洛川蘋果花期防凍試驗效果分析

雷延鵬 孫智輝 宗廷國 劉志超 曹雪梅

摘要：通過對洛川蘋果花期防凍試驗效果進行綜合分析，提出了黃土高原地區(qū)在輻射降溫天氣影響下經(jīng)濟有效的防霜措施。結(jié)果表明，噴施防凍劑和煙霧防霜使得蘋果坐果率提高了一倍，效果明顯，成本低，是值得全面推廣的措施?？諝鈹_動防霜，在安裝風機前應(yīng)對當?shù)乜諝鉁囟冗M行監(jiān)測，確保氣象條件適宜。噴水防霜和熱風機防霜，需要電力保障和充足的水儲備，在黃土高原地區(qū)不適宜大面積推廣，在經(jīng)濟價值高的小地塊可適當應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：蘋果花期;防凍試驗;洛川

中圖分類號：S666.1;S426? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）01-0081-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.01.019? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Analysis on the Effects of Anti-freezing Test During Luochuan Apple Flowering Period

LEI Yan-peng1，SUN Zhi-hui1，ZONG Ting-guo2，LIU Zhi-chao1，CAO Xue-mei1

（1.Meteorological Bureau of Yanan，Yanan 716000，Shaanxi，China;2.Meteorological Bureau of Luochuan，Luochuan 727400，Shaanxi，China）

Abstract： Based on the comprehensive analysis on the anti-freezing test effect during Luochuan apple flowering period， a cost-effective anti-frosting measure under the influence of radiation cooling weather in the Loess Plateau was proposed. The conclusions show that spraying antifreeze and smoke anti-frost make the fruit setting rate doubled， the effect is very obvious， and the cost is low， which is a measure worthy of comprehensive promotion. The air is disturbed and frostproof. Before installing the fan， the local air temperature should be observed to ensure the meteorological conditions are appropriate. Water spray and frost protection and hot air blower anti-frost need electric power guarantee and sufficient water reserve， which is not suitable for large-scale promotion in the Loess Plateau region， and can be suitably applied in small plots with high economic value.

Key words： apple flowering; anti-freezing? test; Luochuan county

2018年清明時節(jié)，中國北方果品產(chǎn)區(qū)普遍發(fā)生低溫凍害，其中甘肅、寧夏、陜西、山西的果樹受害最為嚴重，新疆、河北、河南、山東、遼寧凍害較輕。清明凍害危害重的原因有四：一是降溫之前氣溫高，果樹物候期比常年提前一周左右。二是降溫急速，降幅大。2018年4月6日、7日凌晨，西北強冷空氣急速南下，氣溫驟降，降幅8～18 ℃。三是低溫持續(xù)時間長。有害低溫延續(xù)時間達6 h左右。四是大風、雨、雪、冰雹、降溫齊頭并進[1]。

陜西省洛川縣位于黃土高原腹地，蘋果是當?shù)氐闹鲗?dǎo)產(chǎn)業(yè)，霜凍也是蘋果生產(chǎn)中主要氣象災(zāi)害之一[2]。在這次降溫過程中影響巨大，全縣有3.27萬hm2蘋果受凍，據(jù)果業(yè)部門調(diào)查分析，與上一年相比，2018年預(yù)計減產(chǎn)21.2萬t，減產(chǎn)率23.5%。2018年4月7日凌晨，在洛川蘋果氣象試驗站進行了多種防霜試驗，對這次試驗進行技術(shù)總結(jié)，分析經(jīng)驗教訓(xùn)，以期為以后的防霜工作提供依據(jù)。

1? 試驗期間溫度變化和蘋果物候

根據(jù)洛川國家基準氣候站觀測數(shù)據(jù)，2018年4月5日以后，洛川出現(xiàn)了較強的刮風降溫天氣，過程中2 min平均風速為6.8 m/s，最大達到13.9 m/s，到4月6日20：00后，風速逐漸減小，4月7日5：00-7：00，風速為0，8：00風速為0.1m/s。

溫度變化受冷空氣影響，4月6日最高氣溫只有8.2 ℃，23：00以后溫度快速下降，7日2：30開始溫度降至-2 ℃以下，至凌晨6：30-7：00之間溫度降至最低，達到-5.9 ℃，之后溫度快速升高，8：00以后溫度升至-2 ℃以上，溫度低于-2 ℃持續(xù)時間達到5.5 h。這次蘋果花期凍害天氣過程溫度低（有記錄以來蘋果花期最低溫度）、低溫持續(xù)時間長、風速小，是一次典型的輻射降溫天氣過程，是一次難得的可進行各種方法防凍試驗的過程，從凍害調(diào)查來看，地勢地洼處凍害更加嚴重，地勢高通風好的地塊凍害相對輕。

