一种提高植物防霜机防霜效果的方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高植物防霜机防霜效果的方法，属于植物保护领域。通过设计防霜机不同时间尺度启闭时机以提高防霜效果，以发生晚霜的茶园为例，具体为：在茶树萌芽前不同天数、降霜前和日出后不同时间，分别设定开始启用和启闭防霜机的处理，测定其对茶树生长、冠层温度和防霜范围的影响；在茶树萌芽前7-20天开始启用防霜机，使新梢长度、芽密度和百芽质量增加；在启用防霜机当日降霜前1-2小时内启动防霜机；在日出后1-2小时后关闭防霜机。本发明大大提高了防霜面积和防霜效果，可应用于植物防霜机的操作指导。
【专利说明】一种提高植物防霜机防霜效果的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于植物保护领域，具体涉及植物的防霜控制技术。
【背景技术】
[0002]早春晚霜冻害频发致使名优茶大幅减产、品质下降，造成茶叶生产的巨大经济损失。国外开发了基于气流扰动的防霜装备与技术，如日本的高架防霜机、美国的塔式风机、澳大利亚的直升飞机和乌拉圭的吸排式防霜风筒。国内胡永光等自主研制了茶园防霜机及其控制系统，并进行防霜效果的性能测试。但以上防霜装备的运行，均是采用作物临界低温上下限进行简单控制。Snyder提出风速可作为判定防霜机是否启动的条件之一，即当风速大于2.5m/s时，由于逆温消失而关闭系统。RibeiiO等基于能量平衡评价防霜机启动后的温升效果，根据逆温强度确定系统启闭时机，当地面1.5m高处的温度低于临界温度即可启动。另一些研究则通过预测最低气温、露点温度或者冠层/叶片温度等，确定霜冻的发生，从而启动防霜措施。但这些方法均需要大量的历史和实时气象资料，实现难度大，且无法确定具体的启闭时刻。胡永光提出基于临界低温的逆温差控制策略，使防霜机节能运行，并认为在逆温消失(反逆温)融霜阶段，应以气温和时段为限制条件，控制其延时关闭，以缓解霜冻融解过程，避免霜冻害进一步加剧。但该研究未给出具体的控制参数，缺乏试验的验证。 [0003]现行防霜实践中，均是在茶树萌芽期才开始启用防霜机，但此前茶树叶片若遭遇霜冻，叶绿体受损，会对后期茶芽的生长发育造成影响。而茶树萌芽期前约14天，其植株含水率开始增加，耐冻性逐渐降低。因此，在长时间尺度上，需确定防霜机启用的合理时机。另一方面，在晚霜发生时，若提前启动防霜机，会增加使用成本，若在降霜后启动，则会存在冻害的风险；霜夜次日凌晨逆温消失后，由于日出后温度快速回升，可能对茶树造成应激伤害。所以，在霜夜短时间尺度上，仍需确定合理的启闭时机。前期试验研究发现，防霜机提前启动时机的不同，也会使其防霜作用范围有所不同。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种提高植物防霜机防霜效果的方法，一方面使新梢长度、芽密度和百芽质量得到增加，避免防霜过程中造成的对植物的伤害；另一方面，使同一防霜设备的防霜作用范围得到增加，提高防霜效果。
[0005]为了解决以上技术问题，本发明利用在不同时间尺度下启用和启闭防霜机对茶树冠层温度、光合作用以及生长性状等的影响，从而确定防霜机的运行和关闭时机，具体技术方案如下:
[0006]一种提高植物防霜机防霜效果的方法，其特征在于通过设计防霜机不同时间尺度的启闭以提高防霜效果，具体为:
[0007]步骤一，确定启用防霜机在哪一天:在植物萌芽前N天内且有霜降的那天开始启用防霜机，为的是使新梢长度、芽密度和百芽质量增加；N为整数，且0〈N〈20 ；
[0008]步骤二，确定防霜机在启用的那一天的具体开启时间:在降霜前M小时内启动防霜机，0〈M〈2 ；
[0009]步骤三，确定防霜机关闭时间:防霜机保持开启开状态直至第二天日出后Q小时后关闭防霜机，0〈Q〈2。
[0010]所述的植物为茶树、苹果树、樱桃树、梨树、桃树、桔子树或花椒树中的任一种。
[0011]当所述的植物为茶树时，所述N的最优值为7，M的最优值为1，Q的最优值为I。
