盆栽梨树的耗水规律

基金项目：国家科技支撑计划项目“耗水型果树减蒸降耗及种植管理节水技术集成与示范”(2007BAD69B07)。

第一作者简介：程福厚，男，1964年出生，河北河间市人，教授，硕士，主要从事果树节水灌溉原理与技术的研究。通信地址：056001 河北省邯郸市中华南大街62号 河北工程大学农学院，Tel：138********，E-mail：cheng-fh@163.com。

收稿日期：2010-05-14，修回日期：2010-011-15。

中国农学通报 2011,27(6):45-49

盆栽梨树的耗水规律

程福厚，张纪英，宋惠月，赵志军，王庆江

(河北工程大学农学院，河北邯郸 056021)

摘 要：为探讨梨树在不同土壤水分条件下和不同季节的耗水规律，以4年生盆栽黄冠梨为试材，用称重法研究了黄冠梨在5—10月不同土壤水分条件下的日耗水量，分析了耗水量与气象因子及叶面积的相关性。结果表明：在适宜水分条件下梨树的耗水量显著大于中度亏缺和重度亏缺条件下的耗水量。梨树叶幕形成阶段日耗水量较小，在0.25~0.58 L/日。从旬耗水量的变化来看，以6月上旬耗水量最大，达到10.1 L/旬，一天中的耗水高峰出现在10:00—14:00。在生长季的中期随土壤水分含量的下降，光合速率显著降低，而其他因子没有显著差异。通过回归分析表明，日平均气温是影响耗水量的主要因素，其次是空气相对湿度和风速。耗水量与气温（显著水平P=0.0075）、风速（P=0.0135）、梨树叶面积（相关系数r=0.9516）均达到显著正相关；与空气湿度呈显著负相关（P=0.0462）。认为梨树的发育阶段、土壤水分含量、枝叶量、气温、空气湿度及风速是制订梨树耗水模型的基础。

关键词：梨；盆栽；耗水规律；耗水量；光合速率

中图分类号：S661.2 文献标志码：A 论文编号：2010-1471

Study on Water Consumption Rule of Potted Pear

Cheng Fuhou, Zhang Jiying, Song Huiyue, Zhao Zhijun, Wang Qingjiang

(College of Agronomy, Hebei University of Engineering, Handan Hebei 056021)

Abstract: In order to study the water consumption characteristics of pear in different soil moisture conditions and different seasons, using potted cultural Huangguan Pear of four-year old as the experiment materials, water consumption of different soil water status pear (Pyrus bretschneidery Rehd) was studied by weighting method. The correlation coefficient between the consumption amount and the climatic element and area of leaf was analyzed. The results showed that adequate soil water treatment was significantly higher than moderate and severe drought treatment in water consumption. The water consumption during the canopy formation is small (0.25-0.58 L/day). Early June is the biggest (10.1 L/ten days) among every ten days. The summit in a day is at 10:00-14:00. With the decline in soil moisture, photosynthetic rate of pear was significantly lower in the mid growing season of pear, other factors were not significantly different. The regression analysis results showed that average air temperature is the biggest influence factor. There are distinguished positive correlation between the water consumption and average air temperature (P=0.0075), wind speed (P=0.0135), leaf area on pear(r=0.9516), distinguished negative correlation between the water consumption and air humidity (P=0.0462). It is suggested that development phase of pear, soil water, leaf area, air temperature, air humidity and wind speed are the bases to make the consumption water model of pear.

Key words: pear; potted culture; water consumption rule; water consumption; photosynthetic rate

