葡萄種植行向?qū)Ω材ぴ蕉は聹囟鹊挠绊?/h1>
2017-05-11 08:59:26李銀芳潘伯榮阿迪力吾彼爾沈青林方桂娟馬洪亮辛和平
干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究 2017年2期
李銀芳，潘伯榮，阿迪力·吾彼爾，沈青林，方桂娟，李 奇，馬洪亮，辛和平
(1.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所， 新疆 烏魯木齊 830011； 2.新疆阜康市林業(yè)局， 新疆 阜康 8315013；3.新疆阜康市氣象局， 新疆 阜康 831501)
葡萄種植行向?qū)Ω材ぴ蕉は聹囟鹊挠绊?/p>
李銀芳1，潘伯榮1，阿迪力·吾彼爾1，沈青林2，方桂娟2，李 奇3，馬洪亮3，辛和平3
(1.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所， 新疆 烏魯木齊 830011； 2.新疆阜康市林業(yè)局， 新疆 阜康 8315013；3.新疆阜康市氣象局， 新疆 阜康 831501)
為消除葡萄東西行向種植雙膜覆蓋越冬膜上雪被不足的顧慮，2014—2015年冬季在新疆阜康進(jìn)行了東西向、南北向膜下和土埋的溫度逐日觀測。結(jié)果表明，寒冷期最低溫度東西向較高。整個(gè)冬季東西向有大于土埋的補(bǔ)償溫度，而南北向是低于土埋的虧缺溫度。在-25.6℃的最低氣溫日，東西向是-3.0℃、南北向-5.4℃、土埋-4.6℃。經(jīng)推算，在-37℃極端最低氣溫時(shí)，分別是-9.6℃、-13.6℃、-10.4℃。兩種行向都經(jīng)得住極端最低氣溫和長期低溫的酷寒，東西向好于南北向。最高溫度、平均溫度也是東西向較高，溫差則反之。10℃萌發(fā)生長的日期東西向比土埋提前37天，南北向提前35天。東西向還較南北向高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，生長旺盛。東西向因?yàn)閮?yōu)越的光照條件，可不再擔(dān)憂雪被不足的問題。若采用籬架式南北向栽培，雙膜越冬也是安全可靠的。
葡萄；越冬；種植行向；雙膜覆蓋；雪被；膜下溫度；虧補(bǔ)溫度；天山北坡
近年來，天山北坡棚架葡萄越冬正由傳統(tǒng)的土埋法改為架空式雙層薄膜覆蓋的方法[1]，省工、省力、省時(shí)間逐漸被果農(nóng)認(rèn)識(shí)。實(shí)施中發(fā)現(xiàn)東西行向栽培的雙膜向陽面，有雪被不足的裸露面(圖1)，擔(dān)心受凍。可東西向有形似日光溫室東、南、西三方長日照、強(qiáng)日照的高光能利用率，何種行向較好成為了爭議。國內(nèi)外有關(guān)行向問題的研究多是籬式果園行向的光照條件在緯度40°N南北向較好的理論計(jì)算[2]，未見棚架式葡萄行向的光能利用率和膜下溫度的實(shí)測報(bào)道。在建園時(shí)如何應(yīng)用雙膜覆蓋技術(shù)安全越冬，又能最大限度地利用太陽光能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，行向的生態(tài)因子變異成為新技術(shù)關(guān)注的問題，本文就這一問題作一探討。
圖1 雙膜覆蓋不同行向的雪被情況(2015.01.12攝)
Fig.1 Snow covering depth along different row directions of grapevines with double-layer film mulching
1 試驗(yàn)區(qū)自然概況
試驗(yàn)設(shè)置在新疆阜康市城關(guān)鎮(zhèn)湖濱村，該村地形地貌屬洪積、沖積平原，土壤為草甸土。試驗(yàn)區(qū)年均氣溫6.7℃，無霜期174 d。平均氣溫≥10℃的年積溫3 788℃。年均降水量187.8 mm，蒸發(fā)量2 064 mm。全年日照總時(shí)數(shù)2 931.3 h。冬季有積雪覆蓋。1月份平均氣溫-16.3℃，7月份平均氣溫25.6℃，極端最高氣溫41.5℃，極端最低氣溫-37.0℃。屬中溫帶大陸性干旱氣候。
2 材料與方法
供試葡萄園是1998年栽植的16年生的紅提葡萄盛果園，行距4 m，株距1.5 m，無主干一株4蔓規(guī)則扇形。試驗(yàn)時(shí)間是2014—2015年冬季。
試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理：
1) 架空式雙層?xùn)|西行向覆膜：在壓倒匍匐的葡萄枝蔓上覆蓋一層草簾，再覆蓋兩層白塑料薄膜。兩層薄膜中間用草團(tuán)堆架成空，間距30～40 cm，即架空式雙層覆膜。薄膜材質(zhì)厚度0.08 mm。
2) 架空式雙層南北行向覆膜：方法和材質(zhì)同1。
3) 土埋(CK)：在下架的葡萄枝蔓上覆蓋一層厚度20～30 cm的土。
溫度觀測從11月25日開始至次年4月4日結(jié)束。采用杭州路格科技有限公司生產(chǎn)的LGR-WDO1u型溫度記錄儀，每30 min自動(dòng)測定記錄一次。
對(duì)2014—2015年確定年份的溫度變化，以最高氣溫穩(wěn)定在0℃以上，作為寒冷期和轉(zhuǎn)暖期的界限劃分。寒冷期是11月25日—2月7日(75 d)，轉(zhuǎn)暖期是2月8日—4月4日(56 d)。觀測時(shí)間共計(jì)131 d。
日平均溫度10℃出現(xiàn)的日期，根據(jù)擬合曲線方程計(jì)算得到。
產(chǎn)量采用試驗(yàn)當(dāng)年16個(gè)農(nóng)戶的平均數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)采用LSD最小顯著差數(shù)法進(jìn)行方差分析[3]，P<0.10 認(rèn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
3 結(jié)果與分析
3.1 不同行向膜下的最低溫度
最低溫度和長期低溫是葡萄凍害的主要原因。在最低溫度的日變化過程中，東西向較高(圖2A)，自始至終高于土埋,顯示出較好的保溫性能。南北向較低,寒冷期低于土埋，轉(zhuǎn)暖期又高于土埋，顯示出保溫性差和轉(zhuǎn)暖期的溫室效應(yīng)。
