐月数据类似，但决定系数有所降低。PAR、VPD与液流回归方程的决定系数分别为0.60和0.40（表3），可见，液流速率与PAR、VPD之间的关系不仅存在时间变异性，还存在明显的时间尺度效应，逐月液流速率对PAR及VPD的响应要优于全生育期尺度。换言之，随着研究时间尺度的增加，液流和PAR、VPD两气象因子的相关性变弱。这主要是因为，在全生育期尺度上的液流不仅受到气象因子的影响，还受生育阶段的调控所致。

表3 葡萄树生育期内各月树干瞬时液流与气象因子回归模型

根据图4、图5和表2的研究结果，PAR和VPD均为葡萄液流最主要的影响因子，前者主要反映了液流的能量来源与光量驱动力，后者代表了区域水汽梯度与蒸腾拉力，而蒸腾整合变量VT是考虑PAR与VPD的综合指标[14]，既可以表征太阳辐射状况，又可以表征空气水汽亏缺状况。为了综合考虑太阳辐射和水汽梯度对液流的影响，基于全生育期液流数据，建立了基于PAR和VPD，两个单气象因子的一元与二元回归模型，以及复合因子VT回归模型，并与单因子模型拟合精度进行比较，结果如表3所示。就全生育期数据而言，单因子PAR与复合因子VT对液流均具有较好的回归关系，其决定系数分别为0.60与0.58，优于多因子回归方程（2=0.53），以及单因子VPD回归方程的结果（2=0.40）。由于复合因子VT与液流在全生育期尺度上也具有良好的回归关系，为了深入探求VT与液流的相关关系，有必要对其生育期内逐月数据进行进一步分析。

图6可知，VT与液流的关系，与PAR、VPD相似，生育期各代表月以及全生育期（6－10月）内，液流与VT之间均具较强的正相关关系，但全生育期的决定系数要低于逐月数据。逐月VT与液流的关系在10月份最好（2=0.83），各月份相关性排序为：10月>6月>8月。本文研究发现生育期各月及全生育期液流与VT、PAR之间相关性均明显高于VPD。但液流与VT之间的相关性只有在8月（2=0.64）、10月（2=0.83）大于PAR，而其他月份PAR则表现出最高的相关性，即单因子PAR与复合因子VT对液流的控制呈现明显的时间变异性，部分月份PAR是液流最主要的控制因子，部分月份VT是液流最主要的控制因子，Du[9]研究表明液流与VT之间的相关性要高于任意单一气象因子，这与本研究结果并不一致，这可能与研究对象及研究环境的差异有关。

图6 蒸腾整合变量（VT）与蒸腾的关系

总体而言，PAR、VT与液流的相关性，呈现明显的时间变异性和时间尺度效应，生育期内各月液流最主要的控制因子在PAR和VT间波动。虽然逐月液流与两因子的2存在波动，但其值均大于全生育期。换言之，随着研究时间尺度大增大，气象因子对液流的控制力在减弱。

2.4 葡萄液流与气象因子间的时滞效应

液流的时滞现象是指其变化规律与气象因子不同步的现象[10]。液流的时滞现象受不同植物种类、不同立地条件与环境、不同阶段多重影响[16-17]。根据图4、图5可知，在较小时间尺度上，PAR、VPD是液流最主要的气象影响因子，为此选取生育期不同月份多个典型日(图1)，对其3者（液流、PAR、VPD）日内变化过程重点分析，其变化关键时间节点及其与液流的时滞特征，结果如表4所示。从表中可以看出，VPD的启动时间，到达高峰时间以及下降时间均为正值，VPD的变化整体滞后于液流速率，其中到达最高峰时间的时滞现象最为明显，最大时滞时间为2.5 h。而液流与PAR之间时滞关系较VPD来说更为复杂，太阳辐射的启动时间提前于液流或基本同步，时滞时间在0~1.5 h之间变化，且随着生育期的延长，其时滞时间呈现先增加后减小的趋势，在生育初期的5、6月份和生育末期的10月份，时滞时间均较大。而在生育中期的7、8月份，时滞时间为0.5 h，2者变化几乎同步，这主要是因为夏季辐射强度增加较快，能迅速达到激发树体液流启动时所需的光照强度。PAR在到达最高峰时间上滞后于液流达到最高峰的时间在0.5～1.5 h之间波动，而在基本停止时间上均为负值，这表明当太阳辐射未达到峰值时，液流已经停止上升，当太阳辐射停止时，液流会减少直到基本停止。换言之，太阳辐射的峰值时间总是滞后于液流，而下降及停止时间均提前于液流，这种现象是由于作物本身的水分调节导致的，是为了实现对葡萄叶的保护，防止叶片被灼伤形成的一种生理保护机制[18-19]。总体而言，液流的启动会滞后于PAR，达到峰值的时间提前于PAR或基本同步，而停止总体滞后于PAR，而VPD的启动则几乎与液流同步或略微滞后。

表4 液流速率与光合有效辐射、饱和水汽压差的时滞时间比较

注：表中时间差以液流为参考，正数表示滞后于液流的时间，负数表示提前与液流的时间[18]。

Note: The time difference was based on the flow, a positive number indicated the time lags behind sap flow, and a negative number indicated the time before the sap flow[18].

