葡萄種植行向對覆膜越冬膜下溫度的影響

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.中國科學院新疆生態與地理研究所， 新疆 烏魯木齊 830011； 2.新疆阜康市林業局， 新疆 阜康 8315013；3.新疆阜康市氣象局， 新疆 阜康 831501)

葡萄種植行向對覆膜越冬膜下溫度的影響

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.中國科學院新疆生態與地理研究所， 新疆 烏魯木齊 830011； 2.新疆阜康市林業局， 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行了東西向、南北向膜下和土埋的溫度逐日觀測。結果表明，寒冷期最低溫度東西向較高。整個冬季東西向有大于土埋的補償溫度，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℃。經推算，在-37℃極端最低氣溫時，分別是-9.6℃、-13.6℃、-10.4℃。兩種行向都經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優質，生長旺盛。東西向因為優越的光照條件，可不再擔憂雪被不足的問題。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；虧補溫度；天山北坡

近年來，天山北坡棚架葡萄越冬正由傳統的土埋法改為架空式雙層薄膜覆蓋的方法[1]，省工、省力、省時間逐漸被果農認識。實施中發現東西行向栽培的雙膜向陽面，有雪被不足的裸露面(圖1)，擔心受凍。可東西向有形似日光溫室東、南、西三方長日照、強日照的高光能利用率，何種行向較好成為了爭議。國內外有關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算[2]，未見棚架式葡萄行向的光能利用率和膜下溫度的實測報道。在建園時如何應用雙膜覆蓋技術安全越冬，又能最大限度地利用太陽光能實現高產優質，行向的生態因子變異成為新技術關注的問題，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 試驗區自然概況

試驗設置在新疆阜康市城關鎮湖濱村，該村地形地貌屬洪積、沖積平原，土壤為草甸土。試驗區年均氣溫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，蒸發量2 064 mm。全年日照總時數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蔓規則扇形。試驗時間是2014—2015年冬季。

試驗設3個處理：

1) 架空式雙層東西行向覆膜：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堆架成空，間距30～40 cm，即架空式雙層覆膜。薄膜材質厚度0.08 mm。

2) 架空式雙層南北行向覆膜：方法和材質同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日結束。采用杭州路格科技有限公司生產的LGR-WDO1u型溫度記錄儀，每30 min自動測定記錄一次。

對2014—2015年確定年份的溫度變化，以最高氣溫穩定在0℃以上，作為寒冷期和轉暖期的界限劃分。寒冷期是11月25日—2月7日(75 d)，轉暖期是2月8日—4月4日(56 d)。觀測時間共計131 d。

日平均溫度10℃出現的日期，根據擬合曲線方程計算得到。

產量采用試驗當年16個農戶的平均數據。所有數據采用LSD最小顯著差數法進行方差分析[3]，P<0.10 認為有統計學意義。

3 結果與分析

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，轉暖期又高于土埋，顯示出保溫性差和轉暖期的溫室效應。

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。

以傳統土埋為標準，膜下最低溫度與土埋最低溫度之差為虧補溫度(圖2B)，負值為虧缺溫度，正值為補償溫度。圖2B反映出東西向基本都是正值，說明補償較多。南北向大部都是負值，說明虧缺較多。氣溫基本都是負值，所處位置最低，虧缺最多。最低溫度的虧補合計值(表1)反映整個冬季的總體情況，東西向補償溫度272.7℃。南北向寒冷期的虧缺大于轉暖期的補償，總體虧缺47.9℃。氣溫各時期都在虧缺，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。說明了對氣溫的變化東西向較為穩定，南北向較為敏感，會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定，變幅較小。預測最低溫度與最低氣溫的關系數值(表2)與斜率曲線(圖2C)的情形一致。經推算，在極端最低氣溫-37℃時，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溫度/℃

