伍新宇，钟海霞，潘明启，张付春，韩建辉，张雯，杨琳，韩守安

(1. 新疆农业科学院园艺作物研究所/农业部新疆地区果树科学观测试验站，乌鲁木齐 830091；2. 乌恰县农业技术推广中心，新疆乌恰 845450；3. 克州农业技术推广中心，新疆阿图什 845350)



高寒区戈壁日光温室最冷月地温与气温变化规律及相关性研究

伍新宇1，钟海霞1，潘明启1，张付春1，韩建辉2，张雯1，杨琳3，韩守安1

(1. 新疆农业科学院园艺作物研究所/农业部新疆地区果树科学观测试验站，乌鲁木齐 830091；2. 乌恰县农业技术推广中心，新疆乌恰 845450；3. 克州农业技术推广中心，新疆阿图什 845350)

【目的】研究高寒区戈壁日光温室不同类型土质的温度与气温变化规律及相关性，为高寒区延晚葡萄栽培日光温室提供管理依据。【方法】通过对最冷月戈壁温室室外、室内气温和2种不同土质、不同深度(戈壁土30 cm、土壤10 cm、土壤30 cm)的土壤温度进行测定，比较不同土质类型及深度的温度变化，分析土温与气温的相关关系，建立以气温为基础的土温回归方程。【结果】戈壁土30 cm、土壤10 cm及土壤30 cm处的日最低温度和最高温度与气温变化趋势较同步，均随气温的逐渐降低而降低，升高而升高，但存在一定的滞后现象。土壤30 cm的各指标温度均略高于其余2种土质类型(土壤深度)，其保温蓄热能力最强。温室气温极端最低温度测得1.9℃，副梢叶片保持绿色，部分老叶未完全黄化。室内气温、戈壁土30 cm处温度与室外气温之间呈显著或极显著正相关，相关系数分别为0.568和 0.402，其线性回归方程分别为：y=6.759+0.220x；y=12.647+0.130x。戈壁土30 cm、土壤10 cm、土壤30 cm处温度与室内气温之间呈正相关关系，相关系数分别为0.934、0.814、0.768，其线性回归方程分别为：y=7.866+0.777x；y=9.230+0.632x；y=9.940+0.561x。【结论】高寒区，温室冬季气温在2℃以上，能够满足设施葡萄延晚栽培需求。土壤温度与气温变化规律基本一致，但土温具有滞后性。利用回归方程中温室室外气温来推算室内气温和戈壁土30 cm处温度，用室内气温来推算土壤温度，可为戈壁日光温室冬季温度管理、延晚葡萄防寒及抗衰老栽培提供理论依据。

戈壁；日光温室；土壤温度；气温；相关性；回归方程

0 引 言

【研究意义】温度是温室生产中重要的环境因素之一。土壤温度对果树的生长发育、结果、根系酶活性、温室气体排放等影响较大[1-4]。气温和土温是设施温室中重要的观测项目，生产中对取得地表下10和30 cm处的土壤温度相对比较复杂，特别是对戈壁土而言。目前比较真实可靠的方法是在待测验的土体处设观测点或安置温度计，但这些方法需耗费大量成本，不利于推广[5]。研究戈壁温室不同土质类型、不同深度的土壤温度变化规律及与气温相关性，对掌握设施延晚葡萄科学生产、防寒减灾、提高经济效益等方面具有指导意义。【前人研究进展】一些学者对土壤温度进行研究，得出土壤温度与气候有密切的相关关系，二者有指示作用[6-8]。杜尧东等[1]研究认为土温与气温的线性相关性达到显著水平，并建立了气温计算不同深度的土壤温度方程(误差小，精度高)。美国学者研究发现一些地区气温比土壤温度约低了1.1℃，利用此发现在农业生产中来估算土壤温度[9]，用气温推算土温的方法不但方便，而且节约人力、物力、时间等成本。在新疆，尤其是对南疆高寒区地区的戈壁日光温室土温与气温研究尚未见报道。【本研究切入点】设施延晚葡萄栽培在元旦春节期间满足消费者品尝新鲜葡萄的需求。若冬季出现极端降温天气，棚内气温及地温过低，延晚葡萄将会加速衰老甚至受冷害，影响新鲜葡萄的上市及供应。研究戈壁温室温度变化规律。【拟解决的关键问题】通过测定高寒区最冷月设施延晚葡萄栽培温度数据(室内气温、室外气温、戈壁土30 cm、土壤10 cm、土壤30 cm处的温度)，比较日最低温度和最高温度，分析土温与气温的相关性，建立回归方程，用温室内、室外气温来推算出相应戈壁土30 cm、土壤10 cm、土壤30 cm深处的温度，为冬季设施葡萄科学防寒预测提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验设在新疆乌恰县高原戈壁设施农业科技示范园，海拔为2 145 m。于2010年在戈壁温室中间挖宽200 cm、深60 cm的栽培沟，回填基质、客土，栽培1行葡萄，株距50 cm，棚架高190 cm。葡萄延晚到元旦、春节新鲜采摘上市，主要品种有红地球(Red globe)、克瑞森(Crimson)、红宝石无核(Ruby seedless)等。日光温室建于2008年，砖混结构，墙体厚80 cm，中间填30 cm炉渣，保温被1.5 kg/m2。

