喷灌预防苹果花期霜冻的研究

喷灌预防苹果花期霜冻的研究

魏象廷

宁夏春季气温变化剧烈，每年4月中下旬至5月上中旬是苹果、梨、桃等开花期，常遭晚霜为害，严重时减产80%以上。据灵武园艺场记载，从1968年到1981年的13年中，2年发生冻害。特别是1971年和1976年两次冻害严重，减产三百多万斤。1980年灵武农场由于冻花使树冠下部2—3米的幼果全部冻死。因此，花期霜冻已成为影响我区苹果、梨等果树高产稳产的重要因素。

过去，主要采用放烟法预防霜冻，但效果甚微。美国人罗纳德指出：“防御霜冻有很多方法，其中包括复盖、机械吹风、各种类型的加热器、地面灌溉和喷灌。前四种方法仅能防御-1.7℃—2.3℃的低温，而喷灌却能防御-10℃的低温。”安德森等报道，利用喷灌蒸发冷却在美国犹他州使苹果的开花期向后延迟17天。里普也报道，蒸发冷却在得克萨斯州西部使桃的开花期延迟10—15天，并保护了部分产品。1978年我场利用喷灌进行防霜冻研究，观察在自然条件下喷灌对预防苹果花期霜冻的实际效益，提出可在生产上推广应用的建议。

一、试验材料和方法

1.试验园品种以20年生小国光为主，并有少量元帅、金冠、红玉、白龙等。行株距7×4米。土壤为沙质土，地下水位2.5米左右。地势为坡地下部，每年冻害均较严重。

2.喷灌系统试验区长200米，宽130米。紧靠西北角建机井一眼，深80米。机泵为8JD80×23型，每小时流量80立方米。顺东南—西北方向铺设100毫米铸铁管两条，埋深1米左右。在每条干管上向两侧接50和25毫米钢管做支管，置地面上。每一支管上竖接25毫米钢管两根，高4米，上装工农—4型塑料喷头。各喷头相距19×15米，36亩喷灌区共安装喷头80个，均系低喷洒强度喷头。每小时喷水量2立方米。因此，机泵启动后只能带动40个喷头工作，喷灌18亩。首端压力4公斤/平方厘米，末端为2公斤／平方厘米，达到设计要求。喷水强度每小时6毫米。

3.预防霜冻的方法。

（1）霜冻出现时，启动机泵连续喷水，利用水结冰放出潜热，补充热量，保持花器官处0℃左右的低温条件下，减轻受冻的程度。

（2）在果树通过休眠后降低芽温，控制生长度时数，就可使花期延后。为此，1979年从3月17日开始，当气温超过7℃开始喷水降温，到7℃以下就停喷。除4月7日至14日因施肥停喷8天外，到4月21日止，实际喷水25天，计174小时零45分。1980年3月21日到4月28日，实际共喷水186小时零31分。

（3）考虑到延后开花仍有冻花的可能，因此，1981年把喷灌延迟开花和霜冻出现时喷灌预防结合进行。试验区3月19日到4月17日实际共喷水26天，计181小时零7分。5月3日晚到4日凌晨出现霜冻时又喷灌预防，即3日晚11时园中气温下降到0℃时开始喷水，4日上午9时停止。

温度观察方法，系用木柱两根各竖立于试验区与对照区的相应位置上，分别在1、2、3、4米处挂最低温度表，记录不同气温变化和大气湿度。

每天定时记载花期物候期。冻花或冻幼果以雌蕊或果心变为褐色、死亡为准，在取样树东、南、西、北四个方位抽样检查。

二、试验结果及讨论

1.喷灌增温预防霜冻的效果。

从1978到1981年连续四年进行喷灌防霜试验。除1981年为延迟开花和喷灌预防结合进行外，其余三年都单独喷灌预防。由于每年霜冻出现的时期、降温的幅度和当时花的发育程度不同，因而预防的效果也不相同。但喷灌一般都起到了维持较高的气温和减轻受害程度的效果。

