洛川苹果花期防冻试验效果分析

雷延鹏 孙智辉 宗廷国 刘志超 曹雪梅

摘要：通过对洛川苹果花期防冻试验效果进行综合分析，提出了黄土高原地区在辐射降温天气影响下经济有效的防霜措施。结果表明，喷施防冻剂和烟雾防霜使得苹果坐果率提高了一倍，效果明显，成本低，是值得全面推广的措施。空气扰动防霜，在安装风机前应对当地空气温度进行监测，确保气象条件适宜。喷水防霜和热风机防霜，需要电力保障和充足的水储备，在黄土高原地区不适宜大面积推广，在经济价值高的小地块可适当应用。

关键词：苹果花期;防冻试验;洛川

中图分类号：S666.1;S426         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）01-0081-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.01.019           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Analysis on the Effects of Anti-freezing Test During Luochuan Apple Flowering Period

LEI Yan-peng1，SUN Zhi-hui1，ZONG Ting-guo2，LIU Zhi-chao1，CAO Xue-mei1

（1.Meteorological Bureau of Yanan，Yanan 716000，Shaanxi，China;2.Meteorological Bureau of Luochuan，Luochuan 727400，Shaanxi，China）

Abstract： Based on the comprehensive analysis on the anti-freezing test effect during Luochuan apple flowering period， a cost-effective anti-frosting measure under the influence of radiation cooling weather in the Loess Plateau was proposed. The conclusions show that spraying antifreeze and smoke anti-frost make the fruit setting rate doubled， the effect is very obvious， and the cost is low， which is a measure worthy of comprehensive promotion. The air is disturbed and frostproof. Before installing the fan， the local air temperature should be observed to ensure the meteorological conditions are appropriate. Water spray and frost protection and hot air blower anti-frost need electric power guarantee and sufficient water reserve， which is not suitable for large-scale promotion in the Loess Plateau region， and can be suitably applied in small plots with high economic value.

Key words： apple flowering; anti-freezing  test; Luochuan county

2018年清明时节，中国北方果品产区普遍发生低温冻害，其中甘肃、宁夏、陕西、山西的果树受害最为严重，新疆、河北、河南、山东、辽宁冻害较轻。清明冻害危害重的原因有四：一是降温之前气温高，果树物候期比常年提前一周左右。二是降温急速，降幅大。2018年4月6日、7日凌晨，西北强冷空气急速南下，气温骤降，降幅8～18 ℃。三是低温持续时间长。有害低温延续时间达6 h左右。四是大风、雨、雪、冰雹、降温齐头并进[1]。

陕西省洛川县位于黄土高原腹地，苹果是当地的主导产业，霜冻也是苹果生产中主要气象灾害之一[2]。在这次降温过程中影响巨大，全县有3.27万hm2苹果受冻，据果业部门调查分析，与上一年相比，2018年预计减产21.2万t，减产率23.5%。2018年4月7日凌晨，在洛川蘋果气象试验站进行了多种防霜试验，对这次试验进行技术总结，分析经验教训，以期为以后的防霜工作提供依据。

1  试验期间温度变化和苹果物候

根据洛川国家基准气候站观测数据，2018年4月5日以后，洛川出现了较强的刮风降温天气，过程中2 min平均风速为6.8 m/s，最大达到13.9 m/s，到4月6日20：00后，风速逐渐减小，4月7日5：00-7：00，风速为0，8：00风速为0.1m/s。

温度变化受冷空气影响，4月6日最高气温只有8.2 ℃，23：00以后温度快速下降，7日2：30开始温度降至-2 ℃以下，至凌晨6：30-7：00之间温度降至最低，达到-5.9 ℃，之后温度快速升高，8：00以后温度升至-2 ℃以上，温度低于-2 ℃持续时间达到5.5 h。这次苹果花期冻害天气过程温度低（有记录以来苹果花期最低温度）、低温持续时间长、风速小，是一次典型的辐射降温天气过程，是一次难得的可进行各种方法防冻试验的过程，从冻害调查来看，地势地洼处冻害更加严重，地势高通风好的地块冻害相对轻。

