王 靜，張曉煜，張 磊，胡宏遠(yuǎn)，李 娜，李紅英

越冬期埋土防寒層厚度對(duì)賀蘭山東麓葡萄園土壤溫度的影響*

王 靜，張曉煜**，張 磊，胡宏遠(yuǎn)，李 娜，李紅英

（中國(guó)氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/寧夏氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/寧夏氣象科學(xué)研究所，銀川 750002）

2019/2020年和2020/2021年冬季于賀蘭山東麓葡萄園開(kāi)展不同埋土防寒層厚度試驗(yàn)，結(jié)合不同深度土壤溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果，研究越冬期葡萄園埋土防寒層覆蓋下根區(qū)土壤溫度變化規(guī)律，明確不同埋土防寒層厚度對(duì)根區(qū)土壤溫度和葡萄越冬凍害的影響，為葡萄越冬凍害監(jiān)測(cè)、評(píng)估及葡萄園冬季埋土管理提供參考。結(jié)果表明：（1）釀酒葡萄越冬期（12月?翌年2月）土壤溫度呈先下降后上升的趨勢(shì)；土壤溫度隨土層深度的增加而增加，波動(dòng)隨深度增加而縮小，埋土防寒層的覆蓋，進(jìn)一步減少了土壤溫度的波動(dòng)。（2）土壤溫度隨著埋土防寒層厚度的增加而增加，與不埋土處理（H0）相比，埋土防寒層厚度60cm（H60）處理， 20cm日最低土壤溫度冬季可提高0.2～2.7℃，冬季平均可提高1.1℃；40cm土壤溫度冬季可提高0.1～1.3℃，冬季平均可提高0.6℃。（3）0cm、20cm、40cm土壤溫度日較差隨著埋土防寒層厚度增加而減小，且極值出現(xiàn)時(shí)間依次滯后，60cm土壤溫度幾乎恒定。（4）20cm土壤溫度，根干（C0）處顯著高于距根干50cm（C50）、距根干100cm（C100）和距根干150cm（C150）(P<0.05)，距離根干越遠(yuǎn)土壤溫度越低。土壤溫度最低日，埋土防寒層厚度30cm、40cm、50cm三個(gè)處理根干（C0）處20cm土層溫度較C50、C100和C150分別提高1.7～2.2℃、1.7～3.3℃、2.4～3.4℃?？梢?jiàn)，根系受凍風(fēng)險(xiǎn)隨土壤深度增加而降低，增加埋土防寒層厚度可提高土壤溫度，減少土壤溫度的波動(dòng)，最低溫度出現(xiàn)的時(shí)間隨著埋土防寒層厚度增加而出現(xiàn)滯后。越冬凍害發(fā)生程度隨埋土厚度增加而減少，其中副根受凍率高于主根。

土壤溫度；釀酒葡萄；埋土防寒層厚度；越冬凍害；影響

賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)釀酒葡萄面積占全國(guó)的四分之一，是全國(guó)最大的葡萄集中連片產(chǎn)區(qū)。越冬凍害是賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)最大的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害之一，每年都有不同程度的發(fā)生，重者造成樹(shù)體凍死[1]，輕者造成樹(shù)體發(fā)育進(jìn)程緩慢，嚴(yán)重影響翌年產(chǎn)量。葡萄根系僅能夠忍耐?6℃的低溫[2]，土壤最低溫度及持續(xù)時(shí)間是影響葡萄越冬的關(guān)鍵氣候因子。埋土防寒，即冬季將葡萄枝蔓覆蓋梯形土壟，提高土壤溫度，以防枝條抽干和根系受凍。研究埋土防寒層覆蓋條件下葡萄根系處土壤溫度分布規(guī)律對(duì)于越冬凍害監(jiān)測(cè)和評(píng)估具有重要意義。通過(guò)設(shè)置不同的埋土防寒層厚度試驗(yàn)，形成不同的土壤溫度梯度和越冬凍害樣本，結(jié)合翌年凍害調(diào)查結(jié)果，可為葡萄越冬凍害指標(biāo)的驗(yàn)證提供參考。另外隨著氣候變暖，減少埋土厚度，可降低埋土成本，因此，研究埋土防寒層厚度對(duì)土壤溫度和越冬凍害的影響，對(duì)于葡萄種植基地科學(xué)進(jìn)行越冬埋土活動(dòng)具有重要的參考意義。