1.2 方 法

在乌恰县高原戈壁设施农业科技示范园1号棚(延晚栽培葡萄)安装浙大ZDR-41型温度记录仪，4通道。使用前与标准温度计进行校正(误差≤±0.1℃)。于温室中部的戈壁土30 cm、土壤10 cm、土壤30 cm深处埋温度探头，在温室内高1.5 m处安装温度探头，遮荫。记录仪统一设置启动时间，每隔60 min记录一次温度，记录周期为2013年12月28日～2014年1月31日。用Excell 2010对日最低温度和最高温度数据进行统计分析，用SPSS17.0对土温与气温进行相关性及回归分析。

2 结果与分析

2.1 气温、不同土质和土壤深度的戈壁温室日最低温变化规律

研究表明，温室内戈壁土30 cm、土壤10 cm及土壤30 cm处的最低温度变化趋势与室内气温变化趋势相一致，即随室内气温的降低而降低，升高而升高，但土温比室内气温最低温度的最小值出现的时间要滞后一些。土温、室内温度与室外气温的变化趋势略有不同。土温和室内气温最低温度的最大值出现的时间均为1月24日，而室外气温最低温的最大值出现在1月30日，土温的最小值极显著大于气温的最小值。不同类型及深度的土质所测得的最低温度整体呈“高-低-高”趋势，变化趋势较同步，两次高峰分别出现在1月7日和1月24日，这说明这2日土壤温度较高。2种类型之间最低温存在显著或极显著差异，同一天中土壤30 cm处的平均最低温度相对较高，为12.33℃，比戈壁土30 cm最低温略高出9%，比土壤10 cm最低温略高出3%。于1月29日采摘葡萄，开始遮光降温。图1，表1

图1 气温与土温的最低温度比较

从连续3 d降雪的各时间段温度。可看出2013年12月31日至2014年1月10～12日，温室内气温均较低，极端最低温出现点均在11：00，为1.9℃。室外最低温最低，比室内最低温低了15℃，比戈壁土30 cm、土壤10 cm、30 cm处最低温分别低22.48、23.23和23.64℃，它们之间存在显著或极显著差异。土温与气温变化趋势虽略有不同，但土温也处于连续较低状态。此时葡萄叶片迅速黄化衰老，副梢新叶保持绿色，部分老叶未完全黄化。图2～4

图2 1月10日室内气温与土温比较

图3 1月11日室内气温与土温比较

图4 1月12日室内气温与土温比较

2.2 气温与不同土质对戈壁大棚日最高温变化规律影响

研究表明，随室内、外气温的逐渐升高和降低，棚内戈壁土30 cm、土壤10 cm及土壤30 cm处的最高温度呈不规则变化，其升高或降低趋势与气温不同步。气温呈大幅度升高或降低状态，气温的最高温度极显著大于土壤温度的最高值。地温比气温的日最高温度的最大值出现的时间滞后一些，是戈壁土和土壤有较强的储存热量的功能。图5