4月7日，试验站苹果进入盛花期，是近年来冻害影响期间惟一的一次处于盛花期的冻害过程。这次降温也是近年来苹果花期温度最低、影响最为严重的一次冻害过程[2，3]。

2  防霜效果分析

在距风机15 m处安装小气候梯度观测塔3个，观测2、4、6、8、10 m高度温度、湿度和风速，在喷水试验区安装温度观测仪器一套。观测仪器为：AV-14TH温度传感器（测量温度量程-45～65 ℃，精度±0.1 ℃）;AV-30WS型风速风向传感器（北京雨根科技有限公司，量程0～60 m/s，精度±0.5 m/s）。在其他试验区安装温度观测记录仪（HOBO Pro Temp Logger），距地高度为1.5 m，每隔10 min记录一次数据。在距试验站约300 m的地方建有洛川国家基准气候站。根据温度变化，在夜间2：00，温度降至-1.7 ℃，开始启动防霜，至凌晨6：00因烟雾燃尽，停止防霜。

2.1  空气扰动防霜

空气扰动防霜设备为DFC1030-3K型防霜风机10台，风扇扇页直径100 cm，电机功率2.48 kW。试验期间，通过风机运转，使上下层空气充分融合，使得温度提升，风机运行期间，平均提升2、4 m高度处温度0.5 ℃。但是由于试验地地形原因，逆温不明显，10 m与2 m处温差只有0.6 ℃，也可以说基本没有逆温，使空气扰动防霜不能产生效果。

空气扰动防霜依靠的近地层逆温，洛川2次霜冻过程夜间近地层逆温强度分析，平均达到2 ℃以上，最大值可达4 ℃[4]。如果按平均值2 ℃分析，当近地层温度达到-5.9 ℃时，10 m高度温度也接近-4 ℃，温度也远低于苹果花冻害指标，按最大值4 ℃计算，10 m高度温度接近-2 ℃，也低于苹果花冻害指标，空气扰动方法作用就很小，所以地面温度、逆温在什么条件下空气扰动防霜能产生作用，以及运行时间长短均需要今后试验确定。

每个风机每小时耗电2.48 kW·h，共运行4 h。10台风机总耗电100 kW·h，电费0.51元/（kW·h），电费为51元。空气扰动防霜运行成本低，但一次性建设成本高。对照区苹果花和空气扰动试验区苹果花分别见图1和图2。

2.2  暖风机防霜

暖风机选用国产永备燃油热风机， 型号为TORNADO115，输出热量为115 kW/h，输出风量为5 000 m3/h，平均油耗10.6 L/h，油箱容积55 L。燃油热风机是一种依靠燃油制热的环境风加热设备，产品为整体式成套设备，不需加装室外机或其他辅助设备，加满柴油，接通电源即可正常工作。具有风量大、出风急促、出风温度高、可根据设定温度自动开关机等优点。多用于厂房仓库、畜牧养殖育苗采暖等室内，用于野外苹果花防冻试验还是首次，在厂家设计和使用时没有考虑柴油的保温抗冻问题，输油管裸露在外，试验时加了0号柴油，致使机器运行较短时间后柴油凝固，自动熄火，试验中止。

2.3  烟雾防霜

在果园北侧用树枝、锯末和霜冻烟雾发生器做成烟堆两个，持续燃烧3 h。熏烟期间，温度在-2.8～-3.4 ℃变化，烟雾的产生量不固定，时多时少，加之很轻，随风飘走，当烟雾浓时温度就高，反之温度低，效果最好时比对照区温度提高了1.7 ℃。在烟雾笼罩的地方，果树坐果率明显高于对照区。根据在洛川阿寺村、芦家河的对比调查，富士花序受冻率为65%、75%，而熏烟区受冻率为33%，通过熏烟将冻害程度降低了50%或以上。芦家河距试验地只有1 km，阿寺村较远，约13 km。當日最低气温来看，阿寺村与试验地温度基本相同，处在同一影响区。熏烟防冻效果非常明显（图3）。

烟雾防霜时，耗费了霜冻烟雾发生器6个，以及树枝和锯末。烟雾发生器成本不足1 500元，树枝和锯末就地取材，不计算成本。烟雾防霜成本也很低。保护了面积约2 000 m2，坐果率提高了1倍，估算可增加收入15 000元。

