新疆野杏树干液流变化与环境因子的关系*

尤璐瑶，刘立强，邓 雪，马百强，乌仁其米格，廖 康

（新疆农业大学林学与园艺学院，乌鲁木齐 830052）

野杏（Armeniaca vulgarisLam.）是新疆野果林的重要物种之一，是第三纪温带落叶林的残遗种，广泛分布于新疆伊犁等地山区，被认为是世界栽培杏的原生起源种，对栽培杏的改良驯化起过重要作用[1-2]。野杏具有重要的开发利用价值，野果林生态环境恶化对野杏的生长和繁衍造成巨大威胁，野杏资源保护是目前亟待解决的问题。水分是树木生长的重要条件和基础，而蒸腾耗水则是树木水分散失的主要途径。蒸腾耗水是复杂的植物生理过程，受树种及其生长环境、空间和时间等因素的影响[3]。树干液流是由于叶片的蒸腾拉力作用引起植物体水分通过木质部传输到叶片的过程[4]，树干液流的流量占蒸腾耗水的90%以上[5]。而通过对野杏树干液流的监测，计算树干液流量可以基本反映野杏的蒸腾耗水状况。Granier 热扩散探针法（TDP）因其在不破坏树木正常生长的情况下，进行连续监测并采集数据，其系统简单可靠，而被广泛应用[6]。根据前人对于山杏[7]、桃[8]、苹果[9]、杏李[3]等果树树干液流的研究成果，可以总结得出：果树树干液流在任何天气环境下的昼夜变化明显，并且晴天的液流速率要大于阴天，与太阳辐射和空气温度具有显著的正相关关系。目前关于野杏的树干液流等问题未见到报道，本试验采用PS-TDP8 型热耗散式树干液流测定系统连续监测野果林原生境条件下野杏液流速率，同步监测记录环境因子，并运用Pearson方法对树干液流与环境因子进行相关性分析。通过分析野杏树干液流的变化规律，揭示环境对野杏树干液流变化的影响，掌握树体蒸腾耗水规律，为分析野杏对环境变化的应激响应机制提供理论依据，进一步为野杏资源的保护提供帮助。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验在新疆伊犁新源野果林进行，在试验区设立自动气象站，2019 年气象数据监测显示：试验地当年年平均气温9.0 ℃，1 月平均气温-3.5 ℃，7 月平均气温21.8 ℃，2019 年降水较往年多，年降水量为1 195.8 mm，≥10 ℃有效积温3 026.5 ℃，年日照时数2 751 h。

1.2 试验材料

野杏的叶果有严重穿孔现象，除此之外生长状况良好。选择长势良好的2 株野杏树作为监测样本，连续监测其树干液流。样本树的基本情况如表1 所示。

1.3 试验方法

1.3.1 树干液流监测

试验于2019 年4—9 月进行。采用PS-TDP8型热耗散式树干液流测定系统监测2 株样本树的树干液流。在样本树离地面50 cm 左右处主干相对平滑的部位，用一小起子水平插入树皮，量取树皮厚度，设定钻头深度为22 mm（铜管长度+树皮厚度）。用直径为2 mm 的便携式手电钻在树干垂直线上钻2 个相距15 cm 的小孔，用小起子将小铜管插到小孔中，在上面的钻孔中放置红圈标记的探针，在下面钻孔中放置另外一个探针。用泡沫固定在探针周围，用反光膜包裹在上面，将包裹的膜与树体之间的空隙用防水玻璃胶封死，防止雨水等渗入。

表1 样本树基本概况

用CR1000 型数据采集器和PC400 来调节茎流仪的工作电压和检测热电偶，将数采箱与太阳能板和电瓶设立在样本树周围相近并空旷位置，将数据采集仪的数据采集时间设置为每10 s 采集1 次数据，每30 min 将所获得的数据平均1 次并储存。数据处理和分析根据Granier 公式进行计算[10]：

