温室滴灌条件下番茄植株茎流变化规律试验

为探明滴灌条件下温室番茄植株茎流速率变化规律及其影响因素,本文采用Dynamax公司开发的包裹式茎流计观测日光温室番茄植株的茎流变化,研究茎流速率的变化规律及茎流速率监测结果的标准化处理技术,探索植株茎流与气象因子的相互关系,分析水分胁迫对番茄植株茎流速率的影响。研究表明,采用单位叶面积上的茎流速率表征茎流变化规律可在一定程度上降低因探头安装位置不同对监测结果的影响;在充分供水条件下,影响番茄植株茎流速率的主要因子是太阳辐射和饱和水气压差,番茄植株的日茎流速率与太阳辐射呈线性关系,与饱和差呈对数关系（R2＞0.90,P＜0.01）;土壤水分状况会明显影响番茄植株茎流状况,茎流速率随水分胁迫加剧而骤减。研究结果证明番茄植株茎流速率经标准化处理后可以真实的反映植株蒸腾规律。     

日光温室番茄不同空间尺度蒸散量变化及主控因子分析

明确日光温室作物不同空间尺度蒸散量及变化规律是提高水分利用效率、实现农业水资源合理配置的关键。该文针对华北地区典型日光温室,于2015—2016年在中国农业科学院新乡综合试验基地,以滴灌番茄为研究对象,参考20 cm标准蒸发皿的累积蒸发量,设计充分灌溉和亏缺灌溉2种水平,研究不同水平下番茄叶片蒸腾、单株耗水(用茎流速率表征)和群体蒸散量的日变化和生育期变化,并采用通径分析法确定影响不同空间尺度蒸散量的主控因子。结果表明:叶片蒸腾和气孔导度随太阳辐射变化,峰值出现在10:00—14:00之间,移栽54~58 d后充分和亏缺处理的叶片蒸腾和气孔导度开始出现差异;充分和亏缺处理的单株耗水在晴天差异最大,阴雨天最小,且滞后太阳辐射约1 h;全生育期充分和亏缺处理的日群体蒸散量分别在0.32~6.65和0.15~5.91 mm/d之间变化,群体蒸散量在盛果期最大,占总耗水量的31.7%~34.7%。净辐射对叶片、单株和群体尺度的蒸腾量影响均显著,而水汽压差仅对单株和群体尺度蒸散量影响显著,估算日光温室番茄单株耗水和群体蒸散量时需考虑风速影响。水分胁迫条件下,考虑叶温变量可显著提高单株耗水和群体蒸散量的估算精度。研究可为不同空间尺度蒸散量转换方法的选择以及尺度提升理论模型的构建提供借鉴。     

黄土塬区不同栽培模式下玉米蒸腾耗水规律的研究

采用基于热平衡法的茎流计对黄土塬区两种栽培模式下(传统模式Ⅰ和改进模式Ⅱ)玉米(Zea mays L.)的茎流变化进行连续监测,并结合试验区自动气象站同步测定的太阳辐射、气温、相对湿度和风速等气象因子,分析了黄土塬区不同栽培模式下玉米蒸腾耗水规律及其与气象因子的关系。结果表明:两种模式下玉米植株的茎流速率都表现出与太阳辐射同步的昼夜变化规律,且模式Ⅰ植株茎流速率大于模式Ⅱ植株茎流速率;玉米的日茎流量在抽雄期达到最大并且均随生育期的推移逐渐变小,这与植株叶面积指数的变化基本一致;从抽雄期到蜡熟期,模式Ⅰ和模式Ⅱ玉米群体叶面蒸腾量分别为115.18 mm和119.47 mm,棵间蒸发量模式Ⅱ(39.41 mm)较模式Ⅰ(64.81 mm)减少了39.2%,表明改进模式优化了玉米群体的蒸腾蒸发比率,有利于玉米水分利用效率的提高。除风速外,两种模式下植株的日茎流速率与太阳辐射、水汽压差、空气温度和相对湿度均存在较好的相关关系,达到极显著水平。     