3 讨 论

葡萄不同的立地条件、生长环境、以及水肥与园艺管理措施，均会对其液流过程造成显著影响。本研究发现，在日光温室种植条件下，葡萄瞬时液流最主要的气象影响因子为PAR和VPD，这与Tie等[14]研究结果一致，但与杜太生等[20]、张小由等[21]、程平等[22]学者的研究结果不一致，3位学者研究均表明影响植株瞬时液流的主要气象因子为PAR和气温。造成这种试验结果的差异，可能主要是由日光温室特殊环境条件以及树种不同所导致的。在日光温室种植条件下，温室内保温、增温效果显著，不仅夜间温度较室外偏高，而且升温迅速，降温缓慢，温度不再成为制约液流的一个主要因素。同时温室种植条件下，空气对流较差，形不成明显风速。这与西北沙漠绿洲区气温较低、风沙较大形成鲜明的对比，这就导致以上结论与本文有所不同。

大量研究结果表明，环境因子对液流的影响存在明显的时间变异性和时间尺度效应[23-25]。本研究结果显示，日光温室葡萄瞬时液流和日蒸腾最主要的影响因子均为PAR、VPD，但月液流的影响因子在PAR和VT之间变化，这和Tie等[14]的研究结果不一致，Tie等在对华北半湿润丘陵区杨树液流的研究结果表明，不同时间尺度上，液流最主要影响因子均为PAR，且PAR对液流的影响程度大于任何单一因子或复合因子。此研究结果与Du等[9]研究结果不同，Du等认为VT对液流的影响要大于PAR。本研究结果表明；在全年尺度上，复合因子VT对液流的影响（2=0.60）比PAR略小（2=0.58），但二者差异不大。在月尺度上，液流最主要的影响因子在VT和PAR之间变化。这与Chen[26]和Liu[27]等研究结果不同，Chen和Liu等的研究结果表明液流与复合因子的相关性要大于任何单一影响因子。同时本研究发现，PAR与葡萄瞬时液流的相关性最好，与日、月以及全生育期液流的相关性逐渐降低，即随着观测时间尺度的增加，气象因子对液流的控制力在减弱，这与魏新光[18]的研究结果一致，魏新光等通过对不同时间尺度枣树液流主要影响因子对比分析发现，在全生育期尺度上，液流的变化趋势主要受树体生长发育阶段的控制。Chen等[26]对枣树、以及Ayyoub等[28]对橄榄树和核桃的研究中也得到类似结果。

树体液流的时滞现象普遍存在，但不同树种、不同气象，不同立地条件，其时滞程度、时滞持续时间等差异较大。本研究发现，液流达到峰值时间比PAR会提前0.5～1.5 h。这与魏新光等[29]对西北旱区枣树研究结果不一致，魏新光等研究发现，枣树的液流最大可比PAR提前3 h达到峰值，这主要是因为在旱区种植条件下，土壤水分成为植物液流主要的限制因素，当土壤水分较高时，时滞现象不显著，当土壤水分较低时，时滞现象明显。液流与气象因子之间的时滞程度随生育期变化而变化，葡萄生育旺盛的7－8月时滞时间较短。这与王慧梅等[30]的研究结果趋势相近，但与魏新光[18]研究结果存在差异。王慧梅等通过对东北兴安地区落叶松液流的研究发现，液流时滞现象冬春季最显著，夏季不显著，这主要因为东北兴安地区降水较为充沛，土壤水分对液流不造成有效制约。但魏新光[18]，Chen等[26]基于西北旱区条件下开展试验，土壤水分亏缺严重，因而时滞更为明显。此外，树干液流与受环境因子的综合作用，仅研究单一因子与液流的时滞现象，研究结果可能存在不合理，不科学。探讨多因子对液流时滞的综合作用也是今后的一个研究方向。

4 结 论

植物蒸腾是一个复杂的过程，除了受自身特性影响以外，还受周围环境因子的综合影响。本文以日光温室葡萄为研究对象，通过对连续监测数据的分析来阐明液流特征及其与气象因子的关系。结论如下：

1）晴天条件下，各月液流呈明显的日内单峰变化趋势。阴雨天、多云天及晴天的平均液流率分别为64.81、67.42、127.0 g/h。由于太阳辐射的不同，三者液流量及波动范围表现出不同程度的差异，但均具有明显的昼夜节律变化。

