树干microtensiometer评估作为一种新颖的生物传感器持续监测植物水分状况油桃树gydF4y2Ba
玛丽亚·r·ConesagydF4y2Ba
*gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
Wenceslao ConejerogydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
胡安·维拉gydF4y2Ba和gydF4y2Ba马卡门Ruiz-SanchezgydF4y2Ba
- 灌溉,Centro de Edafologia y Biologia Aplicada德尔塞古拉(CEBAS-CSIC),校园de Espinardo穆尔西亚,西班牙gydF4y2Ba
这项工作的目的是验证主干水势(ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba),使用出现microtensiometer设备,作为一个潜在的生物传感器确定植物水分状况field-grown油桃树。在2022年的夏天,树木受到不同的灌溉协议根据最大允许损耗(疯狂),由实时自动管理由电容探针测量土壤水分含量值。三个百分比的可用土壤水分的消耗(α)实施:(i)α= 10%(疯狂= 27.5%);(2)α= 50%(疯狂= 21.5%);和(iii)α= 100%,直到Ψ不灌水gydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba达到-2.0 MPa。此后,灌溉是恢复到最大的作物需水量。季节和昼夜模式soil-plant-atmosphere水状态指标的连续体(SPAC)特征,包括空气和土壤水潜力、压力chamber-derived茎(ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba)和叶(ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba)水潜力,叶片气体交换、Ψ一起gydF4y2Ba树干gydF4y2Ba。连续测量ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba作为一个有前途的指标来确定植物水状态。Ψ之间有很强的线性关系gydF4y2Ba树干gydF4y2Bavs。gydF4y2BaΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba(右gydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.86,gydF4y2BapgydF4y2Ba< 0.001),而Ψ之间并不显著gydF4y2Ba树干gydF4y2Bavs。gydF4y2BaΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba(右gydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.37,gydF4y2BapgydF4y2Ba> 0.05)。平均梯度Ψ之间的观察0.3和1.8 MPagydF4y2Ba树干gydF4y2Bavs。gydF4y2BaΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba,分别。此外,ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba土壤基质势的最佳匹配。这项工作的主要发现的潜在用途树干microtensiometer作为一个有价值的生物传感器监测油桃的水状态树。同时,树干水势同意自动soil-based灌溉协议实现的。gydF4y2Ba
1。介绍gydF4y2Ba
世界的桃子和油桃生产(gydF4y2Ba碧桃gydF4y2Bal .蟠桃稳步增长在过去的十年里,从20.53到2456万吨(Mt)在2010年和2020年,分别。中国占世界的45%以上桃子和油桃生产,也收获地区领先。与此同时,西班牙的商业生产的桃子和油桃在地中海盆地(意大利紧随其后),平均为11.58吨gydF4y2Ba1gydF4y2Ba在2015 - 2020年期间(gydF4y2BaFAOSTAST 2022gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
水资源设定收益率上限的生产力种植者全球主要经济的担忧(gydF4y2BaFereres索里亚诺,2007gydF4y2Ba)。灌溉作物暴露于不同环境压力在他们的成长和发展,是干旱最严重的强调,消极地影响植物生产力(gydF4y2BaKaterji et al ., 2008gydF4y2Ba)。干旱的影响加剧了在干旱和半干旱地区,如地中海地区,由于水的惊人的消耗资源和增加粮食需求由于人口增长(gydF4y2BaVarela-Ortega et al ., 2016gydF4y2Ba;gydF4y2BaFernandez-Garcia et al ., 2020gydF4y2Ba)。此外,COVID-19流行全球食品供应链带来了压力,所以需要迫切和强有力的措施来构建更具弹性的农业灌溉用水效率最大化系统(gydF4y2Ba粮农组织2021gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
滴灌可能是最重要和广泛的灌溉技术,提高水分利用效率,因为它允许最佳的水和肥料的使用,因为它们是直接用于根系通过低流量排放国(gydF4y2Ba伯特和风格,2007年gydF4y2Ba)。另一个之前一直把滴灌到精确灌溉农业,使用基于监测土壤和植物水的灌溉调度技术状态(gydF4y2Ba维拉et al ., 2017gydF4y2Ba;gydF4y2Ba维拉et al ., 2019gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
自动灌溉调度,根据土壤水分传感器,提供实时信息,精确的可持续灌溉已成为一个重大的挑战(gydF4y2BaVories Sudduth, 2021gydF4y2Ba)。土壤含水量(ƟgydF4y2BavgydF4y2Ba)是一个状态变量往往提出作为一个关键输入灌溉管理决策支持系统。大部分水果作物可用的文献报道自动灌溉控制器,使用ƟgydF4y2BavgydF4y2Ba根据实时反馈值和开/关战略协议,建立一个上限和下限的每个系统状态(gydF4y2BaCasadesus et al ., 2012gydF4y2Ba;gydF4y2Ba罗梅罗et al ., 2012gydF4y2Ba;gydF4y2BaOsroosh et al ., 2016gydF4y2Ba;gydF4y2Ba文澜et al ., 2019gydF4y2Ba;gydF4y2BaVories Sudduth, 2021gydF4y2Ba)。在滴灌油桃树木,阈值ƟgydF4y2BavgydF4y2Ba值转换为管理允许损耗(疯狂)值提出了触发/停止灌溉,从而允许更精确的soil-based灌溉调度(gydF4y2Ba维拉et al ., 2019gydF4y2Ba)。从这个意义上说,gydF4y2BaConesa et al。(2021)gydF4y2Ba证明了自动MAD-based灌溉方法,结合了调亏灌溉标准(gydF4y2BaRuiz-Sanchez et al ., 2010gydF4y2Ba)被证明是一种很有前途的方法,在地中海agrosystems灌溉调度。事实上,精确亏灌溉基于疯狂阈值少用了40%的灌溉量相比,基于传统灌溉作物蒸散(等)计算(如农作物的产品参考当地作物系数等),维护油桃果实的产量和品质,甚至增加水分利用效率(gydF4y2BaConesa et al ., 2019gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
植物对水的传感器状态目的地址的概念使用植物作为生物传感器,水保,大气状况和植物响应集成(gydF4y2Ba琼斯,2004gydF4y2Ba)。中午茎水势(ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba)已经接受了全世界最可靠指标的植物水状态(gydF4y2BaAbrisqueta et al ., 2015gydF4y2Ba)。gydF4y2BaConesa et al。(2019)gydF4y2Ba提出了历史悠久的ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba作为最好的参考指标不连续植物水分状况的滴灌油桃树。然而,ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba是一个劳动力需求和破坏性测量不能自动化。gydF4y2Ba
如今,物联网在农业的发展导致了许多植物指标检测方法测量水状态和评估植物对环境胁迫的响应。植物水分状况的指标在连续的基础上包括基于液流和茎热平衡(gydF4y2Ba史密斯和艾伦,1996年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba纳瓦罗et al ., 2020gydF4y2Ba;gydF4y2Ba迪克斯和奥布里,2021gydF4y2Ba),树干直径波动(gydF4y2Ba费尔南德斯和Cuevas 2010gydF4y2Ba;gydF4y2BaOrtuno et al ., 2010gydF4y2Ba和叶膨gydF4y2BaMartinez-Gimeno et al ., 2017gydF4y2Ba;gydF4y2BaPadilla-Diaz et al ., 2018gydF4y2Ba)。然而,尽管后者两个非侵入性技术(gydF4y2Ba费尔南德斯,2014gydF4y2Ba),使用的设备需要一个重要的劳动力输入正确监测植物水状态,以及专业的工作人员进行数据处理。gydF4y2Ba
