賀蘭山東麓釀酒葡萄越冬保護倉溫濕度變化規律觀察

張光弟，俞曉艷，李玉鼎，李欣*，尹清雨，李金娜

（1. 寧夏大學農學院，寧夏銀川 750021；2. 寧夏設施園藝（寧夏大學）技術創新中心，寧夏銀川 750021；3. 銀川市園林局，寧夏銀川 750001；4. 北方民族大學數學與信息科學學院，寧夏銀川 750021；5. 寧夏華舉科技發展有限公司，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200 km、東西寬30 km的寬闊地帶；葡萄種植區劃為4大分區，賀蘭山東麓氣候區劃分別為特優質、優質與適宜產區等，是中國釀酒葡萄生產最佳生態區之一[1-3]。同時，因寧夏賀蘭山東麓所處的地理位置被認為是我國新興優質釀酒葡萄種植區，是中國最適宜的原料產區[4-5]，也是第三個獲得國家葡萄酒原產地域保護產區（地理標志產區）。

該產區具有典型大陸性氣候特點，即春暖快、夏熱短、秋涼早、冬寒長，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，易發生枝蔓抽條現象；早春氣溫變幅大，降雨量少，蒸發強烈，晚霜凍頻繁[6]。上述自然條件導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，存活植株主要表現為主蔓根莖地表處萌發再生，不適宜自然越冬栽培[7]。有些品種樹體抗寒較強，但萌發的新梢依然無法抵御晚霜[8]。

目前，賀蘭山東麓地區葡萄越冬埋土防寒費用占全年管理費用的1/4～1/3[9]，不僅推升了生產成本、損傷樹體、產量不穩，且無法實現生態栽培。近年來，北方尤其是西北產區嘗試用保護材料覆蓋越冬，可起到一定效果[10-12]。張光弟等[13]針對覆蓋越冬所使用的隔離材料的傳熱系數進行了研究，解釋了越冬保護原理與應用中的注意事項。上述所做的研究對北方葡萄省工栽培、樹相保護起到一定效果，但是涉及的研究是基于平面越冬保護，對定向越冬后的葡萄新梢晚霜預防還沒有達到完全保護的目的；盡管采用膜網覆蓋技術能夠對越冬后的葡萄防霜起到良好的保護與增產作用[14]，但是針對賀蘭山東麓近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，在短時間實現覆蓋保護幾乎是不能完成的工作。

本研究對賀蘭山東麓釀酒葡萄，采用基于保護倉覆蓋方式，對越冬期間倉內、外環境溫濕指標變化規律進行了分析研究，旨在尋求一種既能保護樹體安全越冬，又能使早春萌發的新梢免于晚霜威脅的立體覆蓋方式，以期指導保護倉覆蓋越冬技術模式的生產應用。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 保護倉體制作材料與產品參見李玉鼎等[15]方法

選擇聚苯乙烯材質符合GB/T 10801.2—2002要求。材料密度≥20 kg/m3，阻燃等級B2，其他符合GB 8624—2012的要求。針對“柱式頭狀”樹形定制圓錐臺形保護倉，倉下口直徑70 cm、上部直徑60 cm、高度 60 cm、厚度3.2 cm，上臺面中部有寬10 cm、長20 cm的長橢圓形可開閉倉蓋1個。

1.1.2 供試葡萄品種

‘赤霞珠’樹齡3～4年生，為“柱式頭狀”樹形培養中，樹體地下垂直管狀滴灌，常規管理；對照為常規埋土，“傾斜龍干”樹形。

1.2 方法

1.2.1 試材處理與扣倉

晚秋修剪后“柱式頭狀”樹形樹體總高度在55 cm，結果母枝冠幅直徑40 cm之內，對葡萄上部“頭狀”部位剪留5～6個具有2～3芽均勻分布的結果母枝；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。待田間可以操作時將立式保護倉順行扣倉，使植株處于倉體中心；淺溝栽培時，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，然后實施地面或淺溝倉體邊緣的壓實。翌年春季4月初始注意觀察立式倉內葡萄枝蔓萌芽情況，適時解除上部的倉蓋，待晚霜過后可一次移去立式倉體，回收并覆瓦狀防曬保存。

常規埋土的樹體進行修剪，灌冬水后順行下架，淺溝內綁縛，對樹體噴布波美3～5°石硫合劑，機械埋土厚度40～50 cm。自然越冬‘赤霞珠’不做修剪處理。

參試數量：保護倉栽培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）。

觀察時期：2017年11月至2018年3月31日；5月上旬晚霜后調查樹體相關指標。

試驗地點：寧夏賀蘭山東麓葡萄種植中部產區的和譽國際葡萄酒莊、長城云莫酒莊、百盛王朝酒莊種植基地等。

1.2.2 指標監測與記載

（1）環境指標監測點布置

采用pc-2s無線監測系統。包括保護倉內空間環境溫濕度等；在行間設置外部環境溫濕度傳感器等；設置數據記錄間隔為30 min。使用數據區間為2017年12月到2018年3月。