0 引言

中国梨年产量1198.6万t，占世界梨果总产量的61.3%，河北省梨树年总产量占全国总产量的26.8%[1]，产量和面积均居全国首位，在农村经济中占有重要地位。梨树又是耗水量大的树种，华北平原井渠灌区梨园年灌水量达3750~4500 m3/hm2。耗水量是梨树蒸腾耗水量和土壤表面蒸发量的总和，发生于土壤-植物-大气连续系统中，受土壤、气象因子和植物生物学特性的影响[2]。树木蒸腾耗水的研究方法有整树容器称重法、离体称重法、蒸渗仪法、热扩式边材液流探针(TDP)法、水量平衡法、彭曼（Penman-Monteith）公式法等[3-7]。盆栽称重法具有简便易行，计量精确的特点[3]。但由于田间梨树树体根系分布深、占据空间大，用称重法研究整株梨树的耗水量，难度大。以盆栽黄冠梨为试材采用盆栽称重法，研究黄冠梨在不同季节、不同土壤水分条件下的耗水规律，分析实测耗水量与参考作物需水量、气象因子及叶面积间的相关性，为提出灌水的关键时期、探索根据气象因子与耗水的关系以及改进梨树耗水模型提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验在河北工程大学科技园进行。采用4年生黄冠梨为材料，试验用土为草炭:土:河沙:腐熟鸡粪体积比1:1:0.3:0.1的比例，有机质含量为31.76 g/kg，水解性氮14.47 mg/kg，速效磷138.6 mg/kg，速效钾49.84 mg/kg。设置3种土壤含水量水平：适宜水分、中度亏缺和重度亏缺，即分别是田间持水量(θf)的70%~75%、50%~55%、40%~45%，各处理分别设置3次重复，于2008年3月6日移栽植于上口径35 cm，下口径25 cm，高28 cm的瓦盆内，从定植后为保证试材的一致，在萌芽、开花、前期生长阶段保证各处理的水分供应，从4月底正常生长后，开始按照设计要求，通过灌水保持其达到预设盆重。为排除盆壁蒸发用双层塑料膜覆盖盆体侧面，裸露的地面部分用树叶覆盖10 cm。雨天转移到防雨棚避雨, 晴天露天栽培。

1.2 方法

每天下午17:00用称重法控制土壤含水量的恒定，精度在5 g，加水补充其耗水损失，记录加水量即为当日树体耗水量，试验从5月1日持续至10月底结束。旬耗水量为当旬每日耗水量总和。耗水的日进程是选在8月2—3日晴天条件下6:00—18:00，每隔2 h称盆重1次，以减少量为树种在该时间段内的耗水量，直到18:00加水补充至设定土壤含水量。选取10盆具有不同枝叶量的盆栽梨树，测定其在充分灌溉条件下的耗水量。

将黄冠梨从开花期后至落叶划分为：叶幕形成期（5月1日—5月20日）；营养转化期，即树体由利用贮藏营养向利用当年制造的营养为主的转化期（5月21日—6月20日）；黄冠梨果实快速生长期（6月21日—8月10日）；树体营养蓄积期（8月11日—10月10日）和营养回流期（10月11日—10月30日）。

选取10株水分充足条件下的盆栽梨，在晴天条件下连续3日调查不同枝叶量梨树的耗水量。

从距试验地3 km的气象观测站收集相关气象资料。

利用彭曼（Penman）公式以能量平衡和水汽扩散理论为基础计算参考作物的耗水量[6]。

（1）

（1）式中各项含义为：ET0：参考作物需水量，mm/d；Rn：净辐射，MJ/（m2·天）；G：土壤热通量，MJ/（m2·天）；T：平均气温，℃；u2：2 m高度处的风速，m/s；es：饱和水汽压，kPa；ea：实际水汽压，kPa；es与ea的差值为饱和水汽压差。Δ：饱和水汽压-温度曲线上的斜率，kPa/℃；γ：湿度计常数，kPa/℃。

用直线回归法分析盆栽梨树实际耗水量与参考作物的需水量、叶面积间的相关系数。

从每株树冠外围不同方位的发育枝中选成熟叶5片，挂牌标记，在生长季的5月和10月，用英国PP SYSTEMS公司生产的CIRAS-2便携式光合系统在连体条件下测定净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）等。用Pn和Tr计算瞬时水分利用效率（WUE）。

用逐步回归分析方法统计耗水量与气象因子间的相关系数。

2 结果与分析

2.1 生长季节梨的耗水动态

2.1.1 不同发育阶段梨的耗水动态 从黄冠梨不同发育阶段的耗水量（图1）表明，适宜土壤水分条件下的耗水量显著大于水分亏缺条件下的耗水量，随水分亏缺程度的加重，日耗水量减小。从开花期后（5月1日）至落叶期，以树体营养转化期和果实迅速生长期日耗水量较大，日耗水量分别达到0.8~0.81 L；0.44~0.45 L和0.25~0.40 L，依次为营养积累期、叶幕形成期和营养回流期。梨树叶幕形成阶段日耗水量较小，在0.25~0.58 L/天。表明在枝叶形成的阶段和营养回流期的日耗水量在整个生长季是较小的，耗水量较大的阶段是在叶幕形成后的时期。

