賀蘭山東麓釀酒葡萄越冬保護(hù)倉(cāng)溫濕度變化規(guī)律觀察

張光弟，俞曉艷，李玉鼎，李欣*，尹清雨，李金娜

（1. 寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川 750021；2. 寧夏設(shè)施園藝（寧夏大學(xué)）技術(shù)創(chuàng)新中心，寧夏銀川 750021；3. 銀川市園林局，寧夏銀川 750001；4. 北方民族大學(xué)數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院，寧夏銀川 750021；5. 寧夏華舉科技發(fā)展有限公司，寧夏銀川 750021）

寧夏賀蘭山東麓位于北緯37°43 "～39°05 "、東經(jīng)105°45 "～106°27 "之間，為沖積扇，與黃河沖積平原之間形成了南北長(zhǎng)200 km、東西寬30 km的寬闊地帶；葡萄種植區(qū)劃為4大分區(qū)，賀蘭山東麓氣候區(qū)劃分別為特優(yōu)質(zhì)、優(yōu)質(zhì)與適宜產(chǎn)區(qū)等，是中國(guó)釀酒葡萄生產(chǎn)最佳生態(tài)區(qū)之一[1-3]。同時(shí)，因?qū)幭馁R蘭山東麓所處的地理位置被認(rèn)為是我國(guó)新興優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄種植區(qū)，是中國(guó)最適宜的原料產(chǎn)區(qū)[4-5]，也是第三個(gè)獲得國(guó)家葡萄酒原產(chǎn)地域保護(hù)產(chǎn)區(qū)（地理標(biāo)志產(chǎn)區(qū)）。

該產(chǎn)區(qū)具有典型大陸性氣候特點(diǎn)，即春暖快、夏熱短、秋涼早、冬寒長(zhǎng)，冬季極端低溫為﹣23.4 ℃（2008年2月1日）、一般年份高于﹣20 ℃；大氣濕度低，易發(fā)生枝蔓抽條現(xiàn)象；早春氣溫變幅大，降雨量少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，晚霜凍頻繁[6]。上述自然條件導(dǎo)致賀蘭山東麓種植的‘霞多麗’‘赤霞珠’‘馬瑟蘭’等品種自然越冬與晚霜后的植株存活率極低，存活植株主要表現(xiàn)為主蔓根莖地表處萌發(fā)再生，不適宜自然越冬栽培[7]。有些品種樹體抗寒較強(qiáng)，但萌發(fā)的新梢依然無法抵御晚霜[8]。

目前，賀蘭山東麓地區(qū)葡萄越冬埋土防寒費(fèi)用占全年管理費(fèi)用的1/4～1/3[9]，不僅推升了生產(chǎn)成本、損傷樹體、產(chǎn)量不穩(wěn)，且無法實(shí)現(xiàn)生態(tài)栽培。近年來，北方尤其是西北產(chǎn)區(qū)嘗試用保護(hù)材料覆蓋越冬，可起到一定效果[10-12]。張光弟等[13]針對(duì)覆蓋越冬所使用的隔離材料的傳熱系數(shù)進(jìn)行了研究，解釋了越冬保護(hù)原理與應(yīng)用中的注意事項(xiàng)。上述所做的研究對(duì)北方葡萄省工栽培、樹相保護(hù)起到一定效果，但是涉及的研究是基于平面越冬保護(hù)，對(duì)定向越冬后的葡萄新梢晚霜預(yù)防還沒有達(dá)到完全保護(hù)的目的；盡管采用膜網(wǎng)覆蓋技術(shù)能夠?qū)υ蕉蟮钠咸逊浪鸬搅己玫谋Ｗo(hù)與增產(chǎn)作用[14]，但是針對(duì)賀蘭山東麓近4萬 hm2的露地栽培葡萄，需要較大的物資與人力投入支撐，這在春季葡萄樹體脫離材料覆蓋或越冬出土后，在短時(shí)間實(shí)現(xiàn)覆蓋保護(hù)幾乎是不能完成的工作。

