葡萄根区土壤温度动态变化研究

刘全仁，陵军成

（1 甘肃祁连山国家级自然保护区管理局哈溪保护站，甘肃天祝 733206；2天祝县林业工作站）

温度、光照、水分和土壤是植物生长的必要条件，现阶段温度对植物生长的影响研究较多[1]，但大多数都是研究气温对植物生长和产量的影响[2]，对于根区温度即土壤温度的研究较少[3]。在农业和林业生产中，土壤温度和空气温度都会对植物的生长产生影响。土壤温度影响根系的活力和呼吸，从而影响根系对水分和矿质离子的吸收和转运[4]。除此之外，土壤温度还间接影响水分极性和对矿质离子的溶解度，从而影响土壤中各种生化反应的进程[5]，土壤温度还影响微生物的繁殖和生长，从而影响土壤团粒结构[6]。在日光温室栽培条件下，葡萄生长环境相对封闭，白天气温高，昼夜温差大，灌水频繁，这些都会影响土壤温度，对葡萄的生长影响很大。以高寒冷凉区日光温室葡萄栽培模式为例，研究了葡萄根区土壤温度的日变化、年变化和灌水后动态变化，以期为葡萄根区土壤温度人工调控和增产增收提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在甘肃省天祝藏族自治县林业局示范园区，地处36°31′40″～36°35′25″N，102°07′15″～102°12′32″E，海拔2450m、属大陆性高原季风气候区域。年平均气温2.8℃，1月份平均气温2℃以下，7月份平均气温24℃，年日照2500h，≥10℃的积温2400℃，早霜8月下旬，晚霜4月下旬，无霜期135d，年平均降水量365mm。土壤类型为栗钙土，土层深厚。近年来天祝县利用当地冷凉的气候资源和充足的光照发展日光温室葡萄延迟栽培，葡萄栽培设施为土墙体、钢屋架、双层草帘保温日光温室，温室长70m、宽7m。供试品种为4年生红地球葡萄（Vitis Vinifera L.‘Red globe’）嫁接苗，砧木为贝达，南北行向栽植，行距×株距（1.8m×0.7m），树形为有干双臂“Y”，产量控制在23800～25000kg/hm2。灌溉方式为膜下沟灌，每次每沟灌溉量3m3。

1.2 试验方法

2018年1～12月在试验地随机抽取日光温室3座，每座日光温室沿东西方向随机设置6 个观测点，共设18 个观测点。在每个观测点安装DSR-T 温度自动记录仪（厦门恩莱自动化科技有限公司生产），观测记录葡萄根区不同土层地表、20cm、40cm 和60cm 处土壤温度。温度自动记录仪安装时先垂直地面用土钻打不同深度安装孔，然后将温度自动记录仪感应头伸入安装孔内，然后用细土填实安装孔，温度自动记录仪设定每隔10min 记录1 次。试验结束后将数据导出，利用Excel2003 和DPS6.01 软件对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 根区不同土层温度日变化比较

由图1 可知，在日光温室栽培条件下，葡萄根区不同土层地表、20cm 和40cm 处温度日变整体呈近似抛物线形变化，土层60cm 处温度日变化整体呈近似直线变化。不同土层在不同时刻土壤温度均随着土层深度的增加而降低，不同土层在不同时刻土壤温度由高到低的排序均为地表＞20cm＞40cm＞60cm。不同土层地表、20cm 和40cm 处温度日变化在2～6 时变化缓慢，呈近似直线变化，6～16 时呈上升趋势变化，16～24 时呈下降趋势，土壤温度在2 时分别为15.47℃、12.56℃和10.55℃，随后变动到6 时的15.64℃、12.36℃和10.15℃，变幅分别为0.17℃、0.20℃和0.40℃，再由6时分别上升到16 时最高点21.25℃、17.08℃、14.18℃，变幅分别为5.61℃、4.72℃和4.03℃，随后由16 时最高点分别下降到24 时的15.48℃、13.45℃和10.42℃，变幅分别为5.77℃、3.63℃和3.76℃。土层60cm 处温度日变化整体平缓，在6.06～6.46℃之间变动，变幅为0.40℃。

