露地供外蔬菜霜凍指標(biāo)研究

官景得 趙兔祥 盧小龍 黃冬 陳國 張建紅 蔣國勇

摘要 以寧夏永寧縣主打的露地供外蔬菜品種菜心為研究對象，主要針對4月初的霜凍天氣對露地蔬菜的影響開展綜合試驗研究，第一年通過室內(nèi)人工霜箱模擬試驗得到初步指標(biāo)，次年開展室外大田霜凍環(huán)境試驗研究，結(jié)合便攜式自動氣象站觀測數(shù)據(jù)和菜心受凍后的統(tǒng)計癥狀，得出菜心的霜凍指標(biāo)及適宜霜凍防御技術(shù)。結(jié)果表明，菜心幼苗輕度凍害的指標(biāo)為-2.2 ℃左右，中度到重度凍害的指標(biāo)在-3.3 ℃左右，重度到致死的指標(biāo)在-4.2 ℃左右；最有效的霜凍防御措施為給植株噴水。

關(guān)鍵詞 霜凍；供外蔬菜；指標(biāo)

中圖分類號 S162文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 0517-6611（2018）01-0152-03

Abstract Taking the main open for outside vegetable varieties choy sum of Yongning County in Ningxia as main research object，the research mainly focused on the impact of the frost weather in early April on outdoor vegetable.In the first year， through the indoor artificial frost box simulation test the initial indicators were obtained，the next year outdoor field frost environment test research was carried out，combined with the observational data of portable automatic weather station and the statistical symptoms of choy sum after freezing，the frost index of choy sum and the suitable frost-defensive technology were obtained.The results showed that the index of mild frost damage of choy sum seedling was about -2.2 ℃； the index of moderate to severe frost damage was about -3.3 ℃； the index of severe to lethal was about -4.2 ℃.The most effective frost defensive measure was to spray plants.

Key words Frost；Open for outside vegetables；Index

霜凍是寧夏平原主要的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害之一，嚴(yán)重影響著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，制約著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。尤其是晚霜凍對寧夏經(jīng)濟(jì)林果、露地瓜菜的影響更大。2012和2013年寧夏平原連續(xù)2年出現(xiàn)霜凍天氣，對境內(nèi)露地蔬菜和杏、梨、桃等經(jīng)濟(jì)林果造成嚴(yán)重霜凍災(zāi)害。目前，國內(nèi)在進(jìn)行霜凍預(yù)報預(yù)警時仍采用統(tǒng)一指標(biāo)，但由于不同作物的生長結(jié)構(gòu)、抗凍能力、生長期不是完全相同，因此，很難用統(tǒng)一的溫度指標(biāo)來開展精細(xì)化的作物霜凍預(yù)報服務(wù)[1-2]。國內(nèi)針對作物晚霜凍指標(biāo)的研究，對不同作物有著不同的判斷標(biāo)準(zhǔn)。張曉煜等[3]以死苗率作為小麥和玉米的霜凍指標(biāo)；李茂松等[4]以凍害發(fā)生的溫度指標(biāo)、生理指標(biāo)和發(fā)生霜凍害的形態(tài)指標(biāo)作為冬小麥的霜凍指標(biāo)；南亞熱帶荔枝樹、香蕉樹[5-6]以及河套地區(qū)向日葵[7] 是通過霜凍害發(fā)生后開展田間調(diào)查獲取果樹受凍資料，統(tǒng)計最低氣溫與果樹受凍程度的關(guān)系來確定不同程度霜凍（寒）害指標(biāo)。鐘秀麗等[8]、王靜等[9]采用人工霜箱和田間調(diào)查試驗相結(jié)合的方法，獲取露地蔬菜的霜凍指標(biāo)。