本研究對(duì)賀蘭山東麓釀酒葡萄，采用基于保護(hù)倉(cāng)覆蓋方式，對(duì)越冬期間倉(cāng)內(nèi)、外環(huán)境溫濕指標(biāo)變化規(guī)律進(jìn)行了分析研究，旨在尋求一種既能保護(hù)樹體安全越冬，又能使早春萌發(fā)的新梢免于晚霜威脅的立體覆蓋方式，以期指導(dǎo)保護(hù)倉(cāng)覆蓋越冬技術(shù)模式的生產(chǎn)應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 保護(hù)倉(cāng)體制作材料與產(chǎn)品參見李玉鼎等[15]方法

選擇聚苯乙烯材質(zhì)符合GB/T 10801.2—2002要求。材料密度≥20 kg/m3，阻燃等級(jí)B2，其他符合GB 8624—2012的要求。針對(duì)“柱式頭狀”樹形定制圓錐臺(tái)形保護(hù)倉(cāng)，倉(cāng)下口直徑70 cm、上部直徑60 cm、高度 60 cm、厚度3.2 cm，上臺(tái)面中部有寬10 cm、長(zhǎng)20 cm的長(zhǎng)橢圓形可開閉倉(cāng)蓋1個(gè)。

1.1.2 供試葡萄品種

‘赤霞珠’樹齡3～4年生，為“柱式頭狀”樹形培養(yǎng)中，樹體地下垂直管狀滴灌，常規(guī)管理；對(duì)照為常規(guī)埋土，“傾斜龍干”樹形。

1.2 方法

1.2.1 試材處理與扣倉(cāng)

晚秋修剪后“柱式頭狀”樹形樹體總高度在55 cm，結(jié)果母枝冠幅直徑40 cm之內(nèi)，對(duì)葡萄上部“頭狀”部位剪留5～6個(gè)具有2～3芽均勻分布的結(jié)果母枝；涉及樹形為籬架栽培，株距1.0 m，行距2.0～3.0 m。修剪后對(duì)葡萄樹噴布波美3～5°石硫合劑，然后灌足越冬水。待田間可以操作時(shí)將立式保護(hù)倉(cāng)順行扣倉(cāng)，使植株處于倉(cāng)體中心；淺溝栽培時(shí)，使其距定植行中心兩邊等距并置于深20 cm、寬0.8～1.0 m的溝內(nèi)，然后實(shí)施地面或淺溝倉(cāng)體邊緣的壓實(shí)。翌年春季4月初始注意觀察立式倉(cāng)內(nèi)葡萄枝蔓萌芽情況，適時(shí)解除上部的倉(cāng)蓋，待晚霜過后可一次移去立式倉(cāng)體，回收并覆瓦狀防曬保存。

常規(guī)埋土的樹體進(jìn)行修剪，灌冬水后順行下架，淺溝內(nèi)綁縛，對(duì)樹體噴布波美3～5°石硫合劑，機(jī)械埋土厚度40～50 cm。自然越冬‘赤霞珠’不做修剪處理。

參試數(shù)量：保護(hù)倉(cāng)栽培11株（3年生）、埋土越冬栽培17株（3年生）、露地栽培525株（4年生）。

觀察時(shí)期：2017年11月至2018年3月31日；5月上旬晚霜后調(diào)查樹體相關(guān)指標(biāo)。

試驗(yàn)地點(diǎn)：寧夏賀蘭山東麓葡萄種植中部產(chǎn)區(qū)的和譽(yù)國(guó)際葡萄酒莊、長(zhǎng)城云莫酒莊、百盛王朝酒莊種植基地等。

1.2.2 指標(biāo)監(jiān)測(cè)與記載

（1）環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

采用pc-2s無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。包括保護(hù)倉(cāng)內(nèi)空間環(huán)境溫濕度等；在行間設(shè)置外部環(huán)境溫濕度傳感器等；設(shè)置數(shù)據(jù)記錄間隔為30 min。使用數(shù)據(jù)區(qū)間為2017年12月到2018年3月。

（2）環(huán)境指標(biāo)與分區(qū)

①枝蔓受凍溫度劃分：見參考文獻(xiàn)[16]。旬最低溫度為區(qū)間段最低溫度值；旬溫度均值為區(qū)間所有測(cè)定值總和除以值點(diǎn)數(shù)求得，單位：h。②相對(duì)濕度：對(duì)旬環(huán)境相對(duì)濕度采用旬區(qū)間數(shù)據(jù)求得均值和最低值，表達(dá)：RH%。