图5 气温与土温的最高温度比较

室外最高温极显著低于室内气温、戈壁土、土壤10 cm和30 cm处最高温，分别低了26.31、11.66、11.76和11.65℃，其差异性达到极显著水平。3种土壤温度的最大值变化趋势同步，戈壁土30 cm和土壤10 cm在1月24日时最高温度分别为15.6和15.2℃，土壤30 cm处在1月25日时最高温度为15℃，均为月度温度的最大值。方差分析得出戈壁土30 cm、土壤10 cm及土壤30 cm处日最高温度无显著或极显著性差异。表1

表1 不同气温和土质类型间月温度方差

2.3 土温与气温的相关性

研究表明，室外气温与室内气温的Pearson相关系数为0.568，显著性检测的概率值为0.000(P<0.01)，说明室外气温与室内气温的相关性达到极显著水平，可以根据室外的温度来预测室内的温度。戈壁土30 cm、土壤10 cm、土壤30 cm与室外气温的Pearson相关系数分别为0.402、0.125、0.060，显著性检测的概率值分别为0.017、0.474、0.733，说明戈壁土30 cm与室外气温有显著相关性，但土壤10 cm、土壤30 cm与室外气温无相关性，可能是戈壁土的热容量及含水量显著低于土壤所致。戈壁土30 cm、土壤10 cm、土壤30 cm与室内气温的Pearson相关系数分别为0.934、0.814、0.768，显著性检测的概率值均为0.000(P<0.01)，因此戈壁土30 cm、土壤10 cm、土壤30 cm处温度与室内气温之间呈极显著正相关。 表2

表2 土温与气温的相关关系

注：**在0.01 水平(双侧)上显著相关。*在 0.05 水平(双侧)上显著相关

Note:**In 0.01 level (bilateral) Significant correlation.*In 0.05 level (bilateral) Significant correlation

2.4 土温与气温的回归分析及检验

2.4.1 散点图

因变量与回归标准化预测值的散点图。其中x轴变量为室内气温，y轴变量分别为戈壁土30 cm、土壤10 cm、土壤30 cm处的温度。从图中看出，戈壁土30 cm与气温、土壤10 cm与气温、土壤30 cm温度与气温，两变量间均呈直线趋势。图6

其中x轴变量为室外气温，y轴变量分别为室内气温和戈壁土30 cm处的温度。从图中看出，室内温度与室外温度、戈壁土30 cm温度与室外温度的两变量间直线趋势欠明显。图7

2.4.2 土温与气温的方差分析及线性回归方程的建立

预测变量(室外气温)与因变量(室内气温和戈壁土30 cm)回归的均方分别为24.837、8.605，剩余的均方分别为1.578、1.355，相应的概率P值均为0.000(P<0.05)，因此认为变量x(室外气温)分别与y(室内气温和戈壁30 cm土温)之间存在线性关系。室内气温与室外气温的常数项系数为6.759，回归系数为0.220，线性回归系数的标准误差为0.056，标准化回归系数为0.568，回归系数T检验的t统计量观察值为3.976，T检验的概率P值为0.000(P<0.05)，可认为该回归系数有显著意义。由此得出室内气温与室外气温线性回归方程为：y=6.759+0.220x。室外气温与戈壁土30 cm的常数项系数为12.647，回归系数为0.130，线性回归系数的标准误差为0.051，标准化回归系数为0.402，回归系数T检验的t统计量观察值为2.520，T检验的概率P值为0.000，小于0.05，可认为该回归系数有显著意义。由此得出戈壁土30 cm与室外气温线性回归方程为：y=12.647+0.130x。

