全 文 ：第 05期 （总第 348期） 吉 林 水 利 2011年 05月
［文章编号］ 1009-2846 (2011) 05-0018-04
温室膜下滴灌甜瓜茎流变化规律研究
张鲁鲁 1， 蔡焕杰 2
（1.水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘探设计研究院， 新疆 乌鲁木齐 830000；
2.西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室， 陕西 杨凌 712100）
［摘要］ 以 “一品天下 208” 甜瓜为试验品种， 在日光温室内进行了灌溉试验研究， 采用 φ20 蒸发皿的日水面
蒸发量为灌溉水量控制指标， 设置了不同蒸发量系数 （Kp=0.45； 0.6； 0.75； 0.9） 的供水处理， 研究表明：
（1） 在具有典型代表天气条件下晴天时， T2、 T3、 T4 处理茎液流在 15:00—17:00 期间均达到峰值， 趋势为 T4>
T3>T2， 在 20:00 基本降至极低值， 阴天液流的变化没有明显的最大值状态界限， 但变化波动较大。 （2） 各处
理条件下的茎流通量密度在不同的生育阶段有所不同， 在果实膨大期阶段局均大于果实成熟期。 （3） 通过对
温室甜瓜土壤含水量的资料分析， 发现温室小型甜瓜日茎流量的变化与 0—30cm 的土壤水分的变化具有良好的
相关性， 相关系数为 0.4356。
［关键词］ 甜瓜； 茎流； 蒸腾作用； 土壤含水量
［中图分类号］ S275.6 ［文献标识码］ B
［收稿日期］ 2011-02-21
［作者简介］ 张鲁鲁 （1984-）， 男， 新疆库尔勒人， 硕士研究生， 现主要从事节水灌溉理论与技术研究。
0 前言
作物在蒸腾作用下引起体内的上升液流称为
茎流。 土壤中的液态水在蒸腾作用产生的拉力下
进入根系后通过植物体内的输送组织运送到冠
层， 经由叶面气孔在蒸腾作用转化为气态水散发
到大气中。 据统计， 作物根系从土壤中吸收的
99.8%以上水分在蒸腾作用过程中消耗。 本章通
过试验精确的计算甜瓜的茎流量， 可以基本上确
定温室甜瓜的蒸腾失水量。 彭致功等 [1] 番茄茎
流之间的关系进行统计分析， 得出太阳辐射强
度、 大气湿度和气温高低是影响番茄径流的主要
因素。 龚道枝等 [2] 过对桃树树干的液流量和气
象因子数据进行分析， 并且用液流量和气象因子
之间的数学关系准确的预测了蒸腾耗水量。 本文
采用美国 Dynamax 茎流测量系统、 SGA-3 型探
头， 测定温室甜瓜的茎流量， 研究不同天气、 水
分条件下， 温室甜瓜茎流的变化为温室甜瓜的栽
培提供一定理论支撑。
1 试验设计
温室小区试验采用膜下滴灌。 采用 E20 蒸发
皿的水面蒸发量控制灌溉。 试验按甜瓜生育期及
不同作物-皿系数设置如下处理： 在甜瓜生育期
内， 每 2d 灌一次水， 按累计连续两天 8： 00 测
定的蒸发量值和四个不同的作物-皿系数 （Kcp=
0.45、 0.6、 0.75、 0.9） 设置水分处理： T1： 整个
甜瓜生育期内按照 0.45 倍的蒸发量灌溉； T2： 整
个甜瓜生育期内按照 0.6 倍的蒸发量灌溉； T3：
整个甜瓜生育期内按照 0.75 倍的蒸发量灌溉 ；
T4： 整个甜瓜生育期内按照 0.9 倍的蒸发量灌溉。
在甜瓜生育期内， 采用美国 Dynamax 茎流测量系
统、 SGA-3型探头， 测定温室甜瓜的茎流量。
1.1 包裹式茎流计测定原理
作物根系在蒸腾作用下， 从土壤中吸收水分
通过作物茎内的输送组织送至叶片， 并通过叶片
气孔在蒸腾作用转化为气态水散发到大气中 。
Dynagage 茎流传感器原理是当茎流计探头热源以
不变的功率 （Pin） 作用在茎杆上以后， 茎杆在传
输给定下的不本能量下， 可以认为由三个部分组
18- -
DOI:10.15920/j.cnki.22-1179/tv.2011.05.010
吉林水利 温室膜下滴灌甜瓜茎流变化规律研究 张鲁鲁等 2011年 05月
成 ： （1） 对垂直方向上的水流进行热量交换
（Qv） ； （2） 向周围以辐射的方式散发 （Qr） ；
（3） 随着茎杆内液流的上升向上传输 （Qf）。 这种
能量的平衡方式可用下式表示：
Pin=Qv+Qr+Qf (1)
根据欧姆定律：
Pin=V2/R (2)
Qv=Qu+Qd (3)
根据 Fourier 定理， 向上与向下的热交换分别
用下式表示：
Qu=Kst·A·dTu/dx (4)
Qd=Kst·A·dTd/dx (5)
式中， Kst-甜瓜茎杆的热传导特性， Wm-1K；
A-甜瓜茎的截面积， m2；
dTu/dx-向上水流热传导时的温度梯度， ℃m-
1；
dTd/dx-向下水流热传导时的温度梯度， ℃m-
1；
dx-测定温度梯度时两个热耦点间的距离， m。
向周围以辐射的方式散发的能量用下式计
算：
Qr=Ksh·CH (6)