在2014—2015年-25.6℃的最低氣溫日(12月16日，圖2A)，膜下最低溫度東西向是-3.0℃，南北向-5.4℃，土埋-4.6℃。東西向較南北向高2.4℃，較土埋高1.6℃，南北向較土埋低0.8℃。但都高于-16℃臨界值上限[4]，又都經(jīng)受了-16℃以下51 d的長期低溫，其中低于-18℃臨界值下限[5]34 d。
以傳統(tǒng)土埋為標(biāo)準(zhǔn)，膜下最低溫度與土埋最低溫度之差為虧補(bǔ)溫度(圖2B)，負(fù)值為虧缺溫度，正值為補(bǔ)償溫度。圖2B反映出東西向基本都是正值，說明補(bǔ)償較多。南北向大部都是負(fù)值，說明虧缺較多。氣溫基本都是負(fù)值，所處位置最低，虧缺最多。最低溫度的虧補(bǔ)合計(jì)值(表1)反映整個(gè)冬季的總體情況，東西向補(bǔ)償溫度272.7℃。南北向寒冷期的虧缺大于轉(zhuǎn)暖期的補(bǔ)償，總體虧缺47.9℃。氣溫各時(shí)期都在虧缺，總體虧缺1 200℃。
不同行向膜下的最低溫度與最低氣溫的關(guān)系都呈線性(圖2C)。南北向的斜率大于東西向，又都大于土埋。說明了對(duì)氣溫的變化東西向較為穩(wěn)定，南北向較為敏感，會(huì)隨著氣溫的驟升和劇降升降變幅更大。相比之下土埋最為穩(wěn)定，變幅較小。預(yù)測最低溫度與最低氣溫的關(guān)系數(shù)值(表2)與斜率曲線(圖2C)的情形一致。經(jīng)推算，在極端最低氣溫-37℃時(shí)，東西向是-9.2℃(表2)，高于南北向4℃，高于土埋0.8℃，保溫性最好。
表1 不同行向膜下最低溫度的虧補(bǔ)溫度/℃
圖2 不同種植行向下葡萄地最低溫度(A)、補(bǔ)/虧溫度(B)與最低氣溫(C)的關(guān)系
Fig.2 Relationships between the minimum temperature (A) and compensation/deficit temperature (B) along different grapevine rows and the minimum air temperature (C)
表2 最低氣溫與不同行向膜下最低溫度的關(guān)系
3.2 不同行向膜下的最高溫度及溫差
覆膜越冬的葡萄，并非一直處在上述每天最低溫度的寒冷環(huán)境里。覆膜越冬的實(shí)質(zhì)是個(gè)極其簡易的日光溫室[6]，有溫室效應(yīng)增溫過快燒苗抽條的弊病。在最高溫度的日變化過程中，寒冷期東西向也高于南北向(圖3A)，東西向?qū)徑夂溆懈嗟暮锰?。轉(zhuǎn)暖期都隨氣溫迅速上升到0℃以上，東西向和南北向變得差異不明顯，即溫室效應(yīng)差異不大。而土埋始終處于最低，轉(zhuǎn)暖期緩慢上升。覆膜顯示出明顯的溫室效應(yīng)，會(huì)對(duì)萌發(fā)生長發(fā)生促進(jìn)作用。土埋一直處于最低，也可能會(huì)因?yàn)殚L期的低溫，萌發(fā)生長不如覆膜早。
圖3 不同行向膜下最高溫度(A)、虧補(bǔ)溫度(B)及溫差(C)
Fig.3 The maximum temperature (A), compensation/deficit temperature (B) and temperature difference (C)under film along different row directions of grapevines
又以傳統(tǒng)土埋為標(biāo)準(zhǔn)，膜下最高溫度與土埋最高溫度之差的負(fù)值為虧缺溫度(圖3B)，正值為補(bǔ)償溫度。圖3B反映東西向都在0℃以上，所處的位置較高，說明補(bǔ)償最多。而南北向所處的位置較低，補(bǔ)償較少。氣溫的總體位置最低，還有負(fù)值虧缺出現(xiàn)，總體補(bǔ)償最少。尤其是寒冷期，東西向的補(bǔ)償作用大于南北向。而在轉(zhuǎn)暖期，東西向和南北向沒有了差異，轉(zhuǎn)暖期氣溫的補(bǔ)償作用小于覆膜處理，顯示出覆膜的溫室效應(yīng)明顯。虧補(bǔ)溫度的合計(jì)值(表3)同樣反映了整個(gè)冬季的總體情況，東西向補(bǔ)償溫度1 150.5℃，南北向補(bǔ)償溫度1 052.8℃，氣溫補(bǔ)償溫度641.8℃。
覆膜技術(shù)對(duì)葡萄冬季生長的環(huán)境人為改變的越小越好，即最高溫度和最低溫度的溫差越小越好。土埋的溫差自始至終最小，波幅也最小(圖3C)。寒冷期東西向低于南北向，波幅較小，氣溫明顯的最高，波幅較大，說明東西向的穩(wěn)定性較好。進(jìn)入轉(zhuǎn)暖期以后，東西向和南北向迅速升高，甚至高于氣溫，波幅都加大了，這一時(shí)段仍是東西向低于南北向。說明轉(zhuǎn)暖期覆膜的穩(wěn)定性像氣溫一樣較差，東西向的穩(wěn)定性仍好于南北向。累計(jì)溫差的情況也是如此(表4)。土埋的溫差及波幅雖然最小，但最高溫度一直處于最低(圖3A)，這使葡萄一直處在低溫寒冷的環(huán)境中，土埋葡萄的萌芽時(shí)間應(yīng)該晚一點(diǎn)。
表3 不同行向膜下最高溫度的虧補(bǔ)溫度/℃
表4 不同行向膜下的累計(jì)溫差/℃
3.3 不同行向膜下的平均溫度及其10℃出現(xiàn)的日期
葡萄芽眼萌發(fā)的平均溫度是10℃～12℃[4]。在整個(gè)冬季的日變化中，寒冷期的平均溫度東西向較高(圖4A)，南北向較低，土埋略低。到轉(zhuǎn)暖期東西向和南北向像氣溫一樣迅速升高，此時(shí)東西向高于南北向，顯示出受中午陽光直射增溫的影響，東西向的溫室效應(yīng)大于南北向。土埋在轉(zhuǎn)暖期明顯的較低，可能會(huì)延緩葡萄的萌發(fā)生長。
若還以傳統(tǒng)土埋為標(biāo)準(zhǔn)，膜下平均溫度與土埋平均溫度之差的負(fù)值為虧缺溫度(圖4B)，正值為補(bǔ)償溫度。東西向都在0℃以上，所處的位置最高，說明補(bǔ)償最多。而南北向所處的位置較低，還有負(fù)值虧缺出現(xiàn)，補(bǔ)償較少。氣溫的總體位置最低，負(fù)值虧缺出現(xiàn)較多，總體還有虧缺。尤其是寒冷期，東西向的補(bǔ)償溫度大于南北向。而在轉(zhuǎn)暖期，東西向和南北向的差異逐漸縮小，此時(shí)段的氣溫補(bǔ)償溫度小于覆膜處理，顯示出覆膜的溫室效應(yīng)明顯。虧補(bǔ)溫度的合計(jì)值(表5)同樣反映了整個(gè)冬季的總體情況，東西向補(bǔ)償溫度534.8℃，南北向補(bǔ)償溫度300.0℃，氣溫虧缺溫度474.1℃。