關(guān)于土壤溫度的分布特征已有很多研究[3?6]，耕作方式[7?9]、生草[10]、覆膜[11]、秸稈覆蓋[12]等農(nóng)藝措施的改變，通過(guò)影響土壤熱特性和土壤溫度影響著作物生長(zhǎng)發(fā)育。不同季節(jié)[13?14]、不同時(shí)刻[15]對(duì)土壤溫度的影響不同。這些研究多集中于作物生長(zhǎng)季節(jié)，對(duì)于冬季相關(guān)研究很少，如越冬期不同防寒覆蓋措施，可通過(guò)改變菠蘿生長(zhǎng)微環(huán)境，影響冷霜、冷風(fēng)對(duì)菠蘿的危害[15]。冬季積雪覆蓋阻礙了環(huán)境與土壤之間的能量交換，引起土壤溫度和土壤凍融過(guò)程的差異，隨著積雪覆蓋深度的增加，土壤的凍融日期會(huì)出現(xiàn)延遲現(xiàn)象[16]。土壤凍融期秸稈覆蓋，減小了凍融期土壤溫度變幅以及由氣溫突然變化引起的土壤溫度波動(dòng)幅度[17]。然而葡萄越冬期地上部因覆蓋著埋土防寒層，溫度分布規(guī)律與無(wú)覆蓋農(nóng)田并不相同，葡萄越冬期埋土防寒層覆蓋下土壤溫度分布規(guī)律如何，不同埋土防寒層厚度如何影響土壤溫度尚不清楚；另外，葡萄根系主要分布于距離主干80cm的區(qū)域內(nèi)[18]，埋土防寒層橫截面為梯形，從垂直于行向的水平方向上看，與葡萄根干的距離不同，覆蓋的土層厚度不同，根系處土壤溫度也存在差異，而溫度相差多少尚不明確。因此，本研究擬開(kāi)展不同厚度埋土防寒層試驗(yàn)，結(jié)合各處理根區(qū)不同深度土壤溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果，研究埋土防寒層覆蓋下葡萄根區(qū)土壤溫度變化規(guī)律，明確不同埋土厚度對(duì)葡萄根區(qū)土壤溫度和越冬凍害的影響，以期為葡萄越冬凍害監(jiān)測(cè)、評(píng)估和越冬期埋土田間管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于寧夏回族自治區(qū)銀川市永寧縣巴格斯酒莊，沙壤土，品種為赤霞珠，樹(shù)齡10a，行距3m。年日照時(shí)數(shù)2893h，全生育期內(nèi)日照時(shí)數(shù)1839.1h[19]，年降水量177mm，年平均氣溫9.6℃。日平均氣溫穩(wěn)定通過(guò)10℃初日為4月17日，結(jié)束日期為10月11日，≥10℃活動(dòng)積溫為3445℃·d，冬季極端最低氣溫?25.1℃。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

葡萄冬前埋土是將枝蔓順行向的方向壓倒后覆土，田間正常管理的埋土防寒層橫截面為底部寬度1.2m、上部寬0.6m、高60cm的梯形（圖1a）。試驗(yàn)分別于2019年11月14日、2020年11月15日開(kāi)展。2019/2020年冬季試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)處理，分別是埋土防寒層厚度H為50cm（H50）、40cm（H40）、30cm（H30）和不埋土（H0），2020/2021年冬季設(shè)置3個(gè)處理，分別為埋土防寒層厚度H為50cm（H50）、40cm（H40）和30cm（H30）（圖1b）。通過(guò)鐵鍬在正常管理60cm厚的埋土防寒層上去掉10、20、30cm厚度的土層，完成不同埋土厚度處理設(shè)置，以田間正常管理埋土防寒層厚度60cm為對(duì)照CK。每個(gè)處理為兩個(gè)水泥立柱之間的7棵葡萄樹(shù)所在區(qū)域，面積6m×3m=18m2，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。