图1 根区不同土层温度日变化

图2 根区不同土层温度年变化

2.2 根区不同土层温度年变化比较

由图2 可知，在日光温室栽培条件下，葡萄根区不同土层地表、20cm、40cm 和60cm 处温度年变化在1～4月变化平缓，呈近似直线变化，4～12月呈近似抛物线形变化。不同土层在不同月份土壤温度均随着土层深度的增加而降低，不同土层在不同月份土壤温度由高到低的排序均为地表＞20cm＞40cm＞60cm。不同土层地表、20cm、40cm 和60cm 处温度年分别由1月的6.46℃、5.57℃、5.15℃和4.02℃缓慢上升到4月份的6.96℃、6.06℃、5.65℃和4.50℃，变幅分别为0.50℃、0.49℃、0.50℃和0.48℃，再由4月份先上升到8月份最高点23.25℃、19.08℃、16.18℃和9.22℃，变幅分别为16.29℃、13.02℃、10.53℃和4.72℃，再由8月份的最高点分别下降到12月的15.38℃、12.44℃、9.00℃和5.60℃，变幅分别为7.87℃、6.64℃、7.18℃和3.62℃。

2.3 灌水后根区不同土层温度变化比较

由图3 可知，在日光温室栽培条件下，灌水后葡萄根区不同土层地表、20cm 和40cm 处温度随着时间的推移先降低后升高，整体呈倒抛物线形变化。不同土层灌水后土壤温度均随着土层深度的增加而降低，不同土层灌水后在不同时间土壤温度由高到低的排序均为地表＞20cm＞40cm＞60cm。不同土层灌水后地表、20cm 和40cm 处温度分别由灌水前（0天）的最高点23.46℃、15.57℃和11.53℃下降到灌水后第4天的最低点12.70℃、9.24℃和8.04℃，变幅分别为10.76℃、6.33 和3.49℃，再由灌水后第4天的最低点上升到灌水后第11天的21.56℃、15.48℃和11.34℃，变幅分别为8.86℃、6.24℃和3.30℃。土层60cm 处温度灌水后变化整体平缓，近似直线变化，在7.52～6.18℃之间变动，变幅为1.34℃。

图3 灌水后根区不同土层温度变化

3 结论与建议

试验结果表明，一日之中不同时刻、一年之中不同月份和灌水后不同时间土壤温度均随着土层深度的增加而降低。浅层土壤地表、20cm 和40cm 处温度在2～6时、1～4月近似直线变化，在6～24 时、4～12月呈抛物线形变化，在灌水后0～11天呈倒抛物线形变化，而深层土壤60cm 处温度日变化、年变化和灌水后变化较平缓，呈近似直线变化。在试验地高寒冷凉区日光温室栽培条件下，葡萄1～4月份覆盖草帘休眠，日光温室内没有光照，温度较低，不同土层土壤温度均低于生物学零度（7℃），4～12月份揭去覆盖物草帘后葡萄见光正常生长，但土壤温度始终低于气温，任志雨等[7]认为土壤比热大，自身的缓冲作用降低了土壤温度的变化速度。Apostol 等[8-9]在空气温度一致的设施环境中，利用营养液培养红橡木苗，发现根区温度在10℃时根系对O2的吸收量仅为25℃时的65%，随后土壤温度逐渐升高至25℃时，根系呼吸作用增强，对水分和养分的吸收能力增加。王帘里等[10]研究表明，土壤温度的升高能够促进作物根区土壤中矿物质的分解，有机质的矿化等物理、化学及生物反应进程加快，增大盐类的溶解度，有利于作物根系的吸收，进而促进作物生长发育。在试验地高寒冷凉区日光温室栽培条件下，不同土层的温度远远低于25℃，可以通过提高土壤温度的措施来促进葡萄根系对水分和矿质离子的吸收和转运，从而达到促进生长和增产的目的。但在生产实践中也发现葡萄揭去草帘升温后（4月份），土壤温度骤升，根系休眠突然打破，伤流加重，营养流失，灌水后土壤温度骤降，根系活力减弱，叶片发生黄化，落花落果加重。因此，在生产实践中应缓慢升温，延长升温周期，使土壤温度平稳过渡，在灌水时因小水勤灌，防止灌水后土壤温度骤降。同时在提高气温升高土温时，应随时监测气温和土温的变化，不要因为提高土壤温度而使气温过高，致使葡萄地上部分枝叶发生灼伤，加重果实日灼。