图1 不同发育阶段梨日耗水量的变化

2.1.2 不同土壤水分条件下盆栽梨旬耗水动态 从盆栽黄冠梨日耗水量计算旬耗水量的变化规律看出，3种不同水分条件下旬耗水量的顺序为：适宜水分＞中度亏缺＞重度亏缺。并且3种土壤水分条件下的峰值均出现在6月上旬，旬耗水量达到10.1 L。此阶段适宜水分条件下的耗水量是中度亏缺和重度亏缺条件下耗水量的1.74倍和1.97倍。中度亏缺和重度亏缺条件下的旬耗水差异不显著，6月中、下旬耗水量有所降低是与当时的连阴雨天有关，此后旬耗水量有所回升，从9月下旬开始耗水量降低，一直持续到试验结束。这与早秋气温低、叶片生理功能衰退有关。

图2 3种土壤水分条件下梨树旬耗水量的变化

2.1.3 不同土壤水分条件下盆栽梨树的典型日耗水变化规律 图3是盆栽梨在8月2日18:00到3日18:00之间每小时耗水量的变化曲线。晴天条件下从一日内耗水量的变化来看，最大值出现在10:00—14:00，适宜水分在8:00—16:00显著大于水分亏缺条件下的耗水量。水分亏缺条件下在14:00—16:00和16:00—18:00间变化不明显，这可能与梨树在水分亏缺条件下14:00—16:00间叶片发生临时萎蔫现象有关。

图3 不同土壤水分条件下梨树在不同时段耗水量的变化

2.2 影响梨树耗水量的因素

2.2.1 气象因子与耗水量的关系 以实测日平均耗水量（Y），日平均气温（X1）、日平均相对湿度（X2）、日照时数（X3）和平均风速（X4）进行多元逐步回归，得到下列方程：

Y=2.0564+0.18854X1-0.07434X2+0.8136X 4（复相关系数R=0.9695，F=15.59，显著水平P=0.0247）。此回归模型的可信度达96.95%。从回归方程可以看出，影响梨树耗水量的主要气象因子是气温、空气湿度和风速。从逐步回归中挑选的几个因子与耗水量的偏相关系数来看（表1），气象因子对梨树耗水量影响的顺序为日平均气温（X1）>平均风速（X4）>日平均相对湿度（X2），且日平均气温（X1）与Y的相关性达到极显著水平（P=0.0075）。风速和空气相对湿度达到显著水平（P值分别为0.0135和0.0462）

通径分析研究多个相关变量之间的关系，并将其相关变量的关系分为因果和平行两类关系进行研究。在通径分析中，从直接通径系数来看，日平均气温是影响日耗水量的最主要因子，日平均气温（1.3304）和平均风速（0.6500）具有高而直接的正作用，而相对湿度则具有直接的负作用。然而日平均气温又通过相对湿度（-0.6648）和风速（-0.1864）的间接效应是负值，因而降低了耗水量与气温的相关性。

表1 蒸腾量与影响因子的偏相关分析

注：﹡表示在0.05水平上达到显著水平；﹡﹡表示在0.01水平上达到显著水平；下同。

表2 蒸腾量与影响因子的通径系数分析

2.2.2 梨树叶面积与耗水量的关系 单株叶面积与耗水量间存在着因果关系，从图4看出，叶面积与耗水量呈显著的正相关关系。单株梨树耗水量y(ml)与单株叶片面积x（cm2）的相关方程是y=0.1039x，r=0.9516﹡﹡。表明随着梨树有效枝叶量的增加，其耗水量也显著增加。

图4 梨树单株耗水量与叶面积变化的散点图

2.2.3 参考作物需水量与耗水量的关系 运用2008年5—10月的气象资料，根据彭曼公式进行日蒸腾量的计算，将计算值与实测值进行线性回归分析可以看出，适宜水分处理、中度和重度水分亏缺处理条件下盆栽梨树蒸腾量实测值与计算值呈现较好的相关性，相关系数分别为0.8942、0.8666和0.8386。这3种处理的相关系数分别为适宜水分>中度亏缺>重度亏缺，均已达到显著相关水平，表明在每一个单株的耗水量与参考作物需水量间均呈显著正相关关系，同时土壤含水量的差异造成了梨树叶片对于相同气象条件的不同反映。

