简化防寒对葡萄植株越冬保温性分析

宋伟，王赵盼，高玉录，孙鲁龙，翟衡*

（1. 山东农业大学园艺科学与工程学院，山东泰安 271018；2. 泰安中青松石农业科技有限公司，山东泰安 271000）

受大陆性季风气候影响，我国北方冬季寒冷干旱，葡萄容易发生冻害。一般将冬季绝对低温-15 ℃作为划分葡萄是否需要防寒的临界线[1-2]，即在冬季绝对低温低于-15 ℃的地区需要采取防寒措施。埋土是使用最广泛的葡萄越冬防寒措施，在作业时需要将葡萄整株下架，枝条顺行摆放并埋土压实。埋土厚度随着当地极端低温的降低而加厚，枝条上层至少覆土10 cm，西北及东北寒冷地区的埋土厚度有时可达40 cm。埋土的优点是就近取土方便，节省材料花费，土体的保温防寒效果好，缺点是埋土、出土费工费时，特别是在严寒地区取土体量大，耗费成本高，下架和上架过程极易造成树体损伤，引发根癌病，也带来环境污染。随着葡萄规模化生产以及人工成本的提高，寻求埋土防寒的替代方式或者简化防寒技术已经成为生产上的迫切需求。

覆盖防寒具有操作简便，省时省工的优点，是简化防寒的重要技术措施。前人在覆盖材料的选择及覆盖方式上进行了大量试验和应用[3-4]。吴亮等[5]用18 kg/m3的玻璃棉保温被覆盖树体，证实比覆土防寒提高枝条内部环境温度0.1～3.5 ℃，植株表现出较好的生长势；李鹏程等[6]采用棉被+厚膜、太空被+厚膜、土+厚膜等覆盖措施，不但起到了与覆土一样的保温效果，发芽率、果枝率都显著高于埋土处理，但棉被等材料往往体积较大，搬运费劲，需要较大的储存空间。其他还有采用彩条布覆盖减少覆土厚度等尝试[7]。本试验采用体积小保暖好的淋膜、毡布材料，对不下架的葡萄进行枝条和地表覆盖，对不同土层的温度进行了较长时间的实时监测，对比了其与埋土防寒的保温效果，以便为葡萄简化防寒提供新技术、新思路。

1 材料与方法

试验在山东农业大学园艺科学与工程学院葡萄园进行，所在地泰安（36°10′20.76″N，117°10′11.05″E），年均温13.0 ℃，极端低温-17 ℃。选择田间6年生‘赤霞珠’（Cabernet Sauvigon）为试材，株行距为1.2 m×2.0 m，南北走向，“厂”字形规则树形，短枝修剪，第一道丝距离地面70 cm，水泥石柱间距为5 m。

试验处理如下：（1）下架覆土（Soil Cover，SC），葡萄下架，从行间取土覆盖住整个主蔓厚度15 cm左右。（2）覆毡（Felt Cover，FC），葡萄不下架，将毡布（商品性再生棉毡布，灰黑色，宽2 m，300 g/m2）搭在第一道丝上，盖住主蔓及根系集中分布区的地表并用土压实。（3）覆盖淋膜（Felt Plastic-film Cover，FPC），淋膜（潍坊合利公司生产）外层为黑色塑料布（100 g/m2），内层为再生棉毡布（300 g/m2），宽度2 m。葡萄不下架，淋膜搭盖方式与毡布处理相同，但因淋膜自身重量大，边缘无须用土压实。（4）裸露对照（CK）。葡萄不下架，不做防寒处理。所有处理3个立柱空，21株葡萄。

将温湿度自动记录仪（HOBO U12 Temperature Data Logger，Onset，美国）分别放置在各处理地表0 cm及地下20 cm土层，记录仪从2015年12月19日10时开始记录，自动上传间隔为半小时。2015年3月上旬结束覆盖。

2 结果与分析

2.1 不同覆盖材料冬季保温动态变化

选取2014—2015年冬季寒冷时段（2014年12月19日至2015年2月7日）分析不同覆盖材料的保温效果。葡萄园气象监测数据记录表明，该时段内有多日日最低气温下降超过-15 ℃，其中极值为-20.4 ℃。从图1提供的监测数据可以看出，在地表温度方面，对照温度波动范围很大，而各种覆盖处理的温度波动范围相对较小。2015年1月15日之前出现了极端低温，对照、覆土、覆毡、覆淋膜的最低地表温度分别为-15.04 ℃、0.62 ℃、-7.56 ℃和-7.37 ℃；最高地表温度分别为19 ℃、3.81 ℃、14.43℃和11.25 ℃。1月15日后，对照、覆土、覆毡、覆淋膜各处理的最低地表温度分别为-10.62 ℃、0.93 ℃、-6.87℃和-5.68 ℃；最高地表温度分别为12.56℃、4.12℃、14.81℃和11.75 ℃（表1）。