表5 不同行向膜下平均溫度的虧補(bǔ)溫度/℃
整個(gè)冬季平均溫度累計(jì)值的各時(shí)期都是東西向高于南北向(表6)，都明顯地高于土埋，尤其是轉(zhuǎn)暖期。故平均溫度上升到10℃的日期，經(jīng)計(jì)算氣溫是4月2日(表7)，東西向3月26日，南北向3月28日，土埋5月2日。即葡萄開始萌發(fā)生長，東西向比土埋提前37天，南北向提前35天。雙膜越冬有日光溫室“春提早”的作用，東西向提的更早。
表6 不同行向膜下的平均溫度累計(jì)值/℃
圖4 不同行向膜下的平均溫度(A)及虧補(bǔ)溫度(B)
Fig.4 Average temperature (A) and compensation/deficit temperature (B) under film along different row directions of grapevines
表7 10℃出現(xiàn)的日期及與土埋相差的天數(shù)
3.4 不同行向覆膜的生產(chǎn)性能
根據(jù)16個(gè)農(nóng)戶4年來的生產(chǎn)試驗(yàn)(表8)，單株產(chǎn)量東西向略高于南北向2.6 kg，差異不顯著(P>0.10)，但極顯著地高于土埋9 kg(P<0.01)，就是南北向也顯著地高于土埋6.4 kg(P<0.05)。
株穗數(shù)是東西向略高于南北向2.9穗(P>0.10)，但顯著地高于土埋5.7穗(P<0.05)，而南北向只是略高于土埋2.8穗(P>0.10)。
單穗重東西向略高于南北向122 g(P>0.10)，但顯著地高于土埋259 g(P<0.05)，而南北向只是略高于土埋137 g(P>0.10)。
單穗長是東西向略高于南北向0.6 cm，南北向略高于土埋1.0 cm，差異都不顯著(P>0.10)。
由于南北向果穗略小，單粒重略高于東西向0.8 g，也略高于土埋1.1 g，東西向略高于土埋0.3 g，但差異都不顯著(P>0.10)。
表8 不同行向葡萄的生產(chǎn)性能
新枝生長量東西向略高于南北向4.2 cm(P>0.10)，但高于土埋97 cm，南北向高于土埋93 cm，顯著性都極顯著(P<0.01)。
雙膜增產(chǎn)的形式，主要表現(xiàn)在單株產(chǎn)量高，果穗大而重，相應(yīng)一級(jí)品率高。商品率的提高，經(jīng)濟(jì)效益得到了提高。高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的特性東西向更為突出，與形似日光溫室東、南、西三個(gè)方向長而強(qiáng)的日照分不開。
4 討 論
葡萄的行向是根據(jù)架面光照最好條件的原則來設(shè)置，同時(shí)也要考慮地形地勢和便于作業(yè)。天山北坡平地的鮮食葡萄園，根據(jù)南高北低的地形地勢多采用棚架式東西行向，形似日光溫室。葡萄枝蔓往北爬，架面能接受東、南、西三方的光照，日照時(shí)間長，光照強(qiáng)度大，有利于葡萄的生長發(fā)育，所以果品高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。試驗(yàn)證明雙膜越冬都有日光溫室“春提早”的作用，東西向提的更早。而土埋萌發(fā)生長遲緩。反映出雙膜越冬不但可以增加生長期，相應(yīng)縮短了冷凍期，東西向早于南北向。Skene的研究是在適宜的溫度下，葡萄根系細(xì)胞分裂素的合成是低溫環(huán)境的2～3倍,有利于增產(chǎn)[7]。李銀芳的研究是覆膜的增溫作用是蟠桃物候期提前的主要原因[8]。孫諱龍的研究也表明，覆膜的葡萄單株產(chǎn)量提高，物候期提前[9]。一般認(rèn)為，物候期提前，意味著生長期的增加，對(duì)生長積累有利。看來架空式雙膜的確有利于提前萌發(fā)生長，與本試驗(yàn)的計(jì)算結(jié)果相符，并且東西向早于南北向，而土埋也的確有著長期低溫的不良影響。但東西向有著向陽面雪被不足的保溫性擔(dān)憂。一般認(rèn)為果樹受凍還與積雪的穩(wěn)定性及深度有關(guān)[10]。試驗(yàn)證明雙膜覆蓋的膜下溫度狀況，雪被不足的東西向比雪被完整的南北向好，是因?yàn)殡p膜的保溫性本身就好，東西向再加上長而強(qiáng)的日照增溫，比南北向增加一點(diǎn)雪被的保溫性更好。又因?yàn)闁|西向冬夏兩季光照條件優(yōu)越的一致性，所以高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、生長旺盛。同時(shí)再次證明雙膜覆蓋，可以擺脫積雪穩(wěn)定性和深度的困擾[1]。
但大面積的釀酒葡萄采用籬架式則多用南北行向栽培[11]，與日光溫室的方向不同。葡萄在立架面上，東西兩側(cè)都可接受光照，互相遮蔭時(shí)間短，管理方便。本試驗(yàn)的結(jié)論是南北向略低的最低溫度、最高溫度、平均溫度和補(bǔ)償溫度，略大的溫差，以及略遲的萌發(fā)日期，顯然膜下溫度狀況不如東西向。行向造成日照不如東西向，生態(tài)因子發(fā)生了變異。但在極端最低氣溫-37℃時(shí)，南北向是-13.6℃(表2)，仍然高于芽眼受凍的-16℃臨界值上限，也是安全的，也能抵御極端最低氣溫和長期低溫(表9)。長期低溫雖沒有文獻(xiàn)參考數(shù)據(jù)，但經(jīng)過4年的田間試驗(yàn)，低于臨界值下限-18℃58天的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值(表9)，南北向也是安全的，生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)了南北向雙膜覆蓋越冬的可行性[12]。農(nóng)業(yè)新技術(shù)方法的推廣條件是較傳統(tǒng)技術(shù)有效、簡便、節(jié)本增效。發(fā)現(xiàn)了兩種行向的差別，也發(fā)現(xiàn)了即便是膜下溫度狀況略差的南北行向，架空式雙層覆膜越冬都是安全有效的，這為大面積籬架式栽培的南北向釀酒葡萄，采用雙膜覆蓋越冬提供了科學(xué)支持。
