Study on Variation Characteristics and Prediction Model of Stem Sap Flow of Jujube Under Different Injection Irrigation Models

[Objectives]This study was conducted to study the variation laws and characteristics of stem sap flow rate in jujube under the injection irrigation mode,to improve the growth quality of jujube trees.[Methods]According to the characteristics of the growth environment and physiological characteristics of jujube Junzao trees in southern Xinjiang,eight different injection irrigation modes were designed.Through the variation of stem sap flow rate,the most suitable irrigation method for jujube Junzao trees in southern Xinjiang was explored.The variation law of stem sap flow rate of jujube and the effect of meteorological factors on stem sap flow rate of jujube were studied.The variation law of stem sap flow in jujube trees was analyzed,and multiple regression models and time series models were established to predict stem sap flow of jujube trees.[Results]The results showed that the simulation results of the time series model were closer to the actual data,and the model could accurately predict the stem sap flow rate of Junzao.[Conclusions]This study is suitable for the full utilization of water resources in the Tarim Basin in southern Xinjiang,and has important practical significance for analyzing the effect of water stress on the growth and development of jujube trees and precision irrigation.

板栗全生长季树干液流及蒸腾耗水特征

【目的】明确板栗(Castanea mollissima Bl.)蒸腾耗水特征,为板栗园制定科学合理的水分管理措施提供理论参考。【方法】采用热扩散探针法,对‘大板红’板栗植株全生长季树干液流速率进行连续监测,并同步观测7个相关环境因子:太阳辐射(solar radiation,SR)、水汽压亏缺(vapor pressure deficit,VPD)、空气温度(air temperature,AT)、空气相对湿度(air relative humidity,ARH)、风速(wind speed,WS)、土壤温度(soil temperature,ST)和土壤湿度(soil relative humidity,SRH),解析板栗树干液流规律和耗水特征及其与环境因子间的关联性。【结果】板栗树干明显液流启动于5月3日,结束于10月26日,前后历时176 d。板栗全生长季晴天树干液流速率日变化呈单峰“几”字形曲线,其在6、7、8月每日启动到达峰值时间早于5、9、10月,而下降时间晚于5、9、10月,致6、7、8月份液流速率峰值持续时间长于5、9、10月。板栗全生长季液流速率日均值、日均耗水量和月耗水量由高到低排序均为8月>7月>6月>9月>5月>10月,其中显著性检验表明7月和8月之间无显著差异,但显著高于其他月份。夜间液流量占比由高到低排序为10月>9月>5月>6月>7月>8月,其中显著性检验表明10月、9月和5月显著高于6月、7月和8月。板栗全生长季树干液流速率与太阳辐射、水汽压亏缺、空气温度和风速均呈极显著正相关,而与空气相对湿度均呈极显著负相关。分别建立了5—10月板栗树干液流速率与7个环境因子的6个回归模型。【结论】板栗树干有明显液流始于5月初、终于10月末;7—8月是板栗的关键需水期;建立的板栗植株液流速率与环境因子的回归模型,可用于通过环境因子估测不同月份及整个生长季的植株耗水量。

陕北安塞山地苹果树干液流变化特征及其对环境因子的响应

为揭示陕北黄土区不同生育期山地苹果树蒸腾耗水规律及其对环境因子的响应,为陕北黄土区农业水资源的高效利用及山地苹果产业的可持续发展提供科学依据。采用热扩散式探针法(TDP)和自动气象站对陕北黄土区山地苹果树干液流速率和环境因子进行连续动态监测,分析山地苹果液流速率的变化规律及其与太阳辐射、气温和大气相对湿度等环境因子的关系。结果表明:不同生育期山地苹果树干液流速率日变化总体上呈“几”字型曲线,具有明显的昼夜变化规律,有微弱的夜间液流产生;不同生育期山地苹果树干液流日累积量表现为果实膨大期(14.396 kg·d^(-1))>幼果期(14.10 kg·d^(-1))>果实成熟期(9.682 kg·d^(-1))>开花期(6.49 kg·d^(-1))>着色期(4.104 kg·d^(-1));晴天山地苹果树干液流速率高于多云和阴雨天气;构建了山地苹果树干液流速率与环境因子的多元回归模型,各方程均达到了极显著水平,各生育期方程决定系数R2均大于0.81,拟合良好。陕北黄土区夏季果实膨大期蒸腾耗水量最大,应及时于日落前或日出后进行补水灌溉。

