馬文濤，程平，李宏，張志剛，武勝利，趙明玉

（1.新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院，烏魯木齊830054；2.新疆林業(yè)科學(xué)院，烏魯木齊830000；3.新疆阿克蘇森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站，新疆 阿克蘇843000）

阿克蘇地區(qū)地處新疆環(huán)塔里木盆地綠洲帶北緣，灌溉便利，日照充足，晝夜溫差大，十分適合蘋果（Malus domestica Borkh.）種植，是新疆乃至全國(guó)重要的優(yōu)質(zhì)蘋果產(chǎn)區(qū)[1]。截至2017 年底，阿克蘇地區(qū)蘋果種植面積達(dá)2.13萬(wàn)hm2，產(chǎn)量為59.75萬(wàn)t，產(chǎn)值達(dá)32.86 億元，分別占新疆蘋果種植面積、產(chǎn)量、產(chǎn)值的38.7%、65.19%、62.12%，其中紅富士蘋果是阿克蘇地區(qū)的地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品，因其外觀好、肉質(zhì)細(xì)、酸甜適口而享譽(yù)疆內(nèi)外[2]，已成為促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、改善生態(tài)環(huán)境的特色產(chǎn)業(yè)。然而，該區(qū)是典型的旱作綠洲農(nóng)耕區(qū)，降水量少，且農(nóng)業(yè)用水與生產(chǎn)生活用水矛盾日益突出[3]。因此，水資源供需矛盾已成為該地林果業(yè)發(fā)展的主要限制因子，而適時(shí)適量的水分供給對(duì)于果樹生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要，是果樹早實(shí)、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)及長(zhǎng)壽的重要條件[4]。為此，研究干旱綠洲區(qū)果樹蒸騰耗水規(guī)律及其影響因子，對(duì)于了解果園水分承載力，指導(dǎo)果園科學(xué)灌溉具有重要意義。

