葡萄根區(qū)土壤溫度動(dòng)態(tài)變化研究

劉全仁，陵軍成

（1 甘肅祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局哈溪保護(hù)站，甘肅天祝 733206；2天祝縣林業(yè)工作站）

溫度、光照、水分和土壤是植物生長(zhǎng)的必要條件，現(xiàn)階段溫度對(duì)植物生長(zhǎng)的影響研究較多[1]，但大多數(shù)都是研究氣溫對(duì)植物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響[2]，對(duì)于根區(qū)溫度即土壤溫度的研究較少[3]。在農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)中，土壤溫度和空氣溫度都會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響。土壤溫度影響根系的活力和呼吸，從而影響根系對(duì)水分和礦質(zhì)離子的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)[4]。除此之外，土壤溫度還間接影響水分極性和對(duì)礦質(zhì)離子的溶解度，從而影響土壤中各種生化反應(yīng)的進(jìn)程[5]，土壤溫度還影響微生物的繁殖和生長(zhǎng)，從而影響土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)[6]。在日光溫室栽培條件下，葡萄生長(zhǎng)環(huán)境相對(duì)封閉，白天氣溫高，晝夜溫差大，灌水頻繁，這些都會(huì)影響土壤溫度，對(duì)葡萄的生長(zhǎng)影響很大。以高寒冷涼區(qū)日光溫室葡萄栽培模式為例，研究了葡萄根區(qū)土壤溫度的日變化、年變化和灌水后動(dòng)態(tài)變化，以期為葡萄根區(qū)土壤溫度人工調(diào)控和增產(chǎn)增收提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在甘肅省天祝藏族自治縣林業(yè)局示范園區(qū)，地處36°31′40″～36°35′25″N，102°07′15″～102°12′32″E，海拔2450m、屬大陸性高原季風(fēng)氣候區(qū)域。年平均氣溫2.8℃，1月份平均氣溫2℃以下，7月份平均氣溫24℃，年日照2500h，≥10℃的積溫2400℃，早霜8月下旬，晚霜4月下旬，無(wú)霜期135d，年平均降水量365mm。土壤類型為栗鈣土，土層深厚。近年來(lái)天?？h利用當(dāng)?shù)乩錄龅臍夂蛸Y源和充足的光照發(fā)展日光溫室葡萄延遲栽培，葡萄栽培設(shè)施為土墻體、鋼屋架、雙層草簾保溫日光溫室，溫室長(zhǎng)70m、寬7m。供試品種為4年生紅地球葡萄（Vitis Vinifera L.‘Red globe’）嫁接苗，砧木為貝達(dá)，南北行向栽植，行距×株距（1.8m×0.7m），樹(shù)形為有干雙臂“Y”，產(chǎn)量控制在23800～25000kg/hm2。灌溉方式為膜下溝灌，每次每溝灌溉量3m3。

1.2 試驗(yàn)方法

2018年1～12月在試驗(yàn)地隨機(jī)抽取日光溫室3座，每座日光溫室沿東西方向隨機(jī)設(shè)置6 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，共設(shè)18 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。在每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)安裝DSR-T 溫度自動(dòng)記錄儀（廈門(mén)恩萊自動(dòng)化科技有限公司生產(chǎn)），觀測(cè)記錄葡萄根區(qū)不同土層地表、20cm、40cm 和60cm 處土壤溫度。溫度自動(dòng)記錄儀安裝時(shí)先垂直地面用土鉆打不同深度安裝孔，然后將溫度自動(dòng)記錄儀感應(yīng)頭伸入安裝孔內(nèi)，然后用細(xì)土填實(shí)安裝孔，溫度自動(dòng)記錄儀設(shè)定每隔10min 記錄1 次。試驗(yàn)結(jié)束后將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，利用Excel2003 和DPS6.01 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 根區(qū)不同土層溫度日變化比較

由圖1 可知，在日光溫室栽培條件下，葡萄根區(qū)不同土層地表、20cm 和40cm 處溫度日變整體呈近似拋物線形變化，土層60cm 處溫度日變化整體呈近似直線變化。不同土層在不同時(shí)刻土壤溫度均隨著土層深度的增加而降低，不同土層在不同時(shí)刻土壤溫度由高到低的排序均為地表＞20cm＞40cm＞60cm。不同土層地表、20cm 和40cm 處溫度日變化在2～6 時(shí)變化緩慢，呈近似直線變化，6～16 時(shí)呈上升趨勢(shì)變化，16～24 時(shí)呈下降趨勢(shì)，土壤溫度在2 時(shí)分別為15.47℃、12.56℃和10.55℃，隨后變動(dòng)到6 時(shí)的15.64℃、12.36℃和10.15℃，變幅分別為0.17℃、0.20℃和0.40℃，再由6時(shí)分別上升到16 時(shí)最高點(diǎn)21.25℃、17.08℃、14.18℃，變幅分別為5.61℃、4.72℃和4.03℃，隨后由16 時(shí)最高點(diǎn)分別下降到24 時(shí)的15.48℃、13.45℃和10.42℃，變幅分別為5.77℃、3.63℃和3.76℃。土層60cm 處溫度日變化整體平緩，在6.06～6.46℃之間變動(dòng)，變幅為0.40℃。

