簡化防寒對葡萄植株越冬保溫性分析

宋偉，王趙盼，高玉錄，孫魯龍，翟衡*

（1. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，山東泰安 271018；2. 泰安中青松石農(nóng)業(yè)科技有限公司，山東泰安 271000）

受大陸性季風(fēng)氣候影響，我國北方冬季寒冷干旱，葡萄容易發(fā)生凍害。一般將冬季絕對低溫-15 ℃作為劃分葡萄是否需要防寒的臨界線[1-2]，即在冬季絕對低溫低于-15 ℃的地區(qū)需要采取防寒措施。埋土是使用最廣泛的葡萄越冬防寒措施，在作業(yè)時(shí)需要將葡萄整株下架，枝條順行擺放并埋土壓實(shí)。埋土厚度隨著當(dāng)?shù)貥O端低溫的降低而加厚，枝條上層至少覆土10 cm，西北及東北寒冷地區(qū)的埋土厚度有時(shí)可達(dá)40 cm。埋土的優(yōu)點(diǎn)是就近取土方便，節(jié)省材料花費(fèi)，土體的保溫防寒效果好，缺點(diǎn)是埋土、出土費(fèi)工費(fèi)時(shí)，特別是在嚴(yán)寒地區(qū)取土體量大，耗費(fèi)成本高，下架和上架過程極易造成樹體損傷，引發(fā)根癌病，也帶來環(huán)境污染。隨著葡萄規(guī)?；a(chǎn)以及人工成本的提高，尋求埋土防寒的替代方式或者簡化防寒技術(shù)已經(jīng)成為生產(chǎn)上的迫切需求。

覆蓋防寒具有操作簡便，省時(shí)省工的優(yōu)點(diǎn)，是簡化防寒的重要技術(shù)措施。前人在覆蓋材料的選擇及覆蓋方式上進(jìn)行了大量試驗(yàn)和應(yīng)用[3-4]。吳亮等[5]用18 kg/m3的玻璃棉保溫被覆蓋樹體，證實(shí)比覆土防寒提高枝條內(nèi)部環(huán)境溫度0.1～3.5 ℃，植株表現(xiàn)出較好的生長勢；李鵬程等[6]采用棉被+厚膜、太空被+厚膜、土+厚膜等覆蓋措施，不但起到了與覆土一樣的保溫效果，發(fā)芽率、果枝率都顯著高于埋土處理，但棉被等材料往往體積較大，搬運(yùn)費(fèi)勁，需要較大的儲存空間。其他還有采用彩條布覆蓋減少覆土厚度等嘗試[7]。本試驗(yàn)采用體積小保暖好的淋膜、氈布材料，對不下架的葡萄進(jìn)行枝條和地表覆蓋，對不同土層的溫度進(jìn)行了較長時(shí)間的實(shí)時(shí)監(jiān)測，對比了其與埋土防寒的保溫效果，以便為葡萄簡化防寒提供新技術(shù)、新思路。

1 材料與方法

試驗(yàn)在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院葡萄園進(jìn)行，所在地泰安（36°10′20.76″N，117°10′11.05″E），年均溫13.0 ℃，極端低溫-17 ℃。選擇田間6年生‘赤霞珠’（Cabernet Sauvigon）為試材，株行距為1.2 m×2.0 m，南北走向，“廠”字形規(guī)則樹形，短枝修剪，第一道絲距離地面70 cm，水泥石柱間距為5 m。

試驗(yàn)處理如下：（1）下架覆土（Soil Cover，SC），葡萄下架，從行間取土覆蓋住整個主蔓厚度15 cm左右。（2）覆氈（Felt Cover，F(xiàn)C），葡萄不下架，將氈布（商品性再生棉氈布，灰黑色，寬2 m，300 g/m2）搭在第一道絲上，蓋住主蔓及根系集中分布區(qū)的地表并用土壓實(shí)。（3）覆蓋淋膜（Felt Plastic-film Cover，F(xiàn)PC），淋膜（濰坊合利公司生產(chǎn)）外層為黑色塑料布（100 g/m2），內(nèi)層為再生棉氈布（300 g/m2），寬度2 m。葡萄不下架，淋膜搭蓋方式與氈布處理相同，但因淋膜自身重量大，邊緣無須用土壓實(shí)。（4）裸露對照（CK）。葡萄不下架，不做防寒處理。所有處理3個立柱空，21株葡萄。