1.3 觀測(cè)項(xiàng)目

1.3.1 氣溫和土壤溫度監(jiān)測(cè)

氣溫?cái)?shù)據(jù)采用試驗(yàn)地安裝的戴維斯氣象站（美國(guó)產(chǎn)，精度±0.5℃）監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)高度1.5m。土壤溫度采用便攜式溫度記錄儀（杭州產(chǎn)，型號(hào)L93-8，測(cè)量范圍?40℃～100℃，精度±0.5℃）測(cè)定。試驗(yàn)處理及探頭布設(shè)位置如圖1所示，每個(gè)處理溫度探頭按垂直和水平兩個(gè)方向分別布設(shè)。垂直方向布設(shè)4個(gè)探頭，分別埋于各處理的根干處地下0cm、20cm、40cm和60cm處，不埋土處理（H0）的0cm為地表面，用0.5cm厚度的土壤覆蓋以固定探頭。水平方向共布置3個(gè)探頭，深度為地下20cm，以葡萄根干為坐標(biāo)原點(diǎn)（C0），分別埋于距離根干50cm（C50）、100cm（C100）和150cm（C150）處（圖1b）。采集間隔為30min，日最低氣溫和日最低土壤溫度均為24h觀測(cè)的最低值。

1.3.2 葡萄越冬凍害觀測(cè)

分別于第二年春季（2020年4月20日、2021年4月29日）開(kāi)展越冬凍害受凍率調(diào)查。統(tǒng)計(jì)每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)所有植株的受凍比例。輕度受凍，表現(xiàn)為發(fā)育狀況晚于大田；中度受凍表現(xiàn)為萌芽明顯晚于大田且芽體長(zhǎng)勢(shì)弱，或者結(jié)果母枝上的芽眼均未萌出，只有主干基部有萌蘗發(fā)出；重度受凍表現(xiàn)為所有芽體均未萌發(fā)，樹(shù)體凍死。

1.4 試驗(yàn)區(qū)兩個(gè)觀測(cè)期氣溫變化

由圖2可見(jiàn)，2019/2020年、2020/2021年冬季（12月?翌年2月）試驗(yàn)區(qū)日最低氣溫均波動(dòng)下降后上升。2019/2020年冬季，日最低氣溫在?20～?3℃區(qū)間波動(dòng)，未出現(xiàn)?20℃以下的低溫；2020/2021年冬季于12月11日開(kāi)始連續(xù)出現(xiàn)3次降溫天氣過(guò)程，其中2020年12月14日、31日、2021年1月7日，極端最低氣溫分別達(dá)到了?21℃、?27.5℃和?29.1℃，＜?20℃的日數(shù)達(dá)11d。

圖1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及土壤溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置（○）示意圖

圖2 試驗(yàn)區(qū)兩個(gè)觀測(cè)期日最低氣溫變化

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS22進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，單因素方差分析采用最小顯著差異法（LSD）；采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 埋土防寒層厚度對(duì)根部區(qū)域土壤溫度的影響

2.1.1 觀測(cè)期根部區(qū)域土壤溫度時(shí)間變化

葡萄根系垂直分布在0?60cm土層，其中集中分布區(qū)域在0?40cm[20]，因此，對(duì)各處理地下根系區(qū)域0、20、40和60cm深度處土壤日最低溫度進(jìn)行分析，其變化特征見(jiàn)圖3，平均值及其差異顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。以下如無(wú)特殊說(shuō)明，土壤溫度均指日最低土壤溫度。

由圖3可見(jiàn)，2019/2020年、2020/2021年兩個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)冬季（12月?翌年2月）土壤溫度均呈先下降后上升的趨勢(shì)，尤其是0cm、20cm土壤溫度的波動(dòng)與氣溫的波動(dòng)具有較好的一致性，依次滯后于氣溫1～2d。隨著土壤深度的增加，土壤溫度波動(dòng)減少且滯后于淺層土壤溫度的變化。40cm土壤溫度依次滯后于20cm土壤溫度1～2d，田間正常管理即埋土防寒層厚度60cm處理（CK）土壤溫度趨于穩(wěn)定，在出現(xiàn)較大幅度降溫時(shí)才會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，如2020/2021年冬季。2月中下旬，各深度土壤溫度迅速上升，差異明顯變小。隨著埋土層厚度的增加，同一深度土壤溫度隨著時(shí)間的波動(dòng)減少，且降至同一溫度的時(shí)間逐漸推遲。