式中， Ksh-护套导电性， WmV-1， 令 Qf=0 时，
即通过求解流率为零时的能量平衡表达式求出 Ksh
值：
Ksh= （Pin-Qv） /CH
式中， CH-辐射热电堆的电压， mV。
将以上计算所得的数值以及测量的温度增
值、 水的热容量代入表达式 （3）， 可求解出甜瓜
茎杆中的水流通量 F：
F= Pin-Qv-QrCp·dT
= Pin-Qu-Qd-Ksh·CHCp·dT
= Pin -Ksh·A· （dTu+dTd ） /dx-Ksh·CHCp·dT
(8)
式中， Cp-水的比热， J/g℃； dT-上下两个温
度监测点间茎杆水流温度的变化值， dT= （Ta+
Tb） /2， ℃
Ksh是一个与传感器护罩的导热特性和护罩内
外半径均相关的物理量， 方程 （6） 描述了辐射
热流的计算方法， 将其展开为：
Qr=2 (pi) KcoL (Ti-To) /ln (ri /ro) （9）
式中， Qr 表示因传感器辐射而散失的热量；
Kco表示传感器护罩的导热常数； L 表示柱体防护
罩的长度； Ti 表示护罩内侧的温度； To表示护罩
外侧的温度； ri 表示护罩的内径； ro 表示护罩的
外径。
对于内外径不变的传感器， 用可物理量 Ksh
描述以上的常数和参数。 Ksh与辐射热流存在稳定
的函数关系：
Qr=Ksh (C-Hc) (10)
C-Hc 是护罩内外侧， 温度差而产生的电压
差。 在茎流速率为零的时候， Ksh值通过方程 7 求
得。 在实测情况下茎流速率为零的情况一般不存
在， 通常将研究区间内最小的茎流量定义为零。
此时将测得时间段内最小的茎流量对应 Ksh 输入
茎流计算表格中， 就可换算出整个研究时间内所
有时刻的茎流量。 茎流量最小值一般出现在黎明
前。 为了需要， 可以先任意输入 Ksh值 （如 0.8），
观察出茎流量的最小值， 然后将此时的茎流量假
设为零， 并根据热平衡方程计算出有实际意义 Ksh
值。 将计算的 Ksh 值输入计算表得出最合理的茎
流数据。
2 结论分析
2.1 典型条件下温室甜瓜茎流变化规律
由 2009 年上半年在典型代表的天气条件下
(晴天 6 月 6 日、 阴天 6 月 16 日) 测量的温室甜
瓜茎流通量密度日变化数据 （图 1） 可以看出，
在具有典型代表天气条件下温室甜瓜的茎液流通
量密度日变化趋势为 “几” 字形曲线。 在晴天
时， T2、 T3、 T4 处理茎液流在 15:00—17:00 之间
开始逐渐增大， 在此期间达到最大值。 各处理茎
流总体变化趋势呈 T4>T3>T2。 随时间推移， 茎流
速率在 18:00 左右开始急剧下降， 到 20:00 基本
降至极低值， 之后进入微弱的活动阶段； 在阴天
时， 茎流的启动时间在 7:00-9:00 之间， 之后液
流进入活跃阶段， T2、 T3、 T4 处理均出现 1 个峰
值， 均在 9:00 左右出现最大值。 各处理茎液流变
化趋势呈 T2>T3>T4， 阴天条件下茎流下降非常迅
速， 在 19:00时达到最低值。
2.2 不同灌水间隔灌水量条件下甜瓜茎流变化规
律
甜瓜茎流日变化过程是揭示甜瓜蒸腾活动的
重要信息。 对 2009 年上半年不同灌水处理对温
室甜瓜茎液流日变化的影响进行分析。
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结果如图 2 所示。 不同灌水处理之间的茎流
变化存在明显差异， 在果实膨大期 （6 月 1 日）
和果实成熟期 （6 月 20 日） 茎液流日变化均呈
T3>T4>T2>T1处理， 即茎液流日变化趋势的不同是
由供水条件不同而造成的； 各处理条件下的茎流
通量密度在不同生育阶段有所不同， 从图可以看
出在果实膨大期阶段均大于果实成熟期， 这说明
在膨大期阶段甜瓜需水量大， 对水分的要求高；
在不同生长阶段各处理的茎流通量密度出现的时
间有所不同， 在果实膨大期， 甜瓜的生长进入了
生殖生长阶段， 对水分缺失较敏感， 是形成高产
最重要阶段， 中午 13:00—15:00 是太阳辐射和气
温较高时段， 空气相对湿度最小的时段， 此时甜
瓜植株为了减少自身受到的伤害通过减少自身的
蒸腾耗水、 闭气孔， 降低蒸腾耗水来保护自身这
与金红喜等 [3] 研究一致。
2.3 温室甜瓜茎流与土壤含水量的关系
作物本身的生理特性和外界土壤水分、 气象
因子是影响温室甜瓜茎液流的变化主要因素。 确
定土壤水分条件、 气象因素与植株茎液流之间的
图 1 不同天气条件下甜瓜茎干液流通量密度日变化
图 2 不同天气条件下甜瓜茎干液流通量密度日变化
数学关系， 可以进一步的揭示气象因子与植株水
分状况之间的关系， 还可通过对气象因素的估算
确定植株的蒸腾耗水， 为温室甜瓜的合理用水提
供参考。
作物生理特性因素是决定液流的主要因素，
气象因素是决定液流的外部因素， 而土壤含水状
况决定液流的总体水平。 通过对温室甜瓜土壤水