新兴的传感器确定为microtensiometers (MTs)嵌在树干和直接测量主干水势(ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba)在一个连续的基础上,对离散Ψ这是一个主要的优势gydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba决定。这个传感器是一种基于微机电系统microtensiometer测量植物水分状况与高度的准确性。它可以自动执行并提供容易理解连续数据,与那些Ψ压力单位gydF4y2Ba叶gydF4y2Ba或ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba获得与传统压力室方法(gydF4y2BaPagay et al ., 2014gydF4y2Ba;gydF4y2BaLakso et al ., 2022gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
据我们所知,只有少数研究解决这些田间条件下,MTs传感器的性能在不同的水可用性场景(gydF4y2Ba如gydF4y2Ba。gydF4y2Ba布兰科和Kalcsits (2021)gydF4y2Ba在苹果和gydF4y2BaPagay (2022)gydF4y2Ba在gravepines)。我们的假设是MTs可以提供稳定的连续ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba数据,我们想知道他们是否可以用来验证自动化MAD-based灌溉协议,从离散Ψ我们已经完成gydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba决定在之前的经验(gydF4y2BaConesa et al ., 2019gydF4y2Ba;gydF4y2Ba维拉et al ., 2019gydF4y2Ba,gydF4y2BaConesa et al ., 2021gydF4y2Ba;gydF4y2BaMira-Garcia et al ., 2021gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
本研究旨在验证Ψ的使用gydF4y2Ba树干gydF4y2Ba在滴灌水持续植物状态指示器油桃树生长在地中海的条件下受到缺水的威胁。灌溉调度是实时Ɵ自动管理的gydF4y2BavgydF4y2Ba值在不同级别的疯狂对应完全润湿,温和的赤字和干旱。MAD-based灌溉方法的性能也在soil-plant-atmosphere连续分析gydF4y2Ba
2。材料和方法gydF4y2Ba
2.1。现场条件gydF4y2Ba
实验是在2022年从6月到9月,12岁的早熟油桃的0.5公顷果园树(gydF4y2Ba碧桃gydF4y2Ba(l)类等,简历。Flariba, GxN-15根茎),CEBAS-CSIC试验站,穆尔西亚(西班牙,38°06“31”N, 1°02”14“W)。树木间隔6.5 m x 3.5 m并训练了一根管子里放着树冠。0 - 0.5层的土壤是石头和浅粘壤土质地和有机质含量低1.3%。平均体积密度为1.43 g厘米gydF4y2Ba3gydF4y2Ba。土壤含水量(ƟgydF4y2BavgydF4y2Ba)在田间持水量和永久萎蔫点是0.29和0.14米gydF4y2Ba3gydF4y2Ba米gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,分别。滴灌系统由一个核、每一行的树木和压力补偿四个发射器(4 l hgydF4y2Ba1gydF4y2Ba)每棵树位于0.5和1.3米的树干。水量应用是测量脉冲流量计(120 HRI-A感觉,巴塞罗那,西班牙)。gydF4y2Ba
季节性肥料应用83、56和109公斤公顷gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba的氮、磷gydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba5gydF4y2Ba和KgydF4y2Ba2gydF4y2BaO,分别适用于灌溉施肥系统(gydF4y2Ba维拉和德拉朋纳,1994年gydF4y2Ba)。其他常见的文化实践(例如,除草、施肥、修剪、疏果)进行商业果树果园的建议。gydF4y2Ba
实验由一个自动soil-based灌溉治疗,根据不同的灌溉管理标准(见2.4节),这被随机分布在四个复制,每个组成的六个油桃树(n = 24)。测量土壤和植物水关系被代表树从每个复制。gydF4y2Ba
2.2。农业气象状况gydF4y2Ba
在实验期间,农业气象数据(空气温度TgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba;相对湿度,RH;和降雨量)是由一个自动气象站记录每15分钟位于CEBAS-CSIC试验田,旁边的油桃树果园(gydF4y2Bahttp://www.cebas.csic.es/general_spain/est_meteo.htmlgydF4y2Ba)。每小时参考作物蒸散等gydF4y2Ba0gydF4y2Ba后,mm)计算Penman-Monteith方程(gydF4y2Ba艾伦et al ., 1998gydF4y2Ba)。蒸汽压力赤字(VPD kPa)计算从日常最大的TgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba和最小RH。gydF4y2Ba
每小时空气水(Ψ潜力gydF4y2Ba空气,gydF4y2BaMPagydF4y2Ba)计算方程(gydF4y2Ba1983年诺贝尔gydF4y2Ba):gydF4y2Ba
,气体常数R (R = 0.082 atm K LgydF4y2Ba1gydF4y2Ba摩尔gydF4y2Ba1gydF4y2Ba),T是绝对温度(273 + TgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba°C), VgydF4y2BawgydF4y2Ba大气中的水的偏摩尔体积(18厘米gydF4y2Ba3gydF4y2Ba在20°C), RH是空气相对湿度(%)。gydF4y2Ba
2.3。土壤水分状况gydF4y2Ba
土壤水分状况是不断的监视测量土壤含水量(ƟgydF4y2BavgydF4y2Ba)和土壤基质势(ΨgydF4y2Ba米gydF4y2Ba),如下:gydF4y2Ba
2.3.1。土壤水分含量gydF4y2Ba
土壤体积含水量(ƟgydF4y2Bav,gydF4y2Ba%)是监控multi-depth EnviroScangydF4y2Ba®gydF4y2Ba电容探针(Sentek传感器技术,悉尼,澳大利亚)。四个PVC访问管安装从发射器位于近10厘米(0.5米)四个代表树的树干(每复制一个)。每个电容探针传感器在0.1,0.3,0.5,和0.7米的深度,并连接到一个无线传输单位。值是读取每5分钟,平均每15分钟记录。探测器正常化,校准后提出的过程gydF4y2Ba斯塔尔和Paltineanu (2002)gydF4y2Ba。滴仪表(Pronamic、Ringkoebing、丹麦)安装在发射器附近的电容探针监测实时灌溉量和灌溉期间发现任何流量失败事件。无线电传输单位发送的数据网关连接到addVANTAGE云服务器(地址常数遥测,维也纳,奥地利)数据采集、处理和可视化。gydF4y2Ba
2.3.2。土壤基质势gydF4y2Ba
土壤基质势(ΨgydF4y2Ba米,gydF4y2BakPa)测量与数字张力计(WEENAT、南特、法国)组成的粒状矩阵传感器,安装在两个油桃的湿球的树木、土壤深度在0.3和0.6米。数据记录和观想在云平台上gydF4y2Bawww.weenat.comgydF4y2Ba。gydF4y2Ba
2.4。MAD-based灌溉协议gydF4y2Ba
平均ƟgydF4y2BavgydF4y2Ba值0 - 0.5土壤剖面,代表根的活性水吸收(gydF4y2BaAbrisqueta et al ., 2017gydF4y2Ba),是用来行动electro-valves通过遥测网络(参见2.3.1节)。最大允许损耗(疯狂)值建立了灌溉Ɵ门槛gydF4y2BavgydF4y2Ba,如来自提出的概念gydF4y2Ba梅里厄姆(1966)gydF4y2Ba,如:gydF4y2Ba
FC是田间持水量,WP凋萎点,α是可用水资源的消耗比例在土壤中。gydF4y2Ba
在实验中,应用α标准如下:gydF4y2Ba
α= 10%:完全润湿,从3到2022年6月29日。gydF4y2Ba
α= 50%:温和的土壤水分亏缺,从6月30日到2022年7月29日。gydF4y2Ba
α= 100%:严重的土壤水分亏缺。没有灌溉应用于2022年7月30日至9月1日。gydF4y2Ba
恢复:恢复灌溉在作物水分需求,当ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba达到-2.0 MPa,从2 9月到2022年9月30日。gydF4y2Ba
2.5。植物水状态gydF4y2Ba
在实验期间,每周测量植物水状态估计的离散植物水指标:叶和茎水潜力和叶片气体交换。此外,每日time-courses是代表天的全区机灵(2022年6月23日,174年)时期,结束的时候适度水分亏缺(α= 50%)时期机灵(2022年7月29日,210年),最后的干旱(α= 100%)期(2022年9月1日,244年实现y)。所有测量总是一片树叶上执行相同的树木在每个复制(n = 4)。此外,树干水位测量连续的两个四复制(n = 2)。gydF4y2Ba
2.5.1。叶和茎水潜力gydF4y2Ba
叶(ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2BaMPa)和阀杆(ΨgydF4y2Ba茎,gydF4y2BaMPa)水电位测量四个叶子(每复制一片树叶)中午(格林尼治时间13:00-14:00 h + 2),和每小时在每天课程完全展开健康叶片,使用一个压力室(土壤湿度设备公司3000型、圣芭芭拉分校,美国)推荐的gydF4y2Ba特纳(1988)gydF4y2Ba。测量ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba在阳光明媚的,自由世界讲述叶,而对于Ψ吗gydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba,叶子是位于阴影的树,靠近树干,铝箔覆盖前至少2 h决定(gydF4y2BaMcCutchan Shackel, 1992gydF4y2Ba)。每周两个测量进行了实验期间,以及在日常time-courses每小时。gydF4y2Ba
