羅國安，張亞紅，孫利鑫，董　艷，尹　翠

(寧夏大學 農學院，寧夏 銀川 750021)

設施栽培是鮮食葡萄種植生產的主要方式，自20世紀70年代在我國北方地區(qū)發(fā)展[1]。溫度是設施栽培葡萄萌芽期最重要的環(huán)境因子[2]，包括氣溫和土溫，二者與葡萄萌芽關系的研究能為設施葡萄的精準上市提供理論依據。需熱量是以氣溫為單位變量統(tǒng)計的葡萄休眠芽自休眠結束至萌芽展葉50%累積的熱量，且葡萄需要一定的熱量才能正常的萌芽展葉[3-4]。關于需熱量的研究，學者們主要是以不同模型統(tǒng)計需熱量并將其與需冷量進行統(tǒng)計分析，王西成等[5]發(fā)現(xiàn)，歐亞種葡萄的需熱量較歐美雜種葡萄要高，且不同模型統(tǒng)計的需熱量與需冷量的關系具有差異性；王海波等[6]用年際間變異系數來評估有效積溫模型和生長度小時模型，認為有效積溫模型更適宜在生產中應用。關于土溫對設施葡萄生長發(fā)育的影響，司海娣[7]研究發(fā)現(xiàn)，日光溫室中葡萄的萌芽展葉時間要較塑料大棚早1個月，主要影響因素是土溫和氣溫。高東升等[8]研究落葉果樹發(fā)現(xiàn)，同步的土壤高溫能夠降低落葉果樹的低溫積累。王世平等[9]研究土溫對葡萄物候期的影響發(fā)現(xiàn)，促成栽培早期土壤溫度提高約10 ℃，各物候期均早于未加溫處理2～5 d。王連榮等[10]將設施早露蟠桃地上部接受正常自然休眠，根系接受不同溫度處理，發(fā)現(xiàn)高的土溫可以使花芽提前解除休眠。本研究通過連續(xù)2 a在塑料大棚和日光溫室條件下對紅地球葡萄萌芽期設置不同的土溫，研究土溫對設施栽培紅地球葡萄萌芽的影響并進行6個需熱量模型的對比分析，統(tǒng)計不同土溫處理下葡萄的萌芽時間，分析不同梯度土溫對設施葡萄萌芽的影響；統(tǒng)計土壤有效積溫和空氣有效積溫，研究土溫和氣溫與萌芽天數的關系；統(tǒng)計6個模型的需熱量，選出塑料大棚和日光溫室內適宜的需熱量模型，為設施葡萄的促成栽培或延遲栽培提供理論依據。

1　材料和方法

1.1　試驗地概況及材料

試驗日光溫室和塑料大棚位于寧夏回族自治區(qū)銀川市永寧縣小任果業(yè)有限公司。塑料大棚長96 m，跨度16 m，脊高4 m，鋼架結構，覆蓋和保溫材料分別為PE膜和棉被。供試葡萄為紅地球(Red Globe)，2007年種植，南北行向，株行距0.5 m×1.3 m。日光溫室長88 m，跨度9 m，脊高4 m，鋼架結構，覆蓋和保溫材料分別為PE膜和棉被，供試葡萄為紅地球，2006年種植，東西行向，株行距0.5 m×1.3 m。

1.2　土壤加熱試驗

2014、2015年連續(xù)2 a對日光溫室和塑料大棚內紅地球葡萄進行冬季扣棚反保溫管理，期間將棚內氣溫控制在0～7.2 ℃，以滿足紅地球葡萄需冷量。日光溫室和塑料大棚分別在12月份左右進行升溫管理(保溫被白天揭開夜間覆蓋)，并開始進行土壤加熱處理(表1)，2015年日光溫室未設置土溫梯度。選擇5個大小相同的葡萄種植行，每一行分別進行不同的土壤加熱處理。土壤加熱利用發(fā)熱電纜加熱：在距離葡萄主根0.4 m、地表下0.3 m處，鋪設電熱線(電熱線固定在納米材料板上)，之后覆土，覆蓋黑色地膜保溫，外接控溫儀控制溫度，控溫儀設置斷電溫度為(理論溫度+1) ℃。不加溫處理(T1，CK)：地面覆蓋黑色地膜，進行常規(guī)保溫處理。

表1　土壤加熱試驗設計　℃

1.3　氣溫和土溫的監(jiān)測

1.3.1日光溫室采用美國Campbellsci公司的CR800數據采集器和相關傳感器對CK行地上1.5 m處的氣溫和地下0.2 m處的土溫進行測定；采用美國Campbellsci公司的CR10X-2M數據采集器和相關傳感器對處理行地上1.5 m處的氣溫和地下0.2 m處的土壤溫度進行測定。每15 min采集一次數據。