地下20 cm土壤温度在整个监测阶段相对稳定，对照的温度值为0.68～3.81 ℃，覆土的高低温值为2.56～4.5 ℃，覆毡的高低温值为1.87～5 ℃，覆淋膜的高低温值为2.43～5.06 ℃。三种覆盖处理的最低温度和均温都比对照高，与覆土和覆毡相比，覆淋膜的最低温和均温都相对较高。

从整个低温时期的温度数据可以看出，三种覆盖材料均不同程度的提高了地表及地下20 cm土层的最低温度值，覆盖环境下的温度均在葡萄枝芽和根系冬季所能承受的范围之内，对比费工费力又损伤树体的覆土处理，简易覆盖能够保证葡萄枝芽在临界区突发严寒的年份也能安全越冬，且覆淋膜的保温效果好于覆毡。

图1 不同覆盖处理地表及地下20 cm土层温度变化（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 不同覆盖处理对地表及地下温度的影响 （单位：℃）Table 1 Effects of covering patterns on temperature of land surface and underground (Unit: ℃)

2.2 严寒天气下不同覆盖材料的保温效果

2.2.1 简易覆盖对严寒日地表温度的影响

选取2014—2015年冬季最冷的两天（2014年12月31日，2015年1月1日）的温度数据进行分析，从12月31日0时开始监测。在冬季最低气温（距地表90 cm高度测定）为-15.04 ℃的寒冬里，覆土、覆毡、覆淋膜3种覆盖方式的最低地表温度分别为0.81 ℃、-7.56 ℃和-7.37 ℃。对照地表温度11 h持续低于-10 ℃，覆土的地表温度始终维持在0 ℃以上，覆毡和覆膜的地表温度均维持在-10 ℃以内，且-10～-5 ℃维持时间分别为11.5 h和8.5 h（图2，表2）。在-15.04 ℃低温下简易覆盖不但有较好的保温效果，而且缩短了低温持续时间。

图2 严寒天气条件下不同覆盖方式对地表温度的影响（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 不同覆盖对严寒日地表的保温效果（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 简易覆盖对严寒日地下20 cm土温的影响

不同覆盖处理的最低温、最高温、平均温度都高于对照。在气温下降到最低温-15.04 ℃的28 h以后，对照地下20 cm土温达到最低值0.68 ℃，最高温度为1.37 ℃。覆土、覆毡和覆淋膜最低温度值差别不大，分别是2.56 ℃、2.12 ℃和2.43 ℃。其中以覆淋膜保温效果最显著，其最低温度为2.43 ℃，最高温度为3.75 ℃，平均温度为2.94 ℃（图3）。

3 讨论与结论

葡萄越冬防寒是北方葡萄栽培管理的重要环节，前人的防寒措施基本都着眼于枝条下架整体覆盖，简化防寒材料也是在下架的基础上全部或部分替代埋土，如沙城地区传统埋土厚度为40 cm以上，采用彩条布后埋土厚度可以减少将近一半[7]，彩条布保温保湿效果显然不如淋膜或毡布，但其有利于机械化出土；而甘肃民勤冬季埋土厚度约30 cm以上，采用棉被防寒达到了保温保湿的替代效果[8]，但其重量大（1.41 kg/m2）与使用淋膜相比，显然人工搬运及存储比较困难。实际上葡萄不同器官耐寒能力差别很大，枝条的抗寒能力很强[9]，大部分栽培品种可耐受-20 ℃左右，河岸葡萄品种可抗-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，大部分欧亚种葡萄的根系在-5 ℃左右即可能发生半致死[11]，因此我们认为葡萄防寒的关键部位是根系，特别是在埋土防寒临界区，重点对根系集中分布区进行防寒保护是简化防寒的重要方向。本研究发现在泰安埋土防寒临界区，不下架覆盖毡布和淋膜均能有效提高植株地表温度，缩短低温持续时间，根系分布区地下20 cm土壤温度在整个监测阶段相对稳定；与本实验室在泰安地区的研究一致，根区覆盖能使最冷月份地下0～40 cm土层的温度都维持在0 ℃以上，地下20 cm土层相对湿度保持在70%以上[12]。

图3 严寒天气条件下不同覆盖处理地下20 cm土层的温度Figure 3 Temperature of layers 20 cm beneath the land surface treated by different covering patterns under severe cold condition

实际上，我国北方冬季寒冷与干旱相伴，在干冷寒风的侵袭下，根系分布浅的自根系品种更容易发生根系冻害。刘崇怀[13]认为，水分失调导致葡萄生理干旱从而加重冻害的发生；张积显等[14]认为，低温冷冻和干旱缺熵是葡萄遭受低温冻害的主要原因。因此冬季土壤保湿是抵御低温冻害的关键因素，而覆盖保湿性好的淋膜在保温和保湿两个方面都达到了防寒目的，值得推广继续试验。这种不下架简易覆盖具有较好的保温效果，在防寒临界区可以尝试应用。

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