（2）環境指標與分區

①枝蔓受凍溫度劃分：見參考文獻[16]。旬最低溫度為區間段最低溫度值；旬溫度均值為區間所有測定值總和除以值點數求得，單位：h。②相對濕度：對旬環境相對濕度采用旬區間數據求得均值和最低值，表達：RH%。

（3）植株指標調查

①植株存活率/%=存活株數/調查株數×100；②芽眼萌發百分率/%=芽眼萌發數量/芽眼總數量×100。

統計所有節位芽眼萌發狀態，由母枝基部向上順節位計數，萌發計數為1、未萌發計數0，再依據②計算芽眼萌發百分率。數據采用微軟excel軟件完成制圖與關聯方程分析。

2 結果與分析

2.1 倉內外環境溫濕度月旬變化分析

2.1.1 倉內外環境溫度變化特點

環境溫度的變化會影響葡萄越冬期間材料覆蓋物內空間溫度的變化。對覆倉內外的旬最低溫度變化觀察發現，倉內旬最低溫度隨倉外溫度升降高度相關，并體現出倉內溫變時間明顯延后現象；在1月下旬（﹣23.6 ℃）倉外出現最低溫度時，倉內的最低溫度延后出現在2月上旬（﹣12.8 ℃），但此時倉外環境溫度已較前﹣23.6 ℃回升至﹣22.9 ℃（圖1）。分析認為，倉內、外最低溫度的旬變化符合多項式回歸方程。從倉內最低溫度值分析證明，采用保護倉技術覆蓋模式，在外溫低至﹣23.6 ℃時，依然能夠保證倉內溫度（﹣12.8 ℃），確保參試品種枝蔓不受低溫傷害的基本條件之一。

對倉內、外旬日均溫變化（圖2）兩者相關性觀察分析，其倉內、外旬均溫變化符合多項式回歸方程，相關系數（R2）均在0.93以上。在不考慮或不需要表達倉內溫度隨倉外溫度升降滯后的特點時，可采用此方法評價倉內外溫度變化規律。

圖1 保護倉內外月旬-日最低溫度變化趨勢Figure 1 The changes of the minimum temperature inside the protective capsule and the environmental in different months and tendays

圖2 保護倉內外旬日均溫變化趨勢示意Figure 2 The changes of the average temperature inside the protective capsule and the environmental in different months and tendays

2.1.2 倉內、外環境相對濕度變化特點

環境濕度的變化會影響植株、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。通過對倉內外環境濕度的數據分析，發現在賀蘭山東麓地區越冬期間環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，環境最低相對濕度值在15%以下占到100%，其中低于10%的比例占58.3%；與此同時，保護倉內濕度處于高位（RHAV.=100%）維持狀態，倉內高濕度使枝蔓細胞間隙蒸氣壓（pf）與倉內環境的水蒸氣壓差值趨小[17]，減少枝蔓水分向外移動速度與蒸騰量。本研究涉及材料保護倉的內環境相對濕度與倉外的環境相對濕度變化之間沒有相關性。

圖3 保護倉內外環境相對濕度月-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月倉內外月旬不同溫區低溫累積變化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 保護倉內、外環境低溫累積特點分析

葡萄休眠樹體在致死低溫下維持的時間長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境因素，葡萄材料覆蓋越冬的本質是確保覆蓋物內環境溫度不要在枝蔓致死溫度下滯留或時間不會達到不可逆轉的傷害程度。對葡萄越冬期間保護倉內外環境月旬的低溫時數累積（圖4）分析后發現，在12月至翌年2月期間的倉外環境，不同月旬均積累了較高的威脅低度時數。在12月份，保護倉內上中下旬的威脅時數累積值均為0，而同期倉外環境上中下旬的低溫威脅時數分別達到74.5 h、60 h、68.5 h，2017年倉外環境低溫威脅時數累積值為1月及2月的低溫危險、致死溫度時數積累奠定了基礎。在12月上中下旬，倉外環境已經積累有致死時數分別為8 h、20 h、2 h，說明賀蘭山東麓中部產區在12月的環境低溫已經逐步具備造成枝蔓傷害的低溫條件。

對保護倉內外1月的旬間低溫累積（圖5）分析發現，在倉內依然保持低溫威脅時數0累積的同時，倉外環境在累積高的低溫威脅總時數已經達到149 h，在1月下旬其低溫危險、致死時數值快速增加，分別達到26.5 h、28.5 h；低溫危險、低溫致死時數旬總時數分別達到53 h、31 h，這對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月倉內外月旬不同溫區低溫累積變化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，倉外環境低溫持續了1月下旬的低溫威脅、危險、致死時數較高的累積態勢，分別達到了41 h、33.5 h、28.5 h（圖6），進一步強化了對樹體受低溫致死傷害的程度；2月上旬倉內在低溫威脅區也有51.5 h的累計，但在危險、致死區時數累積依然為0。進入2月中旬低溫威脅、危險、致死時數急劇下探，分別為25 h、7.5 h、1.5 h，而倉內威脅區的低溫累積消退，時數為0。