1.3.2塑料大棚采用杭州澤大溫度記錄儀(型號ZDR-41)對CK行地下0.2 m處的土溫進行測定；采用美國Campbellsci公司的CR3000數據采集器和相關傳感器對處理行地上1.5 m處的氣溫和地下0.2 m處的土壤溫度進行測定。每15 min采集一次數據。

1.4　測定方法

1.4.1生理休眠結束期的確定采用枝條法確定休眠結束期[11]：每年的11月上旬采集枝條，每7 d采樣一次，采集生長健壯、沒有病蟲害、長勢一致的帶芽休眠枝，去葉打側枝，每根枝條3～5個芽，基部留約15～20 cm。將枝條通過試管架固定然后放入盛有清水的白盆中。然后放入人工氣候培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，條件如下：溫度(晝/夜)25 ℃/15 ℃，相對濕度65%，光照強度1 000～1 200 lx，光照14 h/黑暗10 h。每隔5 d換一次水，同時剪去基部少許(約3 mm)使其露出新茬。連續(xù)培養(yǎng)20 d后開始統(tǒng)計萌芽率：50%≤萌芽率<60%，則此次采樣培養(yǎng)之日即為生理休眠解除日期；60%≤萌芽率<70%，則此次與上次采樣的中間日期為生理休眠解除日期；70%≤萌芽率，則上次采樣日期為生理休眠結束日期。

1.4.2萌芽期的確定選取10株生長良好的葡萄并對其1 a生枝條上的芽進行露綠期統(tǒng)計，葡萄開始露綠后統(tǒng)計，每3 d統(tǒng)計一次，萌發(fā)率≥50%時記為葡萄的萌芽期[12]。萌發(fā)率=露綠期的芽數目/總芽數×100%。露綠期:從新芽顏色能透過絨毛看到，到嫩芽最外面一片葉子的邊緣可見。

1.4.3有效積溫的計算按每小時計算空氣有效積溫和土壤有效積溫。葡萄的生物學零度為10 ℃，將高于10 ℃的部分求和作為有效積溫，低于10 ℃的部分作為0處理，時間為從生理休眠結束期開始至萌芽期結束[13-14]。

1.4.4需熱量的計算采用溫度最大值累計模型、平均溫度累計模型、熱量模型、最大積溫模型、生長度小時模型、有效積溫模型計算需熱量，計算方法如下：

(1)溫度最大值累計模型[15-16]：用溫度最大值(計作ACTmax ℃)表示，ACTmax ℃=∑t日最高溫度；

(2)平均溫度累計模型[17]：用溫度平均值(計作ACTmed ℃)表示，ACTmed ℃=∑t日平均溫度；

(3)熱量模型[18]：用日最高氣溫與最低氣溫之差的累計值(計作Heat ℃)表示，Heat ℃=∑(t日最高溫度-t日最低溫度)；

(4)最大積溫模型[15]：用日最高氣溫與生物學零度之差的累計值(計作Dmax ℃)表示，最大積溫=∑(t日最高溫度-10)；

(5)生長度時模型[19]：用每小時的氣溫平均值的熱量積累(記作GDH ℃)表示。t每小時≤4.5 ℃時，GDH ℃=0；4.5 ℃

(6)有效積溫模型[17]：用日平均氣溫與生物學零度之差的累計值(計作D ℃)表示，有效積溫=∑(t日平均溫度-10)。

2　結果與分析

2.1　土溫和氣溫對設施葡萄萌芽的影響

土溫的升高影響紅地球葡萄的休眠結束期、萌芽期及萌芽天數(表2)。對于休眠結束期，日光溫室內土溫的升高對其沒有影響；塑料大棚內土溫的升高對其有影響：2014年20 ℃和25 ℃的土溫梯度較CK讓休眠結束提前7 d，2015年20 ℃土溫梯度讓休眠結束提前3 d，25、30 ℃土溫梯度讓休眠結束提前7 d。對于萌芽期，日光溫室和塑料大棚內土溫的升高對其均有影響：2014年日光溫室內20、25 ℃土溫梯度分別讓萌芽期提前9、13 d，2014年塑料大棚內20、25 ℃土溫梯度分別讓萌芽期提前23、29 d，2015年塑料大棚內15、20、25、30 ℃分別讓萌芽期提前了3、11、19、22 d。對于萌芽天數，日光溫室和塑料大棚內土溫的升高對其較CK均有顯著性減少作用：日光溫室內15～25 ℃土溫中25 ℃土溫效果最優(yōu)，塑料大棚內8～30 ℃土溫中30 ℃土溫效果最優(yōu)。