土壤的熱量傳輸方向用垂直溫度梯度表示，溫度沿土壤的垂直方向從淺到深遞減的，稱(chēng)為正垂直土壤溫度梯度，相反則為負(fù)垂直土壤溫度梯度[5]。越冬期土壤溫度隨深度增加而升高，為負(fù)垂直土壤溫度梯度。2019/2020年冬季CK（H60）處理，20cm土壤溫度均值為0.1℃，較40cm土壤溫度低1.0℃，比60cm土壤溫度低1.5℃。冬季最冷日20cm土壤溫度較40cm土壤溫度低1.6℃，較60cm土壤溫度低2.1℃（表2、圖3）。2020/2021年冬季CK（H60）處理，20cm土壤溫度均值為?3.1℃，較40cm土壤溫度平均低1.7℃，較60cm低1.3℃（表2、圖3）。說(shuō)明淺層根系受凍風(fēng)險(xiǎn)大于深層根系。

表1 兩個(gè)觀測(cè)季各處理土壤最低溫度比較（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）

注：小寫(xiě)字母表示處理間差異通過(guò)0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，大寫(xiě)字母表示處理間差異通過(guò)0.01水平的顯著性檢驗(yàn)。下同。

Note：Lowercase indicates the difference significance among treatments at 0.05 level, and capital letter indicates the difference significance among treatments at 0.01 level. The same as below.

圖3 2019/2020年(a)和2020/2021年(b)兩個(gè)觀測(cè)季各處理根區(qū)不同深度日最低土壤溫度的變化

注：CK、H50、H40、H30和H0分別表示埋土防寒層土層厚度60cm、50cm、40cm、30cm和0cm處理。下同。

Note：CK, H50, H40, H30 and H0 is the treatment that thickness of the cold protective layer buried in soil is 60cm, 50cm, 40cm, 30cm and 0cm, respectively. The same as below.

由圖3和表1可見(jiàn)，2019/2020年冬季，0cm土層溫度，以不埋土處理H0最低，為?4.7℃，CK（H60）處理極顯著高于其他各處理（P<0.01），與不埋土處理H0相比，CK（H60）可提高土壤溫度0～5.9℃，冬季平均可提高3.1℃。H50、H40、H30極顯著高于H0處理（P<0.01），冬季平均可提高土壤溫度分別為2.2、2.0和1.6℃，而H50、H40、H30處理間溫度差異不顯著。

20cm土層溫度，以不埋土處理H0最低，冬季平均為?1.0℃。與H0比，CK（H60）和H50處理可極顯著提高土壤溫度（P<0.01），冬季可提高土壤溫度0.2～2.7℃和0～1.4℃，冬季平均可分別提高土壤溫度1.2℃和0.5℃。

40cm土層溫度，同樣以不埋土處理H0溫度最低，冬季平均為0.4℃，與H0比，CK（H60）和 H50處理可分別顯著提高土壤溫度0.0～1.1℃和0.0～1.0℃（P<0.05），平均可提高0.6℃。H40、H30與H0處理間差異不顯著。60cm土層溫度，也以H0處理溫度最低，但各處理間差異不顯著。2020/2021年冬季，各處理對(duì)0cm土壤溫度影響顯著，對(duì)其他土層影響不顯著。

可見(jiàn)，土壤溫度隨著埋土防寒層厚度增加而增加，厚度達(dá)到30cm即可顯著提高土壤溫度，以埋土防寒層厚60cm的處理效果最明顯，埋土防寒厚度對(duì)淺層土壤溫度的影響大于深層土壤。