2.5.2。树干水势gydF4y2Ba
干水(Ψ潜力gydF4y2Ba树干,gydF4y2BaMPa)确定使用microtensiometers (MTs;FloraPulse、戴维斯、钙、美国、gydF4y2Bawww-florapulse.comgydF4y2Ba)直接嵌入在树干上的阴影面两个油桃树,从土壤表面(0.4米gydF4y2Ba插图1gydF4y2Ba)。MTs的安装进行了根据制造商的建议。的技术细节gydF4y2BaPagay et al。(2014)gydF4y2Ba;gydF4y2Ba黑色et al。(2020)gydF4y2Ba,gydF4y2BaLakso et al。(2022)gydF4y2Ba也被考虑。传感器被允许平衡树(通过交配化合物)安装(2天内gydF4y2BaPagay 2022gydF4y2Ba)。干水(Ψ潜力gydF4y2Ba树干gydF4y2Ba每15分钟)获得的数据,使用相同的遥测传输网络(地址常数遥测,维也纳,奥地利)(gydF4y2Ba插图1 bgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
插图1gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba太传感器安装在油桃树干,gydF4y2Ba(B)gydF4y2Ba数据可视化的ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2BaaddVANTAGE web服务器上。gydF4y2Ba
2.5.3。叶片渗透势gydF4y2Ba
叶片渗透势(ΨgydF4y2Baπ,gydF4y2BaMPa)测定在黎明前,中午和下午Ψ使用的相同的树叶gydF4y2Ba叶gydF4y2Ba决定之际,恰逢日常time-courses。叶子在液态氮冷冻和解冻后的渗透势是测量样品和表达sap使用蒸汽压力渗压计(模型wescor - 5520;美国Wescor Inc .,洛根,UT)以下的建议gydF4y2Ba古奇et al。(1991)gydF4y2Ba。叶膨势(ΨgydF4y2Bat,gydF4y2BaMPa)在黎明前,中午和下午计算渗透和叶水潜力之间的差异。叶片渗透势膨(ΨgydF4y2Baπ100,gydF4y2BaMPa)测定树叶用于Ψ相邻gydF4y2Ba叶gydF4y2Ba在黎明前。树叶被切除,并将他们的叶柄蒸馏水一夜之间达到完全饱和,之后他们在液态氮冷冻(-196°C)和存储在-30°C,至于Ψ遵循同样的方法gydF4y2BaπgydF4y2Ba。渗透调节被比较Ψ估计gydF4y2Baπ100gydF4y2Ba值α= 10%(润湿),α= 100%(不受灌溉的)。gydF4y2Ba
2.5.4。叶片气体交换gydF4y2Ba
净光合作用(PgydF4y2BangydF4y2Baμmol米gydF4y2Ba−2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba),气孔导度(ggydF4y2Ba年代gydF4y2Ba更易与米gydF4y2Ba−2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)和蒸腾速率(E,更易与mgydF4y2Ba−2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba)测量在一个成熟的阳光明媚的叶/复制(n = 4)清晨(格林尼治时间9:00-10:00 h + 2),使用便携式气体交换系统(LI-COR, li - 6400)光子通量密度(PPFD)≈1500μmol mgydF4y2Ba−2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba2gydF4y2Ba≈400μmol摩尔浓度gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba。每日time-courses期间,每小时叶片气体交换环境PPFD条件下测量时测量。蒸腾效率,促进gydF4y2BaTgydF4y2Ba,μmol更易gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)计算PgydF4y2BangydF4y2Ba/ E比值。gydF4y2Ba
2.6。敏感性分析gydF4y2Ba
植物性状况指标,信号强度(SI)之间的比例计算所有数据注册α= 100%(干旱)和α= 10%(润湿条件)。确定噪声,变异系数(CV)的测量每个指标的计算。gydF4y2Ba
灵敏度决定使用两种算法:gydF4y2Ba
传统方法(S)提出的gydF4y2Ba古德曼和Fereres (2001)gydF4y2Ba:gydF4y2Ba
年代总是大于0,价值越高,灵敏度越大。gydF4y2Ba
——纠正敏感性(*),提出的gydF4y2BaDe la Rosa et al。(2014)gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
与该算法获得的值的解释如下:gydF4y2Ba
(一)S * > 1:表示对水分亏缺的敏感性。gydF4y2Ba
(b) 1 > S * > 0:噪音大于信号强度的增加。gydF4y2Ba
(c) S * = 0:不敏感水赤字。gydF4y2Ba
(d) * < 0:异常行为。gydF4y2Ba
2.7。统计分析gydF4y2Ba
数据是描述使用SigmaPlot v . 14.5软件(美国宾夕法尼亚州Inpixon)。统计比较被认为是重要的gydF4y2Bap
3所示。结果gydF4y2Ba
3.1。自动控制灌溉和气候学gydF4y2Ba
气候条件的实验,包括早熟油桃采后时期的树(6月至10月),与典型的地中海夏季半干旱环境中,高的值等gydF4y2Ba0gydF4y2Ba(472.1毫米)和低降雨量(10.2毫米集中在复苏期间)。每日VPD值不同的0.2和3.3 kPa,代表最大的日常变化农业气象变量研究(gydF4y2Ba图1一个gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
图1gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba日常蒸汽压力赤字(VPD kPa),参考作物蒸散等gydF4y2Ba0gydF4y2Ba毫米),降雨(mm);gydF4y2Ba(B)gydF4y2Ba土壤含水量(θgydF4y2BavgydF4y2Ba,%)在0 - 0.5土壤剖面,和灌溉事件(毫米),在实验期间。冲水平红线对应于田间持水量(FC)和冲蓝线显示土壤水分亏缺(α)标准:10%(润湿),50%(温和的赤字)和100%(严重赤字,不受灌溉),分别。冲竖线分隔每个灌溉标准。机灵:天。gydF4y2Ba
土壤体积含水量(ƟgydF4y2BavgydF4y2Ba)波动响应灌溉、根水吸收和降雨。此外,ƟgydF4y2BavgydF4y2Ba在活跃的根区(0 - 0.5米深)显然是受到不同实施MAD-based协议(gydF4y2Ba图1 bgydF4y2Ba)。在α= 10%,疯狂= 27.5%(润湿条件)日常灌溉引起的频率,ƟgydF4y2BavgydF4y2Ba价值观的不同在田间持水量(FC),增加略高于这个值在每个灌溉事件的结束。在α= 50%,疯狂= 21.5%(温和的土壤水分亏缺)诱导一个灌溉频率2或3天。灌溉用水时保留(α= 100%),ƟgydF4y2BavgydF4y2Ba减少直到Ɵ的最小值gydF4y2BavgydF4y2Ba≈17%,接近凋萎点值。随后,在经济复苏期间,ƟgydF4y2BavgydF4y2Ba在灌溉和达到变量FC值,在较小程度上,降雨事件。灌溉应用在实验的总量(包括恢复阶段)是109.5毫米(gydF4y2Ba图1 bgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
3.2。季节性soil-plant-atmosphere水指标gydF4y2Ba
中的数据gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba显示季节性的水状态的soil-plant-atmosphere连续(SPAC)。空气水的季节性趋势(Ψ潜力gydF4y2Ba空气gydF4y2Ba)是高度可变的日常在研究过程中,最大值为-81.5 MPa(210年机灵,α= 50%)和最低-224 MPa(168年机灵,α= 10%)(gydF4y2Ba图2一个gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
图2gydF4y2Ba季节性的:gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba每日空气水潜力(Ψ意思gydF4y2Ba空气gydF4y2Ba);gydF4y2Ba(B)gydF4y2Ba中午茎(ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba)、叶(ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba)和树干(ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba)水潜力,gydF4y2Ba(C)gydF4y2Ba土壤基质势(ΨgydF4y2Ba米gydF4y2Ba在土壤剖面的0.3和0.6米。每个点的平均四个叶子,两个MTs传感器和两个细粒度的矩阵。垂直酒吧在数据点±SE小于符号时(没有显示)。冲竖线分隔每个灌溉标准。机灵:天。gydF4y2Ba