表2　土溫對紅地球葡萄休眠結束期、萌芽期和萌芽天數的影響

注：同列數據后不同小寫字母表示同一設施同一年份不同處理在0.05水平差異顯著;CK的土溫是萌芽期的平均土溫(地下0.2 m處)。

因此，一定范圍內土溫的升高能夠讓設施葡萄休眠結束期、萌芽期提前，減少葡萄的萌芽天數，但效果受溫度值和時間的影響。

2.2　土壤和空氣有效積溫與紅地球萌芽天數的關系分析

由空氣有效積溫和土壤有效積溫與萌芽天數的線性擬合結果(圖1)可以看出：空氣有效積溫與萌芽天數也有良好的線性關系，2014年日光溫室、2014年塑料大棚、2015年塑料大棚的擬合優(yōu)度分別為0.98、0.92、0.85；土壤有效積溫與萌芽天數有良好的線性關系，2014年日光溫室、2014年塑料大棚、2015年塑料大棚的擬合優(yōu)度分別為0.96、0.88、0.79?？諝庥行Хe溫與萌芽天數的擬合優(yōu)度較土壤有效積溫平均高0.04。

由空氣有效積溫和土壤有效積溫與萌芽天數的相關性分析結果(表3)可以看出：土壤有效積溫、空氣有效積溫與萌芽天數均具有好的相關性。2014年日光溫室、2014年和2015年塑料大棚的土壤有效積溫與萌芽天數的相關系數分別為-0.98、-0.94、-0.89；2014年日光溫室、2014年和2015年塑料大棚的空氣有效積溫與萌芽天數的相關系數分別為0.99、0.96、0.92?？諝庥行Хe溫與萌芽天數的相關性較土壤有效積溫平均高0.02。

因此，土壤有效積溫和空氣有效積溫均與設施葡萄萌芽關系密切，且空氣有效積溫與萌芽天數的關系較土壤有效積溫更加密切。

圖1　有效積溫與紅地球萌芽天數的線性擬合

表3　有效積溫與紅地球萌芽天數的相關系數　r

注：*表示在0.05水平顯著；*表示在0.01水平顯著，下表同。

2.3　不同模型統(tǒng)計的需熱量與紅地球萌芽天數的關系分析

將溫度最大值累計模型、平均溫度累計模型、熱量模型、有效積溫模型、最大積溫模型、生長度時模型統(tǒng)計的塑料大棚和日光溫室內紅地球葡萄需熱量與萌芽天數進行線性擬合分析(圖2和圖3)，并進行相關性分析(表4和表5)。

在塑料大棚中(圖2)，溫度最大值累計模型、平均溫度累計模型、熱量模型、有效積溫模型、最大積溫模型、生長度時模型統(tǒng)計的需熱量與萌芽天數的擬合優(yōu)度分別為0.84、0.70、0.91、0.55、0.79、0.71。溫度最大值累計模型、熱量模型、最大積溫模型統(tǒng)計的需熱量與萌芽天數的擬合優(yōu)度大于0.8，有效積溫模型統(tǒng)計的需熱量與萌芽天數的擬合優(yōu)度小于0.6，平均溫度累計模型、生長度時模型統(tǒng)計的需熱量與萌芽天數的擬合優(yōu)度為0.7～0.8。擬合優(yōu)度按大小順序排列，即熱量模型>溫度最大值累計模型>最大積溫模型>生長度時模型>平均溫度累計模型>有效積溫模型。

在日光溫室中(圖3)，溫度最大值累計模型、平均溫度累計模型、熱量模型、有效積溫模型、最大積溫模型、生長度時模型統(tǒng)計的需熱量值與萌芽天數的擬合優(yōu)度分別為0.97、0.99、0.92、0.89、0.96、0.99，擬合優(yōu)度均大于0.8。擬合優(yōu)度按大小排列，生長度時模型=平均溫度累計模型>溫度最大值累計模型>最大積溫模型>熱量模型>有效積溫模型。