2.1.2 最冷日根部區(qū)域土壤溫度日內(nèi)變化

以極端最低土壤溫度出現(xiàn)日為例，重點(diǎn)分析根部區(qū)域土壤溫度日變化。由圖4a1和圖4b1可見(jiàn)，0cm土層日最低土壤溫度，2019/2020年冬季，以CK（H60）處理最高，為?7.4℃，隨著埋土厚度減少而降低，H0較CK（H60）降低了4.1℃，較H30降低了2.3℃。CK（H60）處理土壤溫度日較差最小，為0.7℃，隨著埋土厚度減少，日較差增大，H0處理日較差達(dá)到了4.0℃。同樣，在2020/2021年冬季，以CK（H60）處理土壤溫度最高，日最低為?10.5℃，土壤溫度隨著埋土厚度減少而降低，H0處理日最低土壤溫度達(dá)?13.5℃。H60（CK）處理土壤溫度日較差最小，為1.6℃，隨著埋土厚度減少，日較差增加，H30處理日較差達(dá)到了4.6℃。從極值出現(xiàn)時(shí)間來(lái)看，H0處理最高值出現(xiàn)在16：00，落后于太陽(yáng)輻射最大出現(xiàn)時(shí)間，最低值出現(xiàn)在17：00，極值出現(xiàn)時(shí)間隨著埋土厚度增加而推遲。

由圖4a2和圖4b2可見(jiàn)，20cm土層溫度，2019/2020年冬季，以CK處理日最低土壤溫度最高，為?1.7℃，較H0提高了1.8℃，較H30提高了1.1℃。H0處理日較差最大，為0.9℃，隨著埋土厚度的增加，20cm土層溫度趨于穩(wěn)定。2020/2021年冬季，日最低土壤溫度極值同樣隨著埋土防寒層厚度增加而降低。日較差隨著埋土厚度增加而減少，從H30的1℃減少到 CK（H60）的0.3℃。從極值出現(xiàn)時(shí)間來(lái)看，各處理日最高值出現(xiàn)在夜間，日最低值出現(xiàn)在下午。

40cm土層溫度，兩個(gè)觀測(cè)季節(jié)均處于恒溫，2019/2020年冬季，以CK（H60）處理日最低土壤溫度最高，為?0.2℃，較H0提高了1.4℃，較H30提高了1.0℃。2020/2021年冬季，CK處理日最低土壤溫度最高，為?5.5℃，較H30提高了0.7℃（圖4a3、圖4b3）。60cm土層溫度全日內(nèi)基本恒定（圖4a4、圖4b4）。

可見(jiàn)，對(duì)于同一深度土層，埋土防寒層提高了日最低土壤溫度，推遲了極值出現(xiàn)時(shí)間，減少了日間波動(dòng)，埋土防寒層厚度越厚，效果越明顯。對(duì)于同一處理土壤溫度的垂直變化來(lái)看，各處理0cm、20cm土層溫度日變化隨時(shí)間呈正弦曲線(xiàn)變化，隨著土壤深度的增加，土壤溫度日較差不斷減小，40cm、60cm土壤溫度幾乎恒定。

2.2 埋土防寒層厚度對(duì)根區(qū)周?chē)寥罍囟鹊挠绊?/h3>

圖5為各處理根干周?chē)?0cm土層日最低土壤溫度的比較。由圖可見(jiàn)，H0處理，根區(qū)以上均無(wú)埋土防寒層覆蓋，各位置土壤溫度差異不顯著；其他所有處理均為根干處（C0）土壤溫度最高，依次為C50、C100、C150。與C0處相比，C50處埋土防寒層厚度少于C0，土壤溫度低于C0，但差異不顯著。而C100和C150處上部無(wú)防寒層覆蓋，溫度顯著低于C0（P<0.05），C50、C100、C150處理間差異不顯著。隨著埋土防寒層厚度增加，這種差異呈減少趨勢(shì)。

圖4 2019/2020年(a)和2020/2021年(b)各處理最冷日根部區(qū)域土壤溫度日內(nèi)變化

圖5 各處理根干周?chē)兆畹屯寥罍囟?/p>

圖6為極端最低土壤溫度出現(xiàn)日，不同處理地下20cm根系周?chē)寥罍囟鹊娜諆?nèi)變化。由圖可見(jiàn)，H0處理，根系周?chē)寥罍囟热兆兓?guī)律基本一致。隨著埋土防寒層厚度增加，根系中心位置土壤溫度提高較快，其次為距離主根0.5m（C50）處，而距離主根1.0（C100）和1.5m（C150）處溫度最低且二者差異不顯著。H30、H40和H50三個(gè)處理C0（根干）處20cm土層溫度較C50、C100和C150分別高1.7～2.2℃、1.7～3.3℃、2.4～3.4℃。隨著埋土防寒層厚度增加，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)日較差均減少，以C0處減少最明顯。