表9 試驗(yàn)?zāi)甑淖畹蜌鉁睾透采w物下的最低溫度(℃)及長期低溫的天數(shù)(d)
5 結(jié) 論
架空式雙膜覆蓋的膜下最低溫度狀況是，寒冷期和最低氣溫日東西向都高于南北向。東西向是大于土埋的補(bǔ)償溫度，而南北向是低于土埋的虧缺溫度。兩種行向都經(jīng)得住-37℃的極端最低氣溫和低于-18℃58 d的長期低溫。
葡萄開始萌發(fā)生長的日期，東西向比土埋提前37 d，南北向比土埋提前35 d。土埋萌發(fā)生長遲緩。
雙層覆膜的葡萄都較土埋高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，生長旺盛，東西向還要好于南北向。
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Effects of grapevine row direction on temperature under plastic film during overwintering period
LI Yin-fang1, PAN Bo-rong1, Adil Ubir1, SHEN Qing-lin2, FANG Gui-juan2,LI Qi3, MA Hong-liang3, Xin He-pin3
(1.XinjiangInstituteofEcologyandGeography,ChineseAcademyofSciences,Urumqi830011,China; 2.FukangForestBureau,Fukang,Xinjiang831500,China; 3.FukangMeteorologicalBureau,Fukang,Xinjiang831501,China)
The values of daily temperature in grapevine field with different row directions were measured in Fukang, Xinjiang, China in winter of 2014—2015 based on the situation that the snow covering over the double-layer film mulching during overwintering was too thin, especially for east-west grapevine rows. The results revealed that the minimum temperature along the east-west rows was relatively high during the coldest period in winter. Along the east-west grapevine rows, there was a compensation temperature higher than the soil-buried temperature, but there was a deficit temperature lower than the soil-buried temperature along the south-north grapevine rows. The temperatures were -3.0℃, -5.4℃ and -4.6℃ along the east-west rows, south-north rows and soil-buried rows respectively when the minimum daily temperature was -25.6℃, and based on the estimation they were -9.6℃, -13.6℃ and -10.4℃ respectively when the extremely minimum temperature was 37℃. The grapevines could survive under the extremely minimum temperature and the long-period low temperature under both row directions, but the east-west one was better than the south-north one. The maximum temperature and average temperature along the east-west rows were also higher than those along the south-north rows, while the temperature difference was opposite. The sprouting dates of grapevines were 37 and 35 days earlier along the east-west rows and south-north rows respectively than those buried by soil. The grapevines along the east-west rows could grow more luxuriantly and the yield and quality were higher than those along the south-north rows. Therefore, the east-west direction is optimal for the overwintering of grapevines even when snow covering is thin. When fence-frame south-north cultivation is adopted, the double-layer film mulching during overwintering is also safe and reliable.