4月7日，試驗站蘋果進入盛花期，是近年來凍害影響期間惟一的一次處于盛花期的凍害過程。這次降溫也是近年來蘋果花期溫度最低、影響最為嚴重的一次凍害過程[2，3]。

2? 防霜效果分析

在距風機15 m處安裝小氣候梯度觀測塔3個，觀測2、4、6、8、10 m高度溫度、濕度和風速，在噴水試驗區(qū)安裝溫度觀測儀器一套。觀測儀器為：AV-14TH溫度傳感器（測量溫度量程-45～65 ℃，精度±0.1 ℃）;AV-30WS型風速風向傳感器（北京雨根科技有限公司，量程0～60 m/s，精度±0.5 m/s）。在其他試驗區(qū)安裝溫度觀測記錄儀（HOBO Pro Temp Logger），距地高度為1.5 m，每隔10 min記錄一次數(shù)據(jù)。在距試驗站約300 m的地方建有洛川國家基準氣候站。根據(jù)溫度變化，在夜間2：00，溫度降至-1.7 ℃，開始啟動防霜，至凌晨6：00因煙霧燃盡，停止防霜。

2.1? 空氣擾動防霜

空氣擾動防霜設(shè)備為DFC1030-3K型防霜風機10臺，風扇扇頁直徑100 cm，電機功率2.48 kW。試驗期間，通過風機運轉(zhuǎn)，使上下層空氣充分融合，使得溫度提升，風機運行期間，平均提升2、4 m高度處溫度0.5 ℃。但是由于試驗地地形原因，逆溫不明顯，10 m與2 m處溫差只有0.6 ℃，也可以說基本沒有逆溫，使空氣擾動防霜不能產(chǎn)生效果。

空氣擾動防霜依靠的近地層逆溫，洛川2次霜凍過程夜間近地層逆溫強度分析，平均達到2 ℃以上，最大值可達4 ℃[4]。如果按平均值2 ℃分析，當近地層溫度達到-5.9 ℃時，10 m高度溫度也接近-4 ℃，溫度也遠低于蘋果花凍害指標，按最大值4 ℃計算，10 m高度溫度接近-2 ℃，也低于蘋果花凍害指標，空氣擾動方法作用就很小，所以地面溫度、逆溫在什么條件下空氣擾動防霜能產(chǎn)生作用，以及運行時間長短均需要今后試驗確定。

每個風機每小時耗電2.48 kW·h，共運行4 h。10臺風機總耗電100 kW·h，電費0.51元/（kW·h），電費為51元?？諝鈹_動防霜運行成本低，但一次性建設(shè)成本高。對照區(qū)蘋果花和空氣擾動試驗區(qū)蘋果花分別見圖1和圖2。

2.2? 暖風機防霜

暖風機選用國產(chǎn)永備燃油熱風機， 型號為TORNADO115，輸出熱量為115 kW/h，輸出風量為5 000 m3/h，平均油耗10.6 L/h，油箱容積55 L。燃油熱風機是一種依靠燃油制熱的環(huán)境風加熱設(shè)備，產(chǎn)品為整體式成套設(shè)備，不需加裝室外機或其他輔助設(shè)備，加滿柴油，接通電源即可正常工作。具有風量大、出風急促、出風溫度高、可根據(jù)設(shè)定溫度自動開關(guān)機等優(yōu)點。多用于廠房倉庫、畜牧養(yǎng)殖育苗采暖等室內(nèi)，用于野外蘋果花防凍試驗還是首次，在廠家設(shè)計和使用時沒有考慮柴油的保溫抗凍問題，輸油管裸露在外，試驗時加了0號柴油，致使機器運行較短時間后柴油凝固，自動熄火，試驗中止。

2.3? 煙霧防霜

在果園北側(cè)用樹枝、鋸末和霜凍煙霧發(fā)生器做成煙堆兩個，持續(xù)燃燒3 h。熏煙期間，溫度在-2.8～-3.4 ℃變化，煙霧的產(chǎn)生量不固定，時多時少，加之很輕，隨風飄走，當煙霧濃時溫度就高，反之溫度低，效果最好時比對照區(qū)溫度提高了1.7 ℃。在煙霧籠罩的地方，果樹坐果率明顯高于對照區(qū)。根據(jù)在洛川阿寺村、蘆家河的對比調(diào)查，富士花序受凍率為65%、75%，而熏煙區(qū)受凍率為33%，通過熏煙將凍害程度降低了50%或以上。蘆家河距試驗地只有1 km，阿寺村較遠，約13 km。當日最低氣溫來看，阿寺村與試驗地溫度基本相同，處在同一影響區(qū)。熏煙防凍效果非常明顯（圖3）。

煙霧防霜時，耗費了霜凍煙霧發(fā)生器6個，以及樹枝和鋸末。煙霧發(fā)生器成本不足1 500元，樹枝和鋸末就地取材，不計算成本。煙霧防霜成本也很低。保護了面積約2 000 m2，坐果率提高了1倍，估算可增加收入15 000元。