1978年5月10日，国光幼果直径约0.6毫米时出现一次霜冻。在凌晨3时半开始进行喷灌，9时停止。园中2米处绝对最低气温，喷灌区一1℃，对照区-2℃（-2℃的低温只持续一个多小时），5月17日检查，喷灌区幼果受冻死亡48.54%，对照区死亡80.09%。10月11日采收时称产，喷灌区亩产苹果11596.5斤，对照区为5656.5斤，喷灌区较对照区增产5940斤。说明在-2℃低温下，绝大部分幼果受冻，而在-1℃时，仍有近半数幼果受冻。

1979年5月1、4、16日都有轻霜冻，三次霜冻均喷灌预防，都起到维持较高温度的效果。如降温幅度较大的1日，在1至3米高处气温提高1.4—1.6℃，但该次霜冻，对照区只有3米最低温度降到-2.1℃，又值元帅等早花品种处于盛花阶段，对照区曾进行过地面灌水，喷灌预防区和对照区冻花都不明显。但霜冻后，对照区青香蕉的果面形成大量霜环和锈斑，喷灌区则无此现象。

1980年4月23—24日出现一次中度霜冻。4月23日11时30分，气温下降到-1℃时开始喷水。24日凌晨1时10分，对照区气温下降到-2.5℃，喷灌区则为-1℃。留时10分，对照区下降到-3.6℃，喷灌区则为-1.5℃。4时10分，对照区气温回升最低气温与喷灌区相差2.1℃。5月12日调查冻花情况（表1）：元帅花序、花朵受冻率，对照区为12.62%与60.94%，喷灌区相就为0.99%与21.82%；红玉对照区2%与39.9%，喷灌区为1.0%与9.89%。

表1　1980年喷灌区与对照区冻花比较（5.12调查）

三年喷灌防霜结果表明，霜冻来临时，喷灌到果树上的水冻冰放热，确有维持较高气温的作用，因而减轻了霜冻为害的程度，增加了果实产量。但是三年来都没有把喷灌区的气温维持到0℃的效果，因而只起到减轻为害的作用。这可能和下述情况有关：第一，开动机泵喷水时，气温已下降到-1℃，而按正常要求，应在1℃时即开始喷水。第二，喷灌强度、风速、喷头的转速等都会影响喷灌预防的效果。试验区设计喷水强度为每小时6毫米，但喷头和竖管衔接部分漏水严重，所以实际喷水量小于该值。同时霜冻来临时常伴有微风，风能影响喷灌的均匀度，这些因素都可能影响预防的效果。

2．喷灌蒸发冷却延迟开花减轻霜冻的效果。

喷灌所以能够延迟苹果的开花期，主要是水分蒸发时吸收了大气和植物的热量。因此除了观察花期延迟的效果外，还观察了喷灌降温以及花期延迟后随之发生的果实变化。延迟开花试验共进行了三年，下面就1979和1980年的试验结果小结如下。

喷灌对降低温度的作用：在春季果树完成休眠后，利用喷灌降低园中气温的作用是十分明显的。1979年观察了3月17日、4月2日和4月21日不同时期喷灌降温的效果（表2），1980年又观察了在一天之内喷灌降温的变化（图1）。

表2　喷灌降温比较（℃）（1979年）

图1　喷灌降温的效果（3.28）

1979年3月17日14时40分晴天状况下，喷灌区较对照区降低温度：1米高为5.6℃，4米高为4.3℃。1至4米高平均降低温度5.05℃。4月2日14时50分多云情况下，喷灌区较对照区降低温度：1米和4米分别为5.8℃和4.4℃，1至4米平均降温5.1℃。4月21日14时45分，1至4米高平均降低气温7.5℃。可见越到后期，气温越高，降低幅度越大。

4月21日一天之内，从10时40分到下午5时40分，喷灌区较对照区总降温为48.7度时。

喷灌对延迟开花的作用，经喷灌降温，几个主要苹果品种，1979年由花芽萌动到盛花的物候期向后延迟7—9天；1980年延迟8—13天。元帅初花期由4月27日延迟到5月7日，盛花期由5月2日延迟到5月9日；国光初花期由5月1日延迟到5月11日，盛花期由5月3日延迟到5月13日（表3）。根据花器官发育越晚越耐冻，而气候条件越往后霜冻越轻是一般规律，花期延迟后，在相同低温条件下，就可减轻霜冻为害程度。但是由于喷灌时间较短和喷水强度的限制，实际延迟花期的日数较国外的研究结果为短。

