基于树干茎流速率变化的白玉兰大树栽植养护技术研究

有祥亮  张冬梅 张 浪  李 玮  傅仁杰  罗玉兰  尹丽娟  

通过长期连续监测白玉兰茎流速率，将树液流动规律结合物候期、成活生长状况来判断移植、排涝、浇水、遮阴、喷淋等最佳时间和栽前修剪恰当程度，使得栽植养护措施由定性到定时定量精准实施更有科学依据。早春日最大茎流速率超过2.5 cm/h，花芽萌动，开始进入最佳移植期，持续到盛花期之前。盛花期后至叶芽开裂前为第2个最佳移植期。6月中下旬，如果连续2～3个晴天，或者晴、阴、雨相间天气连续一周，日均茎流速率低于1.62 cm/h，则该树生存受到威胁，需及时排查和清除积水等障碍因素，恢复树势。7月中下旬，如果连续2～3个晴天，日均茎流速率低于3.76 cm/h，则该树生存受到威胁，需及时排除高温、强光照等障碍因素，尽快恢复茎流速率，维持良好树势。

茎流速率；移栽时间；修剪强度；排涝；遮阴

白玉兰（Yulania denudata），为木兰科（Magnoliaceae）玉兰属落叶乔木，起源地和分布区域主要在中国[1]，为重要观赏树种，花期为2月底到3月中旬[2]。作为上海市市花，白玉兰是上海城市绿化景观营造不可或缺的重要树种。第十届中国花卉博览会在上海崇明开展，以白玉兰为代表的玉兰园惊艳亮相。其中白玉兰的大树移栽起到了短期成园、快速成景的效果。但由于白玉兰为肉质根，不耐积水也不耐强光照射，导致移栽成功的难度加大，尤其是在类似花博园区地势低洼、高地下水位、高盐碱的立地环境下，移栽成功面临极大考验。因此为了能够提高成活率，需在移栽时间、栽前修剪、栽后养护上采取更加精准的措施。过去，在移栽时间上和移栽当年夏季的养护上，白玉兰大树移植仅满足于符合一般大树移栽的基本要求，如秋季落叶后至春季发芽前进行，栽前适当修剪、夏季高温多雨季节注意排涝和适当遮阴等。然而，这些要求是粗线条的、定性的，精准的移栽时间、及时的排涝、恰当的修剪程度等只能靠经验和估摸来操作。

保证移栽大树成活的关键是树体自身的水分平衡，即根系吸水与蒸腾和生理耗水之间的平衡。近年来，国内外学者提出了各种不同的树木水分的研究方法，而利用茎流仪对树干茎流监测是判断根系吸水状况的重要手段，其在测定树干茎流方面有着精准、连续的优点，被普遍应用于树木蒸腾耗水研究[3-4]。裴志永、王力等，唐达等分别研究了毛乌素沙地沙柳、苹果树、荒漠灌丛的茎流特征，通过茎流仪测定植物的蒸腾耗水，利用水分蒸腾规律实现科学灌溉节约用水[5-8]。孙守家等、高强等分别对银杏和玉兰断根和移栽后的树体水分状况进行研究，建立模型并预测水分失衡程度，给出带土球、剪叶片、喷蒸腾抑制剂等保水措施[9-10]。本研究通过长期连续监测白玉兰茎流速率，从树液流动规律结合物候期、成活生长状况来判断移植、排涝、浇水、遮阴、喷淋等最佳时间和栽前修剪恰当程度，使得栽植养护措施由定性到定时定量的精准实施更有科学依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于上海市园林科学规划研究院（北纬31°9′15″，东经121°26′36″）青松科普基地，平均海拔2.2 m；属亚热带季风气候，年均温17.8℃，极端最高温在7、8月可达到39.9℃，冬季最低气温可达-12℃；四季分明，全年降水主要集中在5～9月，有春雨、梅雨、秋雨3个雨期，年降雨量为1 159.2 mm；夏季盛行东南风，冬季盛行西北风；全年无霜期约230 d。土壤质地黏重，平均 pH值为7.79，以砂粉黏重土壤为主，体积质量偏高，土壤孔隙较差[11]。