2）从葡萄生育期（5－10月）液流日变化特征来看，液流月速率变化强度由大到小排列顺序为：8月>7月>9月>6月>5月>10月。葡萄全生育期日蒸腾量呈现出较为明显的季节变化特征，从各生育期日蒸腾量均值来看，果实成熟期及着色期达到2.41～2.91 mm/d，而到了葡萄生育后期日均蒸腾量减少为0.79 mm/d，生育期内最大日蒸腾量为4.10 mm/d。

3）葡萄瞬时液流速率，日蒸腾最主要影响因子是PAR与VPD，逐月液流最主要影响因子在PAR与蒸腾整合变量（VT）之间变化，全生育期液流最主要影响因子是PAR与VT，构建了全生育期液流与PAR、VT、VPD以及PAR和VPD的经验回归方程，决定系数分别达到0.6，0.58，0.40与0.53。

4）液流速率与PAR、VPD之间存在明显的时滞效应，VPD整体滞后于液流速率，最大时滞时间为2.5 h。PAR的启动时间与基本停止时间均提前于液流的（最早提前1.5 h），在到达峰值时间上，PAR会滞后于液流，最长时滞时间为1.5 h。

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Study on sap flow characteristics of grape and its environment influencing factors in cold regions of northeastern China

Li Bo, Zheng Siyu, Wei Xinguang※, Wang Tieliang, Sun Jun, Ge Dong

(,,110866,)

Transpiration of plants is a complex process, it not only affected by its own characteristics, but also affected by the surrounding environmental factors. In order to explore the characteristics of grape sap flow and its relationships with environment factors in the cold areas in northeastern China, grape sap flow rate and meteorological factors were monitored and analyzed systematically. Results showed that the daily transpiration of grape sap flow and daily transpiration in the whole growing period showed a trend of single peak changes, intraday peak values occurred between 10:30-13:00, the peak values reached 406.32 g/h at the most vigorous August. Under the clear weather condition, the flow in each month showed a clear trend of single peak change. The sap flow rates in rainy, cloudy and sunny days were 64.81, 67.42 and 127.00 g/h, respectively. Due to the difference in solar radiation, the fluid flow and fluctuation ranges of three weather conditions showed differences. The daily transpiration of grape was the most severe at August during the whole growth period, and the daily average transpiration exceeded 4 mm/d. From the mean value of transpiration for each growth period, the value reached 2.41-2.91 mm/d during the fruit ripening period and the coloring period, while the average daily transpiration decreased to 0.79 mm/d during the late growth period of grape, and the maximum daily transpiration during the growth period was 4.10 mm/d. The changes of daily grape transpiration in the whole growth period showed obvious seasonality, and overall presented a high-low-high trend. From the daily changes of the sap flow during the growth period (May-October), the monthly variation of the sap flow rate from the largest to the smallest was: August>July>September>June>May>October. The positive correlation between grape sap flow rate and PAR, VPD, VT (variable of transpiration) were significant (<0.01), and the negative correlation between sap flow rate and RH (relative humidity) (<0.01). The main influencing factors of instantaneous flow rate and daily transpiration were PAR and VPD. At month scale, the most important influence factor changed between PAR and VT. The main influencing factors of sap flow during the whole growth period were PAR and VT, however, the coefficient of determination would decrease as the study time scale increases. Constructing regression equations of sap flow and PAR, VT, VPD, PAR and VPD during the whole growth period, and the coefficient of determination were 0.60, 0.58, 0.40 and 0.53. The results showed that in different meteorological factors and sap flow, the time lag varied obviously, there is a significant time lag between the sap flow rate and PAR, VPD. PAR start-up time and stop time were ahead of the sap flow, the peak time was behind sap flow, the longest time lag of PAR was 1.5 hour. VPD lags behind the flow fully.

transpiration; meteorology; solar greenhouse; grape; sap flow rate; time lag

李 波，郑思宇，魏新光，王铁良，孙 君，葛 东. 东北寒区日光温室葡萄液流特征及其主要环境影响因子研究[J]. 农业工程学报，2019，35(4)：185－193. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.04.023 http://www.tcsae.org

Li Bo, Zheng Siyu, Wei Xinguang, Wang Tieliang, Sun Jun, Ge Dong. Study on sap flow characteristics of grape and its environment influencing factors in cold regions of northeastern China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(4): 185－193. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.04.023 http://www.tcsae.org

2018-06-06

2019-02-05

国家自然基金（51709174）；辽宁省博士科研启动基金（20170520169）；中国农科院重点实验室开放基金（FIRI2017-07-01）

李 波，教授，主要从事日光温室节水灌溉理论和技术研究。 Email：250077704@qq.com

魏新光，博士，主要从事农业节水与水资源高效利用领域的研究。Email：weixg_wi@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.04.023

S663.1

A

1002-6819(2019)-04-0185-09