[發明專利]一種提高植物防霜機防霜效果的方法

有效

• 申請號: 201310700227.2
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103688810A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 胡永光;朱霄嵐;趙夢龍;李萍萍
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: A01G13/08
• 分類號: A01G13/08
• 代理公司: 江蘇縱聯律師事務所 32253
• 代理人: 戴勇

技術領域

本發明屬于植物保護領域，具體涉及植物的防霜控制技術。

背景技術

早春晚霜凍害頻發致使名優茶大幅減產、品質下降，造成茶葉生產的巨大經濟損失。國外開發了基于氣流擾動的防霜裝備與技術，如日本的高架防霜機、美國的塔式風機、澳大利亞的直升飛機和烏拉圭的吸排式防霜風筒。國內胡永光等自主研制了茶園防霜機及其控制系統，并進行防霜效果的性能測試。但以上防霜裝備的運行，均是采用作物臨界低溫上下限進行簡單控制。Snyder提出風速可作為判定防霜機是否啟動的條件之一，即當風速大于2.5m/s時，由于逆溫消失而關閉系統。Ribeiro等基于能量平衡評價防霜機啟動后的溫升效果，根據逆溫強度確定系統啟閉時機，當地面1.5m高處的溫度低于臨界溫度即可啟動。另一些研究則通過預測最低氣溫、露點溫度或者冠層/葉片溫度等，確定霜凍的發生，從而啟動防霜措施。但這些方法均需要大量的歷史和實時氣象資料，實現難度大，且無法確定具體的啟閉時刻。胡永光提出基于臨界低溫的逆溫差控制策略，使防霜機節能運行，并認為在逆溫消失（反逆溫）融霜階段，應以氣溫和時段為限制條件，控制其延時關閉，以緩解霜凍融解過程，避免霜凍害進一步加劇。但該研究未給出具體的控制參數，缺乏試驗的驗證。

現行防霜實踐中，均是在茶樹萌芽期才開始啟用防霜機，但此前茶樹葉片若遭遇霜凍，葉綠體受損，會對后期茶芽的生長發育造成影響。而茶樹萌芽期前約14天，其植株含水率開始增加，耐凍性逐漸降低。因此，在長時間尺度上，需確定防霜機啟用的合理時機。另一方面，在晚霜發生時，若提前啟動防霜機，會增加使用成本，若在降霜后啟動，則會存在凍害的風險；霜夜次日凌晨逆溫消失后，由于日出后溫度快速回升，可能對茶樹造成應激傷害。所以，在霜夜短時間尺度上，仍需確定合理的啟閉時機。前期試驗研究發現，防霜機提前啟動時機的不同，也會使其防霜作用范圍有所不同。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高植物防霜機防霜效果的方法，一方面使新梢長度、芽密度和百芽質量得到增加，避免防霜過程中造成的對植物的傷害；另一方面,使同一防霜設備的防霜作用范圍得到增加，提高防霜效果。

為了解決以上技術問題，本發明利用在不同時間尺度下啟用和啟閉防霜機對茶樹冠層溫度、光合作用以及生長性狀等的影響，從而確定防霜機的運行和關閉時機，具體技術方案如下：

一種提高植物防霜機防霜效果的方法，其特征在于通過設計防霜機不同時間尺度的啟閉以提高防霜效果，具體為：

步驟一，確定啟用防霜機在哪一天：在植物萌芽前N天內且有霜降的那天開始啟用防霜機，為的是使新梢長度、芽密度和百芽質量增加；N為整數，且0<N<20；

步驟二，確定防霜機在啟用的那一天的具體開啟時間：在降霜前M小時內啟動防霜機，0<M<2；

步驟三，確定防霜機關閉時間：防霜機保持開啟開狀態直至第二天日出后Q小時后關閉防霜機，0<Q<2。

所述的植物為茶樹、蘋果樹、櫻桃樹、梨樹、桃樹、桔子樹或花椒樹中的任一種。

當所述的植物為茶樹時，所述N的最優值為7，M的最優值為1，Q的最優值為1。

本發明的工作原理：茶園的晚霜凍害主要由輻射逆溫引起，隨著地面強烈輻射冷卻而形成。茶園中土壤和茶樹白天吸收大量的太陽短波輻射，在晚間熱量以長波形式不斷向天空放射。在晴朗、無風、無云或少云的夜晚，地面及茶樹因強烈的有效輻射而很快冷卻，使得貼近地面的氣層也隨之降溫，由于靠近地面的氣層比遠離地面的氣層降溫更快，于是形成空氣溫度場上高下低的逆溫現象。2013年3月20～21日的茶園近地氣溫場變化動態，在距離地面12m高度范圍內，氣溫隨高度增加反而下降，逆溫層上下方的最大溫差可達4.9℃。因此，利用上述逆溫溫度場分布特征，通過防霜機擾動近地逆溫層空氣，將上方暖空氣強制對流至茶樹冠層，可有效提高其溫度，從而避免或減輕霜害。在6:00～7:00時段，即日出0.5小時后，各高度趨于相同氣溫，逆溫消失，形成反逆溫。冠層處溫度在日出后1.0小時內迅速增高約7℃。結冰的植株在氣溫緩慢回升時，對細胞的影響不會太大；但若氣溫驟然回升，冰晶迅速解凍，細胞壁易于快速回復，而原生質來不及吸水膨脹，結果可能撕裂損傷。為此，在防霜實踐中常將煙熏作業延停至日出后1.5～2.0小時，或將噴水作業延停至日出后濕球溫度高于其臨界凍害溫度以上。同樣地，日出后延停防霜機，繼續擾動近地逆溫層空氣，將上方冷空氣強制對流至茶樹冠層，可以延緩其溫度的快速回升，從而防止發生二次的解凍傷害。