grapevine; overwintering; row direction; double-layer film mulching; snow covering; temperature under film; compensation/deficit temperature; northern slope of the Tianshan Mountain
1000-7601(2017)02-0240-07
10.7606/j.issn.1000-7601.2017.02.39
2015-12-07基金項(xiàng)目：新疆維吾爾自治區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目《葡萄越冬雙層塑膜覆蓋技術(shù)示范推廣》(201454124)
李銀芳(1950—)，男，河北靈壽人，研究員，主要從事林業(yè)生態(tài)學(xué)研究。 E-mail：liyinf@126.com。
S162.4
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李銀芳，潘伯榮，阿迪力·吾彼爾，沈青林，方桂娟，李 奇，馬洪亮，辛和平
(1.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所， 新疆 烏魯木齊 830011； 2.新疆阜康市林業(yè)局， 新疆 阜康 8315013；3.新疆阜康市氣象局， 新疆 阜康 831501)
葡萄種植行向?qū)Ω材ぴ蕉は聹囟鹊挠绊?/p>
李銀芳1，潘伯榮1，阿迪力·吾彼爾1，沈青林2，方桂娟2，李 奇3，馬洪亮3，辛和平3
(1.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所， 新疆 烏魯木齊 830011； 2.新疆阜康市林業(yè)局， 新疆 阜康 8315013；3.新疆阜康市氣象局， 新疆 阜康 831501)
為消除葡萄東西行向種植雙膜覆蓋越冬膜上雪被不足的顧慮，2014—2015年冬季在新疆阜康進(jìn)行了東西向、南北向膜下和土埋的溫度逐日觀測。結(jié)果表明，寒冷期最低溫度東西向較高。整個(gè)冬季東西向有大于土埋的補(bǔ)償溫度，而南北向是低于土埋的虧缺溫度。在-25.6℃的最低氣溫日，東西向是-3.0℃、南北向-5.4℃、土埋-4.6℃。經(jīng)推算，在-37℃極端最低氣溫時(shí)，分別是-9.6℃、-13.6℃、-10.4℃。兩種行向都經(jīng)得住極端最低氣溫和長期低溫的酷寒，東西向好于南北向。最高溫度、平均溫度也是東西向較高，溫差則反之。10℃萌發(fā)生長的日期東西向比土埋提前37天，南北向提前35天。東西向還較南北向高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，生長旺盛。東西向因?yàn)閮?yōu)越的光照條件，可不再擔(dān)憂雪被不足的問題。若采用籬架式南北向栽培，雙膜越冬也是安全可靠的。
葡萄；越冬；種植行向；雙膜覆蓋；雪被；膜下溫度；虧補(bǔ)溫度；天山北坡
近年來，天山北坡棚架葡萄越冬正由傳統(tǒng)的土埋法改為架空式雙層薄膜覆蓋的方法[1]，省工、省力、省時(shí)間逐漸被果農(nóng)認(rèn)識(shí)。實(shí)施中發(fā)現(xiàn)東西行向栽培的雙膜向陽面，有雪被不足的裸露面(圖1)，擔(dān)心受凍。可東西向有形似日光溫室東、南、西三方長日照、強(qiáng)日照的高光能利用率，何種行向較好成為了爭議。國內(nèi)外有關(guān)行向問題的研究多是籬式果園行向的光照條件在緯度40°N南北向較好的理論計(jì)算[2]，未見棚架式葡萄行向的光能利用率和膜下溫度的實(shí)測報(bào)道。在建園時(shí)如何應(yīng)用雙膜覆蓋技術(shù)安全越冬，又能最大限度地利用太陽光能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，行向的生態(tài)因子變異成為新技術(shù)關(guān)注的問題，本文就這一問題作一探討。
圖1 雙膜覆蓋不同行向的雪被情況(2015.01.12攝)
Fig.1 Snow covering depth along different row directions of grapevines with double-layer film mulching
1 試驗(yàn)區(qū)自然概況
試驗(yàn)設(shè)置在新疆阜康市城關(guān)鎮(zhèn)湖濱村，該村地形地貌屬洪積、沖積平原，土壤為草甸土。試驗(yàn)區(qū)年均氣溫6.7℃，無霜期174 d。平均氣溫≥10℃的年積溫3 788℃。年均降水量187.8 mm，蒸發(fā)量2 064 mm。全年日照總時(shí)數(shù)2 931.3 h。冬季有積雪覆蓋。1月份平均氣溫-16.3℃，7月份平均氣溫25.6℃，極端最高氣溫41.5℃，極端最低氣溫-37.0℃。屬中溫帶大陸性干旱氣候。
2 材料與方法
供試葡萄園是1998年栽植的16年生的紅提葡萄盛果園，行距4 m，株距1.5 m，無主干一株4蔓規(guī)則扇形。試驗(yàn)時(shí)間是2014—2015年冬季。
試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理：
1) 架空式雙層?xùn)|西行向覆膜：在壓倒匍匐的葡萄枝蔓上覆蓋一層草簾，再覆蓋兩層白塑料薄膜。兩層薄膜中間用草團(tuán)堆架成空，間距30～40 cm，即架空式雙層覆膜。薄膜材質(zhì)厚度0.08 mm。
2) 架空式雙層南北行向覆膜：方法和材質(zhì)同1。
3) 土埋(CK)：在下架的葡萄枝蔓上覆蓋一層厚度20～30 cm的土。
溫度觀測從11月25日開始至次年4月4日結(jié)束。采用杭州路格科技有限公司生產(chǎn)的LGR-WDO1u型溫度記錄儀，每30 min自動(dòng)測定記錄一次。
對(duì)2014—2015年確定年份的溫度變化，以最高氣溫穩(wěn)定在0℃以上，作為寒冷期和轉(zhuǎn)暖期的界限劃分。寒冷期是11月25日—2月7日(75 d)，轉(zhuǎn)暖期是2月8日—4月4日(56 d)。觀測時(shí)間共計(jì)131 d。
日平均溫度10℃出現(xiàn)的日期，根據(jù)擬合曲線方程計(jì)算得到。
產(chǎn)量采用試驗(yàn)當(dāng)年16個(gè)農(nóng)戶的平均數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)采用LSD最小顯著差數(shù)法進(jìn)行方差分析[3]，P<0.10 認(rèn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