土壤水从粒状矩阵传感器(Ψ潜力gydF4y2Ba米gydF4y2Ba),假设渗透和重力组件是可以忽略不计,范围从4±0.85到-26±1.26 kPa在深度探索完全润湿条件下(0.3和0.6米)(α= 10%)。在温和的赤字情况下(α= 50%),ΨgydF4y2Ba米gydF4y2Ba下降,显示值略低0.6比0.3米,达到最小值-61±3.45和-77±4.48 kPa (MPa) 0.3和0.6 m,分别。当灌溉暂停(α= 100%),ΨgydF4y2Ba米gydF4y2Ba继续减少,达到其最小容许阅读(-200 kPa)只有一个星期后在0.6米的深度,经过13天的扣缴灌溉在0.3米(gydF4y2Ba图2 cgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
植物水潜力评估三个树冠层(叶、茎和树干)反映了不同的疯狂的应用在实验中(gydF4y2Ba图2 a, BgydF4y2Ba)。两个ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba表现出一个常数模式在α= 10%,平均-0.83±0.09,-0.73±0.06 MPa,分别在这完全润湿。按照实施土壤水分亏缺,植物指标下降的趋势,达到Ψ的最小值gydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba= -2.04±0.06 MPa和ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba年底= -1.81±0.29 MPa,α= 100%。Ψ观察更不规则的趋势gydF4y2Ba叶gydF4y2Ba在实验期间,比Ψ显示较低的值gydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba,最小值为-3.95±0.26 MPa的灌溉扣缴阶段(237年机灵,α= 100%)。gydF4y2Ba
土壤和植物水潜力之间的相关分析显示最高的接近线性关系发现Ψ之间的依赖gydF4y2Ba米gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba(右gydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.79),最低Ψ之间(不重要)gydF4y2Ba米gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba(右gydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.26)(gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba)。然而,Ψ之间没有显著相关性gydF4y2Ba空气gydF4y2Ba和植物水潜力(数据未显示)。gydF4y2Ba
图3gydF4y2Ba中午值的土壤基质势之间的关系(ΨgydF4y2Ba米gydF4y2Ba)(平均0.3和0.6米)gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba茎水势(ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba);gydF4y2Ba(B)gydF4y2Ba干水(Ψ潜力gydF4y2Ba树干gydF4y2Ba);和gydF4y2Ba(C)gydF4y2Ba叶水势(ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba),在实验期间。不同的符号对应四个灌溉标准。每个点的意思是四个叶子和两个矩阵传感器。RgydF4y2Ba2gydF4y2Ba是确定系数。*:gydF4y2BapgydF4y2Ba≤0.05 * *:gydF4y2BapgydF4y2Ba≤0.01,ns:不重要。均方误差均方误差。gydF4y2Ba
在实验期间,中午Ψ值之间的梯度gydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba变化范围的0.02到0.5 MPa,而这对于Ψ梯度较高gydF4y2Ba叶gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba(1.0到2.5 MPa) (gydF4y2Ba图2 bgydF4y2Ba)。在这方面,ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba数据获取与microtensiometers (MTs)与植物性指标测量压力室:ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba(gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba)。结果显示一个健壮的Ψ之间显著相关gydF4y2Ba树干gydF4y2Ba对ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba(右gydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.86),同样,在较小程度上Ψ之间gydF4y2Ba树干gydF4y2Ba对ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba(右gydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.37)。gydF4y2Ba
图4gydF4y2Ba中午的树干水势值之间的关系(ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba),gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba茎水势(ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba),gydF4y2Ba(B)gydF4y2Ba叶水势(ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba),在实验期间。不同的符号对应不同灌溉条件。每个点的意思是四个叶子和两个矩阵传感器。RgydF4y2Ba2gydF4y2Ba是确定系数。* * *:gydF4y2BapgydF4y2Ba≤0.001,ns:不重要。均方误差均方误差。gydF4y2Ba
叶片气体交换(PgydF4y2BangydF4y2Ba和ggydF4y2Ba年代gydF4y2Ba),与茎和叶水潜力,同时测量显示一个季节性的趋势,反映了土壤MAD-irrigation强加的赤字协议(gydF4y2Ba图5 a, BgydF4y2Ba)。在α= 10%,PgydF4y2BangydF4y2Ba和ggydF4y2Ba年代gydF4y2Ba达到了最大值约为22±0.34µmol mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba1gydF4y2Ba和320±30.5更易与mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,分别。的P值最低gydF4y2BangydF4y2Ba(8.6±0.51µmol mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)和ggydF4y2Ba年代gydF4y2Ba(63.5±9.05更易与mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)得到α= 100%时期结束时(严重水分亏缺)。PgydF4y2BangydF4y2Ba和ggydF4y2Ba年代gydF4y2Ba也在应对不同的植物水潜力相当对比环境条件下(gydF4y2Ba图2 bgydF4y2Ba)。的WUE值gydF4y2BaTgydF4y2Ba增加了土壤水赤字(gydF4y2Ba图5 cgydF4y2Ba),达到一个最大值5.5±0.10µmol更易gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。(gydF4y2Ba图5 cgydF4y2Ba)。同样重要的是要注意,尽管灌溉是重新建立在经济复苏阶段,P的平均值gydF4y2BangydF4y2Ba和ggydF4y2Ba年代gydF4y2Ba是低于获得完全润湿条件下(α= 10%)。gydF4y2Ba
图5gydF4y2Ba季节性的时间进程:gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba净光合作用(PgydF4y2BangydF4y2Ba);gydF4y2Ba(B)gydF4y2Ba气孔导度(ggydF4y2Ba年代gydF4y2Ba);和gydF4y2Ba(C)gydF4y2Ba蒸腾效率,促进gydF4y2BaTgydF4y2Ba在实验期间)。每个点的意思是四个叶子。垂直数据点的酒吧±SE小于符号时(没有显示)。冲竖线分隔每个灌溉标准。机灵:天。gydF4y2Ba
3.3。日指标soil-plant-atmosphere水状态gydF4y2Ba
soil-plant-atmosphere水状态指标进行评估的日常时间进程代表天好灌溉期(2022年6月23日,机灵= 174),在适度水分亏缺(α= 50%)期(2022年7月29日,机灵= 210),最后的干旱(α= 100%)期(2022年9月1日,机灵= 244)覆盖整个日常光周期(21:00 h 06:00时)。良好的灌溉期间土壤含水量的值分别为27.82±0.49;39.54±0.35;26.63±0.28,33.50±0.19%,报0.1,0.3,0.5,和0.7米的土壤深度,分别。与此同时,在α= 50%,α= 100%,θgydF4y2BavgydF4y2Ba减少35% FC值以下,主要影响上层土壤深度(> 0.5)几乎没有变化观察到更深的层(数据未显示)。此外,ΨgydF4y2Ba米gydF4y2Ba在每天的课程仍然保持不变,减少水赤字增加(gydF4y2Ba图6胃肠道gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