寧夏平原素有“塞上江南” 的美稱，是糧食作物、瓜果蔬菜生產(chǎn)的理想產(chǎn)區(qū)。近年來，自治區(qū)政府不斷加大招商引資力度，讓一批供外蔬菜基地在寧夏各市縣生根發(fā)芽，種植面積逐年擴(kuò)大。其中永寧、賀蘭、中寧等地已成為全區(qū)供香港、澳門、深圳等地的綠色有機(jī)蔬菜重要生產(chǎn)基地。主要以菜心、芥蘭、豆苗等品種為代表，菜心因品質(zhì)柔嫩、風(fēng)味可口、富含營養(yǎng)等特點倍受喜歡，種植面積占70%[10]。在寧夏，菜心生長期內(nèi)對其影響最大的氣象災(zāi)害是晚霜凍，根據(jù)歷史氣象資料統(tǒng)計結(jié)果，在4月甚至5月都出現(xiàn)過霜凍災(zāi)害，但以4月上、中旬居多。推遲播種會減少蔬菜種植茬數(shù)，影響產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，所以有必要對菜心霜凍指標(biāo)和防御措施進(jìn)行研究，確保在不推遲播種的情況下，蔬菜品質(zhì)和產(chǎn)量不受影響。筆者以寧夏永寧縣主打的露地供外蔬菜品種菜心為研究對象，主要針對4月初的霜凍天氣對露地蔬菜的影響開展綜合試驗研究。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2015年3—5月在寧夏永寧國家農(nóng)業(yè)氣象試驗站進(jìn)行，試驗站位于寧夏平原中部自流灌溉區(qū)（38°14′N、106°14′E，海拔1 120 m），屬中溫帶大陸性氣候，歷史平均氣溫9.6 ℃，年極端最高氣溫38.5 ℃，年極端最低氣溫-25.1 ℃。通過從永寧國家一般氣象觀測站獲得的60年地面氣象資料分析，1952—2011年平均霜凍終日在4月16日，最早結(jié)束于3月25日（1998、2003年），最晚結(jié)束于5月13日（1953年），前后相差49 d。終霜凍出現(xiàn)在4月份的年數(shù)最多，高達(dá)49年（有12年出現(xiàn)在上旬、26年在中旬、11年在下旬）。試驗地2015年4月10日、12—13日出現(xiàn)霜凍，為大田霜凍試驗的開展提供了有利的天氣條件。

1.2 試驗設(shè)計

試驗選取的供外蔬菜品種為種植面最廣的菜心，由于最初對菜心的霜凍指標(biāo)范圍比較模糊，不宜盲目開展大田試驗。所以2014年在室內(nèi)采用人工氣候箱進(jìn)行霜凍指標(biāo)臨界值的界定，從田間采取了生長狀況基本一致的菜心一批，設(shè)置-2.5、-3.0、-3.5 ℃ 3個處理。試驗儀器為中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研制的以PID調(diào)節(jié)方式控溫的、能模擬霜凍發(fā)生過程的MSX-2F 型模擬霜箱系統(tǒng)。

得到菜心霜凍臨界值，2015年開展大田試驗，3月15日播種，25日前后出苗，出苗前每個小區(qū)覆拱形棚膜，做好試驗材料的保護(hù)工作，共設(shè)9個小區(qū)（小區(qū)面積2 m2）。根據(jù)短期天氣預(yù)報結(jié)果，最低溫度接近霜凍臨界值時，放開待試驗區(qū)棚膜，逐次開展3次不同霜凍過程下3種不同處理（露天、露天+噴水、露天+放煙）蔬菜的生理反應(yīng)及小區(qū)溫度情況。每次霜凍試驗結(jié)束后用拱形棚膜覆蓋試驗小區(qū)，防止二次受凍，通過統(tǒng)計蔬菜受凍情況和比較不同處理小區(qū)溫度差異得出霜凍指標(biāo)和防御措施。溫度觀測記錄采用美國進(jìn)口便攜式小氣候站（watchdog 2000），溫度傳感器高出地表10 cm。

1.3 霜凍判斷標(biāo)準(zhǔn)