（3）植株指標(biāo)調(diào)查

①植株存活率/%=存活株數(shù)/調(diào)查株數(shù)×100；②芽眼萌發(fā)百分率/%=芽眼萌發(fā)數(shù)量/芽眼總數(shù)量×100。

統(tǒng)計(jì)所有節(jié)位芽眼萌發(fā)狀態(tài)，由母枝基部向上順節(jié)位計(jì)數(shù)，萌發(fā)計(jì)數(shù)為1、未萌發(fā)計(jì)數(shù)0，再依據(jù)②計(jì)算芽眼萌發(fā)百分率。數(shù)據(jù)采用微軟excel軟件完成制圖與關(guān)聯(lián)方程分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 倉(cāng)內(nèi)外環(huán)境溫濕度月旬變化分析

2.1.1 倉(cāng)內(nèi)外環(huán)境溫度變化特點(diǎn)

環(huán)境溫度的變化會(huì)影響葡萄越冬期間材料覆蓋物內(nèi)空間溫度的變化。對(duì)覆倉(cāng)內(nèi)外的旬最低溫度變化觀察發(fā)現(xiàn)，倉(cāng)內(nèi)旬最低溫度隨倉(cāng)外溫度升降高度相關(guān)，并體現(xiàn)出倉(cāng)內(nèi)溫變時(shí)間明顯延后現(xiàn)象；在1月下旬（﹣23.6 ℃）倉(cāng)外出現(xiàn)最低溫度時(shí)，倉(cāng)內(nèi)的最低溫度延后出現(xiàn)在2月上旬（﹣12.8 ℃），但此時(shí)倉(cāng)外環(huán)境溫度已較前﹣23.6 ℃回升至﹣22.9 ℃（圖1）。分析認(rèn)為，倉(cāng)內(nèi)、外最低溫度的旬變化符合多項(xiàng)式回歸方程。從倉(cāng)內(nèi)最低溫度值分析證明，采用保護(hù)倉(cāng)技術(shù)覆蓋模式，在外溫低至﹣23.6 ℃時(shí)，依然能夠保證倉(cāng)內(nèi)溫度（﹣12.8 ℃），確保參試品種枝蔓不受低溫傷害的基本條件之一。

對(duì)倉(cāng)內(nèi)、外旬日均溫變化（圖2）兩者相關(guān)性觀察分析，其倉(cāng)內(nèi)、外旬均溫變化符合多項(xiàng)式回歸方程，相關(guān)系數(shù)（R2）均在0.93以上。在不考慮或不需要表達(dá)倉(cāng)內(nèi)溫度隨倉(cāng)外溫度升降滯后的特點(diǎn)時(shí)，可采用此方法評(píng)價(jià)倉(cāng)內(nèi)外溫度變化規(guī)律。

圖1 保護(hù)倉(cāng)內(nèi)外月旬-日最低溫度變化趨勢(shì)Figure 1 The changes of the minimum temperature inside the protective capsule and the environmental in different months and tendays

圖2 保護(hù)倉(cāng)內(nèi)外旬日均溫變化趨勢(shì)示意Figure 2 The changes of the average temperature inside the protective capsule and the environmental in different months and tendays

2.1.2 倉(cāng)內(nèi)、外環(huán)境相對(duì)濕度變化特點(diǎn)

環(huán)境濕度的變化會(huì)影響植株、土壤中的水分向大氣中遷移，溫度耦合低濕度是導(dǎo)致越冬期間不埋土或覆蓋不良樹體失水“抽干”的主要原因之一。通過對(duì)倉(cāng)內(nèi)外環(huán)境濕度的數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)在賀蘭山東麓地區(qū)越冬期間環(huán)境濕度的旬均值與最低值（圖3）間變幅大，尤其是在越冬中的2～3月期間，環(huán)境最低相對(duì)濕度值在15%以下占到100%，其中低于10%的比例占58.3%；與此同時(shí)，保護(hù)倉(cāng)內(nèi)濕度處于高位（RHAV.=100%）維持狀態(tài)，倉(cāng)內(nèi)高濕度使枝蔓細(xì)胞間隙蒸氣壓（pf）與倉(cāng)內(nèi)環(huán)境的水蒸氣壓差值趨小[17]，減少枝蔓水分向外移動(dòng)速度與蒸騰量。本研究涉及材料保護(hù)倉(cāng)的內(nèi)環(huán)境相對(duì)濕度與倉(cāng)外的環(huán)境相對(duì)濕度變化之間沒有相關(guān)性。