图6gydF4y2Ba每日time-courses:gydF4y2Ba(两者)gydF4y2Ba空气水(Ψ潜力gydF4y2Ba空气gydF4y2Ba);gydF4y2Ba(D-F)gydF4y2Ba叶(ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba)、茎(ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba),树干(ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba)水潜力;和gydF4y2Ba(胃肠道)gydF4y2Ba土壤基质势(ΨgydF4y2Ba米gydF4y2Ba)在土壤剖面中的0.3和0.6 m,在不同灌溉条件:α= 10%机灵(174),α= 50%机灵(210)和α= 100%机灵(244)。每个点的意思是四个叶子,两个MTs传感器和两个细粒度的矩阵。垂直条的数据点是±SE小于符号时(没有显示)。格林尼治时间:格林威治标准时间。gydF4y2Ba
农业气象条件发生了巨大的变化在天准时测量选择(gydF4y2Ba图6 a - cgydF4y2Ba)。要求很高的一天恰逢全区时期(α= 10%),是最热的三个周日课程研究,与最低ΨgydF4y2Ba空气gydF4y2Ba值-218 MPa在下午早些时候注册。阳光mild-demanding天结束与α= 50%,α= 100%的时期,当最低ΨgydF4y2Ba空气gydF4y2Ba-84和-124 MPa的值被记录在中午,分别。gydF4y2Ba
植物水潜力的昼夜模式反映了土壤水分亏缺基于MAD-threshold值(gydF4y2Ba图6 d-fgydF4y2Ba),尽管不同的气候条件。在α= 10%,最小值为-0.87±0.08,-1.30±0.06,-2.1±0.31 MPa测量在午后Ψ(格林尼治时间16:00时h + 2)gydF4y2Ba树干gydF4y2Ba,ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba,ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba,分别。α= 50%,植物水潜力记录了他们在一天的不同时间的最小值。从这个意义上讲,ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba中午获得最小值:-3.3±0.26 MPa(ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba)和-1.8±0.12 MPa(ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba),而Ψ的最小值gydF4y2Ba树干gydF4y2Ba(-1.6±0.19 MPa)获得了在下午(格林尼治时间17时+ 2)。严重水分亏缺情况记录在α= 100%诱导植物减少水从黎明前的起势。在这一时期,ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba中午再次达到其最小值(-3.5±0.26,-2.1±0.12 MPa);和那些ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba(-1.9±0.21 MPa)下午17:00时(格林尼治标准时间+ 2)(gydF4y2Ba图6 d-fgydF4y2Ba)。必须强调,水在黎明前的潜力减少的值从-0.35±0.08,-0.68±0.03,-0.80±0.11 MPa,α= 10,50岁,分别为和100%的时间。gydF4y2Ba
代表SPAC抗性沿着soil-plant-atmosphere连续水流,水在中午被吸引势的实验值(gydF4y2Ba图7gydF4y2Ba)。它可以观察到最高的梯度被发现从叶到空气,由气孔孔径调,调节水从液体变成气体状态的变化,而梯度(0.3 MPa)最低的是Ψ之间gydF4y2Ba树干gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba。在良好的灌溉条件下,下一个重要梯度Ψ之间gydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba(1.7 MPa),Ψ紧随其后gydF4y2Ba米gydF4y2Ba对ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba梯度(0.7)。随着水分亏缺的进展,这些梯度增加,尤其在根树干水势差异(1.5 MPa non-irrigation时期结束时),并为Ψ几乎保持恒定gydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba对ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba梯度,甚至降低叶空气水潜力。gydF4y2Ba
图7gydF4y2Ba平均值的水势中午SPAC在每个灌溉标准:α= 10%(润湿),α= 50%(中度水分亏缺)和α= 100%(严重水分亏缺,不受灌溉的)。gydF4y2Ba
中的数据gydF4y2Ba图8gydF4y2Ba说明了Ψ的昼夜变化的关系gydF4y2Ba树干gydF4y2Ba与ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba(一)和ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba在不同灌溉时期(B)。值得注意的是,Ψ的价值观gydF4y2Ba树干gydF4y2Ba在下午早些时候恢复了早上值Ψ更高gydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba值(gydF4y2Ba图8gydF4y2Ba)。这个事实是考虑Ψ时更加明显gydF4y2Ba叶gydF4y2Ba值(gydF4y2Ba图8 bgydF4y2Ba)。决定系数较高的意义以及灌溉期间,和减少α= 50%,不重要,α= 100% (gydF4y2Ba图8 a, BgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
图8gydF4y2Ba每天时间进程的树干水势(Ψ之间的关系gydF4y2Ba树干gydF4y2Ba):gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba茎水势(ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba),gydF4y2Ba(B)gydF4y2Ba叶水势(ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba)在每个灌溉标准:10%(润湿),50%(中度水分亏缺)和100%(严重水分亏缺,不受灌溉),分别。数据点的意思是四个叶子。RgydF4y2Ba2gydF4y2Ba确定系数的线性回归。* *:gydF4y2BapgydF4y2Ba≤0.01;* * *:gydF4y2BapgydF4y2Ba≤0.001,ns:不重要。gydF4y2Ba
关于日常叶片气体交换课程,PgydF4y2BangydF4y2Ba和ggydF4y2Ba年代gydF4y2Ba从日出喂饲小时增加到10:30 h GTM + 2,这是最大的时期光合效率在所有灌溉条件研究(gydF4y2Ba图9gydF4y2Ba)。在中午,叶片气体交换表现出减少的值,尽管它与太阳辐射的峰值(RgydF4y2Ba年代gydF4y2Ba)(gydF4y2Ba图9 a - cgydF4y2Ba)。格林尼治时间下午h 16:00 ~ 18:00 h + 2,表现出叶片气体交换参数略有恢复,甚至在水分亏缺条件下(α= 50 - 100%)。从那一刻开始,叶片气体交换参数的过程中往往会下降,直到夜间当最小值被记录下来。gydF4y2Ba
图9gydF4y2Ba每天的课程:gydF4y2Ba(两者)gydF4y2Ba太阳辐射(右gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba)和空气温度;gydF4y2Ba(D-F)gydF4y2Ba净光合作用(PgydF4y2BangydF4y2Ba);gydF4y2Ba(胃肠道)gydF4y2Ba气孔导度(ggydF4y2Ba年代gydF4y2Ba);gydF4y2Ba(J-L)gydF4y2Ba蒸腾效率,促进gydF4y2BaTgydF4y2Ba),在不同灌溉条件:α= 10%机灵(174),α= 50%机灵(210)和α= 100%机灵(244)。每个点的意思是四个叶子。垂直数据点的酒吧±SE小于符号时(没有显示)。格林尼治时间:格林威治标准时间。gydF4y2Ba
叶片气体交换的昼夜模式建立后疯狂的值(gydF4y2Ba图1 bgydF4y2Ba,gydF4y2Ba9gydF4y2Ba)。从这个意义上讲,α= 10%,对应的值完全润湿条件,最大值为17.12±0.65µmol mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,308±32.9µmol mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba1gydF4y2Ba和5.54±0.35更易更易gydF4y2Ba1gydF4y2Ba对于PgydF4y2BangydF4y2BaggydF4y2Ba年代gydF4y2Ba和WUEgydF4y2BaTgydF4y2Ba,分别。正如所料,价值观是在严重水分亏缺情况下获得最低(α= 100%),最大程度上的每日的P值gydF4y2BangydF4y2Ba= 10.94±0.60µmol mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba1gydF4y2BaggydF4y2Ba年代gydF4y2Ba= 137.1±8.60µmol mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba1gydF4y2Ba和WUEgydF4y2BaTgydF4y2Ba= 4.04±0.08更易更易gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
