蘭學(xué)成，丁改秀，王保明，王保國

（1.中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，山西太原030051；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，山西太原030031）

早春正值冷暖過渡季節(jié)，北方地區(qū)經(jīng)常受到強(qiáng)冷空氣的侵襲，氣溫猛烈下降，使正在開花、坐果的果樹遭受低溫傷害。當(dāng)遇寒流時(shí)，如果果園局部氣溫降到-2℃以下，則會(huì)凝霜，使果樹遭到霜害，嚴(yán)重影響果樹的坐果率[1]。

目前，國外為改變植物環(huán)境小氣候，探索出一些比較成功的措施。如用加熱器和鼓風(fēng)機(jī)防止霜凍[2]；用炭黑等覆蓋地面以改變地面的局部輻射平衡[3]；采用分子膜為植物生長創(chuàng)造有利的小氣候條件或利用泡沫覆蓋幼苗等。在北歐、美國等一些地區(qū)和國家，噴灌法已成為主要的防霜手段[4]。日本防霜用被覆法、送風(fēng)法、加熱法、熏煙法等[5-7]。這些措施都能有效地預(yù)防果樹霜凍，但在實(shí)際應(yīng)用中并沒有得到有效推廣。主要原因?yàn)椋海?）造價(jià)高昂，增加了農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；（2）操作復(fù)雜，不利于田間地頭復(fù)雜情況應(yīng)用。

而傳統(tǒng)方法用雜草、谷殼、木屑、落葉熏煙更容易操作和應(yīng)用[8-9]。但傳統(tǒng)熏煙方法易造成資源的浪費(fèi)和環(huán)境污染，同時(shí)防霜效果也不明顯。而果樹新型防霜產(chǎn)品（發(fā)明專利號：201310003313.8）[10]是一種發(fā)熱發(fā)煙藥劑。當(dāng)寒流來臨時(shí)，點(diǎn)燃果樹新型防霜產(chǎn)品后，能在果樹近地內(nèi)形成濃厚的煙幕保護(hù)層以及產(chǎn)生一定量的熱能，借此煙幕效應(yīng)和熱效應(yīng)來有效地預(yù)防和減輕霜凍為害[11-12]。

仁用杏是山西山地、丘陵地帶農(nóng)民的主要經(jīng)濟(jì)果樹之一，但每年受霜凍影響，產(chǎn)量低下，更有甚者絕收，嚴(yán)重影響農(nóng)民的收入。因此，生產(chǎn)中急需解決防霜凍的問題。山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院專利項(xiàng)目組為了驗(yàn)證新型發(fā)熱發(fā)煙劑作為果樹防霜新型產(chǎn)品的實(shí)際防霜效果，在早春時(shí)節(jié)遭遇霜凍傷害的仁用杏園進(jìn)行防霜試驗(yàn)，旨在為果樹防霜新型產(chǎn)品的大范圍推廣提供技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

仁用杏為20年生龍王帽品種，株行距4.0m×5.0m，正常管理。發(fā)熱發(fā)煙藥劑為果樹新型防霜產(chǎn)品（發(fā)明專利號：201310003313.8，由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所申請）[10]，以鋸末為載體，添加數(shù)種發(fā)煙劑、氧化劑、還原劑等材料（圖1）。防霜產(chǎn)品為中空立方體，邊長200mm，中間圓柱體，直徑60mm，質(zhì)量約1.5 kg。

1.2 試驗(yàn)儀器

自動(dòng)防霜報(bào)警儀（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所專利產(chǎn)品），HUATO溫度自動(dòng)記錄儀（深圳市華圖測控系統(tǒng)有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2013年4月在山西省大同市渾源縣吳城鄉(xiāng)（地理坐標(biāo)為 E113°23′～ E113°58′，N39°22′～N39°52′）[13]仁用杏園中進(jìn)行。仁用杏園為 667m2，設(shè)3個(gè)處理，分別為：處理1.每公頃放置240塊產(chǎn)品，每塊產(chǎn)品距離為6.5m，分布面積平均為41.7m2；處理2.每公頃放置375塊產(chǎn)品，每塊產(chǎn)品的距離為5.2m，分布面積平均為26.7m2；處理3.仁用杏園處于自然環(huán)境中，不安置產(chǎn)品，設(shè)為對照。

1.4 測試項(xiàng)目及方法

測試項(xiàng)目為升溫效果、發(fā)煙效果、花朵受凍率。

在晚霜凍發(fā)生前一天，將果樹防霜新型產(chǎn)品按試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案要求放置在試驗(yàn)園內(nèi)。將自動(dòng)防霜報(bào)警儀的受凍臨界溫度設(shè)置為-1℃，掛在距地面1.5m高的試驗(yàn)園中。將HUATO溫度記錄儀設(shè)置為每分鐘記錄一次，處理1中HUATO布置在距產(chǎn)品3m、距地面1.5m處；處理2中HUATO布置在距產(chǎn)品2.5m、距地面1.5m處。每種處理各安放2組HUATO。

自動(dòng)防霜報(bào)警儀發(fā)出報(bào)警后，用報(bào)紙及時(shí)將產(chǎn)品點(diǎn)燃，然后開始計(jì)時(shí)，用目測法和HUATO溫度記錄儀分別測定產(chǎn)品的煙幕和升溫效果。6 h后調(diào)查各處理的花朵受凍率。

升溫測試：當(dāng)寒流來臨時(shí)，外界環(huán)境溫度達(dá)到-1℃時(shí)點(diǎn)燃產(chǎn)品。利用溫度記錄儀，記錄下自點(diǎn)燃開始到霜凍結(jié)束整個(gè)過程中的溫度變化值。

