[发明专利]一种提高植物防霜机防霜效果的方法

说明书

技术领域

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

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。Ribeiro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。

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

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。

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：

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：

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。

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。

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1。

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℃。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7℃。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。