3.4。水渗透势gydF4y2Ba
图10gydF4y2Ba显示的值(Ψ渗透水的潜力gydF4y2BaπgydF4y2Ba)确定在不同的时间(黎明前,中午和下午)在周日的课程的不同灌溉条件。在α= 10%(润湿),ΨgydF4y2BaπgydF4y2Ba显著增加从-1.61±0.01 MPa在黎明前的下午-2.97±0.01 MPa。在水分亏缺条件下,最低ΨgydF4y2BaπgydF4y2Ba被发现在正午,值为-3.14±0.05 MPa(α= 50%)和-3.10±0.10 MPa(α= 100%)(gydF4y2Ba图10gydF4y2Ba)。相比之下,在完整的膨(Ψ渗透势gydF4y2Baπ100gydF4y2Ba)测量在黎明前的类似的整个实验周期平均值为-1.76±0.03 MPa (gydF4y2Ba图10gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
图10gydF4y2Ba的值:gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba实际渗透水潜在(ΨgydF4y2BaπgydF4y2Ba),渗透水在完整的膨(Ψ潜力gydF4y2Baπ100gydF4y2Ba),gydF4y2Ba(B)gydF4y2Ba和叶膨潜在(ΨgydF4y2BatgydF4y2Ba)在一天的不同时刻(黎明前,中午和下午)在不同灌溉条件:α= 10%(174年机灵),α= 50%机灵(210)和α= 100%机灵(244)。用于测量是相同的树叶叶水势。每个酒吧都是四叶的均值±ES。gydF4y2Ba
叶膨潜在(ΨgydF4y2BatgydF4y2Ba)降低接近零随着土壤水分亏缺的增加(gydF4y2Ba图10 bgydF4y2Ba)。从这个意义上讲,α=Ψ低100%gydF4y2BatgydF4y2Ba中午值计算与叶水势越低(ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba)需求和更高的蒸发值(gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
3.5。敏感性分析gydF4y2Ba
比较分析指标的敏感性的植物水状态显示,植物潜力表现出更高的灵敏度比获得叶片气体交换(gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba)。从植物水的潜力:ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba,ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba叶,gydF4y2Ba很明显,ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba显然是最高的植物水状态指示器SI和灵敏度值的两种方法评估(S和S *),其次是Ψ吗gydF4y2Ba阀杆gydF4y2BaΨ和一定程度上的gydF4y2Ba叶gydF4y2Ba和叶片气体交换参数(gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba)。特别是,简历是Ψ略低gydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba比Ψ(2.15)gydF4y2Ba树干gydF4y2Ba(2.47)。Ψ之间的年代是相似的gydF4y2Ba树干gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba茎,gydF4y2Ba即使*Ψ表示更高的灵敏度gydF4y2Ba树干。gydF4y2Ba
表1gydF4y2Ba敏感性分析(SI:信号强度;简历:变异系数;灵敏度(通过gydF4y2Ba古德曼和Fereres, 2001gydF4y2Ba);和S *:纠正敏感性(通过gydF4y2BaDe la Rosa et al ., 2014gydF4y2Ba)在实验期间植物水分状况的指标。gydF4y2Ba
4所示。讨论gydF4y2Ba
连续记录的树干水势(ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba)获得gydF4y2Ba原位gydF4y2Ba与MTs合适的测量植物水滴灌油桃树木的地位。测量ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba验证了建立MAD-based灌溉协议(gydF4y2Ba图1 bgydF4y2Ba),成为有用的叶子或茎水替代离散测量电位与传统压力室(gydF4y2Ba图2 bgydF4y2Ba,gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)。此外,ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba的优势是连续测量和实时,这可能导致自动化,而ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba或ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba是破坏性的,劳动力需求和时间点测量(gydF4y2BaLakso et al ., 2022gydF4y2Ba)。如今,使用Ψ的相关信息gydF4y2Ba树干gydF4y2Ba灌溉管理目的是稀缺的,和一些可用的研究处理灌溉调度根据农民的经验(gydF4y2BaPagay 2022gydF4y2Ba)或等需求(gydF4y2Ba布兰科和Kalcsits, 2021gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
在我们的实验中,基于疯狂阈值的自动灌溉,美联储通过实时θgydF4y2BavgydF4y2Ba与电容探针测量,已成功实现滴灌油桃地中海树生长在半干旱的环境。作为以前的研究证实,明显高于水、能源和劳动力储蓄通过使用这MAD-based灌溉协议相比,传统的灌溉调度基于计算作物蒸散(等),不仅没有惩罚产量也提高油桃果实质量(gydF4y2BaConesa et al ., 2019gydF4y2Ba;gydF4y2BaConesa et al ., 2021gydF4y2Ba;gydF4y2Ba维拉et al ., 2019gydF4y2Ba;gydF4y2Ba维拉et al ., 2021gydF4y2Ba)。在这一领域的实验中,一个相当不同的假设应用,疯狂的在设法达到不同土壤水分亏缺条件下,因此θgydF4y2BavgydF4y2Ba在活跃的根区(0 - 0.5)仍然接近FC值在第一期(α= 10%),α= 50%期间下降到21.5%,几乎达到17%扣缴灌溉期结束时(α= 100%)。这些θgydF4y2BavgydF4y2Ba值表明完全润湿,轻微和严重的土壤水分亏缺条件下,分别为(gydF4y2Ba图1 bgydF4y2Ba)。因为θgydF4y2BavgydF4y2Ba设置上/下间隔可用的土壤水分,θgydF4y2BavgydF4y2Ba变化是由于不仅针对灌溉或降雨,而且根水吸收动力学,在较小程度上,昼夜环境变化。事实上,θgydF4y2BavgydF4y2Ba动力学密切相关,土壤水分蒸发蒸腾损失总量需求,确认电容传感器的灵敏度对附近环境的土壤和植物根系(gydF4y2BaMira-Garcia et al ., 2021gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
水潜力soil-plant-atmosphere连续体(SPAC)提供物理依据可比的量化水状态。在夏天的时候在北半球,农业气象测量典型的地中海半干旱气候条件下(gydF4y2BaLionello et al ., 2023gydF4y2Ba)。其中,空气水(Ψ潜力gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)计算作为一个环境指标(gydF4y2Ba图2一个gydF4y2Ba),行为类似于VPD (gydF4y2Ba图1一个gydF4y2Ba),显示出更高的日常变化。然而,ΨgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba给出了关于水的潜力让水流沿着植物路径。gydF4y2Ba
土壤水分状况、土壤基质势(Ψ估计gydF4y2Ba米gydF4y2Ba),还与灌溉应用协议(gydF4y2Ba图1 bgydF4y2Ba)。然而,在不受灌溉条件下(α= 100%),土壤传感器达到了最大允许阅读(-200 kPa),这反映的一个重要限制这些严重的水分胁迫条件下土壤水分传感器(gydF4y2Ba图2 cgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba汤普森et al。(2006)gydF4y2Ba报道这些颗粒的最佳性能矩阵传感器使用时在潮湿土壤(-10到-50 kPa)。同时,Ψ的模式gydF4y2Ba米gydF4y2Ba在土壤深处(0.3和0.6米)保持几乎恒定在每日课程研究(gydF4y2Ba图6胃肠道gydF4y2Ba),强调这些土壤水分传感器的缺点确定昼夜变化,因为根水吸收。gydF4y2Ba