3 結(jié)果與分析
3.1 不同行向膜下的最低溫度
最低溫度和長期低溫是葡萄凍害的主要原因。在最低溫度的日變化過程中，東西向較高(圖2A)，自始至終高于土埋,顯示出較好的保溫性能。南北向較低,寒冷期低于土埋，轉(zhuǎn)暖期又高于土埋，顯示出保溫性差和轉(zhuǎn)暖期的溫室效應(yīng)。
在2014—2015年-25.6℃的最低氣溫日(12月16日，圖2A)，膜下最低溫度東西向是-3.0℃，南北向-5.4℃，土埋-4.6℃。東西向較南北向高2.4℃，較土埋高1.6℃，南北向較土埋低0.8℃。但都高于-16℃臨界值上限[4]，又都經(jīng)受了-16℃以下51 d的長期低溫，其中低于-18℃臨界值下限[5]34 d。
以傳統(tǒng)土埋為標(biāo)準(zhǔn)，膜下最低溫度與土埋最低溫度之差為虧補(bǔ)溫度(圖2B)，負(fù)值為虧缺溫度，正值為補(bǔ)償溫度。圖2B反映出東西向基本都是正值，說明補(bǔ)償較多。南北向大部都是負(fù)值，說明虧缺較多。氣溫基本都是負(fù)值，所處位置最低，虧缺最多。最低溫度的虧補(bǔ)合計(jì)值(表1)反映整個(gè)冬季的總體情況，東西向補(bǔ)償溫度272.7℃。南北向寒冷期的虧缺大于轉(zhuǎn)暖期的補(bǔ)償，總體虧缺47.9℃。氣溫各時(shí)期都在虧缺，總體虧缺1 200℃。
不同行向膜下的最低溫度與最低氣溫的關(guān)系都呈線性(圖2C)。南北向的斜率大于東西向，又都大于土埋。說明了對(duì)氣溫的變化東西向較為穩(wěn)定，南北向較為敏感，會(huì)隨著氣溫的驟升和劇降升降變幅更大。相比之下土埋最為穩(wěn)定，變幅較小。預(yù)測最低溫度與最低氣溫的關(guān)系數(shù)值(表2)與斜率曲線(圖2C)的情形一致。經(jīng)推算，在極端最低氣溫-37℃時(shí)，東西向是-9.2℃(表2)，高于南北向4℃，高于土埋0.8℃，保溫性最好。
表1 不同行向膜下最低溫度的虧補(bǔ)溫度/℃
圖2 不同種植行向下葡萄地最低溫度(A)、補(bǔ)/虧溫度(B)與最低氣溫(C)的關(guān)系
Fig.2 Relationships between the minimum temperature (A) and compensation/deficit temperature (B) along different grapevine rows and the minimum air temperature (C)
表2 最低氣溫與不同行向膜下最低溫度的關(guān)系
3.2 不同行向膜下的最高溫度及溫差
覆膜越冬的葡萄，并非一直處在上述每天最低溫度的寒冷環(huán)境里。覆膜越冬的實(shí)質(zhì)是個(gè)極其簡易的日光溫室[6]，有溫室效應(yīng)增溫過快燒苗抽條的弊病。在最高溫度的日變化過程中，寒冷期東西向也高于南北向(圖3A)，東西向?qū)徑夂溆懈嗟暮锰?。轉(zhuǎn)暖期都隨氣溫迅速上升到0℃以上，東西向和南北向變得差異不明顯，即溫室效應(yīng)差異不大。而土埋始終處于最低，轉(zhuǎn)暖期緩慢上升。覆膜顯示出明顯的溫室效應(yīng)，會(huì)對(duì)萌發(fā)生長發(fā)生促進(jìn)作用。土埋一直處于最低，也可能會(huì)因?yàn)殚L期的低溫，萌發(fā)生長不如覆膜早。
圖3 不同行向膜下最高溫度(A)、虧補(bǔ)溫度(B)及溫差(C)
Fig.3 The maximum temperature (A), compensation/deficit temperature (B) and temperature difference (C)under film along different row directions of grapevines
又以傳統(tǒng)土埋為標(biāo)準(zhǔn)，膜下最高溫度與土埋最高溫度之差的負(fù)值為虧缺溫度(圖3B)，正值為補(bǔ)償溫度。圖3B反映東西向都在0℃以上，所處的位置較高，說明補(bǔ)償最多。而南北向所處的位置較低，補(bǔ)償較少。氣溫的總體位置最低，還有負(fù)值虧缺出現(xiàn)，總體補(bǔ)償最少。尤其是寒冷期，東西向的補(bǔ)償作用大于南北向。而在轉(zhuǎn)暖期，東西向和南北向沒有了差異，轉(zhuǎn)暖期氣溫的補(bǔ)償作用小于覆膜處理，顯示出覆膜的溫室效應(yīng)明顯。虧補(bǔ)溫度的合計(jì)值(表3)同樣反映了整個(gè)冬季的總體情況，東西向補(bǔ)償溫度1 150.5℃，南北向補(bǔ)償溫度1 052.8℃，氣溫補(bǔ)償溫度641.8℃。
覆膜技術(shù)對(duì)葡萄冬季生長的環(huán)境人為改變的越小越好，即最高溫度和最低溫度的溫差越小越好。土埋的溫差自始至終最小，波幅也最小(圖3C)。寒冷期東西向低于南北向，波幅較小，氣溫明顯的最高，波幅較大，說明東西向的穩(wěn)定性較好。進(jìn)入轉(zhuǎn)暖期以后，東西向和南北向迅速升高，甚至高于氣溫，波幅都加大了，這一時(shí)段仍是東西向低于南北向。說明轉(zhuǎn)暖期覆膜的穩(wěn)定性像氣溫一樣較差，東西向的穩(wěn)定性仍好于南北向。累計(jì)溫差的情況也是如此(表4)。土埋的溫差及波幅雖然最小，但最高溫度一直處于最低(圖3A)，這使葡萄一直處在低溫寒冷的環(huán)境中，土埋葡萄的萌芽時(shí)間應(yīng)該晚一點(diǎn)。
表3 不同行向膜下最高溫度的虧補(bǔ)溫度/℃
表4 不同行向膜下的累計(jì)溫差/℃
3.3 不同行向膜下的平均溫度及其10℃出現(xiàn)的日期
葡萄芽眼萌發(fā)的平均溫度是10℃～12℃[4]。在整個(gè)冬季的日變化中，寒冷期的平均溫度東西向較高(圖4A)，南北向較低，土埋略低。到轉(zhuǎn)暖期東西向和南北向像氣溫一樣迅速升高，此時(shí)東西向高于南北向，顯示出受中午陽光直射增溫的影響，東西向的溫室效應(yīng)大于南北向。土埋在轉(zhuǎn)暖期明顯的較低，可能會(huì)延緩葡萄的萌發(fā)生長。
若還以傳統(tǒng)土埋為標(biāo)準(zhǔn)，膜下平均溫度與土埋平均溫度之差的負(fù)值為虧缺溫度(圖4B)，正值為補(bǔ)償溫度。東西向都在0℃以上，所處的位置最高，說明補(bǔ)償最多。而南北向所處的位置較低，還有負(fù)值虧缺出現(xiàn)，補(bǔ)償較少。氣溫的總體位置最低，負(fù)值虧缺出現(xiàn)較多，總體還有虧缺。尤其是寒冷期，東西向的補(bǔ)償溫度大于南北向。而在轉(zhuǎn)暖期，東西向和南北向的差異逐漸縮小，此時(shí)段的氣溫補(bǔ)償溫度小于覆膜處理，顯示出覆膜的溫室效應(yīng)明顯。虧補(bǔ)溫度的合計(jì)值(表5)同樣反映了整個(gè)冬季的總體情況，東西向補(bǔ)償溫度534.8℃，南北向補(bǔ)償溫度300.0℃，氣溫虧缺溫度474.1℃。