表3 不同土壤水分条件下利用彭曼公式计算值（y）与实测值（x）的关系

2.3 不同土壤水分状况对梨树光合速率、蒸腾速率及单叶水分利用效率（WUE）的影响

在生长季的中期和后期测定梨树的光合速率和蒸腾速率的结果表明（表4），黄冠梨的光合速率在生长中期较高，生长后期较低；在整个生长季中，同一时期、不同处理的蒸腾速率变化规律不明显，没有显著差异。在同一时期，随着土壤含水量的降低，梨树的光合速率和单叶WUE也随着下降，其顺序在各月均表现为适宜水分＞中度亏缺＞重度亏缺，即在适宜水分下光合速率最高及WUE均为最高，重度水分亏缺条件下最低。尤其是在生长中期（5月10号），差异达到显著水平，重度水分亏缺条件下的光合速率显著低于其他2种土壤水分含量处理下的光合速率，与适宜水分比较，中度水分亏缺和重度水分亏缺条件下的光合速率Pn分别下降了19.81%和39.50%。到了生长后期，这3种处理之间没有显著差异。

表4 生长中期和后期黄冠梨在3种土壤水分下光合速率、蒸腾速率及单叶WUE的变化

3 讨论

耗水规律是作物合理灌溉、产量预测和灌溉工程设计的基础，亦是水资源不足条件下对其进行合理配置的前提[ 6]。作物耗水量受土壤、气象因子和植物生物学特性的影响。土壤含水量是影响作物蒸散最直接的因素，作物在不同土壤水分条件下不仅表现出特有的形态特征和明显的生理反应，如渗透调节增加、气孔关闭、光合作用和蒸腾作用减弱等，而且其耗水动态也发生相应的变化。适宜水分条件下的日耗水量显著高于严重胁迫条件下的日耗水量[8]。从该试验结果得出相似的结论，盆栽梨树的耗水量显著受土壤水分的影响，土壤越湿润，耗水量也越大，生长中期的光合速率显著增强，蒸腾速率没有显著差异。到生长后期各项生理因子差异不显著。

彭曼公式法是目前FAO（Food and Agriculture Organization of the United Nations）唯一推荐的标准计算方法[7,9]，具有较高的精度和较好的通用性，许多学者在世界不同地区对该公式进行了验证。该试验结果也证明了计算得出的参考作物需水量与实测梨树耗水量间有正相关关系，未达到显著水平。彭曼公式的计算非常复杂，需要的参数很多，且参数的确定是保证计算精度的关键。因此将该法应用在生产实践中，还有待进一步的研究。

陈仁升等[10]应用数值方法，气象因子对中国西北干旱区5个主要树种（樟子松、榆树、二白杨、胡杨和沙枣）的叶面蒸腾的影响进行了探讨，时间尺度为日，研究没有发现树木叶面蒸腾量和单一环境因子之间具有明显的相关性，原因是叶面蒸腾是气孔导度和饱和差的函数，该结论与该试验结果不一致，可能与试材有关。该结果表明单株耗水量与梨树的叶面积、气温、风速和空气相对湿度呈显著相关。建议生产中将梨园土壤水分的基础数据、树体枝叶量以及前一阶段平均气温、相对湿度和风速等指标编入计算机程序，根据梨树在某一发育阶段对土壤水分含量的要求，确定灌溉的时期和灌溉量，建立一个包含土壤水分含量、土壤类型、树冠面积、日均温、空气湿度及发育阶段的梨树耗水模型公式。为指导梨园的精量灌溉提供理论依据。

该试验是以梨为试材，模拟田间条件下进行的，仅为田间梨树的耗水规律及耗水强度的研究提供参考。

4 结语

（1）梨树的耗水量显著受土壤水分的影响，土壤越湿润，耗水量也越大。

（2）从梨树不同发育阶段的耗水量来看，叶幕形成期较叶幕形成后的营养转化期、果实快速生长期和营养累积期的日耗水量是相对较少的，入秋后树体营养回流期的日耗水量显著减少。

（3）梨树在生长中期，适宜土壤水分条件下，光合速率显著增强，蒸腾速率没有显著差异。到生长后期各项生理因子差异不显著。

（4）参考作物需水量与实测梨树耗水量间有正相关关系，达到显著水平。

（5）梨树的耗水量受土壤水分含量、气象因子和树体叶面积的影响，而且单株耗水量与日平均气温呈极显著正相关，与梨树的叶面积、风速呈显著正相关，与空气相对湿度呈显著负相关。

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本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/adb69c8bfc0a79563c1ec5da50e2524de518d0f4.html