植物水潜力可以理解,反映了MAD-based灌溉标准,蒸发需求和辐射变化发生在一天(gydF4y2Ba图2 bgydF4y2Ba,gydF4y2Ba6 d-fgydF4y2Ba)。Ψ的值gydF4y2Ba叶gydF4y2Ba测量在黎明前的周日的课程,减少压力积累(从-0.35到-0.8 MPa) (gydF4y2Ba图6 d-fgydF4y2Ba),同意这些赤字获得灌溉桃树gydF4y2Ba赫罗纳et al。(1993)gydF4y2Ba。这价值的植物性测量,晚上很少或没有蒸腾,给出了关于土壤的综合水状态的根(gydF4y2Ba施密特和发言et al ., 2017gydF4y2Ba),基于这个想法,当植物不发生,土壤和植物水之间存在一个平衡状态。然而,可能有错误的值如果有大型土壤剖面内水位变化(gydF4y2BaAmeglio et al ., 1999gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
Ψ的值gydF4y2Ba叶gydF4y2Ba显示最高的植物水势变化研究(gydF4y2Ba图2 bgydF4y2Ba,gydF4y2Ba6 d-fgydF4y2Ba)。这是因为它决定在non-cover阳光照射的叶子,高度依赖于叶电导值和需求蒸发条件下现有的测量(gydF4y2BaGarcia-Tejara et al ., 2021gydF4y2Ba)。从这个意义上说,gydF4y2BaRuiz-Sanchez et al。(2000)gydF4y2Ba发现一个强大的关系(LIA)和Ψ叶插入角度gydF4y2Ba叶gydF4y2Ba杏树,所以Ψ的可变性gydF4y2Ba叶gydF4y2Ba由叶取向的变化引起的允许太阳辐射的发生率较低,和减少水损失和叶加热(gydF4y2BaSanchez-Blanco et al ., 1994gydF4y2Ba),这使得阳光叶子敏感暴露于太阳的时间。因此,ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba,以树叶覆盖,被认为是标准的测量来确定树水状态在果树(gydF4y2BaShackel et al ., 1997gydF4y2Ba)。由于叶片蒸腾作用是预防,ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba大致代表了土壤水分状态和行为比Ψ更稳定gydF4y2Ba叶gydF4y2Ba(gydF4y2Ba图2 bgydF4y2Ba,gydF4y2Ba6 d-fgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
在目前的研究中,这两个ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba有紧密的关联(RgydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.86,gydF4y2BapgydF4y2Ba< 0.001),因为它们提供了类似的数据的植物水路径(gydF4y2Ba图4一gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba布兰科和Kalcsits (2021)gydF4y2Ba发现了类似的相关性确定系数高达0.8在梨树。然而,Ψ之间的关系gydF4y2Ba树干gydF4y2Bavs。gydF4y2BaΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba不显著,突出Ψ越高gydF4y2Ba叶gydF4y2Ba可变性和这个指示器的弱点的植物水状态(gydF4y2Ba图4 bgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
季节性的Ψ值gydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba分别平均为-0.83和-0.73 MPa,α= 10%(期间gydF4y2Ba图2 bgydF4y2Ba),与采后时期油桃树。这些值与参考土壤水分条件(gydF4y2BaNaor et al ., 2005gydF4y2Ba;gydF4y2BaAbrisqueta et al ., 2015gydF4y2Ba;gydF4y2BaDe la Rosa et al ., 2016gydF4y2Ba;gydF4y2BaConesa et al ., 2019gydF4y2Ba;gydF4y2Ba维拉et al ., 2019gydF4y2Ba,gydF4y2BaConesa et al ., 2021gydF4y2Ba)。正如所料,Ψ的最小值gydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba(-2.04 MPa)和ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba(-1.74 MPa)观察non-irrigation时期结束时(α= 100%)(gydF4y2Ba图2 bgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba布兰科和Kalcsits (2021)gydF4y2Ba报道称,MTs的范围内可以准确评估植物水状态Ψ-0.2到-2.1 MPagydF4y2Ba树干gydF4y2Ba值在梨树。我们的研究结果显示,平均梯度的0.3 MPaΨ之间gydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba(gydF4y2Ba图2 bgydF4y2Ba,gydF4y2Ba6 d-fgydF4y2Ba,gydF4y2Ba7gydF4y2Ba),在实验中存在着细微的差别。同时,Ψ之间的梯度gydF4y2Ba叶gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2BaΨ之间高于gydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba(≈1.8 MPa)平均值,表明高液压阻力之间的树干和树叶(gydF4y2BaPagay 2022gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
值得注意的是植物和土壤水分季节性数据时电位相关,检测Ψ之间最重要的关系gydF4y2Ba米gydF4y2Bavs。gydF4y2BaΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba(右gydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.79,gydF4y2BapgydF4y2Ba< 0.01)Ψ紧随其后gydF4y2Ba米gydF4y2Bavs。gydF4y2BaΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba(右gydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.62,gydF4y2BapgydF4y2Ba< 0.05)和Ψ尚不显著gydF4y2Ba米gydF4y2Bavs。gydF4y2BaΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba(右gydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.26,gydF4y2BapgydF4y2Ba> 0.05)(gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba)。因此,它表明ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba可以说是植物水分状况的最稳定的指标,将树冠叶子集成到一个稳定的组织相对不受外部因素影响(gydF4y2BaLakso et al ., 2022gydF4y2Ba;gydF4y2BaPagay 2022gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
叶片气体交换也是敏感MAD-based灌溉标准(gydF4y2Ba图5gydF4y2Ba)。正如所料,PgydF4y2BangydF4y2Ba和ggydF4y2Ba年代gydF4y2Ba实验期间减少水分亏缺累积,这表明一个限制在水分胁迫条件下光合能力(gydF4y2Ba黄et al ., 1979gydF4y2Ba)。与此同时,蒸腾效率,促进gydF4y2BaTgydF4y2Ba)倾向于增加(gydF4y2Ba图5 cgydF4y2Ba)。气孔关闭(gydF4y2Ba图5 bgydF4y2Ba)减少了HgydF4y2Ba2gydF4y2Ba每个公司失去了阿gydF4y2Ba2gydF4y2Ba同化,尽管,这指示植物水分胁迫的响应是减少的影响气候的需求(gydF4y2Ba图5 cgydF4y2Ba,gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)。同样重要的是要注意,尽管灌溉复苏,意味着P值gydF4y2BangydF4y2Ba和ggydF4y2Ba年代gydF4y2Ba在这一时期获得低于初夏好灌溉条件下(α= 10%)。没有完全康复的情况下叶片气体交换的起始值是出于叶衰老的典型落叶果树(gydF4y2Ba1988年安徒生和他gydF4y2Ba)。此外,gydF4y2BaConesa et al。(2022)gydF4y2Ba解释这一事实叶片气体交换的水压力油桃树采后没有恢复之前的值,在后期恢复灌溉后,叶天冬氨酸氨基酸减少,叶绿体的形成的影响。gydF4y2Ba
磁滞现象中发现两种植物水潜力之间的关系:ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Bavs。gydF4y2BaΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba(gydF4y2Ba图8gydF4y2Ba),这是Ψ更加明显gydF4y2Ba树干gydF4y2Bavs。gydF4y2BaΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba(gydF4y2Ba图8 bgydF4y2Ba),是更高的征收最高的土壤水分亏缺(α= 100%)。这种滞后行为表明,树干的水状态假设主导作用在控制树冠作为水压力积累,这是有关植物渗透系数在每日课程(gydF4y2BaAssouline 2021gydF4y2Ba)。此外,下午气孔开放,昼夜模式的恢复值表示的叶片气体交换(gydF4y2Ba图9胃肠道gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