图6 因变量与回归标准化预测值的散点图

图7 因变量与回归标准化预测值的散点图

预测变量(室内气温)与因变量(戈壁土30 cm、土壤10 cm、土壤30 cm温度)回归的均方分别为46.455、30.700、24.202，剩余的均方分别为0.208、0.474、0.511，相应的概率P值均为0.000(P<0.05)，因此认为变量x(室内气温)分别与y(土温)之间存在线性关系。室内气温与戈壁土30 cm中常数项系数为7.866，回归系数为0.777，线性回归系数的标准误为0.052，标准化回归系数为0.934，回归系数T检验的t统计量观察值为14.954，T检验的概率P值为0.000(P<0.05)，认为回归系数具有显著意义。由此可得室内气温与戈壁土30 cm的线性回归方程为：y=7.866+0.777x。室内气温与土壤10 cm的常数项系数为9.230，回归系数为0.632，线性回归系数的标准误差为0.078，标准化回归系数为0.814，回归系数T检验的t统计量观察值为8.049，T检验的概率P值为0.000，小于0.05，可认为该回归系数有显著意义。气温与土壤10 cm线性回归方程为：y=9.230+0.632x。室内气温与土壤30 cm线性回归方程中的常数项系数为9.940，回归系数为0.561，线性回归系数的标准误为0.082，标准化回归系数为0.768，回归系数T检验的t统计量观察值为6.881，T检验的概率P值为0.000，小于0.05，可认为回归系数有显著意义。由此对室内气温(x)与土壤30 cm温度(y)进行回归分析得出线性回归方程为：y=9.940+0.561x。就戈壁温室而言，根据冬季最低气温可以利用上述方程计算出戈壁土30 cm、土壤10 cm、土壤30 cm深处的最低温度，这对戈壁温室葡萄冬季抵御寒冷有重要指导意义。

2.4.3 回归标准化的正态P-P图

图8为室内温度、戈壁土30 cm处温度与室外温度回归标准化的正态P-P图。图9为戈壁土30 cm、土壤10 cm、土壤30 cm处的温度与室内温度回归标准化的正态P-P图。试图给出了观察值得残差分布于假设的正态分布的比较，发现标准化的残差散点均分布在直线上或靠近直线，说明此标准化残差呈正态分布。图8，图9

图8 土温与室内温度回归标准化的正态P-P图

图9 土温与室内温度回归标准化的正态P-P图

3 讨 论

葡萄为喜温果树，对设施内土壤温度要求较高，而土壤温度的分布受气温、土壤质地及土壤持水量等因子的制约[10]。因此通过比较最冷月气温与戈壁土30 cm、土壤10 cm及土壤30 cm处的日最低温度和最高温度，得出土温与气温变化规律基本一致，随气温的逐渐降低而降低，升高而升高，这与李仁杰等[11]研究结果相一致。土壤30 cm的日最低和最高温度均高于戈壁土30 cm和土壤10 cm处的温度值，是由于土壤的热容量和含水量高于戈壁土所致。戈壁大棚冬季土壤30 cm的保温能力最强，比戈壁土蓄热性好，生产上建议换土深度可挖到1 m左右，利于戈壁日光温室延晚葡萄的生长。研究还发现连续3 d降雪卷帘升温时间低于4 h，温室气温低于1.9℃时葡萄叶片出现衰老或黄化现象，此时需及时加热来提高气温。

温室气温对土温有着不同程度地影响。试验通过土温与气温的相关性与回归分析得出戈壁土30 cm温度、室内气温与室外温度间存在显著或极显著正相关。戈壁土30 cm、土壤10 cm、土壤30 cm处温度与室内气温之间有极显著的正相关关系，这与杜军等[12]研究结果一致。回归分析研究得出室内气温(y)与室外气温(x)线性回归方程为：y=6.759+0.220x。戈壁土30 cm(y)与室外气温(x)线性回归方程为：y=12.647+0.130x。戈壁土30 cm(y)与室内气温(x)的线性回归方程为：y=7.866+0.777x。土壤10 cm(y)与室内气温(x)线性回归方程为：y=9.230+0.632x。土壤30 cm(y)与室内气温(x)线性回归方程为：y=9.940+0.561x。利用戈壁温室气温来推算土壤温度，为冬季设施葡萄科学防寒预测及栽培提供理论依据。

4 结 论

设施延晚葡萄冬季戈壁土30 cm、土壤10 cm及土壤30 cm处的日最低温度和最高温度与温室气温变化规律基本一致，但土温具有滞后性。高寒区地区戈壁日光温室结构能够满足设施葡萄延晚栽培需求。若连续3 d降雪，光照时间低于4 h，需进行加热防止叶片衰老、黄化。

温室戈壁土壤温度(y)、气温(y)与室外气温(x)变化具有极显著正相关，其线性回归方程y=6.759+0.220x；y=12.647+0.130x。温室气温(x)与戈壁土30 cm(y)、土壤10 cm(y)、土壤30 cm(y)温度变化具有极显著正相关，其线性回归方程为：y=7.866+0.777x；y=9.230+0.632x；y=9.940+0.561x。可为高原戈壁日光温室冬季温度预测、防寒工作及葡萄抗衰老栽培提供理论依据。

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Fund project:Supported by Special funds for China Agriculture Research System(CARS-30-ZP-03)； Major Projects of "the 12th Five-year"plan of Xinjiang Uyghur Autonomous Region"Key technology research and demonstration project of high efficiency and sustainable development of facility agriculture industry in Xinjiang"(201130104-2).