番茄叶片气孔导度及渗透调节物质对快速水分胁迫的响应

本研究采用聚乙二醇(PEG-6000)溶液控制番茄的根际水势和利用光合仪控制叶面的空气湿度,监测叶片水势、气孔导度、渗透调节物质含量等指标的变化,揭示快速水分胁迫下番茄的应激性生理响应。结果显示,当Gs小于120 mmol.m 2.s 1时,水分胁迫处理番茄的叶片净光合速率(Pn)小于对照。空气饱和水汽压差(VPD)与番茄叶片Gs呈显著的负相关(R2≥0.892)。在同一空气湿度条件下,水分胁迫处理的番茄叶片Gs仅为对照的43%~51%。快速水分胁迫下番茄叶片的可溶性糖含量呈先增再降的波动,轻度和中度胁迫下可溶性糖含量比对照(0 min)分别增加61.4%~195.8%和56.0%~167.5%。可见,番茄叶片Gs为120 mmol.m 2.s 1是对Pn影响的一个重要阈值。气孔调节是适应快速干旱胁迫的重要应激性生理响应。可溶性糖对维持番茄叶片细胞膨压和适度气孔开度具有一定的渗透调节作用。     

基于茎直径变化监测番茄水分状况的机理与方法

该研究以春季温室番茄为试验材料,以筒栽和小区相结合的方法探索了番茄茎直径变化的机理与规律、外界环境因素对茎直径变化的影响以及如何消除气象因子对实测日最大收缩量（MDS）数值干扰等问题,目的在于为基于茎直径变化监测作物水分状况、实现自动灌溉的技术提供理论和实践依据。试验结果表明,番茄茎直径变化落后于叶水势变化,二者存在很好的相关性。番茄茎直径收缩过程是由韧皮部及木质部收缩同步构成,而恢复过程则是不同步的,木质部恢复较快。番茄盛果期蒸腾强度大于花果期蒸腾强度,蒸腾强度越大一天中最小茎直径出现的时间越晚,而其茎直径开始恢复的临界气孔导度值越小。番茄MDS的变化趋势和日均辐射的变化趋势一致,但变化幅度由土壤水分决定。当土壤相对含水率由田间持水率降至50%时,MDS随土壤水分的下降而变大,天气晴好时MDS能够很好的反映出土壤水分的差异;而当土壤相对含水率小于50%后,MDS随土壤水分的下降而变小。通过统计分析,由实测MDS与参照MDS相比的相对日最大收缩量（RMDS）指标基本上可以消除气象因子对监测结果的影响,稳定的反映土壤水分状况。     

平衡栽培体系中的农业栽培措施(五)

3灌溉施肥（续四） 植物主要通过根系吸收矿质元素。阳光中的热辐射给叶片周围的空气加温，迫使植株体内的水分通过叶片上的气孔蒸腾到大气中，这样在植株体内造成了水分亏缺，产生了对根外水分（在大多数情况下是土壤水分）的拉动力。     

灌溉量对亚低温下温室番茄生理生化与品质的影响

试验以番茄为材料,采用温室盆栽方法,对比研究了常温和亚低温下补充灌水80%蒸腾蒸发量,100%蒸腾蒸发量及120%蒸腾蒸发量的水分对温室番茄抗寒性及果实品质的影响。结果表明：与常温相比,亚低温使番茄植株叶片过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）活性、叶绿素含量、叶片相对含水率、可溶性蛋白含量降低,果实品质显著降低;使番茄叶片细胞膜相对透性、超氧化物歧化酶（SOD）活性升高;不论在亚低温还是在常温下,补充80%蒸腾蒸发量或120%蒸腾蒸发量灌水均使植株抗寒性降低,果实Vc、含糖量、可溶性固形物含量降低,总酸度增大。亚低温下水分胁迫引起植株抗寒性降低,认为在亚低温条件下,番茄开花座果期以蒸腾蒸发量的100%补充灌溉,有利于植株生长和果实品质品质的提高。     

分根交替灌溉下氮形态对番茄苗期光合日进程的影响

本试验以番茄为材料,研究分根区交替灌溉下氮形态对番茄苗期叶片光合日变化规律的影响。试验设置灌溉方式(正常灌溉、交替根区灌溉)以及氮素形态(铵态氮、硝态氮),且交替根区灌溉设置两种灌溉下限(60%或40%田间持水量,θf)。水分处理30d后测定番茄苗叶片光合日进程与叶绿素含量、生物量等的变化。结果表明:(1)与硝态氮处理相比,铵态氮处理有利于苗期番茄生长发育;(2)与正常灌溉相比,交替灌溉处理下植株叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素含量及生物量随灌溉下限不同而有差异,只要交替灌溉水分下限控制适当(60%θf),在节约水分的同时对番茄光合作用与生长的影响不大,但过分的水分胁迫对番茄的生长发育产生不利的影响并最终导致生物量降低。     

