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        北方石榴冷棚內(nèi)外氣溫和土壤濕度變化規(guī)律研究

        2020-07-06 02:48:04焦其慶尹燕雷馮立娟唐海霞
        山東農(nóng)業(yè)科學 2020年6期
        關(guān)鍵詞:冷棚最低值土壤濕度

        焦其慶,尹燕雷,馮立娟,唐海霞

        (山東省果樹研究所,山東 泰安 271000)

        石榴(Punica granatum L.,2n=2x=16,18)是桃金娘目石榴科(Punicaceae)或千屈菜科(Lythraceae)石榴屬(Punica)落葉灌木或小喬木,原產(chǎn)于伊朗、阿富汗等中亞地區(qū)。漢武帝時傳入中國,在我國已有2 100多年栽培歷史。石榴因具有較高的經(jīng)濟價值、營養(yǎng)價值、生態(tài)價值、觀賞價值和文化價值等,越來越受到消費市場的青睞,國內(nèi)外石榴產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速[1]。但石榴抗寒性較差、難以抵御極端天氣,冬季休眠期僅耐受-16℃以上低溫,在-17℃時會出現(xiàn)凍害,-20℃時大部分已凍死[2]。為解決石榴凍害問題,石榴設(shè)施栽培模式逐漸成為研究熱點。

        目前,世界范圍內(nèi)設(shè)施果樹主栽品種多達35種,其中落葉果樹12種,常綠果樹23種[3]。中國果樹設(shè)施栽培的樹種較多,以草莓、葡萄和核果類為主,南方熱帶和亞熱帶樹種也有部分規(guī)模[4]。山東、遼寧、河北、河南、北京、寧夏、甘肅、廣西、內(nèi)蒙古等省市均有大面積的設(shè)施果樹栽培區(qū)。草莓和葡萄栽培的占比較大,可達20%,其次為桃、油桃、李、杏、櫻桃、柑橘、棗、無花果和枇杷等[5]。石榴抗寒性較差、難以抵御極端天氣,為保證其順利越冬及提早上市,研究者不斷探索各種設(shè)施栽培技術(shù)。春季早扣棚可使石榴提前進入生長季節(jié),從而在秋季提前成熟上市,提高經(jīng)濟效益。此外,我國北方多采用冷棚設(shè)施防止露地石榴凍害發(fā)生以實現(xiàn)其安全越冬。相關(guān)學者[6-9]已對石榴設(shè)施環(huán)境因子及防寒栽培管理等方面進行了研究,但關(guān)于石榴冷棚設(shè)施的研究報道極少。為深入研究冷棚對石榴越冬的作用,本研究主要針對冬季1月份北方石榴冷棚設(shè)施內(nèi)外溫濕度變化規(guī)律進行對比分析,旨在為石榴抗寒保護栽培提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 試驗地概況

        該試驗地位于泰山腳下(36°12′18″N,117°04′42″E),海拔262 m。砂壤土,年平均氣溫13.2℃,年平均年降水量683.2 mm。土壤有機質(zhì)含量14.80 g/kg、水解氮121.03 mg/kg、有效磷54.68 mg/kg、速效鉀244.40 mg/kg,pH值為6.6。常規(guī)果園管理。

        1.2 試驗材料

        供試冷棚設(shè)施:冷棚支架采用熱鍍鋅管(直徑3.2 cm,管壁厚1.5 mm),棚中心高3.5 m,棚寬8.4 m,肩高1.8 m,長度依地而定;支架上覆蓋塑料薄膜,棚側(cè)面離地0.7、1.5 m各留壓膜槽1道,0.8~1.5 m處連接卷膜機,以備通風降溫。內(nèi)植6年生‘泰山紅’、‘突尼斯軟籽’、‘藍寶石’石榴樹。

        1.3 試驗方法

        試驗于2019年1月1日至30日(每15 d拷取1次數(shù)據(jù))在山東省果樹研究所萬基山試驗示范基地進行。將ZDR-20系列溫濕度記錄儀[杭州澤大儀器有限公司(原浙江大學電氣設(shè)備廠)產(chǎn)品]分別懸掛于冷棚中部及外部,其中溫度傳感器距地面60 cm,不與石榴樹接觸;土壤水分傳感器埋入土壤10 cm。按照0∶00—24∶00每30 min記錄1次數(shù)據(jù)。試驗結(jié)束后,對上述采集溫濕度數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計,計算平均值并歸類和分析冷棚內(nèi)外溫度和土壤濕度變化規(guī)律。

