斷根處理及環境因子對白玉蘭全冠樹木移植莖流速率的影響研究

馮海月 張冬梅* 張敬麗 張 浪 有祥亮

采用包裹插針式FLGS-TDP莖流計，對兩種斷根強度處理的白玉蘭全冠樹木移植后的莖流速率進行測定，結合自動氣象測定系統，分析斷根處理及環境因子對樹木生長及莖流速率的影響。莖流速率日變化均呈明顯晝高夜低趨勢，月變化呈現明顯夏季高于秋季的趨勢；和對照相比，白玉蘭移植后樹木平均莖流速率均小于同規格未移植樹木；10倍胸徑斷根強度苗木生長優于6倍胸徑斷根強度。白玉蘭全冠苗移植進行10倍胸徑斷根強度的生長適應性更強；氣溫和空氣相對濕度對移植后苗木莖流速率影響最大，移植初期對白玉蘭進行水肥、遮陰管理和疏枝疏冠是保證其成活率的主要條件。

白玉蘭；全冠樹木；移植；莖流速率；初養護技術

白玉蘭（Magnolia denudata），木蘭科（Magnoliaceae）木蘭屬落葉喬木，是城市園林綠化的重要樹種[1]。白玉蘭屬深根性肉質根，對高地下水位、高致密度以及pH值比較敏感。而上海地下水位偏高（0.8～1.4 cm），土層致密，pH值達0.74～0.85，白玉蘭移植成活率普遍低，尤其是全冠樹木移植。在樹木移植初期，促使根系快速恢復生長，保證須根生長量，維持根、莖、葉水分平衡是提高移植成活率的關鍵。顯然，找出影響根系吸水與葉片蒸騰的限制因子，保持根冠水分平衡，采取相應的養護措施是保障樹木移植成活的基礎。

樹干莖流監測是判斷根系吸水狀況及樹木蒸騰作用強弱的重要手段，被普遍應用于樹木蒸騰耗水研究[2]。裴志永通過對不同林齡毛烏素沙地沙柳（Salix cheilophila）與環境關系的研究，確定沙柳在荒漠化沙地的生態種植密度及植被恢復措施[3]；夏桂敏等對‘寒富’蘋果樹（Malus pumila）各月的莖流特征及環境因子的影響研究得出適宜的灌水時間[4]；唐達等通過長期對荒漠灌叢的莖流特征的測定揭示水分蒸騰規律，以此制訂科學灌水及高效生態管理措施[5]。

城市綠化實踐表明，在進行大樹移植前的斷根處理、移植后的修枝修冠、遮陰等措施，對根系恢復生長、地下水分吸收、樹冠水分養分供給和保持蒸騰平衡均有較大的影響[6]。目前，樹木移植后采用的初養護技術多憑實踐經驗，對大規格苗木移植后的生長規律研究較少，根冠平衡規律研究更少。本研究利用樹木莖流監測法對白玉蘭全冠樹木移植后（兩年內）的生長形態、生理指標及莖流速率進行測定，分析影響白玉蘭生長和莖流速率的因子，旨在為白玉蘭全冠苗移植后的初養護提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

移植前，白玉蘭全冠苗木種植于河南省南召縣皇路店苗圃。2019年1月，將其種植于上海市園林科學規劃研究院青松基地（31°9′15″N，121°26′36″E）。

1.2 試驗材料

選取6株同等規格樹木安裝莖流測定儀，在圃地提前一個生長季進行10倍和6倍胸徑斷根處理，常規養護；同等立地下同規格未移植樹木作為對照（CK），樣樹的基本情況如表1。

表1 試驗樹種基本情況表

1.3 試驗方法

（1）生長指標測定。當年生枝生長量（單位：cm）：選擇向陽當年新生枝條5枝測定其長度，取平均值。

（2）葉片形態指標測定。平均葉片面積大?。▎挝唬簃m2）：選取試驗樹木的健康成熟葉片，每樹同一方向隨機取葉10片，采用Yaxin-1241便攜式葉面積儀測定其葉面積，并求取平均值；平均葉片厚度（單位：mm）：每星期定時采取對照和試驗取一年生枝條上第4～5輪成熟葉片10片，用精度為0.01 mm的電子游標卡尺進行葉厚測量，所測厚度除以10為每片葉片的平均厚度。

（3）葉綠素生理指標測定。葉綠素相對含量：每星期定時樹冠外側正東西方向各5片，用SPAD502葉綠素儀分別測定每片葉子的上部、中部、尖部的葉綠素相對含量，最后求取平均值為所測葉片的葉綠素含量。