圖3 保護(hù)倉(cāng)內(nèi)外環(huán)境相對(duì)濕度月-旬變化Figure 3 The changes of the inside protective capsule and the environmental relative humidity in different months and tendays

圖4 2017年12月倉(cāng)內(nèi)外月旬不同溫區(qū)低溫累積變化Figure 4 The changes of accumulated hour of the inside and outside protective capsule in various temperature ranges of the tendays on December 2017

2.1.3 保護(hù)倉(cāng)內(nèi)、外環(huán)境低溫累積特點(diǎn)分析

葡萄休眠樹體在致死低溫下維持的時(shí)間長(zhǎng)短影響其傷害的深度。在賀蘭山東麓，大氣低溫耦合低濕是制約葡萄安全越冬的重要環(huán)境因素，葡萄材料覆蓋越冬的本質(zhì)是確保覆蓋物內(nèi)環(huán)境溫度不要在枝蔓致死溫度下滯留或時(shí)間不會(huì)達(dá)到不可逆轉(zhuǎn)的傷害程度。對(duì)葡萄越冬期間保護(hù)倉(cāng)內(nèi)外環(huán)境月旬的低溫時(shí)數(shù)累積（圖4）分析后發(fā)現(xiàn)，在12月至翌年2月期間的倉(cāng)外環(huán)境，不同月旬均積累了較高的威脅低度時(shí)數(shù)。在12月份，保護(hù)倉(cāng)內(nèi)上中下旬的威脅時(shí)數(shù)累積值均為0，而同期倉(cāng)外環(huán)境上中下旬的低溫威脅時(shí)數(shù)分別達(dá)到74.5 h、60 h、68.5 h，2017年倉(cāng)外環(huán)境低溫威脅時(shí)數(shù)累積值為1月及2月的低溫危險(xiǎn)、致死溫度時(shí)數(shù)積累奠定了基礎(chǔ)。在12月上中下旬，倉(cāng)外環(huán)境已經(jīng)積累有致死時(shí)數(shù)分別為8 h、20 h、2 h，說明賀蘭山東麓中部產(chǎn)區(qū)在12月的環(huán)境低溫已經(jīng)逐步具備造成枝蔓傷害的低溫條件。

對(duì)保護(hù)倉(cāng)內(nèi)外1月的旬間低溫累積（圖5）分析發(fā)現(xiàn)，在倉(cāng)內(nèi)依然保持低溫威脅時(shí)數(shù)0累積的同時(shí)，倉(cāng)外環(huán)境在累積高的低溫威脅總時(shí)數(shù)已經(jīng)達(dá)到149 h，在1月下旬其低溫危險(xiǎn)、致死時(shí)數(shù)值快速增加，分別達(dá)到26.5 h、28.5 h；低溫危險(xiǎn)、低溫致死時(shí)數(shù)旬總時(shí)數(shù)分別達(dá)到53 h、31 h，這對(duì)露地自然越冬葡萄的不耐低溫品種傷害是致命的。

圖5 2018年1月倉(cāng)內(nèi)外月旬不同溫區(qū)低溫累積變化Figure 5 The changes of accumulated hour of the inside and outside protective capsule in various temperature ranges of the tendays on January 2018

在2月上旬，倉(cāng)外環(huán)境低溫持續(xù)了1月下旬的低溫威脅、危險(xiǎn)、致死時(shí)數(shù)較高的累積態(tài)勢(shì)，分別達(dá)到了41 h、33.5 h、28.5 h（圖6），進(jìn)一步強(qiáng)化了對(duì)樹體受低溫致死傷害的程度；2月上旬倉(cāng)內(nèi)在低溫威脅區(qū)也有51.5 h的累計(jì)，但在危險(xiǎn)、致死區(qū)時(shí)數(shù)累積依然為0。進(jìn)入2月中旬低溫威脅、危險(xiǎn)、致死時(shí)數(shù)急劇下探，分別為25 h、7.5 h、1.5 h，而倉(cāng)內(nèi)威脅區(qū)的低溫累積消退，時(shí)數(shù)為0。