同樣，2018年2月中旬，環境開始出現活動與有效積溫的時數累計，其中5～9.9 ℃累積了44 h、≥10 ℃累積了25 h；在2月下旬，危險、致死時數值均降為0，而5～9.9 ℃時數進一步累計到28.5 h，≥10 ℃累計值為64.5 h。

圖7顯示，進入3月上旬倉外環境的低溫威脅、危險、致死時數均為0，僅在低溫累積區、活躍區分別有49 h、20 h量值；在不考慮地溫的影響條件下，因低溫導致對枝蔓的直接傷害影響基本解除。

圖6 2018年2月倉內外月旬不同溫區低溫累積變化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月倉內外月旬不同溫區低溫累積化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月保護倉內、倉外環境溫度5～9.9 ℃、≥10 ℃的時數累積值均有較快增長。在上中旬倉內5～9.9 ℃的時數累積均分別高于倉外環境，而倉內的≥10 ℃時數累積呈現明顯滯后于倉外環境，在一定程度上延后了芽眼萌發與新梢生長；3月中下旬倉內外≥10 ℃時數累積分別達到161.5 h和319.0 h，已具備了芽眼萌動的溫度條件。

縱觀越冬期間保護倉內外低溫累積過程，在12月下旬倉外的低溫威脅時數已達到68.5 h，為1月上旬危險溫度、致死溫度積累奠定了基礎，具備逐步造成枝蔓傷害的條件。1月份是枝蔓受傷害的關鍵時期，期間低溫致死溫度累積時數值的大小直接影響了2月上旬致死溫時值的高低并加深傷害程度；在整個1月和2月上旬越冬期間環境的低溫致死時數為59.5 h，耦合環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月的大氣環境低濕度會引發物理失水的“抽干”發生。

在越冬期間，倉內僅在1月中、下旬分別出現0.1 h、14.5 h，2月上中旬分別出現了51.5 h、1.5 h的低溫威脅區時數累積，在低溫危險區、致死區始終沒有出現累積時數，同時耦合倉內高濕度使枝蔓免于越冬低溫傷害。

2.2 保護倉對樹體的保護效果

葡萄越冬植株存活及芽眼萌發狀態，直接影響其群體樹相及單產、原料質量。從保護倉與露地自然越冬及傳統埋土的植株芽眼萌發、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區，不可露地越冬栽培‘赤霞珠’，其植株存活率和芽眼萌發率分別只有7.2%、0.63%；采用保護倉越冬覆蓋技術模式與傳統良好的埋土方式越冬均能確保樹體100%存活；在芽眼萌發率方面，保護倉模式芽眼萌發率為86.1%，比傳統埋土方式高出11.8%，表現出保護倉模式對樹相保護、生長期產量調控、樹體整形更為有利。葡萄保護倉覆蓋越冬技術模式還具有省工、生態栽培優勢，將成為賀蘭山東麓產區葡萄越冬防寒的有益補充方式之一。

圖8 2018年3月倉內外月旬不同溫區低溫累積化示意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 保護倉對‘赤霞珠’芽眼萌發和植株存活的影響Figure 9 The effects of the protective capsule for "Cabernet Sauvignon " on the node germination and plant survival during overwintering

3 結論

3.1 倉內外溫度變化高度關聯，倉內升降滯后倉外

保護倉內旬最低溫度與倉外溫度升降高度相關，倉內外月旬溫度與最低溫度、均溫的變化符合多項式回歸方程。倉內外最低溫度值分析證明，在外溫降至﹣23.6 ℃時，依然能夠保證倉內（﹣12.8 ℃）不低于﹣18 ℃的溫度，倉內與倉外在最低溫度值區間的值差在7～10 ℃之間，并有明顯滯后現象。

3.2 維持倉內高濕度是降低枝蔓失水的必要條件

越冬期間倉內基本維持相對濕度100%，而環境相對濕度的月旬均值、最低值間變幅大，尤其是在越冬中的2—3月期間，環境最低相對濕度值在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 倉內不積累致死時數是枝蔓安全越冬的基礎

越冬期間，保護倉內沒有低溫危險區、致死區時數累積，耦合倉內高濕度保護了枝蔓免于低溫傷害；倉外在1—2月上旬之間的低溫致死時數為59.5 h，是造成露地越冬葡萄枝蔓的傷害致死的根本原因，而環境低濕又加重傷害程度。

3.4 倉內合理的溫濕耦合可實現了樹體有效保護

保護倉模式能保證葡萄樹體100%存活，并維持芽眼萌發率達86.1%，比傳統埋土高出11.8%。保護倉模式能夠維持樹相整齊、易于產質量調控和樹體整形，并為實現生態栽培奠定基礎。