蔬菜葉瓣邊緣變成深綠色即判斷為受凍，深綠色面積越大代表受凍程度越嚴(yán)重。幼苗期蔬菜受凍規(guī)律一般是從外層葉瓣到中心嫩芽，外層葉瓣（占整株蔬菜葉面積的70%）的輕微受凍對蔬菜產(chǎn)量及品質(zhì)影響不大；外層葉瓣大面積受凍或中間層葉瓣（占整株蔬菜葉面積的30%）也受凍將顯著影響蔬菜正常發(fā)育，延遲蔬菜的收割上市；如果蔬菜中心嫩芽也受凍，整株蔬菜將凍死，因此以葉瓣受凍面積及中心嫩芽是否受凍作為菜心受凍程度的判斷標(biāo)準(zhǔn)，將單株受凍面積在20%～40%定義為輕度受凍，50%～80%為中度受凍（中心嫩芽未受凍），大于 80%（中心嫩芽未受凍）的為重度受凍，大于 80%（中心嫩芽受凍）的為致死凍害。

受凍率=（受凍株數(shù)/調(diào)查蔬菜總株數(shù)量）×100%，總調(diào)查株數(shù)為50株。

2 結(jié)果與分析

2.1 人工氣候箱內(nèi)不同低溫處理對菜心的影響

在人工氣候箱內(nèi)設(shè)置了3個恒定的溫度處理，每個溫度持續(xù)2 h后取出試驗材料置于常溫室內(nèi)，第2天統(tǒng)計菜心受凍率。從表1可看出，不同處理下菜心的受凍率不同，當(dāng)溫度從-2.5 ℃降至-3.5 ℃，受凍率明顯地從輕度轉(zhuǎn)向重度，在-2.5 ℃處理下有23%的正常率，無重度凍害；-3.0 ℃處理下無正常率，出現(xiàn)重度受凍，從輕度到重度受凍率呈減小趨勢；-3.5 ℃處理下無正常和輕度受凍情況，重度受凍率達(dá)到68%。

2.2 大田不同處理對菜心的影響

從圖1可看出，從最低氣溫看，3次霜凍過程是低溫逐漸加強(qiáng)的霜凍過程，4月10日最弱，最低氣溫-2.2 ℃，4月13日最強(qiáng)，最低氣溫-4.2 ℃；自然界發(fā)生霜凍過程時，溫度變化規(guī)律很難用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)表達(dá)式描述，所以用人工氣候箱很難模擬出真實情況下的霜凍過程；露天和露天+噴水處理下，離地10 cm的氣溫變化情況基本一致，說明在2 m2的小區(qū)內(nèi)噴水對10 cm高度的空氣溫度基本不會產(chǎn)生影響；露天+放煙處理的小區(qū)離地10 cm高度的氣溫明顯高于上述2個處理下10 cm高度的氣溫，經(jīng)統(tǒng)計，升溫范圍在0.2～1.0 ℃，但頻次較高的升溫區(qū)間為0.4～0.7 ℃，說明放煙處理對小區(qū)近地層環(huán)境有比較明顯的小幅升溫作用。

從4月10日、12日、13日3次霜凍過程發(fā)生后不同處理下菜心的受凍情況（表2和圖2）可以看出，3次霜凍過程帶來的霜凍災(zāi)害逐漸加劇，4月10日的霜凍過程對3種不同處理下的菜心只造成部分輕度的霜凍，50%以上均處于正常狀態(tài)。4月12日霜凍過程造成了大部分中度和輕度的霜凍災(zāi)害，露天和露天+放煙處理還出現(xiàn)了小范圍的重度霜凍災(zāi)害，噴水處理的未出現(xiàn)重度災(zāi)害。4月13日霜凍過程大部分受凍情況處于中度凍害，其次是重度凍害，出現(xiàn)了整體小于10%的致死凍害。