分资料的分析， 发现温室甜瓜日茎液流量的变化
与 0—30cm 的土壤水分的变化具有良好的相关
性， 相关系数为 0.4536。 如图 3 所示， 此结果表
明， 当土壤水分条件得到改善时， 甜瓜的茎流量
也会随之改变。
3 结语
本文通过对温室甜瓜不同间隔灌水条件下，
吉林水利 温室膜下滴灌甜瓜茎流变化规律研究 张鲁鲁等 2011年 05月
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典型天气条件甜瓜茎液流变化规律的分析得出以
下主要结论：
1） 在具有典型代表天气条件下温室甜瓜的茎
液流通量密度日变化趋势为 “几” 字形曲线。 在
晴天时， T2、 T3、 T4 处理茎液流在 15:00—17:00
之间开始逐渐增大， 在此期间达到最大值， 在
20:00 基本降至极低值。 各处理茎流总体变化趋
势呈 T4>T3>T2； 在阴天时， 茎流的启动时间在 7:
00-9:00 之间， 之后液流进入活跃阶段， T2、 T3、
T4 处理均出现 1 个峰值， 均在 9:00 左右出现最
大值。 各处理茎液流变化趋势呈 T2>T3>T4， 阴天
条件下茎流下降非常迅速， 在 19:00 时达到最低
值。
2） 各处理条件下的茎流通量密度在不同的生
育阶段不同， 在果实膨大期阶段局均大于果实成
熟期。
3） 通过对温室甜瓜土壤含水量的资料分析，
发现温室小型甜瓜日茎液流量的变化与 0—30cm
的土壤水分的变化具有良好的相关性， 相关系数
为 0.4536。 □
参考文献：
[1] 彭致功,杨培岭等.日光温室条件下番茄植株蒸腾规律研究 [J] .
干旱地区农业研究.2004,22 （1） :62-65
[2] 龚道枝 ,王金平等 .不同水分状况下桃树根茎流变化规律研究
[J] .农业工程学报.2001,17 （4） :34-38
[3] 金红喜,徐先英等.花棒液流变化规律及其环境因子的响应 [J] .
西北植物学报.2006， 26 （2） :354-361
图 3 温室甜瓜日茎流量与土壤体积含水量的关系
吉林水利 温室膜下滴灌甜瓜茎流变化规律研究 张鲁鲁等 2011年 05月
The study for the melon stem flow regulation under drip irrigation in the greenhouse
Zhang Lu-lu，Cai Huan-jie
Abstract：This paper introduces the irrigation test research for the called No. one sweet melon “208” in the
solar greenhouse, which was using φ20 pan daily evaporation for irrigation water control targets, set a different
evaporation coefficient (Kp = 0.45; 0.6; 0.75; 0.9) water supply treatment, the research shows that: (1) in the
typical weather conditions with sunny days, T2, T3, T4 treatment the flow in the stem reached the peak at 15:
00-17:00, trends T4> T3> T2, the basic down to very low values at 20:00; the cloudy fluid changes in the
maximum state of no clear boundaries, but the change volatile. (2) the processing of stem flux density is differ-
ent under the different growth stages, fruit enlargement period was more than fruit maturity. (3) through data
analysis of soil moisture content in greenhouse, the changing of stem flow of small melon has a good correlation
with the soil moisture of 0-30cm , which correlation coefficient was 0.4356.
Key words：sweet melon；stem；transpiration；soil moisture
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