植物蒸騰作用在植物生命過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，其水分脅迫及需水狀況可通過(guò)蒸騰速率反映[5-6]。有研究表明，樹木邊材中99%的莖流量用于植物葉片蒸騰耗水，且莖流速率與氣象因子、土壤水分密切相關(guān)[7]，其中：氣象要素決定莖流的瞬間動(dòng)態(tài)，土壤供水決定莖流的整體水平[8]。通過(guò)研究樹干莖流變化規(guī)律及其與環(huán)境因子的相互關(guān)系，可有效地定量分析樹木生長(zhǎng)與蒸騰耗水的關(guān)系[9-10]。熱擴(kuò)散探針（thermal dissipation probe,TDP）法因具有連續(xù)、穩(wěn)定、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于樹木蒸騰耗水的研究[11-12]中。孫習(xí)軒對(duì)我國(guó)北方蘋果樹需水量與灌溉量的研究發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)、不同品種的蘋果樹蒸騰速率不同[13]；在黃土干旱塬區(qū)[4,9-10,14]、山東丘陵區(qū)[15-17]、東北冷涼地區(qū)[18]進(jìn)行的蘋果樹干莖流的研究也印證了這一結(jié)論。但目前對(duì)新疆綠洲區(qū)蘋果樹干莖流的研究較少，而且在已有的研究中側(cè)重于探究不同天氣條件下莖流變化及瞬時(shí)尺度下莖流速率對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)模型，而對(duì)于生長(zhǎng)期內(nèi)蘋果樹整個(gè)夜間莖流的變化規(guī)律及在更大時(shí)間尺度上莖流變化是否與其他地區(qū)一致，則鮮有報(bào)道。基于此，本文以新疆南部阿克蘇地區(qū)溫宿綠洲為研究區(qū)域，對(duì)在該區(qū)域內(nèi)廣泛種植的富士蘋果樹樹干莖流及環(huán)境因子進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并分析不同尺度下樹干莖流變化規(guī)律及其對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)單木蒸騰耗水的預(yù)測(cè)，進(jìn)而指導(dǎo)果園科學(xué)灌溉。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于阿克蘇地區(qū)溫宿縣境內(nèi)的新疆林業(yè)科學(xué)院佳木試驗(yàn)站，地理位置為41°15′N，80°31′E，海拔1 103 m，淺層地下水位9.3 m；屬于溫帶大陸性荒漠氣候區(qū)，年平均氣溫10～11 ℃，年降雨量60～80 mm，≥10 ℃年積溫2 916～3 200 ℃，年日照時(shí)數(shù)2 780 h，無(wú)霜期190～215 d，春夏季特別干燥，秋冬季冷涼。果園土壤質(zhì)地為砂壤土，0～80 cm土層平均容重為1.38 g/cm3，田間持水量為29.01%（以體積含水量表征），pH 為8.44，含有機(jī)質(zhì)10.65 g/kg、有效磷22.54 mg/kg、速效氮50.21 mg/kg、速效鉀367 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地為8年生盛果期的富士（長(zhǎng)富2號(hào)）蘋果園，株行距4 m×5 m，東西向栽植，樹形為疏散分層型；在果園中央選擇3株生長(zhǎng)健康、長(zhǎng)勢(shì)一致、無(wú)病蟲害、無(wú)結(jié)疤的蘋果樹作為試驗(yàn)樣株，平均地徑（距離地面30 cm）為16.0 cm，平均樹高為4.6 m，平均冠幅為4.1 m（東西）×4.7 m（南北）。灌溉方式為漫灌，灌溉量3 150 m3/hm2，年灌溉7 次，灌溉定額為2.205×104m3/hm2。采用基肥+追肥方式施肥：秋季施基肥油渣和羊糞，各0.5～1.0 kg/株；夏季追肥按m（磷酸二銨）∶m（尿素）=1∶1的比例混勻施用，約0.5 kg/株。施肥方法為溝施。定期對(duì)果園進(jìn)行病蟲害防治，并清除雜草。果園管理措施在該區(qū)域具有代表性。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2019年5—9月進(jìn)行，采用熱擴(kuò)散探針?lè)ǎㄟ^(guò)檢測(cè)插入樹干邊材的1對(duì)有熱電偶的探針溫差來(lái)計(jì)算莖流速率。在選定的3株蘋果樹干上各安裝1個(gè)由美國(guó)Dynamax公司生產(chǎn)的FLGS-TDP插針式探針，型號(hào)為TDP-30，長(zhǎng)30 mm，針頭直徑1.2 mm。莖流計(jì)工作電壓用數(shù)據(jù)采集器CR1000（Campbell Scientific公司，美國(guó)）和PC400軟件來(lái)調(diào)節(jié)和檢測(cè)熱電偶，系統(tǒng)設(shè)置為每30 min 記錄一次數(shù)據(jù)，連續(xù)記錄2個(gè)探針間的溫差。試驗(yàn)前期調(diào)查發(fā)現(xiàn)，截?cái)嗟?株地徑16 cm的枯死蘋果樹的邊材與心材具有明顯的顏色差異，因此，用破壞性取樣方法（打生長(zhǎng)錐）測(cè)定其距離地面35 cm 處的樣株邊材厚度，從而計(jì)算邊材面積。樹干邊材莖流速率（vsap）及莖流量（體積流量，F(xiàn)s）由以下公式[11]計(jì)算：

式中：K 為Grainer 定義的一個(gè)量綱一的量的“莖流指數(shù)”，用于消除莖流速率為0時(shí)的溫差；dTm為無(wú)莖流時(shí)的溫差最大值，℃；dT 為瞬時(shí)溫差值，℃；vsap為莖流速率，cm/h；Fs為莖流量，g/h；Sa為邊材面積，cm2。其中，dTm和dT為莖流儀系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)結(jié)果。

環(huán)境因子測(cè)定：氣象數(shù)據(jù)由HOBO自動(dòng)氣象站（Onset公司，美國(guó)）觀測(cè)所得（架設(shè)高度2 m）。測(cè)定指標(biāo)包括太陽(yáng)輻射（solar radiation, Rs）、大氣溫度（air temperature,Ta）、空氣相對(duì)濕度（relative humidity,RH）、風(fēng)速（wind speed,Sw）等，每30 min記錄一次數(shù)據(jù)。采用EM50數(shù)據(jù)采集器（Decagon公司，美國(guó)）測(cè)定土壤溫度及其體積含水量，探頭深度為10、30、50、70 cm，每天定時(shí)采集一次數(shù)據(jù)。水汽壓差（water vapor pressure deficit,VPD）計(jì)算公式[10]為：