绿色矿山不同海拔梯度对不同树种蒸发量及碳汇的影响

综合国内外碳汇核算方法,围绕矿山地形地貌与植被分布特征,试验采用国际先进的热比法茎流仪与水分利用效率模型相结合的技术方法,对昆阳磷矿矿山生态修复区进行植被固碳释氧量监测计量。选取生态复垦区12个位点的优势树种作为试验研究对象,结果表明随着海拔的升高,不同树种的蒸腾速率呈逐渐增加的趋势。植株的液流速率与蒸腾速率呈显著相关性。不同海拔高度与树种对植株碳汇量有显著影响,滇朴的单位面积碳汇量最高,干香柏、旱冬瓜、鹅掌楸之间无显著性差异,而雪松的单位面积碳汇量最低。

荔枝树干液流速率与气象因子的关系

采用热扩散茎流仪于2011—2012年连续监测‘桂味’荔枝树干液流速率,将所得数据和果园内自动气象站观测数据一起进行对比分析,建立了液流速率与气象因子的关系模型。实验结果表明:(1)树干液流速率日变化呈现"昼高夜低"的规律。季节变化有呈现"先高后低"的趋势,整体上以果实发育期和成熟期(5—7月)液流速率较高。2011年年平均液流速率明显大于2012年;(2)树干液流速率日变化在晴天时多呈单峰曲线,且振幅较大;在雨天呈多峰曲线,且振幅较小。总体上,晴天平均液流速率约是雨天的两倍;(3)回归分析表明,在一定范围内,树干液流速率与太阳辐射强度、空气温度呈正相关,与空气湿度呈负相关。影响液流速率最重要的气象因子在晴天是空气温度,在雨天是太阳辐射。

不同灌溉量对塔克拉玛干沙漠腹地梭梭水分生理特性的影响

利用热平衡式茎流计和压力室,对不同灌溉量下塔克拉玛干沙漠腹地防护林植物梭梭的水分生理特性进行了测定.结果表明:梭梭茎干液流的日变化曲线随着灌溉量的不同而有所差异,灌溉量为每次每株35和24.5 kg条件下,茎干液流日变化曲线呈单峰型,且变幅较大,灌溉量为每次每株14 kg条件下,其日变化曲线为双峰型,变化较平缓;随着灌溉量的减少,梭梭日平均液流速率逐渐降低,其日单株耗水量也随之降低;随着灌溉量的减少,梭梭的清晨水势和午后水势逐渐降低,且茎干液流速率与总辐射、空气温度、相对湿度和风速的相关性均增强,但不同灌溉量下,其与总辐射的相关性都最强.

夏玉米茎流速率和茎直径变化规律及其影响因素

为了揭示夏玉米茎流速率和茎直径的变化规律及其影响因素,该研究对夏玉米生育中期的茎流变化和茎直径微变化过程进行监测,分析了二者的日变化过程及相关关系、茎流速率与环境因子之间关系、茎直径随土壤含水率的变化规律。结果表明:茎流速率日变化过程呈单峰曲线型,其变化受太阳辐射、饱和水气压差、风速等气象因子的影响显著,通过对实测数据的分析得到了茎流速率与上述气象因子的线性回归方程,为今后利用气象因子预测夏玉米的叶面蒸腾量提供了基础;茎直径微变化的日变化过程也呈现明显的昼夜变化规律,白天收缩,夜晚复原,每日茎直径最大值随土壤含水率的降低而减小,二者之间呈线性相关关系,依据这一关系可利用茎直径微变化诊断作物缺水状况。

长三角地区典型树种杉木液流速率变化特征

2012年2月-2013年1月，利用热扩散技术和ECH2O系统对南京东善桥林场的杉木（ Cunninghamia lan-ceolata）树干液流速率及相关环境因子进行连续观测，研究分析了杉木液流速率的变化特征。结果显示：不同季节不同天气的杉木液流速率日变化表现出明显的昼夜变化规律，变化曲线表现为单峰曲线。夏季的液流速率最高，峰值为1？45～3？49 kg/h，其次是秋季（0？55～1？91 kg/h），春季的液流速率峰值为0？71～1？44 kg/h，冬季液流速率最低，峰值为0？30～0？85 kg/h。降雨雨量越大，雨后液流速率开始的时间越早，峰值越高，影响持续的时间越长。冬季，降雨开始后液流速率会迅速升高，雨后就会很快降低，而夏季，液流速率会在雨后的白天表现出明显升高，在次日之后会再次降低到原来水平。影响杉木液流速率的主导环境因子存在季节性差异，各相关性系数分别为：春季饱和水气压差（0？884），夏季空气相对湿度（-0？882），秋季饱和水气压差（0？798），冬季林外太阳辐射（0？621），土壤温度是影响杉木日均液流速率的重要环境因子。