K＝（dTM-dT）/dT

Fd＝0.011 9×K1.231

F＝Fd×SA

式中K 为参数，dTM 为树干液流停止时达到的最大温差值（℃），dT 为任何某一给定时刻的温差（℃），Fd 为树干液流平均流速（cm/s），SA 为加热针处测得的边材面积（cm2），F 为瞬时液流速率（g/s）。

1.3.2 环境因子监测

采用自动气象站，实时监测试验地的空气温度（℃）、空气相对湿度（%）、太阳辐射（W/m2）、土壤温度（℃）和土壤含水量（%），将仪器设置为每1 h 记录1 次。

为综合反映大气温度与空气相对湿度的协同效应，采用水汽压亏缺这一指标，由以下公式求出[3]：

VPD＝0.611e17.502Ta/（T＋240.97）（1-RH）

式中VPD 为水汽压亏缺（kPa），Ta 为空气温度（℃），RH 为空气相对湿度（%）。

1.4 数据处理

运用Excel 2007 对数据进行整理并绘制图表，用SPSS 20.0 统计分析软件对数据进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 野果林内环境因子的变化规律

图1-a 所示，7 月平均气温最高，为22.1 ℃，4 月平均气温最低，为11.8 ℃，而5、6、8、9 月的平均气温分别为13.8、17.7、20.8、16.2 ℃，整体气温偏低。空气相对湿度相差并不明显（图1-b），4—6 月降水较多，空气相对湿度较高，7 月开始降水相对减少，空气相对湿度也相应降低，7 月与9月的空气相对湿度最低，为54%，整体湿度较高。水汽压亏缺是由空气温度与空气相对湿度决定的，7 月水汽压亏缺较高（图1-c）。太阳辐射强度7月平均值最高，为292.7 W/m2（图1-d），4 月平均值较低，为182.7 W/m2，整体太阳辐射日平均值为225.8 W/m2。

图1 新源野果林环境因子日平均变化

野果林4—9 月的土壤含水量呈现降低的趋势（图2-a），并且表层土壤含水量的变化幅度要大于深层。4 月由于化雪完毕，土壤含水量较高，随后缓慢降低；由于降水集中在4—6 月，雨水渗入土壤，因此在10 cm 和20 cm 土层的土壤含水量高于其他土层；7—8 月降水量减少，土壤含水量降低幅度变大，但10 cm 和20 cm 土层的土壤含水量受降雨影响波动较大，其余土层受降雨影响较小；9月40 cm 和50 cm 土层的土壤含水量趋于稳定。在此期间的土壤含水量降低较为缓慢，在后期降水减少后，土壤含水量有明显降低现象。土壤温度呈现“先升高后降低”的趋势（图2-b），并且各土层的温度变化一致；越接近地表的土层，受外界温度影响越大，8 月初各土层的土壤温度均达到最大值。

图2 新源野果林土壤因子日平均变化

2.2 野杏树干液流速率日变化规律

2019 年4—9 月，为充分体现野杏树干液流各月的日变化规律，选取每个月连续10 d，观察不同月份内野杏树干液流流速日变化（图3）。结果表明，2 株野杏树树干液流流速日变化规律均呈现明显的昼夜变化，且表现为昼高夜低，树干液流峰值维持的时间4—9 月呈现“由短变长，再变短”的规律，每天的峰值出现也有不同，有的只出现1 个峰值，而有的有多个峰值，当达到第1 个峰值之后，液流速率明显降低，之后再达到下1 个峰值，有单峰和多峰2 种现象。4 月开始，树体活动增强，开始展叶，蒸腾作用开始缓慢增加，树干液流也随之变化，随着叶幕形成，逐渐升温，太阳辐射增强，昼长夜短使太阳辐射时长增加，7 月的树干液流流速达到最大。在整个生长期内，2 株野杏树的液流速率明显不同，这可能由于试验样本树的冠幅不同，叶面积有所差异，导致样本树之间的蒸腾作用不同，致使样本树之间树干液流速率区别较大。