表3　喷灌降温延迟开花物候期的效果

延迟开花对减轻霜冻的作用。1979年通过喷灌降温，花期虽然延迟7—9天，但该年霜冻较轻，延迟开花和对照区冻花都很少。1980年4月23—24日，对照区最低温度-3.6℃，5月12日调查，对照区元帅花序、花朵受冻率分别为21.82%和60.94%，红玉分别为21.82%与60.94%，而延迟开花区的元帅和红玉则无冻花。

喷灌延迟开花后对坐果率的影响。1979年6月25日生理落果后，比较了几个主要品种的坐果率（表4）。除白龙外、元帅、金冠和国光花期延迟后，坐果率都有下降的趋向。如元帅的花序坐果率由对照的22.2%降为17.7%；金冠由75.7%降为51.6%；国光由84.2%降为75.08%，但每一坐果花序的坐果数则无差别。为了验证上述结果，1980年又对国光坐果率进行调查，延迟开花和对照之间差别却很小（表4）。

表4　延迟开花后对坐果率及果实质量的影响

延迟开花后对果实质量的影响。在幼果阶段，延迟开花后的果实体积明显小于正常开花的对照区，但采收时测量。两者在果实大小、色泽、硬度和可溶性固形物等方面却无明显差别（表4）。如1979年，元帅延迟开花后和正常开花的果实单果重分别为176.5克和177.6克；可溶性固形物分别为15.6%与15.1%；平均果实硬度分别为9.1磅和和10.3磅。1980年又重复试验，结果相同。

喷灌延迟开花后对产量和其他方面的影响。喷灌延迟开花后，减轻了冻花率，和对照相比，增产是毫无疑义的，对果实成熟期也没有影响。

3．喷灌延迟开花加上喷灌增温预防的联合效果。

1981年利用喷灌延迟开花的效果和前二年结果一致。元帅、金冠、白龙和国光，延迟开花区较对照区。花芽萌动晚7—14天；初花期晚9—10天；盛花期晚7—11天。

5月3—4日出现一次较严重的霜冻。3日晚11时40分园中气温下降到0℃时开始喷水预防。4日凌晨1时40分，对照区气温下降到-2℃，喷灌区仍维持在0℃；4时40分对照区为-3℃，喷灌区-1℃。6时40分对照区2米高处-4.6℃，3米高处-5℃，喷灌区相应为-2.3℃和-1.5℃。

此次霜冻出现时，对照区的元帅、金冠、白龙等花期较早的品种为落花后三日，而延迟开花区则处于初花到盛花之间；对照区国光为盛花期，延迟开花期则未达初花期。这样由于延迟开花各品种花器官处于较耐冻阶段，加上喷灌预防，防冻效果十分显著。5月8日调查，对照区花朵受冻率：元帅98.80%；金冠93.82%；白龙93.38%；国光59.49%（花序受冻30.8%）。延迟开花加喷灌预防区则无冻花现象。

果实采收后平均单株产量（表5），元帅对照区株产仅18.6斤，延迟开花加喷灌防区为495.7斤；金冠相应为161.2斤和590.2斤；白龙为138.3斤和688.3斤；国光冻花最轻，相应为422.9斤和571.5斤。产量结果和冻花程度以及各品种的坐果习性基本符合。这一结果表明，采取延迟开花加上喷灌预防的双重措施，对预防霜冻具有最大的经济效果。

表5　喷灌延迟开花加喷灌预防区与对照区产量比较（1981年）

三、喷灌防霜的经济效益

固定式喷灌系统的设备投资很高，但和历年霜冻造成的损失比较，经济上仍是合算的，如灵武园艺场1971—1981年11年中，仅1971年、1976年和1981年三年就因冻花损失果实640余万斤，价值120万元。从36亩喷灌区投资来看，单从预防霜冻计算，每亩投资1100元。但若利用该水源扩大井灌面积，每亩投资即可大大下降。从防冻增产效果上。1978年每亩实际增收苹果5940斤，价值千万以上，一年就基本收回投资，如按1981年元帅增产效果计算，每株即可增收95元，一年收回投资有余。因此，在盛果期的苹果园中利用喷灌防霜，具有明显的经济效益。喷灌防霜这一新技术在我区果树生产上完全正确可以使用推广。