科尔沁沙地黄柳和小叶锦鸡儿茎流及蒸腾特征

利用Dynamax茎流测量系统、Li-6400光合作用仪和自动气象站分别对科尔沁沙地两种灌木树种黄柳和小叶锦鸡儿的液流变化、蒸腾速率及其周围的环境因子进行检测.研究结果表明：（1）黄柳、小叶锦鸡儿茎干液流通量密度日变化趋势基本相同,呈多峰曲线;液流启动时间分别为4：30、5：30,在13：00左右到达各自液流峰值,峰值大小为81.2～91.7mg/h、17.3～27.1mg/h,20：30降为最低,晚间均具有明显的液流活动现象.（2）灌木的茎流日变化曲线与蒸腾速率日变化曲线并不吻合,实验测得的叶片蒸腾速率不能同步反映茎干液流的动态变化特征;黄柳的叶片蒸腾速率和单枝蒸腾耗水量均大于小叶锦鸡儿,耐旱性相对较低.（3）黄柳、小叶锦鸡儿白天液流通量密度变化趋势与环境因子变化趋势相吻合.相关性分析表明,影响灌木液流变化的主要因子依次是太阳有效辐射、相对湿度、大气温度、风速、10cm和20cm土壤温度.

皇甫川流域中国沙棘树干液流日变化及其相关因子

运用热耗散(TDP)法对皇甫川流域中国沙棘(Hippophae rhamnoides L. subsp. sinensis Rousi)的树干液流速率进行测定,用自动气象站同步连续监测太阳总辐射、空气温度、空气相对湿度、风速、10 cm处土壤温度等环境因子,用LI-6400系列光合仪同步测定每日6:00—18:00的沙棘叶蒸腾速率。结果表明:非降雨时段,沙棘树干液流速率日进程变化呈现明显的昼高夜低的起伏趋势,白天液流速率变化有波动,夜间液流速率变化缓慢;降雨时,在降雨的开始时段,沙棘树干液流速率明显增大,降雨中后期,液流速率明显减小并趋于平缓;以环境因子作自变量,以单位叶干质量的液流量为因变量,经过逐步回归,建立了多元线性模型,回归方程显著。

利用热扩式边材液流探针(TDP)测定树木整株蒸腾耗水量的研究

介绍了热扩散式液流探针的工作原理及利用液流探针测定树木边材液流速率的方法。利用边材液流探针和多种气象因子传感器及数据采集系统组成的微型气象站 ,通过对北京西山地区油松 (Pinustabulaeformis)、栓皮栎 (Quercusvariabilis)混交林林分平均木树干边材液流速率及风速、有效辐射和空气温度、空气相对湿度的日变化和连日变化的测定和分析 ,揭示了 5月干旱季节两树种蒸腾耗水的日变化和连日变化规律 ,以及栓皮栎树干基部和树冠大枝边材液流的差异 ,并进行了理论推导 ,同时分析了液流速率的波动规律与主要气象因素波动的相关性。

沙地赤松树干边材液流速率的方位特征研究

[目的]确定优良固沙树种沙地赤松(Pinus densiflora)树干边材液流速率(J_s)方位变化规律,探讨环境因素对方位差异的影响。[方法]采用热扩散式树干液流计(TDP)连续监测树干液流并同步监测环境因素,比较分析不同方位树干液流速率的差异、季节动态及与降水、土壤体积含水率(θ)、太阳辐射强度(R_s)间的关系。[结果]表明:(1)在赤松树干东、南、西、北4个方位上,J_s的日变化与季节变化均呈现出基本一致的格局,且均与R_s间表现出紧密的协同变化关系;(2)在中等强度干旱和极端干旱情况下,各方位边材J_s均同步受到明显抑制,在土壤水分得到充分补充后又快速回升;(3)在典型晴日里,树干各方位边材J_s其午间峰值出现的时刻有差异,呈从早到晚分别是东侧、南侧、西侧、北侧这种顺时针的方位规律;(4)在整个生长季,J_s的日平均值大小一般为南侧>西侧>北侧>东侧,但方位间差异并不显著(P=0.35),北侧J_s的平均值最接近4个方位的平均值(约为平均值的1.01倍)。[结论]为降低观测成本,通过北侧一个方位的测定来估算赤松单株的液流通量具有较好的可靠性;影响赤松各方位液流过程明显变化的θ的阈值为7.5%。