（4）樹干莖流速率測定。采用FLGS-TDP包裹插針式植物莖流儀（美國Dynamax公司生產）指針分別插入試驗樹木莖干的1.3 m和2.3 m處。莖流速率的計算公式見公式（1）（2）[7-8]：

式中：K為無量綱參數；dT為瞬時溫差（℃）；dTmax為最高探針溫差（℃）；V為莖流速率（cm/h）。

（5）環境因子測定。DCH20自動氣象觀測站測定空氣溫度（T）、太陽總輻射（ESR）、空氣相對濕度（RH）、風速（WS）、土壤溫度（ST）等氣象因子。

飽和水汽壓虧缺（VPD）可由氣溫和空氣相對濕度計算得到[7-9]，見公式（3）。

式中，t為氣溫；RH為空氣相對濕度。

（6）數據處理。采用Excel和SPSS24.0軟件進行數據處理，并繪圖、制表和相關分析。

2 結果與分析

2.1 不同斷根強度對白玉蘭生長的影響

白玉蘭全冠樹木移植后，生長及葉片形態指標均受到一定抑制作用，均小于對照樹種（表2）；不同斷根強度處理間樹木生長差異顯著，10D斷根強度的當年生枝條生長量、平均葉片面積均大于6D斷根強度。與對照相比，6D斷根強度下，當年生枝條生長量降低45.7%，平均葉片面積降低47.6%，葉片厚度下降5.4%；10D斷根強度下，當年生枝條生長量下降13%，平均葉片面積下降45.2%，葉片厚度下降10%；10D斷根強度樹木當年生枝條生長量和平均葉片面積分別是6D斷根強度的1.6倍和1倍。

表2 各斷根處理后樹木的生長變化

2.2 不同斷根強度對白玉蘭葉綠素含量的影響

與對照樹木相比，移植后白玉蘭葉綠素相對含量沒有明顯差異。但不同斷根強度處理的樹木間差異顯著，6D斷根強度樹木葉片葉綠素含量降低8.5%，10D斷根強度則增加3.3%；10D斷根強度是6D斷根強度的1.1倍（表3）。

表3 各斷根處理后樹木的生理指標變化

2.3 不同斷根強度處理對移植后白玉蘭莖流速率的影響

2.3.1 日變化

移植苗和對照樹木日莖流速率均表現為明顯的單峰和雙峰現象[10]，呈典型的時晝變化（圖1）。早晨7:00 — 8:00莖流速率值均較低，11:00 — 12:00達到峰值，維持3～4 h后迅速下降，在晚上19:00左右達最低值，夜間繼續保持最低值。

1. 各斷根處理莖流速率日變化規律

與對照相比，移植后白玉蘭的日平均莖流值和峰值差異較大。斷根處理的日平均莖流速率和峰值均呈下降趨勢，與孫守家研究一致[10]。但10D斷根強度處理受影響程度較小。6D斷根強度平均速率為3.296 cm/h，比對照下降42.5%。莖流最大值到16.448 cm/h，比對照下降31%；10D斷根強度為4.702 cm/h，比對照下降17.9%。莖流最大值為17.105 cm/h，比對照下降28.2%；10D斷根強度樹木的平均莖流速率和峰值分別為6D斷根強度的1.43倍和1.04倍，蒸騰作用較穩定。

2.3.2 月變化

移植苗和對照樹木月莖流速率均表現為季節性趨勢（圖2）。時間變化相比，夏季樹干莖流7月、8月平均每日早晨7:00 — 8:00開始啟動，11:00 — 12:00達到最大值，19:00 — 20:00莖流結束。啟動和最大值時間比秋季（9、10月）早1.5 h左右，結束時間比秋季晚1 h；莖流速率相比，月平均莖流速率和峰值均為夏季高于秋季，即8月＞7月＞6月＞9月＞10月。

2. 各斷根處理莖流速率月變化規律

與對照相比，斷根處理后月平均莖流速率和峰值均小于對照，但總體均表現平均莖流速率和峰值在8月份達到最大。以8月為例，6D斷根強度的平均莖流速率和峰值分別比對照低45.7%、48.1%，10D斷根強度低17.4%、44.5%；10D斷根強度處理受抑制程度較小，平均莖流值和峰值都大于6D斷根強度，分別為6D的1.02倍和1.6倍。說明在同等環境下6D斷根強度的蒸騰作用受抑制較大，表現出明顯下降趨勢。