        1.4 數(shù)據(jù)分析

        采用Microsoft Excel 2019軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和作圖。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 冷棚內(nèi)外日氣溫最高值、最低值、溫差及平均值變化規(guī)律

        由圖1可以看出,冷棚外氣溫最高值出現(xiàn)在14∶30,為15.20℃,棚內(nèi)出現(xiàn)在12∶30,為24.60℃。棚內(nèi)外日氣溫最高值變化趨勢基本一致,17∶00—9∶00棚外略高于棚內(nèi),9∶00—17∶00棚內(nèi)明顯高于棚外。當環(huán)境溫度高時,冷棚保溫增溫效果顯著,但環(huán)境溫度低時冷棚幾乎無保溫增溫作用。

        圖1 冷棚內(nèi)外日氣溫最高值變化曲線

        冷棚內(nèi)外氣溫最低值均出現(xiàn)在6∶30,棚外為-9.00℃,棚內(nèi)為-8.60℃。棚外17∶00—4∶30、6∶00的最低氣溫要略高于棚內(nèi),其它時刻均低于棚內(nèi)。這與棚內(nèi)外各時刻氣溫最高值變化規(guī)律基本一致(圖2)。

        圖2 冷棚內(nèi)外日氣溫最低值變化曲線

        冷棚外最大氣溫差出現(xiàn)在15∶00,為16.40℃,棚內(nèi)出現(xiàn)在16∶30,為20.30℃。棚外最小氣溫差出現(xiàn)在8∶30,為8.00℃,棚內(nèi)出現(xiàn)在9∶00,為5.90℃。棚內(nèi)外日氣溫差變化趨勢基本一致,均在0∶00—8∶30逐步減小,8∶30—9∶00達到較低水平,之后逐漸增大,但呈現(xiàn)不同程度的波動,并于17∶00后降至基本平穩(wěn)。11∶00—17∶00棚內(nèi)氣溫差明顯大于棚外,其它時間均小于或與棚外持平(圖3)。

        圖3 冷棚內(nèi)外氣溫差變化曲線

        由圖4可以看出,冷棚外日平均氣溫最高值出現(xiàn)在14∶00,為5.83℃,棚內(nèi)出現(xiàn)在13∶30,為15.98℃。棚內(nèi)外日平均氣溫最低值均出現(xiàn)在7∶00,分別為-3.96、-3.56℃。18∶00—9∶00,棚內(nèi)外日平均氣溫幾乎一致,棚外略高于棚內(nèi);9∶00—18∶00,棚內(nèi)外日平均氣溫先升高再降低,此時段棚內(nèi)氣溫要明顯高于棚外。棚內(nèi)外日平均氣溫在12∶30差距最大,為10.63℃,在7∶00差距最小,為-0.40℃。日平均氣溫變化曲線與日氣溫最高值、最低值變化曲線基本一致。

        24 h內(nèi),日氣溫差平均值棚外為12.84℃,棚內(nèi)為13.29℃,棚內(nèi)外差距0.45℃。日平均氣溫平均值棚外為0.79℃,棚內(nèi)為2.89℃,是棚外的3.66倍。

        2.2 冷棚內(nèi)外日土壤最高濕度、最低濕度、濕度差及平均濕度變化規(guī)律

        由圖5可以看出,冷棚外日土壤最高濕度出現(xiàn)在23∶30,為6.40%,棚內(nèi)出現(xiàn)在16∶00,為28.00%。棚內(nèi)外土壤濕度最高值日變化趨勢幾乎相反,棚內(nèi)各值均高于棚外。棚外日土壤濕度變化整體表現(xiàn)為先下降后上升,于12∶00時最低,棚內(nèi)則呈波動變化,8∶00—11∶30呈上升趨勢,11∶30—16∶30處于濕度較高值,此后濕度值持續(xù)波動在27.30%左右。

        圖4 冷棚內(nèi)外氣溫平均值變化曲線

        圖5 冷棚內(nèi)外日土壤濕度最高值變化曲線

        冷棚外有16個時刻土壤濕度最低值為零,棚內(nèi)的最低值出現(xiàn)在13∶30,為19.60%。且棚內(nèi)最低土壤濕度日變化趨勢為0∶00—13∶30下降,之后上升,棚外則呈波動變化(圖6)。

