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设施栽培对延长鲜食葡萄 Vitis vinifera 供应期,调节市场淡季,增加果农收入,满足人民生活需求具有重大作用[1],已成为中国鲜食葡萄发展的主要方向[2]。塑料大棚为中国北方设施果树反季节生产中重要的设施形式之一,但其温度调控能力较弱[3],导致果树促成栽培中果品延迟上市。落叶果树开花早晚,在理论上主要受2个因子控制,一是休眠期低温的积累,即要积累一定的需冷量。即果树在自然休眠期内有效低温的累积时数。二是开花前需要一定的积温才能萌芽开花,即要积累一定的需热量。需热量是指落叶果树从内休眠结束至盛花所需的有效热量累积又称热量单位累积量或需热积温。需热量在树种、品种间存在差异,在一定程度上影响开花正常与否以及花期的早晚。塑料大棚可以通过反保温处理的方式(保温被白天覆盖夜间揭开)提前满足落叶果树的低温需求,但升温管理后(保温被白天揭开夜间覆盖),棚内白天气温能够满足芽萌发环境条件,但由于夜间失热,土温上升缓慢,达不到萌发所需的热量,果树处于生态抑制性休眠阶段,造成塑料大棚中同品种葡萄比日光温室中的晚萌发1个月。葡萄生长的关键因子是气象条件,其中温度是最重要的生态因子,它对葡萄树体生长发育、物候期及成熟期进程有着重要影响,从而影响葡萄产量及品质[4]。有关果树利用加温设备或日光温室等进行促成栽培的研究报道较多[5-8],但加温设备种类多,加温效果不一。目前,国内使用电加温的报道主要集中在育苗、栽培技术等方面,对影响生长发育方面报道不多。使用电加温的方法能有效解决棚内极端低温问题,使塑料大棚在冬季能够种植喜温植物[9-12]。试验对冬季塑料大棚内休眠结束后的葡萄进行根区土壤加温处理,探讨其对设施葡萄环境因子、物候期、产量、品质效益及提早上市的影响。
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如图 1所示:2013年11月8至12月1日进行扣棚反保温管理后气温降低,日平均气温变化较稳定,为0~7.2 ℃,但也出现0 ℃以下的最低温,气温基本满足葡萄休眠对温度的要求。12月29日后,塑料大棚开始升温管理(保温被白天揭开夜间覆盖),气温呈上升趋势并稳定在较高水平,能够满足红地球葡萄需热量的积累,葡萄由休眠逐渐进入萌芽。2014年2月2日至2月9日,出现低温是由于下雪导致外界气温骤然下降,之后温度迅速回升。
图 2为2013年12月至2014年2月塑料大棚内各处理20.00 cm处土壤日平均温度变化图。可知:休眠期(11月8日至12月1日)各处理的土壤日平均温度为2.0~7.0 ℃,能够满足葡萄需冷量的需求。12月1日升温后,T20和T25处理下土壤温度变化相对稳定,波动范围分别为18.0~22.0 ℃和23.0~27.0 ℃,加温期间1月22日出现最低值为18.1 ℃。对照处理从1月20日开始变动在9.8~16.9 ℃。停止加温后(2 月18日),3个处理的根区土壤温度一致。各处理均能满足葡萄发芽的积温需求。
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由表 1可以得出:2013年12月2日葡萄需冷量满足后,随着需热量的逐步累积,3种处理下葡萄的萌芽率呈逐步上升趋势。其中T25处理在2014年1月11日结束萌芽期,萌芽所需天数为39 d;其次为T20处理,1月17日结束萌芽期,萌芽所需天数为45 d;最后为对照ck,2月7日结束萌芽期,萌芽所需天数为67 d。T25比T20提前6 d结束萌芽期,比ck提前28 d结束萌芽期。说明适当提高土壤温度可以提早打破塑料大棚内葡萄的生态抑制性休眠,提前解除休眠,提早萌芽,最终达到提早上市效果。
日期/(月-日) 不同温度处理下葡萄萌芽率/% T25 T20 ck 01-02 5.0 01-05 15.0 01-07 28.0 01-09 46.0 4.0 01-11 60.0 18.0 01-13 32.0 01-15 42.0 01-17 21 01-29 3.0 02-01 12.0 02-03 23.0 02-05 39.0 02-09 62.0 说明:T25萌芽天数为39 d;T20萌芽天数为45 d;ck萌芽天数为67 d。 Table 1. Statistics of germination rate and germination number with root zone soil heating and control for grape
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由表 2可以得出:塑料大棚根区土壤加温处理对物候期的长短均有不同程度的影响。T25和T20的萌芽期分别比ck提早26 d和20 d,始花期分别提前27 d和21 d,成熟期分别提早18 d和10 d,使成熟期提早到6月上旬至6月中旬。T25比T20萌芽期提早6 d,花期和成熟期均提早7 d。由此可知:根区加温可以明显提早葡萄物候期,其中T25处理促早效果最佳。T25处理和T20处理萌芽至成熟时间较对照拉长8~10 d。说明设施葡萄的成熟期与萌芽早晚直接相关。