表5 不同行向膜下平均溫度的虧補(bǔ)溫度/℃
整個(gè)冬季平均溫度累計(jì)值的各時(shí)期都是東西向高于南北向(表6)，都明顯地高于土埋，尤其是轉(zhuǎn)暖期。故平均溫度上升到10℃的日期，經(jīng)計(jì)算氣溫是4月2日(表7)，東西向3月26日，南北向3月28日，土埋5月2日。即葡萄開始萌發(fā)生長，東西向比土埋提前37天，南北向提前35天。雙膜越冬有日光溫室“春提早”的作用，東西向提的更早。
表6 不同行向膜下的平均溫度累計(jì)值/℃
圖4 不同行向膜下的平均溫度(A)及虧補(bǔ)溫度(B)
Fig.4 Average temperature (A) and compensation/deficit temperature (B) under film along different row directions of grapevines
表7 10℃出現(xiàn)的日期及與土埋相差的天數(shù)
3.4 不同行向覆膜的生產(chǎn)性能
根據(jù)16個(gè)農(nóng)戶4年來的生產(chǎn)試驗(yàn)(表8)，單株產(chǎn)量東西向略高于南北向2.6 kg，差異不顯著(P>0.10)，但極顯著地高于土埋9 kg(P<0.01)，就是南北向也顯著地高于土埋6.4 kg(P<0.05)。
株穗數(shù)是東西向略高于南北向2.9穗(P>0.10)，但顯著地高于土埋5.7穗(P<0.05)，而南北向只是略高于土埋2.8穗(P>0.10)。
單穗重東西向略高于南北向122 g(P>0.10)，但顯著地高于土埋259 g(P<0.05)，而南北向只是略高于土埋137 g(P>0.10)。
單穗長是東西向略高于南北向0.6 cm，南北向略高于土埋1.0 cm，差異都不顯著(P>0.10)。
由于南北向果穗略小，單粒重略高于東西向0.8 g，也略高于土埋1.1 g，東西向略高于土埋0.3 g，但差異都不顯著(P>0.10)。
表8 不同行向葡萄的生產(chǎn)性能
新枝生長量東西向略高于南北向4.2 cm(P>0.10)，但高于土埋97 cm，南北向高于土埋93 cm，顯著性都極顯著(P<0.01)。
雙膜增產(chǎn)的形式，主要表現(xiàn)在單株產(chǎn)量高，果穗大而重，相應(yīng)一級(jí)品率高。商品率的提高，經(jīng)濟(jì)效益得到了提高。高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的特性東西向更為突出，與形似日光溫室東、南、西三個(gè)方向長而強(qiáng)的日照分不開。
4 討 論
葡萄的行向是根據(jù)架面光照最好條件的原則來設(shè)置，同時(shí)也要考慮地形地勢和便于作業(yè)。天山北坡平地的鮮食葡萄園，根據(jù)南高北低的地形地勢多采用棚架式東西行向，形似日光溫室。葡萄枝蔓往北爬，架面能接受東、南、西三方的光照，日照時(shí)間長，光照強(qiáng)度大，有利于葡萄的生長發(fā)育，所以果品高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。試驗(yàn)證明雙膜越冬都有日光溫室“春提早”的作用，東西向提的更早。而土埋萌發(fā)生長遲緩。反映出雙膜越冬不但可以增加生長期，相應(yīng)縮短了冷凍期，東西向早于南北向。Skene的研究是在適宜的溫度下，葡萄根系細(xì)胞分裂素的合成是低溫環(huán)境的2～3倍,有利于增產(chǎn)[7]。李銀芳的研究是覆膜的增溫作用是蟠桃物候期提前的主要原因[8]。孫諱龍的研究也表明，覆膜的葡萄單株產(chǎn)量提高，物候期提前[9]。一般認(rèn)為，物候期提前，意味著生長期的增加，對(duì)生長積累有利。看來架空式雙膜的確有利于提前萌發(fā)生長，與本試驗(yàn)的計(jì)算結(jié)果相符，并且東西向早于南北向，而土埋也的確有著長期低溫的不良影響。但東西向有著向陽面雪被不足的保溫性擔(dān)憂。一般認(rèn)為果樹受凍還與積雪的穩(wěn)定性及深度有關(guān)[10]。試驗(yàn)證明雙膜覆蓋的膜下溫度狀況，雪被不足的東西向比雪被完整的南北向好，是因?yàn)殡p膜的保溫性本身就好，東西向再加上長而強(qiáng)的日照增溫，比南北向增加一點(diǎn)雪被的保溫性更好。又因?yàn)闁|西向冬夏兩季光照條件優(yōu)越的一致性，所以高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、生長旺盛。同時(shí)再次證明雙膜覆蓋，可以擺脫積雪穩(wěn)定性和深度的困擾[1]。
但大面積的釀酒葡萄采用籬架式則多用南北行向栽培[11]，與日光溫室的方向不同。葡萄在立架面上，東西兩側(cè)都可接受光照，互相遮蔭時(shí)間短，管理方便。本試驗(yàn)的結(jié)論是南北向略低的最低溫度、最高溫度、平均溫度和補(bǔ)償溫度，略大的溫差，以及略遲的萌發(fā)日期，顯然膜下溫度狀況不如東西向。行向造成日照不如東西向，生態(tài)因子發(fā)生了變異。但在極端最低氣溫-37℃時(shí)，南北向是-13.6℃(表2)，仍然高于芽眼受凍的-16℃臨界值上限，也是安全的，也能抵御極端最低氣溫和長期低溫(表9)。長期低溫雖沒有文獻(xiàn)參考數(shù)據(jù)，但經(jīng)過4年的田間試驗(yàn)，低于臨界值下限-18℃58天的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值(表9)，南北向也是安全的，生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)了南北向雙膜覆蓋越冬的可行性[12]。農(nóng)業(yè)新技術(shù)方法的推廣條件是較傳統(tǒng)技術(shù)有效、簡便、節(jié)本增效。發(fā)現(xiàn)了兩種行向的差別，也發(fā)現(xiàn)了即便是膜下溫度狀況略差的南北行向，架空式雙層覆膜越冬都是安全有效的，這為大面積籬架式栽培的南北向釀酒葡萄，采用雙膜覆蓋越冬提供了科學(xué)支持。
表9 試驗(yàn)?zāi)甑淖畹蜌鉁睾透采w物下的最低溫度(℃)及長期低溫的天數(shù)(d)
5 結(jié) 論
架空式雙膜覆蓋的膜下最低溫度狀況是，寒冷期和最低氣溫日東西向都高于南北向。東西向是大于土埋的補(bǔ)償溫度，而南北向是低于土埋的虧缺溫度。兩種行向都經(jīng)得住-37℃的極端最低氣溫和低于-18℃58 d的長期低溫。
