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. 山東農業大學園藝科學與工程學院，山東泰安 271018；2. 泰安中青松石農業科技有限公司，山東泰安 271000）

受大陸性季風氣候影響，我國北方冬季寒冷干旱，葡萄容易發生凍害。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，在作業時需要將葡萄整株下架，枝條順行擺放并埋土壓實。埋土厚度隨著當地極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的埋土厚度有時可達40 cm。埋土的優點是就近取土方便，節省材料花費，土體的保溫防寒效果好，缺點是埋土、出土費工費時，特別是在嚴寒地區取土體量大，耗費成本高，下架和上架過程極易造成樹體損傷，引發根癌病，也帶來環境污染。隨著葡萄規模化生產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已經成為生產上的迫切需求。

覆蓋防寒具有操作簡便，省時省工的優點，是簡化防寒的重要技術措施。前人在覆蓋材料的選擇及覆蓋方式上進行了大量試驗和應用[3-4]。吳亮等[5]用18 kg/m3的玻璃棉保溫被覆蓋樹體，證實比覆土防寒提高枝條內部環境溫度0.1～3.5 ℃，植株表現出較好的生長勢；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，搬運費勁，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]。本試驗采用體積小保暖好的淋膜、氈布材料，對不下架的葡萄進行枝條和地表覆蓋，對不同土層的溫度進行了較長時間的實時監測，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、新思路。

1 材料與方法

試驗在山東農業大學園藝科學與工程學院葡萄園進行，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，FC），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的地表并用土壓實。（3）覆蓋淋膜（Felt Plastic-film Cover，FPC），淋膜（濰坊合利公司生產）外層為黑色塑料布（100 g/m2），內層為再生棉氈布（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。（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時開始記錄，自動上傳間隔為半小時。2015年3月上旬結束覆蓋。

2 結果與分析

2.1 不同覆蓋材料冬季保溫動態變化

選取2014—2015年冬季寒冷時段（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。葡萄園氣象監測數據記錄表明，該時段內有多日日最低氣溫下降超過-15 ℃，其中極值為-20.4 ℃。從圖1提供的監測數據可以看出，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土壤溫度在整個監測階段相對穩定，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。

從整個低溫時期的溫度數據可以看出，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，對比費工費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突發嚴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 嚴寒天氣下不同覆蓋材料的保溫效果

2.2.1 簡易覆蓋對嚴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）的溫度數據進行分析，從12月31日0時開始監測。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，且-10～-5 ℃維持時間分別為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時間。

圖2 嚴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 討論與結論

葡萄越冬防寒是北方葡萄栽培管理的重要環節，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上全部或部分替代埋土，如沙城地區傳統埋土厚度為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，顯然人工搬運及存儲比較困難。實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[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 ℃左右即可能發生半致死[11]，因此我們認為葡萄防寒的關鍵部位是根系，特別是在埋土防寒臨界區，重點對根系集中分布區進行防寒保護是簡化防寒的重要方向。本研究發現在泰安埋土防寒臨界區，不下架覆蓋氈布和淋膜均能有效提高植株地表溫度，縮短低溫持續時間，根系分布區地下20 cm土壤溫度在整個監測階段相對穩定；與本實驗室在泰安地區的研究一致，根區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

實際上，我國北方冬季寒冷與干旱相伴，在干冷寒風的侵襲下，根系分布淺的自根系品種更容易發生根系凍害。劉崇懷[13]認為，水分失調導致葡萄生理干旱從而加重凍害的發生；張積顯等[14]認為，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到了防寒目的，值得推廣繼續試驗。這種不下架簡易覆蓋具有較好的保溫效果，在防寒臨界區可以嘗試應用。

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