發(fā)煙效果測試：本試驗(yàn)對產(chǎn)品發(fā)煙情況的考核基于2個(gè)方面。一方面，發(fā)煙量的大小，即發(fā)煙量能否覆蓋整個(gè)試驗(yàn)園；另一方面，煙幕的持續(xù)性和穩(wěn)定性，即煙幕在一定時(shí)間段內(nèi)（出現(xiàn)霜情的這段時(shí)間內(nèi)）能夠持續(xù)穩(wěn)定的存在，不會(huì)隨意飄動(dòng)游走[14-15]。

為了綜合評定煙幕的持續(xù)性和穩(wěn)定性，試驗(yàn)采用能見度來表征。能見度又稱為可見度，指物體能被正常目力看到的最大距離，也指物體在一定距離時(shí)被正常目力看到的清晰程度。所以，能見度可從另一方面體現(xiàn)發(fā)煙的大小和穩(wěn)定程度[16]。

凍花率測試：每處理重復(fù)3次，每次調(diào)查花數(shù)在100朵以上，分別記錄受凍花數(shù)、未受凍花數(shù)、總花數(shù)。凍花率＝受凍花數(shù)/總花數(shù)×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 燃燒時(shí)間和發(fā)熱效果測試

果樹防霜產(chǎn)品的燃燒發(fā)煙情況如圖2所示。防霜產(chǎn)品可以用報(bào)紙輕易點(diǎn)燃，點(diǎn)燃后立刻釋放出熱和煙，無明火，燃燒穩(wěn)定，發(fā)煙時(shí)間為8～10min，發(fā)熱持續(xù)1.5～2.0 h。1.5 kg的單塊防霜產(chǎn)品理論燃燒熱為40 775.9 kJ。

從圖3可以看出，防霜產(chǎn)品發(fā)熱迅速，且能連續(xù)供熱，保持溫度不斷上升。經(jīng)觀測，防霜產(chǎn)品在點(diǎn)燃1 h后依然具有很高的燃燒溫度。2種處理溫度明顯高于對照仁用杏園溫度。經(jīng)防霜產(chǎn)品點(diǎn)燃快速散熱后，2種處理的仁用杏園溫度都維持在-2℃以上，避免了霜凍對花朵造成的危害。處理1的平均溫度提高1.5～2.0℃，處理2的平均溫度提高2～3℃。由此可見，防霜產(chǎn)品能明顯提高試驗(yàn)園的環(huán)境溫度，隨著防霜產(chǎn)品用量的增加，溫度提高的幅度增大。

2.2 發(fā)煙時(shí)間和效果測試

點(diǎn)燃防霜產(chǎn)品之后，即刻生成煙霧。從點(diǎn)燃開始到煙幕布滿試驗(yàn)園，處理1需要2.5min，處理2僅需要1.5min。處理1的最終發(fā)煙覆蓋面積為試驗(yàn)園面積的2～3倍，處理2的最終發(fā)煙覆蓋面積為試驗(yàn)園面積的4～5倍。

防霜產(chǎn)品連續(xù)發(fā)煙10～16min，且在霜凍期間都能較好地覆蓋在試驗(yàn)園中，具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，持續(xù)時(shí)間超過1.5 h。

從表1可以看出，煙幕穩(wěn)定維持時(shí)間都可以達(dá)到1 h以上。在20min時(shí)，煙幕達(dá)到最大值，40min后開始逐漸擴(kuò)散，能見度恢復(fù)到正常環(huán)境范圍內(nèi)則需要1.5 h以后。由于處理2放置的除霜?jiǎng)┒?，故其能見度低，發(fā)煙濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于處理1。說明防霜產(chǎn)品產(chǎn)生大量的煙霧，能夠在果園形成比較穩(wěn)定的“煙云”，覆蓋地面且籠罩于果樹周圍，具有驅(qū)趕寒流、防止寒流下降的作用，以減少平流霜凍以及輻射霜凍對果樹作物的危害。

表1 能見度變化（2013-04-29） m

2.3 凍花率分析

從表2可以看出，對照的凍花率為57.66%，處理1，2的凍花率分別為6.75%和4.43%，說明果樹新型防霜產(chǎn)品的防霜效果非常顯著。從處理1和處理2對比來看，凍花率相差2.3百分點(diǎn)，可見增加防霜產(chǎn)品的數(shù)量能有效降低凍花率。

表2 凍花率測試結(jié)果

3 結(jié)論

（1）本研究結(jié)果表明，這種果樹新型防霜產(chǎn)品能很好地預(yù)防早春晚霜凍給果樹帶來的災(zāi)害。

（2）處理1的大田溫度平均提高1.5～2.0℃，處理2的大田溫度平均提高2～3℃，且升溫迅速，持續(xù)時(shí)間長。2種處理的發(fā)煙覆蓋面積為仁用杏試驗(yàn)園面積的2～3倍和4～5倍，維持時(shí)間長，達(dá)1.5 h；煙幕濃厚，可見度低；2種處理的發(fā)煙量均可滿足試驗(yàn)對煙幕的要求。就凍花率而言，2個(gè)處理的凍花率分別是6.75%和4.43%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對照的凍花率（57.66%）。

（3）升溫范圍、發(fā)煙情況和凍花率的綜合試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)霜凍較輕時(shí)可采取處理1，當(dāng)霜凍較嚴(yán)重時(shí)可采取處理2。

該果樹新型防霜產(chǎn)品取材廣泛，原材料低廉，加工方便，成品易于搬運(yùn)，在田間地頭應(yīng)用靈活，易于點(diǎn)燃，燃燒穩(wěn)定，無明火，能持續(xù)提供熱量達(dá)1.5 h，發(fā)煙量更是可以滿足除霜凍要求，使凍花率大大降低，應(yīng)用前景廣闊。

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