式中：Ta為大氣溫度，℃；RH 為空氣相對(duì)濕度，%；e為常數(shù)，取值2.718。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)期間，由意外停電、更換損壞探針導(dǎo)致的莖流數(shù)據(jù)缺失，采用平均日變化法進(jìn)行插補(bǔ)，并利用Excel 2013、SPSS 23.0 和Origin 2017 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 富士蘋果樹干莖流變化特征

2.1.1 蘋果樹干莖流季節(jié)變化

選取在不同季節(jié)典型晴天的蘋果樹干莖流速率的測(cè)定結(jié)果，分析其在不同季節(jié)的莖流變化特征。結(jié)果（圖1A～B）表明：夏季（6—8月）和秋季（9月），蘋果樹干莖流日變化主要呈雙峰型曲線，在春季（5 月）以單峰型為主，偶有微弱的雙峰型曲線。受環(huán)境因子影響，反映樹木蒸騰耗水特性的樹干莖流的啟動(dòng)時(shí)間、峰值、持續(xù)時(shí)間、進(jìn)入低谷時(shí)間等時(shí)空變化特征[19]，在不同季節(jié)間差異很大。如圖1、表1所示：從莖流啟動(dòng)時(shí)間來(lái)看，夏季7月莖流啟動(dòng)時(shí)間為09:00—09:30，比春季5月莖流啟動(dòng)時(shí)間早0.5 h，比秋季9 月早1.5 h。從到達(dá)莖流峰值來(lái)看，秋季莖流到達(dá)峰值的時(shí)間比較集中，時(shí)間為13:00—13:30，峰值在17.78～24.15 cm/h 之間，而春季和夏季莖流到達(dá)峰值的時(shí)間比較分散，峰值分別在16.28～18.84 和26.93～29.67 cm/h 之間。從莖流持續(xù)時(shí)間來(lái)看，春、秋季的持續(xù)時(shí)間分別為10和9.5 h，夏季持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)（12.5 h），比春季多2.5 h，比秋季多3 h。從莖流速率來(lái)看，夏季日變化格型寬、幅度大，莖流活躍，且7 月日均莖流速率最大，為10.78 cm/h，春季5月最小，為7.95 cm/h。

2.1.2 蘋果樹干莖流夜間變化

圖1 富士蘋果樹干莖流速率不同月份日變化與不同季節(jié)連日變化Fig.1 Diurnal variation and daily changes of stemflow rate of red Fuji apple in different months and seasons

表1 富士蘋果樹干莖流速率月際動(dòng)態(tài)變化Table 1 Monthly dynamic changes of stemflow rate of red Fuji apple

試驗(yàn)將一天中太陽(yáng)輻射值小于或等于0時(shí)的樹干莖流定義為夜間莖流。不同生長(zhǎng)期晝夜莖流時(shí)間劃分見表2。通過(guò)對(duì)樹干莖流的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)夜間莖流速率變化穩(wěn)定，接近或等于0，其累積莖流量在單日莖流總量中占有一定的比例。圖2 顯示：生長(zhǎng)期內(nèi)典型晴天日溫度在日落后到次日日出前呈現(xiàn)緩慢遞減的趨勢(shì)；空氣相對(duì)濕度緩慢遞增，并在日出前后達(dá)到最大；莖流速率變化趨勢(shì)與夜間大氣溫度變化基本一致，與空氣相對(duì)濕度變化趨勢(shì)相反，且在日落后到次日00:30 莖流變化幅度大，在00:30到日出前變化較穩(wěn)定，其值趨于0。說(shuō)明樹干莖流在日落后并未完全停止，而是處在緩慢下降的過(guò)程中，此時(shí)，樹干仍以較低的莖流水平保持吸水狀態(tài)。

將富士蘋果樹在不同生長(zhǎng)期的晝夜莖流量分別進(jìn)行累積統(tǒng)計(jì)，以了解晝夜間莖流的分布特點(diǎn)。結(jié)果（表3）表明：?jiǎn)稳涨o流量大小為7月＞8月＞6月＞5月＞9月，即7月莖流量最大（52.50 kg/d），9月最?。?8.79 kg/d），前者單日莖流量約為后者的1.82 倍。夜間莖流量表現(xiàn)為9月＞5月＞8月＞7月＞6月，即9 月夜間莖流量最大，為2.96 kg/d，占比為10.28%。說(shuō)明夜間莖流在果樹單日莖流中占有一定的比例，在計(jì)算果樹蒸騰耗水時(shí)不能忽略夜間莖流量。