同樣，2018年2月中旬，環(huán)境開始出現(xiàn)活動(dòng)與有效積溫的時(shí)數(shù)累計(jì)，其中5～9.9 ℃累積了44 h、≥10 ℃累積了25 h；在2月下旬，危險(xiǎn)、致死時(shí)數(shù)值均降為0，而5～9.9 ℃時(shí)數(shù)進(jìn)一步累計(jì)到28.5 h，≥10 ℃累計(jì)值為64.5 h。

圖7顯示，進(jìn)入3月上旬倉(cāng)外環(huán)境的低溫威脅、危險(xiǎn)、致死時(shí)數(shù)均為0，僅在低溫累積區(qū)、活躍區(qū)分別有49 h、20 h量值；在不考慮地溫的影響條件下，因低溫導(dǎo)致對(duì)枝蔓的直接傷害影響基本解除。

圖6 2018年2月倉(cāng)內(nèi)外月旬不同溫區(qū)低溫累積變化Figure 6 The changes of accumulated hour of the inside and outside protective capsule in various temperature ranges of the tendays on February 2018

圖7 2018年3月倉(cāng)內(nèi)外月旬不同溫區(qū)低溫累積化Figure 7 The changes of accumulated hour of the inside and outside protective capsule in various temperature ranges of the tendays on March 2018

圖8顯示，3月保護(hù)倉(cāng)內(nèi)、倉(cāng)外環(huán)境溫度5～9.9 ℃、≥10 ℃的時(shí)數(shù)累積值均有較快增長(zhǎng)。在上中旬倉(cāng)內(nèi)5～9.9 ℃的時(shí)數(shù)累積均分別高于倉(cāng)外環(huán)境，而倉(cāng)內(nèi)的≥10 ℃時(shí)數(shù)累積呈現(xiàn)明顯滯后于倉(cāng)外環(huán)境，在一定程度上延后了芽眼萌發(fā)與新梢生長(zhǎng)；3月中下旬倉(cāng)內(nèi)外≥10 ℃時(shí)數(shù)累積分別達(dá)到161.5 h和319.0 h，已具備了芽眼萌動(dòng)的溫度條件。

縱觀越冬期間保護(hù)倉(cāng)內(nèi)外低溫累積過程，在12月下旬倉(cāng)外的低溫威脅時(shí)數(shù)已達(dá)到68.5 h，為1月上旬危險(xiǎn)溫度、致死溫度積累奠定了基礎(chǔ)，具備逐步造成枝蔓傷害的條件。1月份是枝蔓受傷害的關(guān)鍵時(shí)期，期間低溫致死溫度累積時(shí)數(shù)值的大小直接影響了2月上旬致死溫時(shí)值的高低并加深傷害程度；在整個(gè)1月和2月上旬越冬期間環(huán)境的低溫致死時(shí)數(shù)為59.5 h，耦合環(huán)境低濕必然造成露地越冬非抗低溫葡萄品種的枝蔓傷害。2月中旬是低溫直接傷害枝蔓的分界時(shí)期，該段致死溫度累積值趨小，下旬解除低溫傷害；但3月的大氣環(huán)境低濕度會(huì)引發(fā)物理失水的“抽干”發(fā)生。

在越冬期間，倉(cāng)內(nèi)僅在1月中、下旬分別出現(xiàn)0.1 h、14.5 h，2月上中旬分別出現(xiàn)了51.5 h、1.5 h的低溫威脅區(qū)時(shí)數(shù)累積，在低溫危險(xiǎn)區(qū)、致死區(qū)始終沒有出現(xiàn)累積時(shí)數(shù)，同時(shí)耦合倉(cāng)內(nèi)高濕度使枝蔓免于越冬低溫傷害。