2.3 埋土防寒層厚度對(duì)葡萄越冬凍害的影響

2019/2020年冬季，各處理根系區(qū)域不埋土H0處理20cm土層最低溫度≤?4℃，出現(xiàn)了1d，?4～?3℃出現(xiàn)了14d，未出現(xiàn)?5℃以下的低溫，其他各處理土壤溫度均在?3℃以上。40cm土層溫度均在?1.3℃以上。60cm土層溫度在0℃以上，2020年春季各處理發(fā)育狀況無(wú)明顯差異，均未發(fā)生凍害。

2020/2021年冬季，出現(xiàn)連續(xù)降溫天氣，20cm土層極端最低氣溫達(dá)到了?9.6℃，各處理≤?5℃的日數(shù)出現(xiàn)了13～17d，40cm土層日最低溫度≤?5℃的日數(shù)出現(xiàn)了5d。2021年春季調(diào)查結(jié)果顯示（圖7），各處理均遭遇了中?重度凍害，CK處理中度凍害率為19%，未出現(xiàn)重度凍害。隨著埋土厚度的減少，重度凍害的發(fā)生率增加，H30處理遭遇重度凍害的比例增至68%。挖出H30處理的主根調(diào)查根系受凍率，結(jié)果表明深層根系和淺層根系橫切面均變褐色，主根凍死率達(dá)76%，副根凍死率達(dá)100%。

圖6 各處理最冷日根系周?chē)寥罍囟热諆?nèi)變化

圖7 2020/2021年冬季不同處理葡萄越冬凍害受凍率

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

（1）釀酒葡萄越冬期，土壤垂直溫度梯度為負(fù)。主要是因?yàn)槎镜乇斫邮艿奶?yáng)輻射小于地表長(zhǎng)波輻射，地表溫度下降，土壤中的能量從深層向淺層傳遞[3?4]。新疆準(zhǔn)噶爾盆地南緣荒漠草地和河西走廊荒漠?綠洲過(guò)渡帶9月?翌年2月，土壤垂直溫度梯度均為負(fù)[5?6]。滴灌是旱區(qū)重要的灌溉模式，雙管滴灌條件下，旱區(qū)赤霞珠釀酒葡萄根系主要分布在0?20cm土層，占總根系的56.6%，其次為20?40cm土層，占總根系的41.5%，40cm以下則僅有1.8%[20]，一般氣象站監(jiān)測(cè)的土壤溫度為20cm、40cm、60cm土層，考慮到不同深度土壤溫度的差異，因此，在釀酒葡萄根系凍害監(jiān)測(cè)或預(yù)測(cè)時(shí)，可綜合考慮20cm和40cm土層溫度結(jié)合根系分布比例和越冬凍害指標(biāo)開(kāi)展越冬凍害監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和評(píng)估。另外，采用溝灌方式的園區(qū)，0?20cm、20?40cm和40cm以下土層根系分布比例分別為27.5%、42%和30.5%[20]，根系垂直分布范圍大于滴灌模式，因此對(duì)于同樣的低溫，受凍率可能會(huì)低于滴灌模式。