表2 晝夜莖流時(shí)間劃分表Table 2 Daytime and nighttime allocation table of stemflow

2.2 不同季節(jié)富士蘋果樹干莖流速率變化與氣象因子的相關(guān)性

圖2 生長(zhǎng)期內(nèi)夜間莖流速率與主要環(huán)境因子變化Fig.2 Variation of stemflow rate and main environmental factors at nighttime during the growth period of red Fuji apple

由于試驗(yàn)地地下水埋深較深，土壤含水量在瞬時(shí)尺度上變化較小且季節(jié)變化不顯著，因此，樹干莖流速率日變化主要與氣象因子有關(guān)。基于5月、7月、9月內(nèi)連續(xù)6個(gè)晴天的莖流速率與氣象數(shù)據(jù)值進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果（圖3、表4）表明：生長(zhǎng)期內(nèi)莖流速率與太陽(yáng)輻射、大氣溫度、水汽壓差、風(fēng)速具有相同的變化趨勢(shì)，均表現(xiàn)為顯著正相關(guān)，與空氣相對(duì)濕度的變化曲線相反，表現(xiàn)為顯著負(fù)相關(guān)。春季影響莖流速率日變化的主要因子是水汽壓差、太陽(yáng)輻射、大氣溫度、風(fēng)速，空氣相對(duì)濕度的影響最??；影響夏季莖流速率日變化的主要因子是太陽(yáng)輻射和大氣溫度，空氣相對(duì)濕度影響最?。磺锛緦?duì)莖流速率影響較大的是太陽(yáng)輻射、大氣溫度、空氣相對(duì)濕度、水汽壓差，風(fēng)速影響最小，通徑系數(shù)僅為0.008。可見，太陽(yáng)輻射、大氣溫度、水汽壓差是影響樹干瞬時(shí)尺度上莖流速率的關(guān)鍵因子。

2.3 富士蘋果樹干日均莖流速率與環(huán)境因子的相關(guān)性

更大時(shí)間尺度上樹木的莖流變化受眾多因子的影響，如樹體生理結(jié)構(gòu)和功能，氣象和土壤環(huán)境因子等。在以日為單元的時(shí)間尺度上，土壤溫度和土壤含水量對(duì)樹干莖流速率的影響較小，但在季節(jié)尺度上土壤溫度和土壤含水量與日均莖流速率顯著相關(guān)[20]。因此，在較大時(shí)間尺度上，應(yīng)考慮土壤溫度、土壤含水量對(duì)樹木蒸騰量的影響。

表3 晝夜樹干莖流量占比Table 3 Daytime and nighttime stemflow ratio

圖3 富士蘋果樹干莖流速率與主要?dú)庀笠蜃又g的關(guān)系Fig.3 Relationship between stemflow rate of red Fuji apple and main meteorological factors

表4 不同季節(jié)莖流速率與氣象因子的相關(guān)系數(shù)與通徑系數(shù)Table 4 Correlation coefficient and path coefficient of stemflow rate with meteorological factors in different seasons

由于試驗(yàn)地果園蘋果樹根系主要分布在0～80 cm之間[21]，因此，本試驗(yàn)對(duì)蘋果生長(zhǎng)期內(nèi)10、30、50、70 cm 土層日均土壤體積含水量與日均莖流速率進(jìn)行分析。由圖4 可見：各土層含水量受天氣變化和果園灌溉的影響，變化趨勢(shì)和幅度差異較大。10 cm 處土壤含水量主要受果園灌溉影響，在生長(zhǎng)期內(nèi)變化幅度較大，其變化趨勢(shì)和日均莖流速率的變化表現(xiàn)出較好的相關(guān)性；50 cm處土壤含水量從5月初到7月底呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，進(jìn)入夏季，果園灌溉量增大，7月25日左右土壤含水量達(dá)到峰值后下降（生長(zhǎng)期內(nèi)30 cm 處土壤含水量的變化與50 cm 處基本一致，數(shù)據(jù)未顯示）；隨著土層深度增加，70 cm處土壤含水量變化較穩(wěn)定，總體上呈現(xiàn)先減后增的趨勢(shì)，與環(huán)境因子空氣相對(duì)濕度變化一致。對(duì)不同土層含水量在不同季節(jié)與日尺度下的莖流速率進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果如表5所示：在春季和夏季，10和30 cm處土壤含水量與日均莖流速率具有顯著的相關(guān)性，在秋季相關(guān)性不顯著；50 cm 處土壤含水量與秋季莖流速率顯著相關(guān)。