1.2 试验材料

选择胸径15～20 cm，高度7～9 m的白玉兰大树10株，带土球栽植，土球直径为6～8倍胸径。

1.3 试验方法

1.3.1 树木栽植

2020年早春花芽萌动期，群植3株胸径20 cm白玉兰大树，株距2 m，土球直径为8倍胸径。栽植前，在保留树冠外形的前提下，修剪掉包括病弱枝、过密枝、重叠枝等枝条在内的总枝量的1/3。同时，在相邻区域，孤植1株同规格、同土球大小的白玉兰大树，栽前修剪同上，强度较轻，为原枝量的1/4。

栽植方法为同一大穴栽植3株群植树，另外穴栽植孤植树，皆为平植，栽后土球略高出地面，穴底无排水设施。夏季7～8月份晴热天气早晚各喷淋一次。

2021年分别在早春花芽萌动期和花后展叶前，群植和列植6株胸径15 cm白玉兰大树。土球直径为6倍胸径。修剪强度为总枝量的2/3。树穴底部有排水设施（表1）。

表1 试验树木栽植及处理情况

1.3.2 数据测定及处理

对白玉兰生长指标、生理指标、树干茎流及气象因子进行测定，通过Excel和SPSS24.0软件进行统计、计算，并绘图、制表进行相关分析。

（1）生长指标测定。平均叶片面积大小（mm²）：选取大树健康成熟叶片，每树同一方向随机取叶10片，采用Yaxin-1241便携式叶面积仪测定其叶面积，并求取平均值；新梢生长量（cm）：选择当年新生的枝条，用钢皮卷尺测定其长度。

（2）生理指标测定。叶绿素相对含量：每星期定时对采取的叶片用SPAD502叶绿素仪分别测定每片叶子的上部、中部、尖部的叶绿素相对含量，最后求取平均值为所测叶片的叶绿素含量。

（3）树干茎流的测定。采用美国Dynamax公司生产的FLGSTDP包裹插针式植物茎流仪通过热交换的原理对试验的白玉兰各安装型号为（TDP-30）探针。

具体安装方法为：在探针安装处刮去样木的粗皮，采用特定规格的钻头，依据仪器自带模型沿树干纵向垂直钻取直径1.5 mm的孔洞，插入（TDP-30）探针，探针插好后，用泡沫块将探针夹住，用胶带固定后外面包裹绝缘、防辐射材料，最后用胶带密封，防止雨水进入。每个植物茎流计有上下两个探针，其中含有一条加热线（即安在上面的探针）和一对或多对T-型热电偶。上面的探针使用恒定电流加热，下面的探针作为对照不加热。当树木边材的热量传导随茎流速度的增加而增加时，树木边材的热扩散随茎流的增加而增加，从而导致加热源温度的降低。组成完整安装后自动采集和记录茎流数据，数据采集的间隔期为10 min，得到的数据通过云传输与建立超级终端的笔记本电脑相连。

树干茎流速率是根据Grannier（1996）定义的公式计算[12-14]：

式中：K为无量纲参数；dT是测定期间各测点TDP探头两个探针之间的瞬时温差（℃），dTmax为测定期间的最高探针温差（℃）；V是树干的茎流速率（cm/h）。

（4）气象因子的测定。在所测树木附近安装DCH20自动气象观测站，由气象因子测定系统与树干茎流计同步测定太阳总辐射（ESR）空气温度（T）、空气相对湿度（RH）、风速（WS）、降雨量（MM），所得数据与终端电脑后台可下载查看。

2 结果与分析

2.1 通过茎流速率变化对适宜栽植时间的分析

2.1.1 早春茎流速率变化与物候期

从图1、图2可看出，在2020年12月28日之前，树干日最大茎流速率0.4～2.0 cm/h，树液流动缓慢，维持在休眠末期的较低水平。但从2020年12月29日开始，2020年12月31日、2021年1月1日-2日，日最大茎流速率皆超过2.5 cm/h，其中2021年1月2日甚至达到5.29 cm/h的高位。树液流动加快，表明休眠结束，根系吸水能力增强。物候观测也表明花芽开始萌动，进入膨大期（表2）。