2.4 環境因子對移植后白玉蘭莖流速率的影響

2.4.1 溫度對莖流速率的影響

氣溫與移栽苗和對照莖流曲線的變化一致，莖流達到最大值的時間早于氣溫2 h，這與裴志永對沙柳莖流的研究一致[11]。但莖流速率均受到明顯的抑制（圖3-a），當氣溫超過30℃時，6D斷根強度受抑制程度大于10D斷根強度，是10D的1.4倍。故6D斷根強度對氣溫的反映可進行持水量80%程度水肥管理，10D斷根強度70%程度水肥管理。

2.4.2 太陽輻射對莖流速率的影響

太陽輻射強度對移栽苗和對照莖流速率的影響為莖流速率出現峰值的時間較太陽輻射晚1 h，出現此現象的原因可能是太陽輻射強度的瞬時變化強度大于葉片的蒸騰強度變化[10]。但曲線的波動呈一致性，當輻射強度＞250 Kpa時，莖流速率則與輻射一同迅速上升，當下降到250 Kpa時，速率也同步下降。不同斷根強度受影響差異明顯，當太陽輻射強度最大變化幅度超過60%時，6D斷根強度對于輻射的強度變化不敏感，10D斷根強度接近對照，較為活躍（圖3-b），說明6D斷根強度對于環境的變化生理反應的變化較弱。故為避免過強太陽直射，當輻射強度超過250±100KPa，6D斷根強度可進行70%程度遮陰；當輻射強度超過300±150KPa，10D斷根強度進行60%程度遮陰。

2.4.3 空氣濕度對莖流速率的影響

空氣濕度對莖流的影響主要表現為樹木的葉片水分保持程度?？諝庀鄬穸扰c移栽苗和對照莖流速率趨勢相反，但莖流速率的波谷與濕度最大值呈同步性（圖3-c）?？諝鉂穸鹊陀?5±5%時，6D斷根強度樹木葉片與外界的水勢壓最大，蒸騰脅迫最強，10D斷根強度次之。故上述氣溫影響程度進行噴淋或疏枝疏冠處理，6D斷根強度采取2/3強度疏枝疏冠，增強蒸騰；10D斷根強度采取1/3強度疏枝疏冠，降低蒸騰。

3. 各環境因子與莖流速率的關系

2.4.4 其他環境因子對莖流速率的影響

飽和水氣壓虧缺對于移栽苗和對照莖流速率的影響主要取決于氣溫和濕度的共同作用，與氣溫表現出一致性。飽和水氣壓增大，移栽苗和對照蒸騰作用加強，莖流速率也相應增大[12]（圖3-d）。

另外，風速也是影響樹木莖流速率的因素之一，葉片借助風力將樹木的水分帶走從而影響樹木的蒸騰作用。茹桃勤等表明風速會使得水汽蒸發加快，當風速較快時，莖流速率會隨著風速的增加而增加。但出現極大風的時候反而會降低莖流速率[13]。圖3-e反映出下午和晚上的風速較大，與樹干莖流速率存在一定的聯系，但影響程度不顯著，待進一步研究。土壤溫度影響著樹木根系水分的運輸進而影響樹木蒸騰。土壤溫度的變化主要取決于當天輻射和溫度的高低變化。圖3-f中，土壤溫度與莖流速率變化不顯著，但可看出速率的變化與土溫為相反趨勢。當氣溫和輻射強度最大時，土壤溫度均超過25℃，故為避免土溫的升高影響樹木的根系保水可進行一定的覆蓋措施，覆蓋度可參照輻射的強度進行。

2.5 影響移植后白玉蘭莖流速率因子主成分分析

2.5.1 不同斷根強度處理移植后莖流速率與環境因子的相關性

為進一步分析各斷根強度及環境因子對白玉蘭莖流速率的影響程度，對不同斷根強度下莖流速率與太陽輻射、空氣溫度、相對濕度、水汽壓差和風速等環境因子在小時尺度上的觀測數據進行相關性分析，結果如表4所示。氣溫、太陽總輻射強度、飽和水氣壓虧缺、風速與白玉蘭苗木移植前后的莖流速率呈正相關；空氣相對濕度和土壤溫度表現出負相關。

表4 莖流速率與氣象因子的相關性關系矩陣

不同斷根強度下環境因子對莖流速率的影響程度不同。對6D斷根強度莖流速率的影響大小為空氣相對濕度＞太陽輻射強度＞飽和水氣壓虧缺＞氣溫＞風速＞土壤溫度，相關性最強為空氣相對濕度RH達到0.619；對10D斷根強度莖流速率的影響大小為太陽輻射強度＞空氣相對濕度＞飽和水氣壓虧缺＞氣溫＞風速＞土壤溫度，相關性最強為太陽輻射強度ESR和空氣相對濕度達到了0.787和0.778。10D斷根強度莖流速率對于環境因子的響應程度大于6D斷根強度，表現出較好的環境適應能力。