將溫濕度自動記錄儀（HOBO U12 Temperature Data Logger，Onset，美國）分別放置在各處理地表0 cm及地下20 cm土層，記錄儀從2015年12月19日10時(shí)開始記錄，自動上傳間隔為半小時(shí)。2015年3月上旬結(jié)束覆蓋。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆蓋材料冬季保溫動態(tài)變化

選取2014—2015年冬季寒冷時(shí)段（2014年12月19日至2015年2月7日）分析不同覆蓋材料的保溫效果。葡萄園氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄表明，該時(shí)段內(nèi)有多日日最低氣溫下降超過-15 ℃，其中極值為-20.4 ℃。從圖1提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，在地表溫度方面，對照溫度波動范圍很大，而各種覆蓋處理的溫度波動范圍相對較小。2015年1月15日之前出現(xiàn)了極端低溫，對照、覆土、覆氈、覆淋膜的最低地表溫度分別為-15.04 ℃、0.62 ℃、-7.56 ℃和-7.37 ℃；最高地表溫度分別為19 ℃、3.81 ℃、14.43℃和11.25 ℃。1月15日后，對照、覆土、覆氈、覆淋膜各處理的最低地表溫度分別為-10.62 ℃、0.93 ℃、-6.87℃和-5.68 ℃；最高地表溫度分別為12.56℃、4.12℃、14.81℃和11.75 ℃（表1）。

地下20 cm土壤溫度在整個監(jiān)測階段相對穩(wěn)定，對照的溫度值為0.68～3.81 ℃，覆土的高低溫值為2.56～4.5 ℃，覆氈的高低溫值為1.87～5 ℃，覆淋膜的高低溫值為2.43～5.06 ℃。三種覆蓋處理的最低溫度和均溫都比對照高，與覆土和覆氈相比，覆淋膜的最低溫和均溫都相對較高。

從整個低溫時(shí)期的溫度數(shù)據(jù)可以看出，三種覆蓋材料均不同程度的提高了地表及地下20 cm土層的最低溫度值，覆蓋環(huán)境下的溫度均在葡萄枝芽和根系冬季所能承受的范圍之內(nèi)，對比費(fèi)工費(fèi)力又損傷樹體的覆土處理，簡易覆蓋能夠保證葡萄枝芽在臨界區(qū)突發(fā)嚴(yán)寒的年份也能安全越冬，且覆淋膜的保溫效果好于覆氈。

圖1 不同覆蓋處理地表及地下20 cm土層溫度變化（2014年12月～2015年2月）Figure 1 Temperature ranges of land surface and 20 cm underground for different covering patterns（2014/12-2015/02）

表1 不同覆蓋處理對地表及地下溫度的影響 （單位：℃）Table 1 Effects of covering patterns on temperature of land surface and underground (Unit: ℃)

2.2 嚴(yán)寒天氣下不同覆蓋材料的保溫效果

2.2.1 簡易覆蓋對嚴(yán)寒日地表溫度的影響

選取2014—2015年冬季最冷的兩天（2014年12月31日，2015年1月1日）的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從12月31日0時(shí)開始監(jiān)測。在冬季最低氣溫（距地表90 cm高度測定）為-15.04 ℃的寒冬里，覆土、覆氈、覆淋膜3種覆蓋方式的最低地表溫度分別為0.81 ℃、-7.56 ℃和-7.37 ℃。對照地表溫度11 h持續(xù)低于-10 ℃，覆土的地表溫度始終維持在0 ℃以上，覆氈和覆膜的地表溫度均維持在-10 ℃以內(nèi)，且-10～-5 ℃維持時(shí)間分別為11.5 h和8.5 h（圖2，表2）。在-15.04 ℃低溫下簡易覆蓋不但有較好的保溫效果，而且縮短了低溫持續(xù)時(shí)間。