        圖6 冷棚內(nèi)外日土壤濕度最低值變化曲線

        由圖7可以看出,冷棚內(nèi)日土壤濕度差最大值出現(xiàn)在13∶30,為8.10%,棚外出現(xiàn)在23∶30,為6.40個百分點。棚內(nèi)土壤濕度差最小值出現(xiàn)在21∶30,為3.70個百分點,棚外出現(xiàn)在12∶00、13∶30和15∶00,均為4.10個百分點。濕度差變化曲線棚內(nèi)外呈相反趨勢,與濕度最高值變化趨勢幾乎一致。

        由圖8可以看出,冷棚內(nèi)外日土壤濕度平均值最大值均出現(xiàn)在18∶50,棚外為3.42%,棚內(nèi)為25.50%。棚外土壤濕度平均值最小值出現(xiàn)在9∶00,為1.79%;棚內(nèi)出現(xiàn)在12∶30,值為24.31%。濕度平均值棚內(nèi)外變化曲線趨勢基本一致,但棚外最低值比棚內(nèi)提前3.5 h,棚內(nèi)濕度平均值的變化趨勢與濕度最小值變化基本相似。

        24 h內(nèi),棚外日土壤濕度差平均值為5.44個百分點,棚內(nèi)為5.29個百分點,棚內(nèi)外差異較小;棚外日平均土壤濕度平均值為2.81%,棚內(nèi)為25.05%,兩者相差22.24個百分點,棚內(nèi)為棚外的8.91倍。棚外日平均土壤濕度差距(日平均土壤濕度最大值-日平均土壤濕度最小值)為1.63個百分點,棚內(nèi)為1.19個百分點,棚內(nèi)土壤濕度變幅要小于棚外。

        圖7 冷棚內(nèi)外日土壤濕度差變化曲線

        圖8 冷棚內(nèi)外日土壤濕度平均值變化曲線

        3 討論與結(jié)論

        冷棚內(nèi)外日氣溫變化規(guī)律表明,在日氣溫最大值、最小值、溫差、平均值方面,棚內(nèi)整體均值高于棚外(棚內(nèi)外分別為2.89、0.79℃),棚內(nèi)比棚外高2.10℃。分時段分析表明在9∶00—17∶00,棚內(nèi)日氣溫最高值、最低值、溫差、平均值均高于棚外,其它時段棚內(nèi)外差異不明顯,并且棚外要略高于棚內(nèi)。這與符國槐等[10]的研究結(jié)論一致,即晴天夜晚自然狀態(tài)的塑料大棚內(nèi)氣溫低于棚外。王璐等[11]研究發(fā)現(xiàn)從10∶00到18∶00大棚內(nèi)的溫度顯著高于露地對照,大棚內(nèi)各點的溫度從早到晚的變化趨勢均為先升高后降低。這與本研究結(jié)果類似。王璐等[11]研究的棚內(nèi)外氣溫最高值均出現(xiàn)在14∶00,這與本研究冷棚外日平均氣溫最高值出現(xiàn)時期略有差別,與棚內(nèi)差別較大。這可能是冷棚和大棚結(jié)構(gòu)不同造成的。當外界環(huán)境溫度高時(9∶00—17∶00)冷棚升溫保溫效果顯著,外界環(huán)境溫度低時(17∶00—9∶00)冷棚保溫效果不明顯。

        土壤濕度日變化規(guī)律表明棚內(nèi)土壤濕度最高值、最低值和平均值的均值整體明顯高于棚外。這與顧忠良等[12]研究溫室大棚濕度晝夜存在差異的結(jié)論不一致,可能是溫室大棚與冷棚的保濕功能不同。此外,棚內(nèi)外土壤濕度差差異不大,棚內(nèi)小于棚外,表明冷棚在保持土壤濕度方面效果較好。

        通過對冷棚內(nèi)外氣溫、土壤濕度的研究分析,結(jié)合北方石榴凍害發(fā)生情況可知,北方石榴生長過程中,冷棚主要起擋風和保持土壤濕度的作用,而這種較好的防風保濕作用可能是保障其安全越冬的重要原因。下一步我們還要繼續(xù)通過技術(shù)措施進行深入研究。

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