果树防霜新型产品的应用研究

2014-05-01兰学成丁改秀王保明王保国

山西农业科学 2014年4期

兰学成，丁改秀，王保明，王保国

（1.中北大学化工与环境学院，山西太原030051；2.山西省农业科学院园艺研究所，山西太原030031）

早春正值冷暖过渡季节，北方地区经常受到强冷空气的侵袭，气温猛烈下降，使正在开花、坐果的果树遭受低温伤害。当遇寒流时，如果果园局部气温降到-2℃以下，则会凝霜，使果树遭到霜害，严重影响果树的坐果率[1]。

目前，国外为改变植物环境小气候，探索出一些比较成功的措施。如用加热器和鼓风机防止霜冻[2]；用炭黑等覆盖地面以改变地面的局部辐射平衡[3]；采用分子膜为植物生长创造有利的小气候条件或利用泡沫覆盖幼苗等。在北欧、美国等一些地区和国家，喷灌法已成为主要的防霜手段[4]。日本防霜用被覆法、送风法、加热法、熏烟法等[5-7]。这些措施都能有效地预防果树霜冻，但在实际应用中并没有得到有效推广。主要原因为：（1）造价高昂，增加了农民的经济负担；（2）操作复杂，不利于田间地头复杂情况应用。

而传统方法用杂草、谷壳、木屑、落叶熏烟更容易操作和应用[8-9]。但传统熏烟方法易造成资源的浪费和环境污染，同时防霜效果也不明显。而果树新型防霜产品（发明专利号：201310003313.8）[10]是一种发热发烟药剂。当寒流来临时，点燃果树新型防霜产品后，能在果树近地内形成浓厚的烟幕保护层以及产生一定量的热能，借此烟幕效应和热效应来有效地预防和减轻霜冻为害[11-12]。

仁用杏是山西山地、丘陵地带农民的主要经济果树之一，但每年受霜冻影响，产量低下，更有甚者绝收，严重影响农民的收入。因此，生产中急需解决防霜冻的问题。山西省农业科学院专利项目组为了验证新型发热发烟剂作为果树防霜新型产品的实际防霜效果，在早春时节遭遇霜冻伤害的仁用杏园进行防霜试验，旨在为果树防霜新型产品的大范围推广提供技术支撑。

1 材料和方法

1.1 试验材料

仁用杏为20年生龙王帽品种，株行距4.0m×5.0m，正常管理。发热发烟药剂为果树新型防霜产品（发明专利号：201310003313.8，由山西省农业科学院园艺研究所申请）[10]，以锯末为载体，添加数种发烟剂、氧化剂、还原剂等材料（图1）。防霜产品为中空立方体，边长200mm，中间圆柱体，直径60mm，质量约1.5 kg。

1.2 试验仪器

自动防霜报警仪（山西省农业科学院园艺研究所专利产品），HUATO温度自动记录仪（深圳市华图测控系统有限公司）。

1.3 试验方法

试验于2013年4月在山西省大同市浑源县吴城乡（地理坐标为 E113°23′～ E113°58′，N39°22′～N39°52′）[13]仁用杏园中进行。仁用杏园为 667m2，设3个处理，分别为：处理1.每公顷放置240块产品，每块产品距离为6.5m，分布面积平均为41.7m2；处理2.每公顷放置375块产品，每块产品的距离为5.2m，分布面积平均为26.7m2；处理3.仁用杏园处于自然环境中，不安置产品，设为对照。

1.4 测试项目及方法

测试项目为升温效果、发烟效果、花朵受冻率。

在晚霜冻发生前一天，将果树防霜新型产品按试验设计方案要求放置在试验园内。将自动防霜报警仪的受冻临界温度设置为-1℃，挂在距地面1.5m高的试验园中。将HUATO温度记录仪设置为每分钟记录一次，处理1中HUATO布置在距产品3m、距地面1.5m处；处理2中HUATO布置在距产品2.5m、距地面1.5m处。每种处理各安放2组HUATO。

自动防霜报警仪发出报警后，用报纸及时将产品点燃，然后开始计时，用目测法和HUATO温度记录仪分别测定产品的烟幕和升温效果。6 h后调查各处理的花朵受冻率。

升温测试：当寒流来临时，外界环境温度达到-1℃时点燃产品。利用温度记录仪，记录下自点燃开始到霜冻结束整个过程中的温度变化值。

发烟效果测试：本试验对产品发烟情况的考核基于2个方面。一方面，发烟量的大小，即发烟量能否覆盖整个试验园；另一方面，烟幕的持续性和稳定性，即烟幕在一定时间段内（出现霜情的这段时间内）能够持续稳定的存在，不会随意飘动游走[14-15]。

为了综合评定烟幕的持续性和稳定性，试验采用能见度来表征。能见度又称为可见度，指物体能被正常目力看到的最大距离，也指物体在一定距离时被正常目力看到的清晰程度。所以，能见度可从另一方面体现发烟的大小和稳定程度[16]。