处理 物候期/(月-日) 萌芽期 始花期 终花期 着色期 成熟期 T25 01-11 02-21 03-01 05-14 06-13 T20 01-17 02-28 03-08 05-23 06-20 ck 02-07 03-19 03-27 05-27 07-01 Table 2. Effects of root zone soil heating on the phonological phase of grape
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由图 3可知:根区土壤加温对葡萄新梢长度和粗度具有一定的影响,3种处理下新梢生长规律基本相似。由于T25和T20处理萌芽比ck早,新梢生长动态表现为“单S”型曲线,长度和粗度均大于ck。萌芽约2个月后(4月7日摘心)新梢几乎停止生长,变化较稳定。葡萄树体结构和留梢密度、摘心方法,对其生长发育,果实质量和产量都有直接影响。
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由表 3 可知:根区加温对单株新梢数的影响较小,各处理间差异不显著,T25处理下单梢花穗数和单株果穗数均比 T20处理和ck多,存在显著性差异(P<0.05),T20处理与ck之间单梢花穗数存在显著性差异(P<0.05),单株果穗数差异不显著。说明适当提高萌芽期土壤温度可增加花穗数和果穗数,可提高产量。
处理 单株新梢数:/(个·株-1) 单梢花穗数/(个·株-1) 单株果穗数/(个·株-1) T25 7a 1.4a 6a T20 5a 1.2b 4b ck 5a 0.9c 4b 说明:同列不同小写字母表示差异显著性达α=0.05水平。 Table 3. Effects of root zone soil heating on development of inflorescence for grape
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表 4为不同处理下成熟果粒的品质性状。由表 4可得:3种处理间果粒横径、纵径、果粒质量差异不显著,T25处理平均穗质量与ck存在显著性差异(P<0.05)。T25处理可溶性固形物和维生素C质量分数均比ck高,与T20处理差异不显著。T25处理比ck酸质量分数低,可溶性固形物和维生素C质量分数分别比ck高,存在显著性差异(P<0.05),与T20总酸质量分数和维生素C质量分数无显著差异,与可溶性固形物质量分数存在显著性差异(P<0.05)。T20处理与ck可滴定酸质量分数和可溶性固形物质量分数无显著差异,与维生素C质量分数有显著性差异(P<0.05)。说明适当提高土壤温度可促进可溶性固形物和维生素C质量分数的积累和可滴定酸的下降,提高葡萄果实的品质。
处理 果粒横径/mm 果粒纵径/mm 果粒质量/g 果穗质量/g 可溶性固形物 /(g·kg-1) 可滴定酸/ (g·kg-1) 维生素C/( mg·kg-1) 固酸比 T25 26.68 a 23.01 a 8.14 a 781.51 a 172.8 a 2.4 a 12.71 a 72.29 T20 25.67 a 22.52 a 7.77 a 773.67 a 161.6 ab 2.6 a 12.40 a 62.23 ck 26.24 a 22.83 a 8.08 a 667.35 b 145.3 b 3.1 b 8.90 b 47.19 说明:同列不同小写字母表示差异显著性达α=0.05水平。 Table 4. Effects of root zone soil heating on quality for grape
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由表 5可以得出:根区加温处理能明显提高葡萄栽培效益。由于管理中实行控产栽培,各处理间产量差异不大,物候期的提早使塑料大棚T20和T25处理的批发价格由12.00元·kg-1分别提高到15.00元·kg-1和 20.00元·kg-1,产值提高了35.40%和83.00%,虽然加温成本明显高于对照处理,但T20和T25处理的效益分别比对照处理提高了60.00%和45.20%,增效明显。
处理 产量/(kg·667 m-2) 单价/(元·kg-1) 产值/(元·667 m-2) T25 1 500.00 20.00 30 000.00 T20 1 460.00 15.00 21 900.00 ck 1 360.00 12.00 16 320.00 Table 5. Effects of root zone soil heating on economic efficiency for grape