圖4 生長(zhǎng)期內(nèi)富士蘋果樹干日均莖流速率與主要環(huán)境因子之間的關(guān)系Fig.4 Relationship between daily average stemflow rate of red Fuji apple trunk and main environmental factors during the growth period

表5 日均莖流速率與不同深度土壤含水量的相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlation coefficient between daily average stemflow rate and soil water content at different depths

基于生長(zhǎng)期內(nèi)5—9 月153 d 觀測(cè)的莖流數(shù)據(jù)，對(duì)日尺度下的莖流速率與氣象因子、土壤含水量、30 cm 處土壤溫度進(jìn)行分析。如表6 所示：整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)，富士蘋果樹干日均莖流速率與太陽(yáng)輻射、大氣溫度、水汽壓差、土壤含水量、土壤溫度呈極顯著正相關(guān)；與空氣相對(duì)濕度呈極顯著負(fù)相關(guān)；與風(fēng)速的相關(guān)性不顯著。通徑系數(shù)反映出水汽壓差、太陽(yáng)輻射是影響日均莖流速率季節(jié)變化的關(guān)鍵因子。

2.4 富士蘋果樹干莖流速率的環(huán)境因子響應(yīng)模型

基于對(duì)富士蘋果樹干莖流速率連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，分別以3個(gè)季節(jié)（春季、夏季、秋季）瞬時(shí)尺度下的莖流速率為因變量，以氣象因子為自變量進(jìn)行逐步回歸，得到3 個(gè)季節(jié)樹干莖流速率的回歸方程，如式（1）～（3）所示。以生長(zhǎng)期（5—9 月）內(nèi)日尺度下的莖流速率為因變量，以同時(shí)期日均氣象因子、土壤因子為自變量進(jìn)行逐步回歸分析，得到整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)樹干莖流速率與環(huán)境因子的回歸方程，如式（4）所示。

表6 生長(zhǎng)期內(nèi)富士蘋果樹干日均莖流速率與環(huán)境因子之間的相關(guān)系數(shù)與通徑系數(shù)Table 6 Correlation coefficient and path coefficient between daily average stemflow rate of red Fuji apple trunk and environmental factors in growing season

式中：vsap為樹干莖流速率，cm/h；Rs為太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，W/m2；VPD 為水汽壓差，%；Ta為大氣溫度，℃；RH 為空氣相對(duì)濕度，%；Sw為風(fēng)速，m/s；Ts為30 cm處土壤溫度，℃。以上4 個(gè)方程均達(dá)到了顯著水平（P＜0.01），復(fù)相關(guān)系數(shù)均在0.7 以上，擬合效果較好。由于春季、夏季和秋季建立模型的數(shù)據(jù)均來(lái)自典型晴天的數(shù)據(jù)，而季節(jié)耗水模型受陰雨天氣數(shù)據(jù)的影響，其模型的擬合效果會(huì)出現(xiàn)一定的差異。