就一次霜凍過程來看，受凍程度從輕到重依次為露天+噴水處理、露天+放煙處理、露天處理，尤其是4月13日的霜凍過程，露天+噴水處理的菜心受凍程度明顯小于其他2種處理，發(fā)現(xiàn)大葉片蔬菜（葉長3.0 cm、葉寬1.5 cm左右）及密度較大的蔬菜（株距在1～3 cm）在噴水條件下僅有葉片嚴(yán)重受凍，從葉片邊緣向內(nèi)受凍長度為1～2 cm，3～5 d后受凍面積較大的葉片整體干枯，受凍面積小于60%的葉片邊緣干枯，中間逐漸恢復(fù)生長。大部分葉片整體干枯的蔬菜在3～5 d能從菜心中心長出嫩芽，恢復(fù)生長。小葉片蔬菜（約占1%）葉片受凍干枯后，菜心中心也不再長出嫩芽，徹底致死。露天處理的蔬菜出現(xiàn)大面積葉片受凍干枯，有90%的菜心中心葉片不受凍或者能從菜心中心長出嫩芽，10%的菜心葉片均受凍后干枯且中心不再長出嫩芽。

3 討論

在開展作物霜凍氣象服務(wù)及相關(guān)科研工作前，必須明確霜凍氣象災(zāi)害指標(biāo)。該研究結(jié)果表明，不同霜凍過程（低溫強(qiáng)度和持續(xù)時間）對露地菜心幼苗期的影響程度是不同的，這與王景紅等[11]、王靜等[9，12]、李紅英等[13]對蘋果花期、杏和李花期及幼果期霜凍指標(biāo)的研究結(jié)論是一致的。

人工氣候箱試驗在時間設(shè)定樣本量選擇上較為便利，且不受外界天氣條件影響，能夠最大限度地開展不同霜凍天氣的災(zāi)害影響程度，獲取試驗樣本數(shù)并得到試驗結(jié)果。但人工氣候箱模擬的霜凍過程往往在自然環(huán)境中難以發(fā)生，而且在人工氣候箱內(nèi)試驗影響了植株本身在自然環(huán)境中的恢復(fù)能力，所以獲取的指標(biāo)可能與真實指標(biāo)有所偏差。大田試驗更符合真實環(huán)境中的霜凍指標(biāo)，但在開展試驗時對天氣的依賴性較強(qiáng)，選取的霜凍過程較少。為了找出更接近真實環(huán)境的霜凍指標(biāo)，筆者以大田試驗為主、人工氣候箱試驗為輔，后者主要用以找出霜凍指標(biāo)臨界值，前者用以優(yōu)化和修訂指標(biāo)。

在微風(fēng)情況下，放煙可以起到給近地面環(huán)境小幅升溫的作用，對防御霜凍有一定效果。噴水雖然對近地面環(huán)境（離地10 cm）無明顯升溫作用，近地面升溫效果不如放煙明顯，但在防御菜心霜凍時效果非常明顯，是因為水的相態(tài)由液態(tài)變成固態(tài)時放熱所致[14-15]，可能在葉片表面引起的潛熱升溫比放煙引起的升溫效果更好，但由于條件所限無法觀測葉片表面溫度變化情況。因此，要更深入地研究噴水對霜凍災(zāi)害防御的效果和機(jī)理，需要進(jìn)一步開展葉片表面溫度、周圍氣溫在噴水處理下的變化規(guī)律。

4 結(jié)論

（1）菜心幼苗輕微霜凍的指標(biāo)為-2.2 ℃左右，基本不影響菜心的品質(zhì)和正常生長；中度到重度的指標(biāo)在-3.3 ℃左右，明顯影響到菜心的正常生長發(fā)育，推遲菜心上市；重度到致死的指標(biāo)在-4.2 ℃左右，嚴(yán)重影響到菜心的正常生長和產(chǎn)量，有90%的菜心緩慢恢復(fù)正常生長，10%的菜心死亡。

（2）在微風(fēng)條件下，雖然放煙能對近地層小氣候產(chǎn)生小幅升溫作用，但對露地菜心的霜凍災(zāi)害防御效果差于采取噴水處理，所以在有風(fēng)的天氣條件下，應(yīng)采用噴水作為露地供外蔬菜的霜凍防御措施。

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