2.4  防冻剂试验

在洛川县槐柏镇贝郊村一户果园进行防冻剂防冻试验，果园面积1.2 hm2，喷防冻剂一箱6桶，每桶2.5 L。槐柏镇4月7日最低气温-2.9 ℃。今年共计套袋8.4万，较去年减少30%。与周围农户对比，坐果率提高了一倍。防冻剂的效果与该地温度偏高有关，槐柏镇气温-2.9 ℃，是当日洛川县温度最高的地方，说明在该温度条件下，利用防冻剂防霜是可行的。

每桶防冻剂的价格是80元，6桶共计投入480元。按照坐果率提高一倍来计算，多坐果4.2万个苹果，可多产出10 000 kg，按照每6元/kg估算，可多产出6万元。成本约1.8元/kg，成本支出1.8万元，可多收入4.2万元。投入产出比高。

2.5  喷水试验

采用间断性喷水试验，共有3组喷头，每组持续喷水15 min，喷水持续到凌晨5：00，树体上挂满冰，花朵被冰包围（图4、图5）。在喷水时，由于水的凝结释放潜热，可使气温短暂小幅提升，但停止喷水后温度又很快下降。如4：00-4：20喷水时，空气温度提升了0.2 ℃，停止喷水后，温度在10 min内下降了0.5 ℃。喷水还造成了温度上升缓慢，清晨太阳出来后，温度开始回升，未喷水区7 h以后温度上升快，在1 h内温度由-5.9 ℃升至-1.5 ℃，喷水区在1 h内温度只上升了2 ℃，9 h后温度达到-1.5℃，比未喷水区慢了一倍。

喷水防霜试验最终结果是失败的，果园受冻最严重，苹果基本绝收。原因是喷水开始时间迟、结束时间早，中间没有持续喷水，造成了低温持续时间加长，冻害更加严重的局面[5]。如果没有进行防霜试验，在-5.9 ℃的情况下，对比其他地方调查结果，花序冻害率也能达到重度冻害程度[2，3]。喷水防霜试验失败造成的损失不大，每667 m2地损失不足千元。

3  小结

2018年4月7日，在陕西洛川出现一次典型的辐射降温天气过程，试验站最低温度达到-5.9 ℃，当时苹果已处于盛花期，是近年来冻害影响期间惟一的一次处于盛花期，也是温度最低、影响最为严重的冻害过程。试验结果来看，喷施防冻剂在-3 ℃的温度条件下，产生了明显的效果。烟雾防霜提高了温度，最高时达到1.7 ℃，在-5.9 ℃的温度条件下，坐果率提高了1倍，效果非常明显。在辐射降温天气影响条件下，烟雾防霜成本低，是非常有效的措施。但烟雾防霜过程中出烟量的大小、需多少烟堆、风速的影响等因素均不好掌握，今后需加大试验力度，总结出一套可参考的技术标准。

试验站特殊的地形，导致近地面空气基本无逆温，制约了空气扰动防霜效果。因此，在安装风机前，应对当地空气温度进行观测，确保气象条件适宜。喷水防霜和热风机防霜，需要电力保障和充足的水储备，在黄土高原地区不适宜推广。霜冻的预防是一项复杂的技术，本次试验采用的单一方法，但霜冻的防御需综合应用多种方法，有待进一步研究。

参考文献：

[1] 邓武杰.2018清明冻害严重 苹果市场影响深远[EB/OL].http：xinwen.eastday.com/a/180409143210689.html，2018-04-09.

[2] 孙智辉，马远飞，高志斌.洛川苹果花期冻害气候特征及人工防霜可行性探讨[J].农学学报，2015，5（11）：109-112.

[3] 雷延鹏，孙智辉，曹雪梅，等.新世纪以来延安5次苹果花期冻害影响分析[J].中国农学通报，2018，34（32）：102-107.

[4] 曹雪梅，雷延鹏，王  鹏，等.洛川近地层夜间气温逆温特征及空气扰动防霜可行性分析[J].农学通报2016，6（5）：82-86.

[5] HAMER P J C，杨  帆.苹果花和芽的热量平衡——喷灌防霜的需水量[J].气象科技，1988（2）75-82.