（2）本研究通過(guò)不同埋土防寒層厚度試驗(yàn)獲得不同的土壤溫度梯度，結(jié)合越冬凍害受凍率對(duì)越冬凍害指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證。葡萄品種“赤霞珠”根系過(guò)冷卻點(diǎn)–3.8～–3.2℃，半致死溫度–4.34～–3.19℃，該溫度可作為其根系越冬凍害監(jiān)測(cè)的參考指標(biāo)[21]。2019/2020年冬季，不埋土處理（H0）20cm土層最低土壤溫度≤?4℃，出現(xiàn)了1d，?4～?3℃出現(xiàn)了14d，翌年春季調(diào)查顯示各處理均未發(fā)生明顯凍害，可能是因?yàn)?4～?3℃的低溫對(duì)葡萄根系造成的凍害程度較輕，不同深度根系分布比例也不同，僅淺層部分根系輕度受凍對(duì)葡萄生長(zhǎng)發(fā)育未造成較大影響。2020/2021年冬季，極端最低土壤溫度遠(yuǎn)低于凍害指標(biāo)，各處理20cm日最低土壤溫度≤?5℃的日數(shù)出現(xiàn)了13～17d，各處理40cm日最低土壤溫度≤?5℃的日數(shù)達(dá)5d，均遭遇了嚴(yán)重凍害。挖出H30處理的主根調(diào)查受凍率，其中主根凍死率達(dá)76%，副根凍死率達(dá)100%。同樣，陳仁偉的研究也表明主根抗寒能力顯著大于副根[22]。受凍害樣本量限制，后期還需要大量的凍害調(diào)查數(shù)據(jù)對(duì)凍害指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證。

（3）2a的田間試驗(yàn)結(jié)果表明，暖冬季節(jié)，埋土厚度30cm及以上的處理，土壤溫度均未到達(dá)受凍臨界值，但是遇到極端低溫年份，葡萄可能會(huì)遭遇嚴(yán)重凍害，因此冬季要盡可能保證埋土質(zhì)量和厚度，以抵御極端天氣造成的危害。

（4）從垂直于行向的方向上看，埋土防寒層橫截面為梯形，與葡萄根干距離不同，覆蓋的土層厚度不同，根系處土壤溫度也不同，距離根干越遠(yuǎn)，土壤溫度越低，根系受凍風(fēng)險(xiǎn)越高。埋土防寒層底部寬一般為120cm，邊界距離葡萄主干60cm，而7a樹(shù)齡的赤霞珠85%以上根系主要分布在距離葡萄主干0～80cm的區(qū)域[18]，可見(jiàn)樹(shù)齡較大的植株部分根系上層并無(wú)埋土防寒層覆蓋，存在受凍風(fēng)險(xiǎn)。

（5）在釀酒葡萄越冬凍害監(jiān)測(cè)、評(píng)估工作中通常用氣象站監(jiān)測(cè)的土壤溫度結(jié)合越冬凍害指標(biāo)開(kāi)展，氣象站監(jiān)測(cè)的土壤溫度一般是平地，即沒(méi)有防寒層覆蓋，因此，未來(lái)還需要對(duì)不同土壤類(lèi)型下平地與埋土防寒層覆蓋下土壤溫度的關(guān)系進(jìn)行細(xì)致研究，構(gòu)建其關(guān)系模型，對(duì)氣象站監(jiān)測(cè)的土壤溫度進(jìn)行訂正后開(kāi)展凍害監(jiān)測(cè)、評(píng)估，以提高越冬凍害監(jiān)測(cè)的精度。

3.2 結(jié)論

（1）釀酒葡萄越冬期，土壤溫度呈先下降后上升的趨勢(shì)，0cm、20cm土壤溫度的波動(dòng)與空氣溫度的波動(dòng)具有較好的一致性，依次滯后于氣溫1～2d。土壤溫度隨著土層深度增加而上升，逐日之間的波動(dòng)減少，葡萄淺層根系受凍風(fēng)險(xiǎn)高于深層根系。

（2）埋土防寒層的覆蓋可顯著提高土壤溫度，以覆蓋厚度60cm效果最明顯。埋土防寒層的覆蓋進(jìn)一步減少了土壤溫度隨時(shí)間的波動(dòng)，土壤溫度降低至同一溫度的時(shí)間隨埋土防寒層厚度增加而推遲。從日變化來(lái)看，埋土防寒層越厚，土壤溫度越高，極值出現(xiàn)時(shí)間越晚，日較差越小。埋土防寒層對(duì)淺層土壤溫度影響大于深層。