冻花率测试：每处理重复3次，每次调查花数在100朵以上，分别记录受冻花数、未受冻花数、总花数。冻花率＝受冻花数/总花数×100%。

2 结果与分析

2.1 燃烧时间和发热效果测试

果树防霜产品的燃烧发烟情况如图2所示。防霜产品可以用报纸轻易点燃，点燃后立刻释放出热和烟，无明火，燃烧稳定，发烟时间为8～10min，发热持续1.5～2.0 h。1.5 kg的单块防霜产品理论燃烧热为40 775.9 kJ。

从图3可以看出，防霜产品发热迅速，且能连续供热，保持温度不断上升。经观测，防霜产品在点燃1 h后依然具有很高的燃烧温度。2种处理温度明显高于对照仁用杏园温度。经防霜产品点燃快速散热后，2种处理的仁用杏园温度都维持在-2℃以上，避免了霜冻对花朵造成的危害。处理1的平均温度提高1.5～2.0℃，处理2的平均温度提高2～3℃。由此可见，防霜产品能明显提高试验园的环境温度，随着防霜产品用量的增加，温度提高的幅度增大。

2.2 发烟时间和效果测试

点燃防霜产品之后，即刻生成烟雾。从点燃开始到烟幕布满试验园，处理1需要2.5min，处理2仅需要1.5min。处理1的最终发烟覆盖面积为试验园面积的2～3倍，处理2的最终发烟覆盖面积为试验园面积的4～5倍。

防霜产品连续发烟10～16min，且在霜冻期间都能较好地覆盖在试验园中，具有很强的稳定性，持续时间超过1.5 h。

从表1可以看出，烟幕稳定维持时间都可以达到1 h以上。在20min时，烟幕达到最大值，40min后开始逐渐扩散，能见度恢复到正常环境范围内则需要1.5 h以后。由于处理2放置的除霜剂多，故其能见度低，发烟浓度远远大于处理1。说明防霜产品产生大量的烟雾，能够在果园形成比较稳定的“烟云”，覆盖地面且笼罩于果树周围，具有驱赶寒流、防止寒流下降的作用，以减少平流霜冻以及辐射霜冻对果树作物的危害。

表1 能见度变化（2013-04-29） m

2.3 冻花率分析

从表2可以看出，对照的冻花率为57.66%，处理1，2的冻花率分别为6.75%和4.43%，说明果树新型防霜产品的防霜效果非常显著。从处理1和处理2对比来看，冻花率相差2.3百分点，可见增加防霜产品的数量能有效降低冻花率。

表2 冻花率测试结果

3 结论

（1）本研究结果表明，这种果树新型防霜产品能很好地预防早春晚霜冻给果树带来的灾害。

（2）处理1的大田温度平均提高1.5～2.0℃，处理2的大田温度平均提高2～3℃，且升温迅速，持续时间长。2种处理的发烟覆盖面积为仁用杏试验园面积的2～3倍和4～5倍，维持时间长，达1.5 h；烟幕浓厚，可见度低；2种处理的发烟量均可满足试验对烟幕的要求。就冻花率而言，2个处理的冻花率分别是6.75%和4.43%，远远低于对照的冻花率（57.66%）。

（3）升温范围、发烟情况和冻花率的综合试验结果表明，当霜冻较轻时可采取处理1，当霜冻较严重时可采取处理2。

该果树新型防霜产品取材广泛，原材料低廉，加工方便，成品易于搬运，在田间地头应用灵活，易于点燃，燃烧稳定，无明火，能持续提供热量达1.5 h，发烟量更是可以满足除霜冻要求，使冻花率大大降低，应用前景广阔。

［1］史宽，杨鉴普.花期霜冻规律及预防调查 [J].山西果树，2005（1）：27-29.

［2］杜志明.国外烟幕技术发展综述[J].电子对抗，1997（2）：31-36.

［3］王思雄.自制烟雾剂防霜效果好[J].西北园艺，2005（2）：49.

［4］ Andrew Bootsma，Murray Brown D.Freeze protection methods for crops[D].North Carolina：NCSTATEUNIVERSITY，2006.

［5］潘功配.现代烟火技术的新进展[J].含能材料，1995（3）：14-18.

［6］郅明辉，孙改平.春季果树防霜冻技术 [J].农技服务，2007，24（6）：61.

［7］王美秀，刘学桥，刘京立.几种气雾剂及烟雾剂对蚊、蝇、蟑螂的毒杀效果试验研究 [J].中国媒介生物学及控制杂志，1992，3（6）：393-395.

［8］沈维冰.农用烟剂现状及发展趋势 [J].安徽农学通报，2007，13（15）：149.

［9］陈书兵，李伟.化学与发烟剂[J].化学教育，2008（4）：5，17.

［10］丁改秀，兰学成.一种果树化学燃料防霜剂及其制备方法和应用：中国，201310003313.8[P].2013-05-01.