没有观察到渗透调节油桃树的叶子的应用土壤水分亏缺(gydF4y2Ba图10gydF4y2Ba)。在这方面,gydF4y2BaMellisho et al。(2011)gydF4y2Ba在桃树gydF4y2BaTorrecillas et al。(1999)gydF4y2Ba在需要达到Ψ杏树报道gydF4y2Ba叶gydF4y2Ba和ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba分别在-2.6和-2.0 MPa,激活这个宽容机制。此外,观察到叶膨(ΨgydF4y2BatgydF4y2Ba)维护,即使在α= 100% (gydF4y2Ba图10gydF4y2Ba)。从这个意义上说,其他耐旱特征可能发生,比如高相对含水量介绍了我,这将导致水潴留在低叶水潜力(gydF4y2Ba罗德里格斯et al ., 2012gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
重要的是要注意,ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba值显示信号强度和灵敏度值最高的植物水状况指标研究,Ψ紧随其后gydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba(gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba)。这些结果强调,尽管ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba有较高的比Ψ可变性(CV)gydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba,它可以准确地评估植物水状态。事实上,S *方法(gydF4y2BaDe la Rosa et al ., 2014gydF4y2Ba),减少心血管的影响分析,表明Ψ的敏感性增加gydF4y2Ba树干gydF4y2Ba。在同一品种,ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba和树冠空气温差值记录最高的信号强度和正常化植被指数最高的灵敏度检测适度水分亏缺情况下7月中旬(gydF4y2BaConesa et al ., 2019gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
5。结论gydF4y2Ba
连续测量的树干水势(ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba)使用microtensiometers,嵌在树干,同意自动应用于油桃果园土壤MAD-based灌溉协议。Ψ变化gydF4y2Ba树干gydF4y2Ba解释79%的土壤基质势。事实上,ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba强烈相关离散Ψ决定gydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba测量压力室。平均梯度的0.3 MPaΨ之间的观察gydF4y2Ba树干gydF4y2Bavs。gydF4y2BaΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2BaΨ之间和1.8 MPagydF4y2Ba树干gydF4y2Bavs。gydF4y2BaΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba。最大的变化在Ψ被发现gydF4y2Ba叶gydF4y2Ba由于气孔孔径和蒸发需求条件的依赖。关于环境变量,ΨgydF4y2Ba空气gydF4y2Ba显示高日常VPD可变性和类似的动态。因此,ΨgydF4y2Ba空气gydF4y2Ba可用于水关系的研究同样条件的潜在土壤和植物。gydF4y2Ba
考虑到实时ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba允许自动化的数据,需要进一步的研究来确定ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba阈值对于一个成功的灌溉决策支持系统。此外,稳定和长期绩效的树干microtensiometers需要测试。gydF4y2Ba
有前景的结果发现在这工作的潜在用途树干microtensiometers新颖的生物传感器准确地实时监测植物水状态,并最终精确灌溉调度。gydF4y2Ba
数据可用性声明gydF4y2Ba
原始数据支持了本文的结论将由作者提供,没有过度的预订。gydF4y2Ba
作者的贡献gydF4y2Ba
研究和设计概念是由MC,合资企业和MR-S。形式分析和数据管理WC和MC。软件和验证通过合资和WC。项目管理和资金收购MR-S。手稿的初稿是MC写的。所有作者的文章和批准提交的版本。gydF4y2Ba
资金gydF4y2Ba
本研究支持的西班牙国家研究机构(pid2019 - 106226 - rb - c2 1 / AEI / 10.13039 / 501100011033)。gydF4y2Ba
确认gydF4y2Ba
MC由于西班牙Juan de la Cierva postdoct计划(fjci - 2017 - 32045和ijc2020 - 045450 - i)由MCIN / AEI / 10.13039 / 501100011033和欧盟NextGenerationEU / PRTR。gydF4y2Ba
的利益冲突gydF4y2Ba
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。gydF4y2Ba
出版商的注意gydF4y2Ba
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。gydF4y2Ba
缩写gydF4y2Ba
ΨgydF4y2Ba空气gydF4y2Ba空气水潜力;ΨgydF4y2Ba叶gydF4y2Ba、叶水势;ΨgydF4y2BaπgydF4y2Ba叶片渗透势;ΨgydF4y2Ba100年πgydF4y2Ba、叶片渗透势在完整的肿胀;ΨgydF4y2BatgydF4y2Ba、叶膨潜能;ΨgydF4y2Ba树干gydF4y2Ba树干水势;ΨgydF4y2Ba阀杆gydF4y2Ba茎水势;ΨgydF4y2Ba米gydF4y2Ba、土壤基质势;MTs microtensiometers;ƟgydF4y2BavgydF4y2Ba,土壤体积含水量;等gydF4y2Ba0gydF4y2Ba参考作物蒸散;等作物蒸散VPD,蒸汽压力不足;SPAC soil-plant-atmosphere连续;疯了,最大允许损耗;FC,田间持水量;WP、凋萎点;α,耗尽土壤有效水分的百分比;PgydF4y2BangydF4y2Ba,净光合作用;ggydF4y2Ba年代gydF4y2Ba气孔导度;E,蒸腾速率;WUEgydF4y2BaTgydF4y2Ba,蒸腾效率;机灵的;格林尼治time.Ψ日格林尼治时间gydF4y2Ba茎:gydF4y2Ba中午茎水势(MPa);ΨgydF4y2Ba叶:gydF4y2Ba中午叶水势(MPa);ΨgydF4y2Ba干:gydF4y2Ba中午树干水势(MPa);PgydF4y2BangydF4y2Ba:净光合作用(µmol mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba1gydF4y2Ba);ggydF4y2Ba年代gydF4y2Ba:气孔导度(更易与mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba1gydF4y2Ba);WUEgydF4y2BaTgydF4y2Ba:蒸腾效率(µmol更易gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
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关键词:gydF4y2Ba自动灌溉、SPAC,茎水势,躯干水潜力,gydF4y2Ba碧桃gydF4y2Ba(左)gydF4y2Ba
引用:gydF4y2BaConesa先生,Conejero W,维拉J和Ruiz-Sanchez MC(2023)评估树干microtensiometer作为一种新颖的生物传感器持续监测植物水分状况油桃树。gydF4y2Ba前面。植物科学。gydF4y2Ba14:1123045。doi: 10.3389 / fpls.2023.1123045gydF4y2Ba
收到:gydF4y2Ba2022年12月13日;gydF4y2Ba接受:gydF4y2Ba2023年1月25日;gydF4y2Ba
发表:gydF4y2Ba2023年2月15日。gydF4y2Ba
编辑:gydF4y2Ba
Jaime LloretgydF4y2Ba,大学为瓦伦西亚,西班牙gydF4y2Ba审核:gydF4y2Ba
Alejandra纳瓦罗gydF4y2Ba农业和经济研究委员会(克雷亚),意大利gydF4y2Ba乔奎姆BellvertgydF4y2Ba、农业食品研究所和技术(IRTA),西班牙gydF4y2Ba
版权gydF4y2Ba©2023 Conesa Conejero,维拉和Ruiz-Sanchez。这是一个开放分布式根据文章gydF4y2Ba知识共享归属许可(CC)gydF4y2Ba。使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。gydF4y2Ba
*通信:gydF4y2Ba玛丽亚·r·ConesagydF4y2Bamrconesa@cebas.csic.esgydF4y2Ba