[0012]本发明的工作原理:茶园的晚霜冻害主要由辐射逆温引起，随着地面强烈辐射冷却而形成。茶园中土壤和茶树白天吸收大量的太阳短波辐射，在晚间热量以长波形式不断向天空放射。在晴朗、无风、无云或少云的夜晚，地面及茶树因强烈的有效辐射而很快冷却，使得贴近地面的气层也随之降温，由于靠近地面的气层比远离地面的气层降温更快，于是形成空气温度场上高下低的逆温现象。2013年3月20~21日的茶园近地气温场变化动态，在距离地面12m高度范围内，气温随高度增加反而下降，逆温层上下方的最大温差可达
4.9°C。因此，利用上述逆温温度场分布特征，通过防霜机扰动近地逆温层空气，将上方暖空气强制对流至茶树冠层，可有效提高其温度，从而避免或减轻霜害。在6:00~7:00时段，即日出0.5小时后，各高度趋于相同气温，逆温消失，形成反逆温。冠层处温度在日出后1.0小时内迅速增高约7V。结冰的植株在气温缓慢回升时，对细胞的影响不会太大；但若气温骤然回升，冰晶迅速解冻，细胞壁易于快速回复，而原生质来不及吸水膨胀，结果可能撕裂损伤。为此，在防霜实践中常将烟熏作业延停至日出后1.5~2.0小时，或将喷水作业延停至日出后湿球温度高于其临界冻害温度以上。同样地，日出后延停防霜机，继续扰动近地逆温层空气，将上方冷空气强制对流至茶树冠层，可以延缓其温度的快速回升，从而防止发生二次的解冻伤害。
[0013]本发明具有有益效果。本发明通过设定在植物萌芽前合适的有霜那天，开始启用防霜机，使新梢长度、芽密`度和百芽质量均得到增加；通过设定防霜机在降霜前的具体启动时间，使防霜作用半径大大增加；通过设定防霜机在日出后一定的时间内延停，可平均减缓冠层温升45.76%，并减叶片光合强度的降幅，从而最终增强防霜效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明各启动时机的茶树冠层温度变化图；
[0015]图2为本发明短时间尺度启动的防霜作用半径对比图；
[0016]图3为本发明各延停时机的茶树冠层温度变化图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步详细说明。
[0018]以茶园的茶树防霜为例。
[0019]实施设备条件:本试验于2013年2~3月在江苏省丹阳市迈春茶场，即北纬32° 01' 37"、东经119° 40' 17"、海拔高度18m、属丘陵平地上进行。供试茶树品种为龙井43，树龄约7年。使用日本Fulta公司的DFC1030-3K型防霜机，其技术参数见表1。其它测试仪器和和设备有:杭州泽大公司的ZDR-3WIS型温度自动记录仪，测量精度±0.10C,测量范围-50~100°C;美国Nielsen-Kellerman公司的NK4000型便携式风速计，风速测量精度±0.lm/s,测量范围0.4~40m/s ;美国Spectrum公司的WatchDog2900ET型气象站，测量参数包括空气温湿度、辐射、风速风向和雨量；美国L1-COR公司的L1-6400XT型便携式光合测定仪；卷尺等。
[0020]表1试验用防霜机技术参数
【权利要求】
1.一种提高植物防霜机防霜效果的方法，其特征在于通过设计防霜机不同时间尺度的启闭时机以提高防霜效果，具体为: 步骤一，确定启用防霜机在哪一天:在植物萌芽前N天内且有霜降的那天开始启用防霜机，为的是使新梢长度、芽密度和百芽质量增加；N为整数，且0〈N〈20 ； 步骤二，确定防霜机在启用的那一天的具体开启时间:在降霜前M小时内启动防霜机；0〈M〈2 ； 步骤三，确定防霜机关闭时间:防霜机保持开启开状态直至第二天日出后Q小时后关闭防霜机，0〈Q〈2。
2.如权利要求1所述的一种提高植物防霜机防霜效果的方法，其特征在于:所述的植物为茶树、苹果树、樱桃树、梨树、桃树、桔子树或花椒树中的任一种。
3.如权利要求1所述的一种提高植物防霜机防霜效果的方法，其特征在于:当所述的植物为茶树时，所述N的最优值为7，`M的最优值为1，Q的最优值为I。
【文档编号】A01G13/08GK103688810SQ201310700227
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】胡永光, 朱霄岚, 赵梦龙, 李萍萍 申请人:江苏大学