（3）從垂直于行向方向上看，埋土防寒層對(duì)主根處保溫效果最好，距離主根越遠(yuǎn)溫度越低，隨著埋土防寒層厚度增加，這種差異呈減少趨勢(shì)。

（4）因不同土層深度溫度的差異，在釀酒葡萄越冬凍害監(jiān)測(cè)、評(píng)估等工作中根據(jù)監(jiān)測(cè)到的土壤溫度結(jié)合凍害指標(biāo)確定凍害等級(jí)的同時(shí)，還需要考慮不同深度根系分布比例對(duì)凍害的影響。

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Effects of the Thickness of Buried Soil for Cold Prevention on the Vineyard Soil Temperature during the Overwintering Period at the Eastern Foot of Helan Mountain

WANG Jing, ZHANG Xiao-yu, ZHANG Lei, HU Hong-yuan, LI Na, LI Hong-ying

(Key Laboratory for Meteorological Disaster Monitoring and Early Warning and Risk Management of Characteristic Agriculture in Arid Regions, China Meteorological Administration/Ningxia Key Lab for Meteorological Disaster Prevention and Reduction/Ningxia Meteorological Science Institute, Yinchuan 750002, China)

During the two 2019–2020 and 2020–2021 winters, field experiments with different thicknesses of buried soil for cold prevention were carried out in the vineyard at the eastern foot of Helan Mountain region. Combined with the monitoring results of soil temperature at different depths during the overwintering period, changes in root-zone soil temperature in the buried soil area of the vineyard were analyzed in this study. Understanding the effects of different thicknesses of buried soil on soil temperature could help the local grape community to assess freezing injury and manage buried soil during the overwintering period. The results showed that: (1) during the overwintering period of wine grapes, the soil temperature firstly decreased and then increased, and increased with the increase of soil depth, but the fluctuation decreased with the increase of soil depth. As the thickness of buried soil for cold prevention increased, the fluctuation of soil temperature was reduced. (2) The daily minimum soil temperature increased with the thickness of buried soil increased. Compared with no-buried soil (H0), buried soil that is 60cm thick (H60) improved the winter soil temperature at the depths of 20 cm and 40 cm by 0.2–2.7℃ (with an average of 1.1℃) and 0.1–1.3℃ (with an average of 0.6℃), respectively. (3) As the thickness of buried soil increased, at the three depths of 0cm, 20cm, and 40cm, the diurnal soil temperature range showed a decrease and the occurrence of the lowest soil temperature showed a time lag. By contrast, soil temperature at the depth of 60 cm was close to being constant. (4) Soil temperature was significantly (P<0.05) higher at the taproot zone (C0) than at the root zones that are 50cm, 100cm, and 150cm away from the taproot (C50, C100, and C150). The further away from the taproot, the lower the soil temperature was. On days when soil temperature was the lowest during the overwintering period, for the three treatments of 30 cm, 40 cm, and 50 cm thick buried soil, soil temperature at the depth of 20cm at C0 was 1.7–2.2℃, 1.7–3.3℃, and 2.4–3.4℃ higher than at the root zones of C50, C100, and C150, respectively. Overall, the risk of root being damaged by freezing decreased with the increase of soil depth. Thicker buried soil could improve the soil temperature by more and hence reduce the fluctuations of soil temperature. As the thickness of buried soil increased, the occurrence of the lowest soil temperature was delayed during the overwintering period. The chance of winter freezing injury occurrence was reduced with the increase of the thickness of buried soil; the winter freezing injury was more likely to affect the secondary roots than the taproot.

Soil temperature; Wine grapes; Thickness of buried soil for cold prevention; Freezing injury; Effects

10.3969/j.issn.1000-6362.2022.08.004

王靜,張曉煜,張磊,等.越冬期埋土防寒層厚度對(duì)賀蘭山東麓葡萄園土壤溫度的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2022,43(8):633-643

2021?10?29

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（41675114）；寧夏自然科學(xué)基金（2020AAC03466）；科技部科技助力經(jīng)濟(jì)2020重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)（KJZLJJ 202003）；中國(guó)氣象創(chuàng)新發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)（CXFZ2021J066）

張曉煜，研究員，主要從事釀酒葡萄氣象研究，E-mail：zhang_xynet@163.com

王靜，E-mail：wj19870122@163.com