圖1 根區(qū)不同土層溫度日變化

圖2 根區(qū)不同土層溫度年變化

2.2 根區(qū)不同土層溫度年變化比較

由圖2 可知，在日光溫室栽培條件下，葡萄根區(qū)不同土層地表、20cm、40cm 和60cm 處溫度年變化在1～4月變化平緩，呈近似直線變化，4～12月呈近似拋物線形變化。不同土層在不同月份土壤溫度均隨著土層深度的增加而降低，不同土層在不同月份土壤溫度由高到低的排序均為地表＞20cm＞40cm＞60cm。不同土層地表、20cm、40cm 和60cm 處溫度年分別由1月的6.46℃、5.57℃、5.15℃和4.02℃緩慢上升到4月份的6.96℃、6.06℃、5.65℃和4.50℃，變幅分別為0.50℃、0.49℃、0.50℃和0.48℃，再由4月份先上升到8月份最高點(diǎn)23.25℃、19.08℃、16.18℃和9.22℃，變幅分別為16.29℃、13.02℃、10.53℃和4.72℃，再由8月份的最高點(diǎn)分別下降到12月的15.38℃、12.44℃、9.00℃和5.60℃，變幅分別為7.87℃、6.64℃、7.18℃和3.62℃。

2.3 灌水后根區(qū)不同土層溫度變化比較

由圖3 可知，在日光溫室栽培條件下，灌水后葡萄根區(qū)不同土層地表、20cm 和40cm 處溫度隨著時(shí)間的推移先降低后升高，整體呈倒拋物線形變化。不同土層灌水后土壤溫度均隨著土層深度的增加而降低，不同土層灌水后在不同時(shí)間土壤溫度由高到低的排序均為地表＞20cm＞40cm＞60cm。不同土層灌水后地表、20cm 和40cm 處溫度分別由灌水前（0天）的最高點(diǎn)23.46℃、15.57℃和11.53℃下降到灌水后第4天的最低點(diǎn)12.70℃、9.24℃和8.04℃，變幅分別為10.76℃、6.33 和3.49℃，再由灌水后第4天的最低點(diǎn)上升到灌水后第11天的21.56℃、15.48℃和11.34℃，變幅分別為8.86℃、6.24℃和3.30℃。土層60cm 處溫度灌水后變化整體平緩，近似直線變化，在7.52～6.18℃之間變動(dòng)，變幅為1.34℃。

圖3 灌水后根區(qū)不同土層溫度變化

3 結(jié)論與建議

試驗(yàn)結(jié)果表明，一日之中不同時(shí)刻、一年之中不同月份和灌水后不同時(shí)間土壤溫度均隨著土層深度的增加而降低。淺層土壤地表、20cm 和40cm 處溫度在2～6時(shí)、1～4月近似直線變化，在6～24 時(shí)、4～12月呈拋物線形變化，在灌水后0～11天呈倒拋物線形變化，而深層土壤60cm 處溫度日變化、年變化和灌水后變化較平緩，呈近似直線變化。在試驗(yàn)地高寒冷涼區(qū)日光溫室栽培條件下，葡萄1～4月份覆蓋草簾休眠，日光溫室內(nèi)沒(méi)有光照，溫度較低，不同土層土壤溫度均低于生物學(xué)零度（7℃），4～12月份揭去覆蓋物草簾后葡萄見(jiàn)光正常生長(zhǎng)，但土壤溫度始終低于氣溫，任志雨等[7]認(rèn)為土壤比熱大，自身的緩沖作用降低了土壤溫度的變化速度。Apostol 等[8-9]在空氣溫度一致的設(shè)施環(huán)境中，利用營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)紅橡木苗，發(fā)現(xiàn)根區(qū)溫度在10℃時(shí)根系對(duì)O2的吸收量?jī)H為25℃時(shí)的65%，隨后土壤溫度逐漸升高至25℃時(shí)，根系呼吸作用增強(qiáng)，對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收能力增加。王簾里等[10]研究表明，土壤溫度的升高能夠促進(jìn)作物根區(qū)土壤中礦物質(zhì)的分解，有機(jī)質(zhì)的礦化等物理、化學(xué)及生物反應(yīng)進(jìn)程加快，增大鹽類的溶解度，有利于作物根系的吸收，進(jìn)而促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育。在試驗(yàn)地高寒冷涼區(qū)日光溫室栽培條件下，不同土層的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于25℃，可以通過(guò)提高土壤溫度的措施來(lái)促進(jìn)葡萄根系對(duì)水分和礦質(zhì)離子的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，從而達(dá)到促進(jìn)生長(zhǎng)和增產(chǎn)的目的。但在生產(chǎn)實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)葡萄揭去草簾升溫后（4月份），土壤溫度驟升，根系休眠突然打破，傷流加重，營(yíng)養(yǎng)流失，灌水后土壤溫度驟降，根系活力減弱，葉片發(fā)生黃化，落花落果加重。因此，在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)緩慢升溫，延長(zhǎng)升溫周期，使土壤溫度平穩(wěn)過(guò)渡，在灌水時(shí)因小水勤灌，防止灌水后土壤溫度驟降。同時(shí)在提高氣溫升高土溫時(shí)，應(yīng)隨時(shí)監(jiān)測(cè)氣溫和土溫的變化，不要因?yàn)樘岣咄寥罍囟榷箽鉁剡^(guò)高，致使葡萄地上部分枝葉發(fā)生灼傷，加重果實(shí)日灼。