灌溉量对温室全有机营养液栽培甜瓜根际环境和茎流的影响

为探究灌溉量在根际-茎流-空气环境中的调节响应机制,以薄皮甜瓜为试材,采用盆栽,根据甜瓜日蒸腾耗水量的80%(T_1)、100%(T_2)、120%(T_3)设定3个灌水梯度处理,每7天进行一次矫正。通过监测温室空气环境和甜瓜根际环境以及甜瓜茎流量变化,筛选分析了典型天气温室空气环境、植株茎流、根际环境之间的关系。结果表明,灌溉量越大,茎流量越大;根际温度日变化典型阴天为T_2T_1T_3,典型晴天为T_3T_2T_1;根际绝对含水率(Rhizospheric Water Content,SWV)日变化典型阴天0:00-14:00段T_3T_2T_1,14:00-24:00段T_3T_1T_2,典型晴天T_3T_2T_1;根际电导率(Electric Conductivity,EC)典型阴天T_1T_2T_3,典型晴天为00:00-14:00段根际EC值T_1≈T_2T_3,13:00-23:00段根际EC值T_2T_1T_3。典型阴天茎流量与空气饱和蒸气压差(vapor pressure deficit,VPD)的相关系数最大,与SWV的相关系数最小,VPD对茎流的决策系数最大,根际EC值对茎流的决策系数最小。典型晴天茎流量与VPD的相关系数最大,与根际EC相关系数最小,根际EC值对茎流量的决策系数最大,SWV对茎流量的决策系数最小。阴天按日蒸腾量100%灌溉,晴天按日蒸腾量的120%灌溉有利于维持甜瓜水分在土壤-植物-大气连续体(soil-plant-atmosphere continuum,SPAC)中的运输平衡。根际EC主要对茎流的"源"起抑制作用,而VPD主要对茎流的"库"起促进作用。阴天时,VPD是茎流量的限制因子;晴天时,根际含水率是茎流量的限制因子。     

黄土半干旱区土壤水分对侧柏叶片水气交换影响

2002年4～10月,在山西省方山县径流林业试验基地,通过水分控制措施形成土壤水分梯度,对野外栽植的侧柏叶片进行了蒸腾、光合及环境因素的观测。结果表明:侧柏叶片的蒸腾速率与土壤含水量有密切的关系,随着土壤含水量的降低水分胁迫加剧,蒸腾速率显著降低,而且一般受到水分胁迫的树体在低光照条件下出现蒸腾的峰值,随着光照与气温的增加蒸腾速率下降,水分胁迫程度越严重蒸腾峰值出现的时间越早。当土壤含水量没有造成水分胁迫时,侧柏叶片的蒸腾速率日变化与光照及气温的变化相一致。试验条件下,春季土壤含水量在5.79%以下时产生了严重的水分胁迫,土壤含水量达到6.50%时相对水分胁迫较轻;夏季土壤水分在6.94%以下时产生严重水分胁迫;秋季没有产生水分胁迫,但是仍然是土壤含水量较高时蒸腾速率也较高,这为黄土高原地区布设相应的径流林业措施,进行有效的土壤水分管理提供了依据。     

不同天气条件下荒漠绿洲区酿酒葡萄植株耗水规律

研究葡萄植株耗水变化规律,是优化葡萄园灌溉制度、充分挖掘葡萄种植节水潜力的理论基础。本研究利用包裹式茎流计对荒漠绿洲区葡萄植株液流动态进行了一个生育期的连续观测。结果表明:在生育初期,叶面积线性决定液流变化(R2=0.65),而在中后期,各环境因子成为影响液流的主要因素。通过区分晴天(日照百分率>60%)和阴天(日照百分率<60%)后发现,在生育中后期,葡萄植株液流对净辐射、大气温湿度和土壤水分在不同天气下的响应形式存在显著差异:阴天液流与辐射和大气温湿度的相关性明显高于晴天,而液流与土壤水分的相关性则明显低于晴天;不同天气条件下影响液流的主要气象因子亦有所不同:晴天主要为净辐射,阴天则主要为空气相对湿度。该研究揭示了不同天气条件下荒漠绿洲区葡萄植株耗水控制机制,并对科学灌溉制度的建立提供了理论依据。     

Transpiration and hydraulic conductivity in three Scots pine (Pinus sylvestris L.) stands with different air pollution histories