Research of Paramos Region Gobi Sunlight Greenhouse Soil Temperature and the Temperature Change Rule and Correlation Studies in the Coldest Months

WU Xin-yu1, ZHONG Hai-xia1, PAN Ming-qi1, ZHANG Fu-chun1, HAN Jian-hui2,ZHANG Wen1, YANG Lin2, HAN Shou-an1

(1. Research Institute of Horticultural Crops, Xinjiang Academy of Agricultural Science, Urumqi 830091,China; 2.CenterofAgriculturalTechnologyExtensionofUlugqat,UlugqatXinjiang8454503,China; 3.CenterofAgriculturalTechnologyExtensionofKizilsuPrefecture,AtushXinjiang845350,China)

【Objective】 In order to correctly guide the Pamir plateau gobi greenhouses grapes late cultivation, this study aims to explore the gobi greenhouse temperature and the temperature of different soil types change regulation and their correlation.【Method】Through the coldest month gobi temperature within greenhouse in winter 3 kinds of different soils and different depths (gobi desert soil 30 cm, soil 10 cm and 30 cm) of soil temperature were measured, different soil types and depths of the heat preservation ability were compared, soil temperature and the correlation between the temperatures analyzed, and the regression equation on basis of the geothermal temperature.【Result】The results showed that the lowest and highest daily temperature of gobi desert soil 30 cm, soil 10 cm, and soil from 30 cm in was synchronized with the temperature change regulation, that was all along with the decreasing and rising of the temperature, but there was a certain hysteresis. the soil temperature indicators of 30 cm depth were slightly higher than the rest of the two soil types, its heat preservation capacity was the strongest, and the greenhouse temperature extreme minimum temperature was at 1.9 ℃. The winter facilities grapes grew well, leaf blade remained green and some of them did not turn yellow completely. The indoor temperature, temperature at gobi desert 30 cm and outside temperatures were significant and showed significant or highly significant positive correlation. The correlation coefficients were 0.568 and 0.402 respectively. The linear regression equation of indoor temperature gobi 30 cm soil temperature with outside temperature respectively was:y=6.759+0.220x；y=12.647+0.130x. The between with gobi desert 30 cm temperature and air temperature, soil 10 cm temperature, soil 30 cm temperature and the temperatures showed extremely significant linear positive correlation, and the correlation coefficients were 0.934, 0.814 and 0.768 respectively. The linear regression equation of gobi 30 cm soil temperature, oil 10 cm temperature and soil 30 cm temperature with air temperature respectively was:y=7.866+0.777x;y=9.230+0.632x;y=9.940+0.561x.【Conclusion】Paramos region, the gobi sunlight greenhouse structure can met the demand of facility grape delayed late cultivation. Greenhouse winter temperatures above 2 ℃ is good for winter facilities viticulture. Gobi greenhouse soil temperature and the temperature changed regularly. Not only using The outside temperature is not only used to calculate indoor temperature and gobi desert 30 cm temperature, but also the indoor temperature can be used to calculate soil temperature by regression equation. So it can provide theoretical basis for the gobi greenhouse grape temperature prediction of the coldness in winter and anti-aging cultivation.

gobi; sunlight greenhouse; soil temperature; air temperature; correlation; regression equation

10.6048/j.issn.1001-4330.2016.07.021

2016-01-07

现代农业产业技术体系专项资金(CARS-30-ZP-03)；自治区“十二五”重大专项：新疆设施农业产业高效持续发展关键技术研究与示范项目(201130104-2)

伍新宇(1970-)，男，高级农艺师，硕士，研究方向为葡萄优质栽培与品种选育，(E-mail)454691627@qq.com

潘明启(1962-)，男，副研究员，硕士，研究方向为葡萄栽培与质量控制，(E-mail)panmq3399@sohu.com

S663.1

A

1001-4330(2016)07-1329-08