2.4? 防凍劑試驗

在洛川縣槐柏鎮(zhèn)貝郊村一戶果園進行防凍劑防凍試驗，果園面積1.2 hm2，噴防凍劑一箱6桶，每桶2.5 L。槐柏鎮(zhèn)4月7日最低氣溫-2.9 ℃。今年共計套袋8.4萬，較去年減少30%。與周圍農(nóng)戶對比，坐果率提高了一倍。防凍劑的效果與該地溫度偏高有關(guān)，槐柏鎮(zhèn)氣溫-2.9 ℃，是當日洛川縣溫度最高的地方，說明在該溫度條件下，利用防凍劑防霜是可行的。

每桶防凍劑的價格是80元，6桶共計投入480元。按照坐果率提高一倍來計算，多坐果4.2萬個蘋果，可多產(chǎn)出10 000 kg，按照每6元/kg估算，可多產(chǎn)出6萬元。成本約1.8元/kg，成本支出1.8萬元，可多收入4.2萬元。投入產(chǎn)出比高。

2.5? 噴水試驗

采用間斷性噴水試驗，共有3組噴頭，每組持續(xù)噴水15 min，噴水持續(xù)到凌晨5：00，樹體上掛滿冰，花朵被冰包圍（圖4、圖5）。在噴水時，由于水的凝結(jié)釋放潛熱，可使氣溫短暫小幅提升，但停止噴水后溫度又很快下降。如4：00-4：20噴水時，空氣溫度提升了0.2 ℃，停止噴水后，溫度在10 min內(nèi)下降了0.5 ℃。噴水還造成了溫度上升緩慢，清晨太陽出來后，溫度開始回升，未噴水區(qū)7 h以后溫度上升快，在1 h內(nèi)溫度由-5.9 ℃升至-1.5 ℃，噴水區(qū)在1 h內(nèi)溫度只上升了2 ℃，9 h后溫度達到-1.5℃，比未噴水區(qū)慢了一倍。

噴水防霜試驗最終結(jié)果是失敗的，果園受凍最嚴重，蘋果基本絕收。原因是噴水開始時間遲、結(jié)束時間早，中間沒有持續(xù)噴水，造成了低溫持續(xù)時間加長，凍害更加嚴重的局面[5]。如果沒有進行防霜試驗，在-5.9 ℃的情況下，對比其他地方調(diào)查結(jié)果，花序凍害率也能達到重度凍害程度[2，3]。噴水防霜試驗失敗造成的損失不大，每667 m2地損失不足千元。

3? 小結(jié)

2018年4月7日，在陜西洛川出現(xiàn)一次典型的輻射降溫天氣過程，試驗站最低溫度達到-5.9 ℃，當時蘋果已處于盛花期，是近年來凍害影響期間惟一的一次處于盛花期，也是溫度最低、影響最為嚴重的凍害過程。試驗結(jié)果來看，噴施防凍劑在-3 ℃的溫度條件下，產(chǎn)生了明顯的效果。煙霧防霜提高了溫度，最高時達到1.7 ℃，在-5.9 ℃的溫度條件下，坐果率提高了1倍，效果非常明顯。在輻射降溫天氣影響條件下，煙霧防霜成本低，是非常有效的措施。但煙霧防霜過程中出煙量的大小、需多少煙堆、風速的影響等因素均不好掌握，今后需加大試驗力度，總結(jié)出一套可參考的技術(shù)標準。

試驗站特殊的地形，導(dǎo)致近地面空氣基本無逆溫，制約了空氣擾動防霜效果。因此，在安裝風機前，應(yīng)對當?shù)乜諝鉁囟冗M行觀測，確保氣象條件適宜。噴水防霜和熱風機防霜，需要電力保障和充足的水儲備，在黃土高原地區(qū)不適宜推廣。霜凍的預(yù)防是一項復(fù)雜的技術(shù)，本次試驗采用的單一方法，但霜凍的防御需綜合應(yīng)用多種方法，有待進一步研究。

參考文獻：

[1] 鄧武杰.2018清明凍害嚴重 蘋果市場影響深遠[EB/OL].http：xinwen.eastday.com/a/180409143210689.html，2018-04-09.

[2] 孫智輝，馬遠飛，高志斌.洛川蘋果花期凍害氣候特征及人工防霜可行性探討[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報，2015，5（11）：109-112.

[3] 雷延鵬，孫智輝，曹雪梅，等.新世紀以來延安5次蘋果花期凍害影響分析[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2018，34（32）：102-107.

[4] 曹雪梅，雷延鵬，王? 鵬，等.洛川近地層夜間氣溫逆溫特征及空氣擾動防霜可行性分析[J].農(nóng)學(xué)通報2016，6（5）：82-86.

[5] HAMER P J C，楊? 帆.蘋果花和芽的熱量平衡——噴灌防霜的需水量[J].氣象科技，1988（2）75-82.