As part of a project studying the effects of massive reductions in the output of air pollutants in eastern Germany we monitored stand transpiration rates and water stress and analyzed the hydraulic architecture of Scots pine in three stands with different air pollution histories. Sap flow densities were continuously measured in 15 trees per stand with a thermoelectric method. The sap flow densities were scaled up to the stand transpiration rate via the conductive xylem area, which was measured with computer-tomography in the same trees. Radiation (PAR), humidity and temperature were monitored at three levels in the stands, water stress is assessed by predawn water potentials. As a parameter of hydraulic architecture we studied leaf specific conductivity (LSC). The proportion of the heartwood area did not significantly vary along the gradient of air pollution. The variation of sap flow densities within the stands was large. The ratios of sap flow densities in the inner and outer xylem were site-specific and significantly different between the stands. In the stand with the highest rate of air pollution there was a sharp decline in the sap flow densities towards the heartwood. Stand transpiration in the site with the lowest pollution was significantly higher than in the two more polluted sites. LSC in 2 years old twigs was significantly higher in the low pollution stand. In the dry summer of 1994 predawn water potentials fell to extreme values of below 1.6 MPa. At that stage transpiration ceased until the next substantial rainfalls.     

不同土壤水分条件下山杏的蒸腾特性与影响因子

 为了解干旱地区影响山杏苗木蒸腾特性的因素,在人工控制土壤水分的条件下,利用Li-1600稳定气孔仪等仪器,对生长在不同土壤含水量条件下的山杏苗木进行蒸腾特性及其大气环境因子测定。结果表明:在不同水分条件下,山杏蒸腾速率及气孔阻力的日变化曲线呈“双峰型”;蒸腾速率与土壤含水量的关系呈三次线性相关,8、9月份,山杏叶片蒸腾速率达到最大值时所对应的土壤含水量分别为18.01%、16.86%;在试验的4个土壤水分梯度中,蒸腾速率与大气环境因子的相关性随土壤水分的增大而增大;在土壤水分严重胁迫的条件下,8月光合有效辐射对蒸腾作用影响较大,9月气温对蒸腾作用影响较大;在土壤水分充足的条件下,8月空气相对湿度对蒸腾作用影响较大,9月太阳有效辐射对蒸腾作用影响较大。     

陕北沙地不同树龄小叶杨的水分利用策略

在黄土高原树木生长经常遭受水分不足的制约,导致形成大面积＂小老树＂。选取＂小老树＂形成面积最大的小叶杨为研究对象,利用热扩散探针技术研究不同树龄（31~34年生和49~54年生）小叶杨生长季内树干液流的动态变化及与环境因子（太阳辐射、空气温度、相对湿度和降雨量）和土壤含水量的关系,揭示不同树龄小叶杨水分利用策略的差异,为黄土高原＂小老树＂形成机制的阐明及其改造提供理论基础。结果表明：1）31~34年生小叶杨一日中液流出现峰值的时间较早,而49~54年生小叶杨维持液流峰值的时间较长。2）旱季31~34年生小叶杨液流密度低于49~54年生小叶杨,且超过最大值后液流密度出现下降现象,随着雨季土壤含水量的增加液流密度会显著增加;49~54年生小叶杨雨季的液流密度低于31~34年生小叶杨,其液流密度随环境条件达到饱和后就不再发生变化,其液流对土壤含水量变化反应不敏感。3）2个树龄小叶杨整株耗水量差异不大,但31~34年生小叶杨单位面积的耗水量显著大于49~54年生小叶杨。表明低龄小叶杨液流对环境变化的敏感性较大,而高龄小叶杨的水分利用趋于保守化,对干旱表现出更强的适应性。     

GREENSPAN茎流法对玉米蒸腾规律的研究

以盆栽玉米为试材、称重法为基准,验证了GREEN SPAN茎流法测量作物蒸腾量的可行性。茎流法与称重法两者测值的绝对误差为0.20~4.56 g/(株.h),相对误差为2.03%~10.42%,表明茎流计所测得的玉米茎流速率可准确的表示作物蒸腾速率。以此为基础,探讨了不同天气下GREEN SAPPAN茎流法实测玉米茎流的日变化规律:白天玉米茎流随太阳辐射及天气变化呈规律性变化,晚间有较细微而稳定的茎流。晴好天气,玉米茎流的日变化呈单峰曲线,多云或阴天天气,为不对称的“M”型,且茎流的启动时间存在一个受天气和太阳辐射变化共同影响的临界值。灰色关联度分析表明,晴好天气下,太阳辐射是影响蒸腾速率的主要因素;多云或多云转晴天气下,气温和相对湿度成为影响蒸腾速率的主要因素,太阳辐射的作用相对降低。     