3 討論

本研究結(jié)果表明，干旱綠洲區(qū)富士蘋果樹干莖流日變化在夏季和秋季主要呈雙峰型曲線，春季主要呈單峰型曲線，具有明顯的晝夜節(jié)律，不同季節(jié)樹干莖流時(shí)空變化特征差異顯著。這是由于極端干旱區(qū)太陽(yáng)輻射極強(qiáng)，蘋果樹易遭受高溫和干旱脅迫，植株通過(guò)調(diào)節(jié)葉片氣孔閉合，增大氣孔阻力，避免過(guò)多蒸騰耗水，而導(dǎo)致樹干莖流速率下降，出現(xiàn)莖流峰值提前，或者進(jìn)行午休而呈現(xiàn)雙峰波型。夏季7 月莖流啟動(dòng)早，持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，峰值最大，樹干日耗水量達(dá)到最大。李浩等[19]、劉毅等[22]的研究結(jié)果表明，樹干莖流變化晝高夜低，晝夜差異顯著，夏季莖流水平高于春秋季，本研究結(jié)果與此一致。這是由于夏季果樹生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)高，果實(shí)處于膨大期，加之太陽(yáng)輻射強(qiáng)，樹體需要大量水分維持生命活動(dòng)，莖流變化活躍、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，莖流量大。本研究發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)期內(nèi)5—9月樹干莖流速率最大峰值出現(xiàn)的時(shí)間為13:00—15:00，在18:00—20:00 迅速降低。這與周玉燕等[4]對(duì)甘肅山旱塬區(qū)和崔俊芳等[23]對(duì)山東丘陵區(qū)蘋果樹生長(zhǎng)期莖流的研究結(jié)果類似，而夏桂敏等[18]對(duì)東北冷涼地區(qū)寒富蘋果樹莖流的研究發(fā)現(xiàn)，峰值最早出現(xiàn)的時(shí)間為08:30，14:30左右迅速下降。這可能與不同地區(qū)存在時(shí)差及日照時(shí)長(zhǎng)不同有關(guān)。

夜間莖流有利于調(diào)節(jié)樹體水分平衡并驅(qū)動(dòng)根系向上運(yùn)輸物質(zhì)。本試驗(yàn)中生長(zhǎng)期樹干夜間存在微弱的莖流，呈時(shí)斷時(shí)續(xù)的狀態(tài)，與王力等[9]的研究結(jié)果一致。夜間莖流的存在可能是由于在白天樹冠蒸騰失水過(guò)多導(dǎo)致樹體內(nèi)儲(chǔ)存水較少，形成了根壓差，促使水分主動(dòng)被吸入樹體，從而產(chǎn)生夜間補(bǔ)償流，以此來(lái)補(bǔ)償白天過(guò)度蒸騰散失的大量水分，從而維持植物體內(nèi)的水分平衡。也有學(xué)者認(rèn)為，樹冠和大枝條是樹木主要的儲(chǔ)水部位，夜間莖流的存在是因?yàn)樗饔筛可仙翗涔趦?chǔ)存，為下一時(shí)間段的蒸騰做準(zhǔn)備[24-25]。至于本研究區(qū)蘋果樹夜間莖流的調(diào)控機(jī)制和夜間莖流是否有一部分用于夜間蒸騰，有待進(jìn)一步研究。張婕等[26]的研究表明，夜間莖流對(duì)整天蒸騰貢獻(xiàn)率可達(dá)40%；本研究發(fā)現(xiàn)，夜間莖流量占全天總莖流量的波動(dòng)范圍在1.06%～10.28%之間，并主要集中在日落后到次日00:30這個(gè)時(shí)間段內(nèi)。可見，雖然夜間莖流量占比較小，但仍具有一定的調(diào)節(jié)植物與環(huán)境間水汽交換的能力。