2.3 不同天气下野杏树干液流速率变化规律

选择4—9 月内每个月的晴天、阴天和雨天，比较不同天气下野杏树干液流流速变化（图4）。结果表明，各月内的液流速率均为晴天＞阴天＞雨天，晴天和阴天的树干液流速率为昼高夜低，而雨天的树干液流速率较低，昼夜变化并不明显。在晴天时，树干液流速率达到最大时会保持一段时间基本稳定不变，然后再逐渐降低；在阴天时，树干液流启动时间相对于晴天稍晚，树干液流速率表现多为“多峰”曲线，且峰值宽度相对于晴天较窄；在雨天时，树干液流变化并不大，整体较低，并且夜晚的液流速率高于白天。

2.4 野杏树干液流流量变化规律

通过对野杏树干液流变化监测，比较不同月份树干液流流量变化（表2）。结果表明：4 月的平均单位时间液流量最低，为0.73 L/h，日均液流量和月液流总量分别为17.57、351.35 L；随后每月呈递增规律，并在7 月平均单位时间液流量达到最大，为2.70 L/h，日均液流量和月液流总量分别达到64.91、2 012.29 L；8 月和9 月又开始逐渐下降。

表2 不同月份野杏树干液流流量变化

2.5 树干液流日均流速变化

通过对树干液流的监测，观察生长季树干液流流量日变化（图5）。结果表明，整个生长阶段树干液流日均液流量的变化整体表现为“先增加后降低”的趋势，呈波动性变化。可能由于试验地2019年雨水较多，树干液流的波动性较大。而在4 月可能由于野杏正处于展叶时期，而雨水也较多，树体的蒸腾作用较弱，因此日均液流量最低。随着野杏展叶结束，后期雨水减少，温度与光照强度增加，蒸腾作用增强，7 月最高，其中，7 月26 日的日均液流量达到最大，为114.72 L。整个阶段日均液流量的平均值为46.63 L。

图3 不同月份内野杏树干液流流速日变化

图4 各月不同天气条件下野杏树干液流速率变化

图5 野杏树干液流生长季日变化

2.6 野杏树干液流与环境因子的关系

通过对树干液流的监测，比较树干液流与环境因子的关系（表3）。结果表明：在野杏的生长季中，树干液流与温度、水汽压亏缺、太阳辐射总是呈现正相关，其中树干液流与太阳辐射一直为极显著正相关关系；树干液流与温度只在5 月和6 月呈极显著正相关，4 月和7 月呈显著正相关；树干液流与水汽压亏缺在4 月和5 月呈极显著正相关，6月呈显著正相关。树干液流与空气湿度一直呈负相关，在4—6 月为极显著负相关关系。树干液流与土壤水分和土壤温度只有在5 月呈现极显著相关关系，其他月份关系并不显著，除7 月外，土壤水分和土壤温度对野杏树干液流的影响正好相反。

表3 不同月份野杏树干液流速率与环境因子相关性

由此可见，太阳辐射对树干液流的影响最大，并且在7 月相关系数最大，达到0.802。其次是空气温度、空气相对湿度和水汽压亏缺对野杏树干液流的影响，土壤水分与土壤温度对野杏树干液流的影响最小。

3 讨 论

3.1 树干液流速率变化规律

在整个观测期内，由于白天的树体蒸腾作用较高，蒸腾拉力较强，进而影响到树干液流的流速，出现昼高夜低的规律，可能由于晴天的太阳辐射大、空气温度高、空气相对湿度小等环境因子影响，导致晴天与阴天树体的蒸腾作用不同，晴天的液流速率高于阴天，并且出现单峰和双峰2 种现象。而在雨天时太阳辐射和空气温度均较低，相对湿度大，蒸腾作用变弱，因此雨天的树干液流表现平稳。