海岸基干林带木麻黄蒸腾速率和水分利用效率的动态变化特征

采用Li-6400便携式光合系统,观测福建东山岛海岸基干林带木麻黄的蒸腾作用和水分利用效率在不同时间尺度上的动态变化。结果表明：1）基干林带木麻黄的蒸腾速率日动态为单峰曲线,湿季峰值出现在12：00,干季峰值出现在14：00,日均值湿季（1.33 mmol/（m2·s））〉干季（1.022 mmol/（m2·s））,湿季蒸腾速率的日变化与气温和光合有效辐射呈显著正相关,干季与气温和气孔导度呈显著正相关;2）蒸腾速率的季节动态为单峰曲线,6月最高,1月最低,不同季节蒸腾速率的平均值为夏季（1.74 mmol/（m2·s））〉春季（1.28 mmol/（m2·s））〉秋季（1.24mmol/（m2·s））〉冬季（1.06 mmol/（m2·s））,蒸腾速率的季节变化与气温、光合有效辐射和叶面水气压亏缺呈显著正相关;3）水分利用效率日动态为单峰曲线,湿季日变化较小,干季日变化较大,干季上午的水分利用效率高于湿季,水分利用效率的季节变化为双峰曲线,峰值分别为9月和1月。可见,在水分条件较好时,木麻黄具有较高的蒸腾作用和水分利用效率,在水分条件较差时,木麻黄可通过降低蒸腾作用,提高水分利用效率来维持生长,对水分变化具有较强的适应性。     

火龙果周年液流特征及其对环境因子的响应

为探明火龙果蒸腾规律,采用田间大棚试验,研究了4 a生火龙果树主茎的液流速率,并同步监测相关环境因子,分析其液流特征及其与各因子间的关系。结果表明:火龙果单日液流以春季(3—5月)最高(平均值11.95 g/h),其次是冬季,最小是夏季,呈显著性季节变化;单日液流主要呈单峰曲线,峰值出现频率最多的时段是在10:00-13:00,谷值主要出现在17:00-20:00,随后至24:00液流呈增长趋势,零点到日出前液流速率变化平缓;白天(日出-日落期间)的液流量占全天的49.60%～71.51%,夜间则降低。伴随春季火龙果新梢的大量生长,白天的液流峰值和日液流总量为四季中最高,说明生育期起主导作用,但春季的夜间液流占比(平均31.05%)显著低于其他季节(P0.01);夏季峰值出现的时间分散在上午或者下午,且液流量较低,说明高温和强光产生了抑制作用;其余季节峰值则集中在中午。白天与夜间液流总量呈显著正相关,相关系数为0.917(R~2=0.841,n=84)。瞬时尺度下液流速率与光合有效辐射(Photosynthetically Active Radiation,PAR)呈正相关(P0.01),但与饱和水汽压差(Vapor Pressure Deficit,VPD)等呈负相关(P0.01)。昼夜间液流对空气相对湿度(Relative Humidity,RH)和气温的响应相反。研究结果为火龙果水分及营养管理提供科学依据,在火龙果大棚生产的周年水肥管理中,满足春季需求是重中之重。     

毛乌素沙地沙木蓼茎干液流规律研究

植物的茎干液流量表征其蒸腾耗水量,能够准确反映单株植物的蒸腾作用和水分利用状况。利用Dynamax茎流测量系统和自动气象站对毛乌素沙地人工灌木树种沙木蓼的茎干液流变化及其周围的环境因子进行观测。研究结果表明,(1)沙木蓼茎干液流日变化呈多峰线型,昼夜变化明显,夜间仍有低值液流;晴天液流速率较大,变化幅度也大;阴雨天液流速率变化幅度较小但波动剧烈。(2)整个生长季沙木蓼总液流量为428.83L,5—10月沙木蓼日平均液流量为2.6395L/d。(3)沙木蓼液流速率变化趋势与环境因子变化趋势基本吻合。相关分析表明,影响沙木蓼茎干液流变化的主要环境因子为太阳总辐射、空气温度、空气相对湿度和风速。