氣象因子對(duì)樹干莖流變化具有重要影響，各氣象因子在自然條件下并不是獨(dú)立作用的，而是綜合影響植物的蒸騰耗水過(guò)程[9]。眾多研究表明，太陽(yáng)輻射和水汽壓差是驅(qū)動(dòng)樹木邊材莖流動(dòng)態(tài)的主要?dú)庀笠蜃覽9,19,27-29]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同季節(jié)樹干莖流速率對(duì)氣象因子的響應(yīng)具有明顯差異，但無(wú)論在瞬時(shí)尺度下，還是日尺度下，太陽(yáng)輻射和水汽壓差始終是影響樹干莖流速率的主導(dǎo)因子。有報(bào)道認(rèn)為，太陽(yáng)輻射對(duì)樹干莖流的影響會(huì)表現(xiàn)出季節(jié)差異[30-31]。在本研究中這種差異并不明顯，與黨宏忠等[32]的研究結(jié)果一致，可能是由于生長(zhǎng)期內(nèi)灌水較充足，土壤水分并沒(méi)有明顯的虧缺。水汽壓差是表征植物干旱脅迫下氣孔調(diào)節(jié)行為開啟的最主要的環(huán)境變量之一。夏桂敏等[33]的研究表明，在干旱荒漠區(qū)水汽壓差對(duì)樹干蒸騰的影響可能比太陽(yáng)輻射強(qiáng)，本研究中不同尺度下不同季節(jié)莖流速率對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)模型也印證了這一點(diǎn)，多元回歸方程中水汽壓差值的系數(shù)最大。盡管如此，樹干莖流對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)變化過(guò)程仍然要參照時(shí)間尺度，而土壤溫度與土壤含水量對(duì)樹干莖流的季節(jié)變化影響更顯著[31]。本研究發(fā)現(xiàn)，整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)土壤溫度與日均莖流速率的相關(guān)性顯著（r=0.223，P＜0.01），不同季節(jié)莖流速率與不同深度土壤含水量在瞬時(shí)尺度下的相關(guān)性差異較大，而生長(zhǎng)期內(nèi)日均莖流速率與10 cm 處土壤含水量呈顯著正相關(guān)（r=0.363，P＜0.01）。說(shuō)明不同環(huán)境條件下，在不同時(shí)間和空間尺度上果樹蒸騰耗水的影響調(diào)控機(jī)制是復(fù)雜的、相對(duì)的。至于本文得出的蒸騰耗水模型的可靠性及預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的誤差率，還需進(jìn)一步驗(yàn)證。

富士蘋果樹干在不同季節(jié)的多元線性回歸模型的復(fù)相關(guān)系數(shù)均在0.8以上，說(shuō)明這些模型可以模擬樹干莖流速率對(duì)氣象因子的響應(yīng)特征；而生長(zhǎng)期內(nèi)日均莖流速率對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)模型復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.725，說(shuō)明該模型可以較好地模擬某一季度或者整個(gè)生長(zhǎng)季的蒸騰耗水量。日均莖流速率模型是基于整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)日平均氣象數(shù)據(jù)構(gòu)建的模型，可以忽略瞬時(shí)尺度下的天氣變化干擾，但構(gòu)建模型的數(shù)據(jù)樣本有所減少，模型的準(zhǔn)確度較低。因此，構(gòu)建一套系統(tǒng)科學(xué)、普遍適用的果樹蒸騰耗水和調(diào)控機(jī)制模型，應(yīng)基于不同時(shí)間尺度對(duì)環(huán)境因子和莖流速率的關(guān)系進(jìn)行模擬。

4 結(jié)論

富士蘋果樹干莖流速率的日變化在夏秋季主要呈雙峰型曲線，在春季主要呈單峰型曲線，夜間莖流速率變化穩(wěn)定，并主要集中在日落后到次日00:30這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，晝夜差異顯著。莖流速率時(shí)空特征表現(xiàn)出季節(jié)差異，夏季莖流啟動(dòng)早，停止晚，莖流速率大。太陽(yáng)輻射和水汽壓差是影響樹干莖流的關(guān)鍵因子。不同季節(jié)樹干莖流速率與氣象因子的多元回歸方程如下。春季：vsap=－1.758+0.014Rs+2.313VPD+3.21Sw；夏 季 ：vsap=－5.927+0.24Rs+3.188VPD+0.273Ta；秋 季：vsap=23.455+0.016Rs－0.18RH－0.662Ta+3.716VPD。生長(zhǎng)期內(nèi)樹干莖流速率與環(huán)境因子的多元回歸方程為：vsap=0.758+0.014Rs－0.338Ta+0.974Ts+2.78VPD+0.498Sw。

新疆阿克蘇地區(qū)富士蘋果樹在夏季7月蒸騰量較大，果樹蒸騰耗水受太陽(yáng)輻射、水汽壓差、土壤含水量等環(huán)境因子的影響程度高，且此時(shí)段是本地區(qū)溫度最高的時(shí)期，果園灌溉應(yīng)注意在果樹生長(zhǎng)旺季，尤其是連續(xù)晴天的情況下及時(shí)補(bǔ)充灌水，保證果樹在生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期不受水分脅迫而影響產(chǎn)量和品質(zhì)，且選擇在日出前或者日落后灌水，可以避免因強(qiáng)烈的蒸發(fā)而導(dǎo)致灌溉水散失。