不同程度干旱胁迫及复水对春玉米(丹玉39)茎流动态的影响

利用大型移动防雨棚开展了玉米干旱胁迫及复水试验,通过分析玉米植株茎流速率变化规律,揭示了不同程度干旱胁迫及复水对玉米植株茎流速率的影响及其对环境因子的响应规律。结果表明:1不同发育期干旱胁迫及对照试验的玉米植株茎流速率在晴天均呈单峰曲线,在阴天或多云天呈现不规则的上下波动状态;干旱胁迫导致玉米茎流速率显著下降并且峰值提前;复水后的茎流速率与对照间的差异缩小,但仍低于对照且峰值提前;2比较拔节—吐丝期茎流速率平均值为:对照>重度干旱胁迫>中度干旱胁迫,吐丝—乳熟期和乳熟—成熟期均为:对照>中度干旱胁迫>重度干旱胁迫。3茎流速率与净辐射、气温呈现显著正相关,与相对湿度呈现显著负相关;重度干旱胁迫后,土壤水分的亏缺影响了玉米植株茎流速率,减弱了相对湿度对其茎流速率的影响。

气象因子对红富士苹果树干茎流特性的影响

利用热扩散茎流测定系统(TDP)连续监测苹果树在生长季的茎流速率,同步观测太阳辐射、空气温度、空气相对湿度和风速等气象因子,选择晴天、阴天两种典型天气分析鲁西南地区苹果树干茎流速率的日变化及其与气象因子的关系。结果表明:苹果树干茎流速率在晴天条件下呈现单峰曲线,阴天条件下呈现多峰曲线。不同天气条件下,苹果树干茎流速率日变化波动曲线及其主要影响因子各异,但太阳辐射始终是茎流速率变化的主导因子。晴天茎流速率的主要影响因子依次为太阳辐射、空气相对湿度和空气温度;阴天依次为太阳辐射和空气温度。蒸腾量日际变化或季节变化特征为4月份逐渐升高、5～6月份达到高峰值、7月份后逐渐降低、10月份达到第二次高峰、11月初迅速降低。主要生长期蒸腾量为708.93 mm,其中,主要需水期(5～7月份、10月份)的蒸腾量为423.41 mm,占主要生长季的59.72%。

温室内作物茎秆直径变化对基质含水率的响应

通过对北京地区温室内黄瓜和番茄生长期茎液流(SF)和茎直径变化(径差SD)过程以及同期温室内微气象因子的连续观测,利用相关分析方法分析了总辐射通量密度和饱和水汽压差(VPD)对茎液流和茎直径变化的影响以及茎直径变化与基质含水率的关系。发现SF与SD与温室内总辐射通量密度间的相关性并不显著,而与VPD的相关性均达到了极显著水平。分别对每日12∶00、13∶00、14∶00和15∶00的SD(与每日6∶00的茎直径之差)与VPD进行相关分析,均通过了0.01水平的显著性检验,其中以14∶00的相关系数最大。以各种作物每日14∶00的SD/VPD(径差与饱和水汽压差的比值)与基质含水率进行相关分析,表明两者间有极显著正相关关系。而且,在不同基质含水率范围内,每日14∶00的SD/VPD值保持在一个相对稳定的区间,说明14∶00的SD/VPD对基质中的水分状况很敏感,可以作为启动温室灌溉系统的参考指标。