圖2 不同種植行向下葡萄地最低溫度(A)、補/虧溫度(B)與最低氣溫(C)的關系

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境里。覆膜越冬的實質是個極其簡易的日光溫室[6]，有溫室效應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)，東西向對緩解寒冷有更多的好處。轉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，即溫室效應差異不大。而土埋始終處于最低，轉暖期緩慢上升。覆膜顯示出明顯的溫室效應，會對萌發生長發生促進作用。土埋一直處于最低，也可能會因為長期的低溫，萌發生長不如覆膜早。

圖3 不同行向膜下最高溫度(A)、虧補溫度(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

又以傳統土埋為標準，膜下最高溫度與土埋最高溫度之差的負值為虧缺溫度(圖3B)，正值為補償溫度。圖3B反映東西向都在0℃以上，所處的位置較高，說明補償最多。而南北向所處的位置較低，補償較少。氣溫的總體位置最低，還有負值虧缺出現，總體補償最少。尤其是寒冷期，東西向的補償作用大于南北向。而在轉暖期，東西向和南北向沒有了差異，轉暖期氣溫的補償作用小于覆膜處理，顯示出覆膜的溫室效應明顯。虧補溫度的合計值(表3)同樣反映了整個冬季的總體情況，東西向補償溫度1 150.5℃，南北向補償溫度1 052.8℃，氣溫補償溫度641.8℃。

覆膜技術對葡萄冬季生長的環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，說明東西向的穩定性較好。進入轉暖期以后，東西向和南北向迅速升高，甚至高于氣溫，波幅都加大了，這一時段仍是東西向低于南北向。說明轉暖期覆膜的穩定性像氣溫一樣較差，東西向的穩定性仍好于南北向。累計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境中，土埋葡萄的萌芽時間應該晚一點。

表3 不同行向膜下最高溫度的虧補溫度/℃

表4 不同行向膜下的累計溫差/℃

3.3 不同行向膜下的平均溫度及其10℃出現的日期

葡萄芽眼萌發的平均溫度是10℃～12℃[4]。在整個冬季的日變化中，寒冷期的平均溫度東西向較高(圖4A)，南北向較低，土埋略低。到轉暖期東西向和南北向像氣溫一樣迅速升高，此時東西向高于南北向，顯示出受中午陽光直射增溫的影響，東西向的溫室效應大于南北向。土埋在轉暖期明顯的較低，可能會延緩葡萄的萌發生長。

若還以傳統土埋為標準，膜下平均溫度與土埋平均溫度之差的負值為虧缺溫度(圖4B)，正值為補償溫度。東西向都在0℃以上，所處的位置最高，說明補償最多。而南北向所處的位置較低，還有負值虧缺出現，補償較少。氣溫的總體位置最低，負值虧缺出現較多，總體還有虧缺。尤其是寒冷期，東西向的補償溫度大于南北向。而在轉暖期，東西向和南北向的差異逐漸縮小，此時段的氣溫補償溫度小于覆膜處理，顯示出覆膜的溫室效應明顯。虧補溫度的合計值(表5)同樣反映了整個冬季的總體情況，東西向補償溫度534.8℃，南北向補償溫度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溫度/℃

整個冬季平均溫度累計值的各時期都是東西向高于南北向(表6)，都明顯地高于土埋，尤其是轉暖期。故平均溫度上升到10℃的日期，經計算氣溫是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值/℃

圖4 不同行向膜下的平均溫度(A)及虧補溫度(B)

Fig.4 Average temperature (A) and compensation/deficit temperature (B) under film along different row directions of grapevines

表7 10℃出現的日期及與土埋相差的天數

3.4 不同行向覆膜的生產性能

根據16個農戶4年來的生產試驗(表8)，單株產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)。

雙膜增產的形式，主要表現在單株產量高，果穗大而重，相應一級品率高。商品率的提高，經濟效益得到了提高。高產優質的特性東西向更為突出，與形似日光溫室東、南、西三個方向長而強的日照分不開。