2.5.2 移植后影響莖流速率環境因子主成分分析

影響白玉蘭莖流的環境因子并不是獨立的，而是相互影響共同拮抗的作用[15]，對其影響白玉蘭莖流速率的因子主成分分析，結果如表5、6所示。

表5 公因子方差

根據相關性的因子利用主成分分析，公因子方差顯示，除風速和太陽輻射強度的變量共同度在70%以下，其他環境因子均在90%以上，說明提取的主成分對原始變量的解釋程度較高。另外主成分特征向量及累積貢獻值中，變量1、2的特征值均大于1，且2個主成分的方差貢獻率分別為69. 834%、20.816%，累積方差貢獻率為90.650%，即可采用氣溫和空氣相對濕度來解釋全部變量的大部分信息。且氣溫和空氣相對濕度對莖流速率的貢獻率最高，故對于移栽樹木的初養護可側重于這兩個因子的影響程度進行，其次是太陽輻射。

表6 主成分特征向量及累積貢獻

3 討論與結論

城市園林綠化中，樹木移植成活率與移植苗木的質量及移栽環境有很大關系，尤其在苗木儲備期對苗木的斷根強度和移植后的初養護方式，直接影響到苗木移植成活率。不同強度的斷根處理移植苗生長存在明顯變化。苗木移植后根系均存在一定的恢復生長期，一般白玉蘭的根系恢復至少需要一年，甚至更長。而T10移栽后的生長形態指標明顯比T6大，且與對照的差距較小，呈現較好的生長量。這可能源于在6D斷根強度后白玉蘭全冠苗遺留的根系較少，在移栽后受損的根系很難在土壤中快速恢復，故表現為通過降低生長量來維持自身養分的平衡[14]。

移植后樹木生理水分平衡是衡量樹木生長好壞的重要因素之一，樹木莖流不僅受自身斷根強度影響，還與環境因子共同影響有關。結果表明：T10和T6苗木移植后莖流速率均受到明顯脅迫作用，表現出6D斷根強度影響較大。斷根強度決定了樹木對水分的吸收，較大強度的斷根對處于深根性的白玉蘭全冠苗損傷嚴重，主根及側根的減少影響了對地下水分及營養物質的吸收，造成樹體上部不能及時滿足自身的水分平衡而降低蒸騰[14,16-17]。而10D斷根強度與未移栽樹木莖流相差較小，蒸騰作用較為穩定促使樹木整體生長較好，其原因主要是80%根系分布在距離樹10倍胸徑范圍內，10倍胸徑斷根的強度保證了大量的根系在土壤中，使其根系的吸水和保水能力更強。

環境因子日均溫、太陽輻射強度、飽和水氣壓虧缺對白玉蘭全冠移植苗和對照的日莖流速率影響為明顯的晝高夜低趨勢[11]；空氣濕度對其影響相反。環境因子對莖流速率的影響在夜間無差異，白天則均受不同程度抑制而差異性顯著。移植苗和對照樹木的蒸騰均出現“午休”現象，這與張小由的研究結果一致[2,11]。6D斷根強度和10D斷根強度苗木莖流速率分別超過10.67 cm/h、5.388 cm/h時表現出不同程度的失水現象，樹木為適應環境的脅迫出現蒸騰作用急劇加強。6D斷根強度失水程度大于10D斷根強度，因此可根據環境因子的脅迫強度采取相應措施來降低蒸騰作用。

對極端環境脅迫的反應對比，T10適應環境的能力依然比T6較高?？諝庀鄬穸群蜌鉁貙淠厩o流速率的貢獻程度最大。這主要是因為光照作用強度影響著氣溫高低和空氣的干燥程度進而影響著樹木葉片氣孔導度及根冠對水分平衡的轉化。當氣溫和濕度分別為30℃、65%在5%個差值水平上，6D斷根強度莖流速率受環境抑制比10倍大。加之T6本身莖流較小，樹干消耗的水分增加，對于移植苗木來說，樹木的脅迫蒸騰導致水分失衡。故對保證斷根移栽的成活進行初養護可根據受環境脅迫的程度。對氣溫的反應為水分是否運輸轉化，可進行水肥或遮陰養護。對空氣濕度反應主要為缺水，可進行水肥管理或疏枝疏冠處理。