这与前人对杏[11]、苹果[12]、枸杞[13]、荔枝[14]的茎干和树干液流的研究较为一致，液流表现出明显的昼高夜低的规律，并且晴天液流高于阴雨天，晴天的液流曲线峰值较宽，而阴雨天的液流启动时间比晴天晚，变化幅度晴天也大于阴雨天。

3.2 树干液流流量变化规律

野杏树干液流流量从4 月监测开始逐渐增加，7 月达到液流流量的最大值，而后逐渐降低。可能由于气温逐渐升高，太阳辐射逐渐变强，野杏经历花期开始展叶，叶幕逐渐形成并稳定，使得野杏树体蒸腾作用不断增强，促进了树干液流速率。

这与前人对仁用杏[15]、杏李[3]、‘雪花’梨[16]、枣[17]等的研究结果较为一致，液流流量以及耗水量在果树不同的时期是不一样的，前期果树树体刚开始活动，液流量少，随后，树体活动旺盛，液流量增加，到后期，树体要慢慢进入休眠，液流量也会缓慢降低。液流量的变化不仅与树体本身的活动旺盛与否有关，也与气候有密切关系。

3.3 树干液流与环境因子的关系

不同地区的环境是有差异的，野果林位于北疆山区内，由气象站监测数据可知，全年气温不高，空气相对湿度较高，而南疆的环境则光照充足，全年气温较高，空气相对干燥，湿度较低。环境不同，环境因子对树干液流的影响也会不同。

野杏树干液流与环境因子之间进行相关性分析可知，野杏的树干液流与空气温度、水汽压亏缺和太阳辐射一直呈现正相关关系，与空气相对湿度则一直呈现负相关关系，而树干液流与太阳辐射一直为极显著正相关关系。各环境因子并不是独立影响树干液流的变化，这之间存在相互制约与协调。

王志超等[18]对尾巨桉树干液流动态的结果表明，尾巨桉树干液流密度与大气温度、风速、太阳辐射、光合有效辐射和水汽压亏缺呈极显著正相关，与空气湿度呈极显著负相关。王力等[9]对黄土塬区苹果树干液流的研究表明，苹果树干液流速率与太阳辐射、水汽压差、大气温度呈显著正相关，与空气相对湿度呈显著负相关。刘温泉等[19]研究表明，‘库车白杏’树干液流速率与太阳总辐射和空气温度呈现正相关关系，而丁凡等[20]的研究表明，‘库车白杏’与空气温度、空气相对湿度和土壤温度呈正相关关系，而与太阳总辐射、饱和水汽压和风速呈负相关关系。可见即使以同种植物作为研究对象，在不同年份内由于环境因子等的变化，得出的结果也有一些不同。在不同地域内以不同的植物作为研究对象，所得结果也会有所不同。

4 结 论

在监测期间，野果林内整体气温偏低，空气相对湿度较高，7 月的水汽压亏缺较高，整体太阳辐射日平均值为225.8 W/m2。土壤含水量整体呈现降低的趋势，在0～30 cm 土层土壤含水量受降水影响会出现波动，40～50 cm 土层土壤含水量受降水影响较小。土壤温度的变化为“先升高后降低”，各土层的温度变化一致，越接近地表，土层温度受外界温度影响越大。

野杏树干液流有明显的昼夜变化，树干液流速率日变化表现为昼高夜低，在不同天气下树干液流速率呈现的规律为晴天＞阴天＞雨天，晴天与阴天速率变化白天＞夜晚。野杏树干液流在7 月的液流量达到最大，为2 012.29 L，整个生长阶段日均液流量均值为46.63 L。

环境因子与野杏树干液流的变化有着密切的关系，其中太阳辐射、空气温度和水汽压亏缺在整个生长季中与树干液流均呈现正相关关系，而空气相对湿度一直呈现负相关关系，但只有太阳辐射与液流的关系一直表现为极显著正相关，太阳辐射在7 月相关系数最大，为0.802。