圖2　塑料大棚內需熱量與紅地球萌芽天數的線性擬合

圖3　日光溫室內需熱量與紅地球萌芽天數的線性擬合

在塑料大棚中(表4)，溫度最大值累計模型、平均溫度累計模型、熱量模型、有效積溫模型、最大積溫模型、生長度時模型統(tǒng)計的需熱量與萌芽天數的相關系數分別為0.81、0.65、0.90、0.47、0.76、0.67，有效積溫模型統(tǒng)計的需熱量與萌芽天數的相關系數小于0.6，其他5個模型統(tǒng)計的需熱量均與萌芽天數顯著相關，且溫度最大值模型和熱量模型統(tǒng)計的需熱量與萌芽天數極顯著正相關。將相關系數按大小排列，即熱量模型>溫度最大值累計模型>最大積溫模型>生長度時模型>平均溫度累計模型>有效積溫模型。

在日光溫室中(表5)，溫度最大值累計模型、平均溫度累計模型、熱量模型、有效積溫模型、最大積溫模型、生長度時模型統(tǒng)計的需熱量與萌芽天數的相關系數分別為0.96、0.99、0.88、0.84、0.94、0.99，所有模型統(tǒng)計的需熱量均與萌芽天數顯著正相關。將相關系數按大小排列，即生長度時模型=平均溫度累計模型>溫度最大值累計模型>最大積溫模型>熱量模型>有效積溫模型。

以上結果表明：需熱量與紅地球葡萄萌芽天數顯著相關；在冬季溫度較低的塑料大棚，適宜的需熱量模型為熱量模型和溫度最大值模型，在冬季溫度較高的日光溫室，6種需熱量模型都適合。

表4　塑料大棚內需熱量與萌芽天數的相關系數

表5　日光溫室內需熱量與萌芽天數的相關系數

3　結論與討論

根系對于多年生的木本果樹影響尤為重要，是樹體整體發(fā)育的基礎和中心，通過吸收水分、礦質養(yǎng)分和合成內源激素等途徑對葉片生長、碳素同化、花芽分化、果實發(fā)育等許多過程產生著影響[20]。土溫影響葡萄根系的活動，而根系的活動影響芽的萌發(fā)[21]。Barba等[22]發(fā)現(xiàn)，升高土壤溫度會使云杉的萌芽時間提前。本研究發(fā)現(xiàn)，土溫的升高能夠讓休眠結束期和萌芽期提前，這與王連榮等[10]和王世平等[9]的結論相符合。土壤有效積溫與萌芽天數極顯著線性負相關，空氣有效積溫與萌芽天數極顯著正相關，但|R土(土壤有效積溫與萌芽天數)|<|R氣(空氣有效積溫與萌芽天數|。Chen等[23]發(fā)現(xiàn)，土壤有效積溫與白蠟樹萌芽進度呈線性關系。孫魯龍等[24]研究發(fā)現(xiàn)，土壤有效積溫和空氣有效積溫與萌芽進程呈線性正相關，且葡萄在萌芽期間對土壤有效積溫的需求更高。本試驗與孫魯龍等[24]的研究結果有差異，主要原因是二者的數據性質不同：本研究是以萌芽階段的有效積溫與萌芽天數進行數據分析，孫魯龍等[24]是以萌芽階段進程中的有效積溫與對應的天數進行數據分析。

本研究發(fā)現(xiàn)，需熱量與萌芽天數呈現(xiàn)極顯著正相關，日光溫室適合6種需熱量模型，塑料大棚適合熱量模型和溫度最大值累計模型。Spiegelroy等[25]研究50個不同基因型的梨樹品種，發(fā)現(xiàn)其低溫要求和其開花日期相關性小，需熱量和梨樹花期相關性很高，因此，通過需熱量來估算果樹花期更為有效。Gianfagna等[26]研究認為，蘋果開花晚的品種是因為具有高需熱量要求，不管蘋果遺傳類型為何，需冷量作用小，需熱量作用更大。Faust等[27]研究發(fā)現(xiàn)，梨樹萌芽開花由需熱量決定。本研究結論與上述學者的研究結論相符，即需熱量與萌芽天數具有良好的擬合關系。日光溫室與熱帶氣候相似，塑料大棚與溫帶氣候相似，可以認為熱帶地區(qū)的需熱量可以用多種模型來計算，溫帶地區(qū)的需熱量可以用熱量模型和溫度最大值模型計算。

綜上所述，土溫和氣溫均影響設施葡萄的萌芽；土壤有效積溫和空氣有效積溫均與設施紅地球葡萄萌芽天數極顯著線性相關，但空氣積溫與萌芽天數相關系數更大；需熱量與設施紅地球葡萄萌芽天數極顯著正相關；日光溫室和塑料大棚適合的需熱量模型不同。