葡萄開始萌發(fā)生長的日期，東西向比土埋提前37 d，南北向比土埋提前35 d。土埋萌發(fā)生長遲緩。
雙層覆膜的葡萄都較土埋高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，生長旺盛，東西向還要好于南北向。
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Effects of grapevine row direction on temperature under plastic film during overwintering period
LI Yin-fang1, PAN Bo-rong1, Adil Ubir1, SHEN Qing-lin2, FANG Gui-juan2,LI Qi3, MA Hong-liang3, Xin He-pin3
(1.XinjiangInstituteofEcologyandGeography,ChineseAcademyofSciences,Urumqi830011,China; 2.FukangForestBureau,Fukang,Xinjiang831500,China; 3.FukangMeteorologicalBureau,Fukang,Xinjiang831501,China)
The values of daily temperature in grapevine field with different row directions were measured in Fukang, Xinjiang, China in winter of 2014—2015 based on the situation that the snow covering over the double-layer film mulching during overwintering was too thin, especially for east-west grapevine rows. The results revealed that the minimum temperature along the east-west rows was relatively high during the coldest period in winter. Along the east-west grapevine rows, there was a compensation temperature higher than the soil-buried temperature, but there was a deficit temperature lower than the soil-buried temperature along the south-north grapevine rows. The temperatures were -3.0℃, -5.4℃ and -4.6℃ along the east-west rows, south-north rows and soil-buried rows respectively when the minimum daily temperature was -25.6℃, and based on the estimation they were -9.6℃, -13.6℃ and -10.4℃ respectively when the extremely minimum temperature was 37℃. The grapevines could survive under the extremely minimum temperature and the long-period low temperature under both row directions, but the east-west one was better than the south-north one. The maximum temperature and average temperature along the east-west rows were also higher than those along the south-north rows, while the temperature difference was opposite. The sprouting dates of grapevines were 37 and 35 days earlier along the east-west rows and south-north rows respectively than those buried by soil. The grapevines along the east-west rows could grow more luxuriantly and the yield and quality were higher than those along the south-north rows. Therefore, the east-west direction is optimal for the overwintering of grapevines even when snow covering is thin. When fence-frame south-north cultivation is adopted, the double-layer film mulching during overwintering is also safe and reliable.
grapevine; overwintering; row direction; double-layer film mulching; snow covering; temperature under film; compensation/deficit temperature; northern slope of the Tianshan Mountain
1000-7601(2017)02-0240-07
10.7606/j.issn.1000-7601.2017.02.39
2015-12-07基金項(xiàng)目：新疆維吾爾自治區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目《葡萄越冬雙層塑膜覆蓋技術(shù)示范推廣》(201454124)
李銀芳(1950—)，男，河北靈壽人，研究員，主要從事林業(yè)生態(tài)學(xué)研究。 E-mail：liyinf@126.com。
S162.4
A
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