4 討 論

葡萄的行向是根據架面光照最好條件的原則來設置，同時也要考慮地形地勢和便于作業。天山北坡平地的鮮食葡萄園，根據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，日照時間長，光照強度大，有利于葡萄的生長發育，所以果品高產優質。試驗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。而土埋萌發生長遲緩。反映出雙膜越冬不但可以增加生長期，相應縮短了冷凍期，東西向早于南北向。Skene的研究是在適宜的溫度下，葡萄根系細胞分裂素的合成是低溫環境的2～3倍,有利于增產[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，覆膜的葡萄單株產量提高，物候期提前[9]。一般認為，物候期提前，意味著生長期的增加，對生長積累有利。看來架空式雙膜的確有利于提前萌發生長，與本試驗的計算結果相符，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憂。一般認為果樹受凍還與積雪的穩定性及深度有關[10]。試驗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，是因為雙膜的保溫性本身就好，東西向再加上長而強的日照增溫，比南北向增加一點雪被的保溫性更好。又因為東西向冬夏兩季光照條件優越的一致性，所以高產優質、生長旺盛。同時再次證明雙膜覆蓋，可以擺脫積雪穩定性和深度的困擾[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，東西兩側都可接受光照，互相遮蔭時間短，管理方便。本試驗的結論是南北向略低的最低溫度、最高溫度、平均溫度和補償溫度，略大的溫差，以及略遲的萌發日期，顯然膜下溫度狀況不如東西向。行向造成日照不如東西向，生態因子發生了變異。但在極端最低氣溫-37℃時，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參考數據，但經過4年的田間試驗，低于臨界值下限-18℃58天的經驗數值(表9)，南北向也是安全的，生產實踐檢驗了南北向雙膜覆蓋越冬的可行性[12]。農業新技術方法的推廣條件是較傳統技術有效、簡便、節本增效。發現了兩種行向的差別，也發現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支持。

表9 試驗年的最低氣溫和覆蓋物下的最低溫度(℃)及長期低溫的天數(d)

5 結 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償溫度，而南北向是低于土埋的虧缺溫度。兩種行向都經得住-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。土埋萌發生長遲緩。

雙層覆膜的葡萄都較土埋高產優質，生長旺盛，東西向還要好于南北向。

[1] 李銀芳，潘伯榮，阿迪力·吾彼爾．天山北坡降雪對葡萄越冬不同覆膜效果的影響[J].干旱區資源與環境，2015，(5)：132-137.

[2] 劉永朝.籬式果園最佳行向探討[J]．山東農業大學學報，2008，39(3)：393-397.

[3] 劉 權，馬寶火昆，曲澤洲.果樹試驗設計與統計[M].北京：中國林業出版社，1992：81.

[4] 賀普超．葡萄學[M]．北京：中國農業出版社，2001．

[5] 郭 銳.西北戈壁條件下葡萄越冬保護技術研究初報[J].甘肅農業科技，2008，(12)：11-13.

[6] 李銀芳.利用簡易設施防止果樹凍害的栽培模式[J].北方園藝，2010，(1)：92-94.

[7] Skene KGM, Kerridge GH. Effect of root temperature on eytokinin activity in root exudate of vltis vinifera L[J]. Plant Physio1, 1967,42(1)：131-139．

[8] 李銀芳.寒冷地區雙層覆蓋式果樹越冬技術[J].北方園藝，2008，(12)：17-20.

[9] 孫諱龍，劉 震.覆膜對高寒山地釀造葡萄生長發育及產量質量的影響[J].河北林業科技，2012，(2)：8-9.

[10] 張學文，張家寶.新疆氣象手冊[M].北京：氣象出版社，2006：181-213.

[11] 張振文，陳 武．終霜凍對新疆北疆地區釀酒葡萄凍害和產量的影響[J]．西北農業學報，2011，20(9)：123-128.

[12] 上海師范大學數學系概率統計教研組.回歸分析及試驗設計[M].上海：上海教育出版社,1978.

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基金項目：新疆維吾爾自治區科技計劃項目《葡萄越冬雙層塑膜覆蓋技術示范推廣》(201454124)

李銀芳(1950—)，男，河北靈壽人，研究員，主要從事林業生態學研究。 E-mail：liyinf@126.com。

S162.4

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