1. 2020年12月16日-31日茎流速率日变化

2. 2021年1月1日-15日茎流速率日变化

表2 白玉兰早春开花物候期

2021年1月1日-2月9日继续处于花芽膨大期，日最大茎流速率达到和超过2.5 cm/h的日数达到19天（图2、图3）。2月10日进入现蕾期。2月14日进入始花期，其中2月15日茎流速率为2.61 cm/（h图3）。2月17日-23日进入盛花期，茎流速率快速升高，在2月18日、22日分别达到4.15 cm/h、4.38 cm/（h图4）。3月1日-12日花后展叶前茎流速率变化趋缓（图5）。

3. 2021年2月1日-15日茎流速率日变化

4. 2021年2月16日-28日茎流速率日变化

5. 2021年3月1日-15日茎流速率日变化

2.1.2 茎流速率与适宜栽植时间

从表3可以看出，2021年春季花芽萌动期和花后展叶前2个时间段栽植的白玉兰大树成活率皆达到100%，生长状况良好，新梢生长量、平均叶面积、叶绿素相对含量等生长及生理指标与原地生长的白玉兰相对照，非常接近。

表3 不同栽植时间白玉兰成活生长情况（截至2021年5月20日）

白玉兰在春季树液开始流动，当2020年12月29日茎流速率达到2.5 cm/h后，根系活性增加，吸水能力增强，休眠的花芽开始萌动，移栽进入第一个最佳时期，此期一直持续到2021年2月9日。此移植期茎流速率大多低于3.0 cm/h。2021年1月17日群植3株白玉兰，当日最大茎流速率2.88 cm/h，处在芽萌动期，且茎流速率较低的水平。

当2月17日-23日盛花期过后，2月24日-3月14日叶芽裂开前，茎流速率低于2.0 cm/h，又处于较低水平，此期为移栽的第二个最佳时期。其中，2021年3月4日列植的三株白玉兰大树，当日最大茎流速率仅为1.09 cm/h，处在叶芽开裂前的较低水平。

总之，在江南地区，白玉兰栽植一般在树木秋季落叶后至翌年春萌芽前进行。落叶后随着气温逐渐走低，树木进入休眠状态，冬季过后，早春随气温逐渐回升，休眠解除，根系恢复活力，白玉兰花芽开始萌动，树液流动。当日最大茎流速率达到2.5 cm/h后，即可开始移栽。随着盛花期到来，茎流速率明显上升，此时不宜移植，盛花期过后，茎流速率下降，在叶芽裂开前处在较低水平，又可开始移栽。

2.2 通过茎流速率变化对夏季养护措施的分析

2.2.1 树穴排水与茎流速率变化

从图6可以看出，2020年6月中下旬，降雨频繁，天数达12天，降雨强度高，其中6月12日，降雨量7 mm，6月15日两次强降水，合计雨量14.6 mm，6月23日降水13.6 mm。相应地，3株群植的白玉兰大树茎流速率发生变化，从图7看出，其中两株表现正常的植株在经历6月23日的强降雨之后，平均日最大茎流速率在24日、26日、30日逐渐增高，从6.10 cm/h至11.83 cm/h，最后达到14.89 cm/h。而根部积水植株尽管在6月17日之前茎流速率大多高于正常植株，但从6月18日后茎流速率逐渐低于正常植株。6月23日后尽管正常植株茎流速率明显升高，而积水植株茎流速率一直在低位徘徊，日最大茎流速率低于2.70 cm/h，与此同时，树冠叶片也出现萎蔫、枯黄现象，至7月上旬枝条失水干枯，树木死亡。通过树穴通气管检测，土球根系底部1/3范围内积水严重。而正常植株底部并无积水。

6. 2020年6月10日-31日降雨量日变化

7. 2020年6月10日-31日茎流速率日变化

从6月中下旬茎流速率的变化来看，正常植株茎流速率的日平均值为1.62 cm/h，而死亡植株的茎流速率日均值为1.23 cm/h。在该时间段，如果连续2～3个晴天，或者晴阴雨相间天气连续一周，日均茎流速率低于1.62 cm/h，则该树生存受到威胁，需及时排查和清除积水等障碍因素，恢复树势。