2.2 保護(hù)倉(cāng)對(duì)樹體的保護(hù)效果

葡萄越冬植株存活及芽眼萌發(fā)狀態(tài)，直接影響其群體樹相及單產(chǎn)、原料質(zhì)量。從保護(hù)倉(cāng)與露地自然越冬及傳統(tǒng)埋土的植株芽眼萌發(fā)、存活率的比較柱狀圖（圖9）中可以看出，在賀蘭山東麓中部產(chǎn)區(qū)，不可露地越冬栽培‘赤霞珠’，其植株存活率和芽眼萌發(fā)率分別只有7.2%、0.63%；采用保護(hù)倉(cāng)越冬覆蓋技術(shù)模式與傳統(tǒng)良好的埋土方式越冬均能確保樹體100%存活；在芽眼萌發(fā)率方面，保護(hù)倉(cāng)模式芽眼萌發(fā)率為86.1%，比傳統(tǒng)埋土方式高出11.8%，表現(xiàn)出保護(hù)倉(cāng)模式對(duì)樹相保護(hù)、生長(zhǎng)期產(chǎn)量調(diào)控、樹體整形更為有利。葡萄保護(hù)倉(cāng)覆蓋越冬技術(shù)模式還具有省工、生態(tài)栽培優(yōu)勢(shì)，將成為賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)葡萄越冬防寒的有益補(bǔ)充方式之一。

圖8 2018年3月倉(cāng)內(nèi)外月旬不同溫區(qū)低溫累積化示意Figure 8 The changes of accumulated hour of the inside and outside protective capsule in various temperature ranges of the tendays on March 2018

圖9 保護(hù)倉(cāng)對(duì)‘赤霞珠’芽眼萌發(fā)和植株存活的影響Figure 9 The effects of the protective capsule for "Cabernet Sauvignon " on the node germination and plant survival during overwintering

3 結(jié)論

3.1 倉(cāng)內(nèi)外溫度變化高度關(guān)聯(lián)，倉(cāng)內(nèi)升降滯后倉(cāng)外

保護(hù)倉(cāng)內(nèi)旬最低溫度與倉(cāng)外溫度升降高度相關(guān)，倉(cāng)內(nèi)外月旬溫度與最低溫度、均溫的變化符合多項(xiàng)式回歸方程。倉(cāng)內(nèi)外最低溫度值分析證明，在外溫降至﹣23.6 ℃時(shí)，依然能夠保證倉(cāng)內(nèi)（﹣12.8 ℃）不低于﹣18 ℃的溫度，倉(cāng)內(nèi)與倉(cāng)外在最低溫度值區(qū)間的值差在7～10 ℃之間，并有明顯滯后現(xiàn)象。

3.2 維持倉(cāng)內(nèi)高濕度是降低枝蔓失水的必要條件

越冬期間倉(cāng)內(nèi)基本維持相對(duì)濕度100%，而環(huán)境相對(duì)濕度的月旬均值、最低值間變幅大，尤其是在越冬中的2—3月期間，環(huán)境最低相對(duì)濕度值在15%以下占到100%，其中低于10%的比例占58.3%，這或是導(dǎo)致露地栽培葡萄植株中后期更容易失水的重要原因之一。

3.3 倉(cāng)內(nèi)不積累致死時(shí)數(shù)是枝蔓安全越冬的基礎(chǔ)

越冬期間，保護(hù)倉(cāng)內(nèi)沒有低溫危險(xiǎn)區(qū)、致死區(qū)時(shí)數(shù)累積，耦合倉(cāng)內(nèi)高濕度保護(hù)了枝蔓免于低溫傷害；倉(cāng)外在1—2月上旬之間的低溫致死時(shí)數(shù)為59.5 h，是造成露地越冬葡萄枝蔓的傷害致死的根本原因，而環(huán)境低濕又加重傷害程度。

3.4 倉(cāng)內(nèi)合理的溫濕耦合可實(shí)現(xiàn)了樹體有效保護(hù)

保護(hù)倉(cāng)模式能保證葡萄樹體100%存活，并維持芽眼萌發(fā)率達(dá)86.1%，比傳統(tǒng)埋土高出11.8%。保護(hù)倉(cāng)模式能夠維持樹相整齊、易于產(chǎn)質(zhì)量調(diào)控和樹體整形，并為實(shí)現(xiàn)生態(tài)栽培奠定基礎(chǔ)。