圖2 嚴(yán)寒天氣條件下不同覆蓋方式對地表溫度的影響（2014年12月31日—2015年1月1日）Figure 2 Effects of different covering patterns on land surface temperature under severe cold condition (2014/12/31-2015/01/01)

表2 不同覆蓋對嚴(yán)寒日地表的保溫效果（2014年12月31日—2015年1月1日）Table 2 Cold-proof effects of different covering patterns on land surface under severe cold condition (2014/12/31-2015/01/01)

2.2.2 簡易覆蓋對嚴(yán)寒日地下20 cm土溫的影響

不同覆蓋處理的最低溫、最高溫、平均溫度都高于對照。在氣溫下降到最低溫-15.04 ℃的28 h以后，對照地下20 cm土溫達(dá)到最低值0.68 ℃，最高溫度為1.37 ℃。覆土、覆氈和覆淋膜最低溫度值差別不大，分別是2.56 ℃、2.12 ℃和2.43 ℃。其中以覆淋膜保溫效果最顯著，其最低溫度為2.43 ℃，最高溫度為3.75 ℃，平均溫度為2.94 ℃（圖3）。

3 討論與結(jié)論

葡萄越冬防寒是北方葡萄栽培管理的重要環(huán)節(jié)，前人的防寒措施基本都著眼于枝條下架整體覆蓋，簡化防寒材料也是在下架的基礎(chǔ)上全部或部分替代埋土，如沙城地區(qū)傳統(tǒng)埋土厚度為40 cm以上，采用彩條布后埋土厚度可以減少將近一半[7]，彩條布保溫保濕效果顯然不如淋膜或氈布，但其有利于機(jī)械化出土；而甘肅民勤冬季埋土厚度約30 cm以上，采用棉被防寒達(dá)到了保溫保濕的替代效果[8]，但其重量大（1.41 kg/m2）與使用淋膜相比，顯然人工搬運(yùn)及存儲比較困難。實(shí)際上葡萄不同器官耐寒能力差別很大，枝條的抗寒能力很強(qiáng)[9]，大部分栽培品種可耐受-20 ℃左右，河岸葡萄品種可抗-35 ℃，成熟休眠芽的抗寒性也很高[10]，而葡萄的根系非常不耐寒，大部分歐亞種葡萄的根系在-5 ℃左右即可能發(fā)生半致死[11]，因此我們認(rèn)為葡萄防寒的關(guān)鍵部位是根系，特別是在埋土防寒臨界區(qū)，重點(diǎn)對根系集中分布區(qū)進(jìn)行防寒保護(hù)是簡化防寒的重要方向。本研究發(fā)現(xiàn)在泰安埋土防寒臨界區(qū)，不下架覆蓋氈布和淋膜均能有效提高植株地表溫度，縮短低溫持續(xù)時(shí)間，根系分布區(qū)地下20 cm土壤溫度在整個監(jiān)測階段相對穩(wěn)定；與本實(shí)驗(yàn)室在泰安地區(qū)的研究一致，根區(qū)覆蓋能使最冷月份地下0～40 cm土層的溫度都維持在0 ℃以上，地下20 cm土層相對濕度保持在70%以上[12]。

圖3 嚴(yán)寒天氣條件下不同覆蓋處理地下20 cm土層的溫度Figure 3 Temperature of layers 20 cm beneath the land surface treated by different covering patterns under severe cold condition

實(shí)際上，我國北方冬季寒冷與干旱相伴，在干冷寒風(fēng)的侵襲下，根系分布淺的自根系品種更容易發(fā)生根系凍害。劉崇懷[13]認(rèn)為，水分失調(diào)導(dǎo)致葡萄生理干旱從而加重凍害的發(fā)生；張積顯等[14]認(rèn)為，低溫冷凍和干旱缺熵是葡萄遭受低溫凍害的主要原因。因此冬季土壤保濕是抵御低溫凍害的關(guān)鍵因素，而覆蓋保濕性好的淋膜在保溫和保濕兩個方面都達(dá)到了防寒目的，值得推廣繼續(xù)試驗(yàn)。這種不下架簡易覆蓋具有較好的保溫效果，在防寒臨界區(qū)可以嘗試應(yīng)用。

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