2.2.2 修剪、遮阴与茎流速率变化

从图8看出，在2020年7月中下旬，当年春季群植与孤植的白玉兰大树茎流速率出现了前期相似，后期差异巨大的现象。在7月16日-20日，两者相差无几，7月21日-24日孤植白玉兰日最大茎流速率逐渐低于群植白玉兰。7月25日后孤植白玉兰茎流速率一直在低位波动，最大值仅为1.0 cm/h，明显低于群植白玉兰同期茎流速率。与此同时，从7月22日开始，树冠叶片也相继出现萎蔫、枯黄现象，至7月底枝条失水干枯，树木死亡。

8. 2020年7月16日-31日茎流速率变化

2020年7月后半月，正是夏季高温、少雨、光照强烈的时段。最高温度超过35℃的天数达到9天（图9），太阳总辐射强度超过400 w/m2的天数达到11天（图10），降雨稀少，总降雨量只有15 mm（图11）。在此不利气象条件下，当年孤植的白玉兰大树由于因移植受损的根系还在恢复期，栽前修剪强度低（只有总枝量的1/4），加之缺乏遮阴措施，尽管晴天早晚各有1次树冠喷淋，仍然没有解决树体水分失衡问题，在大量蒸腾失水与根系有限吸水的情况下，树木逐渐走向死亡。而群植白玉兰栽前修剪强度高（总枝量的1/3），蒸腾耗水较少，兼有侧方遮阴的便利，加之树冠喷淋，在综合防护措施之下，茎流速率持续维持较高水平，保证了树体水分平衡，树木得以正常生长。

9. 2020年7月16日-31日气温变化

10. 2020年7月16日-31日太阳总辐射强度变化

11. 2020年7月16日-31日降水量日变化

从2020年7月后半月茎流速率的变化来看，正常植株茎流速率的日平均值为3.76 cm/h，而死亡植株的茎流速率日均值为0.90 cm/h。在该时间段，如果连续2～3个晴天，日均茎流速率低于3.76 cm/h，则该树生存受到威胁，需及时排除高温、强光照等障碍因素，尽快恢复茎流速率，维持良好树势。

3 结论与讨论

通过茎流速率观测和移植后的成活生长表现得出，白玉兰大树移植有2个最适时间段：（1）早春花芽萌动后至盛花期之前。当早春日最大茎流速率超过2.5 cm/h，花芽萌动开始，根系活力增加，移栽后利于根系伤口愈合。盛花期茎流速率明显增高，根系吸水负荷较大，如果此时移栽，带有伤口的根系受损更严重；（2）盛花期后至叶芽开裂前。此期茎流速率回落到低于2.5 cm/h的较低水平，根系吸水负荷下降，利于移栽。叶芽开裂后，进入展叶期，茎流速率又迅速升高，不再适合移栽。

白玉兰根系肉质，对土壤的透气性要求高，夏季暴雨很容易因积水损伤根系，导致生长不良甚至死亡。6月中下旬正常植株茎流速率的日平均值为1.62 cm/h，而死亡植株的茎流速率日均值为1.23 cm/h。在该时间段，如果连续2～3个晴天，或者晴、阴、雨相间天气连续一周，日均茎流速率低于1.62 cm/h，则该树生存受到威胁，需及时排查和清除积水等障碍因素，恢复树势。需要指出，白玉兰大树移栽前，树穴底部最好做隔水滤层和排水暗管，同时浅栽。从根本上保证无积水和根系呼吸通畅。

夏季高温、强光照对当年移栽白玉兰大树威胁较大。2020年7月后半月正常植株茎流速率的日平均值为3.76 cm/h，而死亡植株的茎流速率日均值为0.90 cm/h。在该时间段，如果连续2～3个晴天，日均茎流速率低于3.76 cm/h，则该树生存受到威胁，需及时排除高温、强光照等障碍因素，尽快恢复茎流速率，维持良好树势。从死亡和正常植株对比，不难看出，栽植前1/3总枝量的较强修剪强度和夏季侧方遮阴对树木存活起重要作用。

由于茎流速率受树木个体、气象条件、土壤条件的综合影响较大，白玉兰栽植和养护各节点茎流速率的观测数值在不同个体、不同年份差异是较大的。本研究基于1～2年测出的开始移栽和需要采取养护措施的茎流速率阈值仅供参考。随着观测年度和数据积累增加，以茎流速率的相对值作为参考更为科学合理。