灌溉对三种荒漠植物蒸腾耗水特性的影响

利用热平衡式茎流计和压力室对塔里木沙漠公路防护林不同灌溉量条件下3种荒漠植物多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、梭梭(Haloxylon ammodendron)和乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)的液流变化、水势进行了测定。研究结果表明:(1)茎干液流速率因灌溉量和物种的不同而异,同一灌溉量条件下不同物种间表现为多枝柽柳>乔木状沙拐枣>梭梭,不同灌溉量条件下3种荒漠植物的茎干液流速率均随灌溉量的减少而显著降低。3种荒漠植物的夜间蒸腾占有一定比例,表现为梭梭(18.68%)>乔木状沙拐枣(17.48%)>多枝柽柳(12.82%),表明3种灌木均可通过夜间液流以补充植物体白天的水分消耗,表现出较强的抗旱性,但梭梭形成的叶片-冠-根的水势差相对较大,夜间补偿流较多,表现出更强的抗旱性。多枝柽柳和乔木状沙拐枣茎干液流日变化趋势基本相同,在灌溉量为35 kg·株-1.次-1和28 kg·株-1.次-1时均呈单峰曲线,液流速率较高且变化幅度较大,而灌溉量为17.5 kg·株-1.次-1时呈双峰曲线,液流速率较低;梭梭在不同灌溉量条件下其变化均呈单峰曲线,即当灌溉量降低到17.5 kg·株-1.次-1时多枝柽柳和乔木状沙拐枣可能出现了水分亏缺,通过调节气孔张开度或部分关闭降低蒸腾来适应其胁迫条件,但该灌溉条件下梭梭并没有出现水分亏缺,表明出较强的抗旱性。(2)相同时间不同灌溉量条件下,3种荒漠植物的清晨水势和午后水势均随着灌溉量的减少而降低;整个生长季相同时间同一灌溉量条件下,3种防护林植物的清晨、午后水势表现为乔木状沙拐枣>多枝柽柳>梭梭,表明3种荒漠植物在相同的灌溉条件下梭梭因保持较低的水势表现出较强的抗旱性。(3)相同时间不同灌溉量条件下,3种荒漠植物单株日耗水量均随着灌溉量的减少而减少,整个生长季各处理日平均耗水量的动态变化趋势均为单峰型,7月份耗水量最大,表明在塔克拉玛干沙漠腹地最炎热的7月份,3种防护林植物可以通过增加其蒸腾耗水量来适应干旱的环境条件。

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

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406.32g/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 pressuredeficit,VPD)及实际水汽压均表现为显著正相关(P<0.01),与相对湿度表现为显著负相关(P<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(variableof 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。

塔里木河下游地区胡杨、柽柳液流变化研究——以英苏断面为例

应用先进的PHYTALK植物生理生态监测系统对塔里木河下游英苏断面胡杨、柽柳的液流流速和相关环境因子日变化进行了监测。结果表明:胡杨和柽柳的液流速率日变化趋势相似,有明显昼夜节律变化,夜晚平稳,白天波动剧烈,呈多峰值;受植株水分储存的影响,液流早晨启动后,液流突然下降,达到一个低值后开始恢复;主要受降雨影响,距主河道100m处的胡杨枝平均液流速率低于距主河道200m处相同直径柽柳枝的平均流速;试验期,影响胡杨和柽柳液流的主导环境因子不同,每个因子都有各自的影响机制;植株液流的变化是植株自身生理调节和外界环境共同作用的结果。

不同灌水量下幼龄枣树茎流变化规律

探讨了不同灌水量(W1,32 L;W2,48 L;W3,64 L以及W4,80 L)对4年生幼龄枣树茎流速率变化规律的影响以及茎流速率与环境因子之间的关系,通过美国Dynamax公司生产的Flow^(-3)2包裹式茎流计进行茎流速率的测定,并在样地内安装HOBO小气候仪同步获取太阳辐射、温度、空气湿度以及风速等气象数据。结果表明:不同灌水量下,枣树茎流速率日变化趋势均为单峰形曲线,除W4外,枣树茎流速率平均值随着灌水量的增加而逐渐增大,W1、W2和W3处理的茎流速率的平均峰值分别为516.63、819.04 g·h^(-1)和974.86 g·h^(-1);枣树茎流日累积量变化过程曲线均呈现较为明显的"S"形,除W4外,随着灌水量的增加,枣树茎流日累积量增加,W1、W2、W3和W4茎流日累积量分别为4.98、7.02、9.10 L和8.63 L;不同灌水量下茎流速率与太阳辐射、温度以及风速呈正相关,且茎流速率与太阳辐射和温度相关性达到显著水平,其中与太阳辐射的相关性最高,W1、W2、W3和W4处理下相关系数分别为:0.939、0.944、0.959和0.939;而与空气湿度呈现出较明显的负相关,相关系数分别为-0.579、-0.815、-0.822和-0.730。

酸枣树干液流速率与环境因子的关系

选择华北地区典型灌木酸枣为研究对象,用TDP传感器测定树干液流速率,并对不同气象条件下的液流速率与环境因子进行了相关性分析及模型模拟。结果表明:不同气象条件下,各环境因子都对树干液流速率有影响,但程度不同。晴天、阴天、雨天影响树干液流速率最重要的环境因子分别是空气温度、太阳辐射和降雨量。在不同气象条件下,酸枣树干液流速率与环境因子间回归模型的自变量构成有很大差异,且晴天和阴天模拟效果较好,雨天模拟效果不佳。