Study on soil thermal characteristics in wine grape planting area in the eastern foot of Helan Mountain in Ningxia in winter

doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-04-0648

Abstract

Abstract:

In order to scientifically manage grape being covered with soil to over winter, based on the ground temperature observation data of 10 vineyards at the eastern foot of the Helan Mountain in Ningxia in the winter of 2021/2022, the variation characteristics of daily mean ground temperature and the thermal diffusivity of 10-20 cm soil in different vineyards at the eastern foot of the Helan Mountain were analyzed. The results are show that in winter, the soil temperature decreased firstly and then increased, and soil temperature increased with the increase of depth. The temperature fluctuation of deep soil was smaller than that of surface soil, and the changing trend also lagged behind that of surface soil. The heat conduction method can well simulate the soil temperature of 10 cm and 20 cm in the eastern foot of the Helan Mountain in winter, and the effect of 20 cm soil temperature is the best, with the regression correction coefficient reaching 0.947 5. The soil thermal diffusivity (k) of vineyards in the eastern foot of the Helan Mountain in winter was generally higher. There were some differences of k value in each vineyard, the soil thermal diffusivities of Hedong Manor in Dawukou district at the north end of the producing region and St. Louis winery in Yongning county to the east were small, and the average k value was 6.11×10^-6 and 4.53×10^-6 m²·s^-1, respectively. However, the thermal diffusivities in Guanlan Winery, Xige Winery, Legacy Peak Estate, Hennessy Winery near the Helan Mountain, D.F.Yuxing Winery and Pink Carrin Winery at the southern end of the producing region were larger, with average k values of 11.08×10^-6 to 14.94×10^-6 m²·s^-1. The average k values of Emperial Horse and Meiyu Wineries were 9.63×10^-6 and 8.52×10^-6 m²·s^-1, respectively.

Key words: soil temperature, thermal diffusivity, diurnal variation, the eastern foot of the Helan Mountain

摘要：

为科学管理葡萄越冬埋土工作，基于2021/2022年冬季宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄种植区10个葡萄园地温观测资料，分析不同葡萄园冬季日平均地温的变化特征和10~20 cm土壤热扩散率。结果表明：各葡萄园冬季土壤温度先下降后上升，土壤温度随着深度增加而上升，深层土壤温度波动幅度小于表层土壤，变化趋势也滞后于表层土壤。热传导方法可以很好地模拟冬季贺兰山东麓10、20 cm土壤温度，20 cm效果最佳，回归校正系数达0.947 5。贺兰山东麓葡萄园冬季土壤热扩散率k整体较高，各葡萄园区k值存在一定差异。产区北端大武口区的贺东庄园和永宁县偏东的圣易路丁酒庄k值较小，平均值分别为6.11×10^-6、4.53×10^-6 m²·s^-1；靠近贺兰山的观兰酒庄、西鸽酒庄、留世酒庄、轩尼诗酒庄和产区南端的东方裕兴酒庄、红粉佳荣酒庄k值较大，平均值为11.08×10^-6~14.94×10^-6 m²·s^-1；御马酒庄和美御酒庄的平均k值分别为9.63×10^-6、8.52×10^-6 m²·s^-1。

关键词: 土壤温度, 热扩散率, 日变化, 贺兰山东麓

CLC Number:

P468.0+21

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Figures/Tables 6

Tab.1

土质类型	砾石含量	沙含量	淤泥含量	黏土含量	有机碳含量	石灰石含量
简育钙积土	10.00	81.00	10.00	9.00	0.40	9.00
石灰性冲积土	10.00	79.00	15.00	6.00	0.41	9.10
过渡性砂性土	2.00	89.00	6.00	5.00	0.50	0.00
钙积潜育土	4.00	41.00	40.00	19.00	1.30	1.00
粘化石膏土	2.00	39.00	29.00	32.00	0.47	1.00
人为堆积土	10.00	29.00	50.00	21.00	1.12	9.30

Fig.1 The distribution of grape planting areas and its surface soil types at the eastern foot of the Helan Mountain

Fig.2 Variation of daily mean soil temperature at different depths in 10 vineyards at the eastern foot of the Helan Mountain in winter of 2021/2022

Tab.2 The physical parameters fitted by the least square method for the hourly average soil temperature at different depths in 10 vineyards at the eastern foot of the Helan Mountain from 3 to 5 February 2022

酒庄	时间	$T 10 ¯$ /℃	$T 20 ¯$ /℃	$A 10$ /℃	$A 20$ /℃	$φ 10$ /rad	$φ 20$ /rad	R₁₀²	R₂₀²	R₃₀²	R₄₀²
贺东庄园	3日	-2.27	-1.28	-0.39	0.10	1.17	5.42	0.976 4	0.865 5	0.543 5	-inf
	4日	-2.20	-1.28	-0.38	0.11	1.43	5.70	0.963 7	0.880 7	0.272 7	0.782 3
	5日	-2.28	-1.33	-0.39	0.12	1.21	5.45	0.971 3	0.877 4	0.543 5	-inf
观兰酒庄	3日	-1.18	-0.70	0.30	0.11	-1.67	-0.85	0.954 9	0.957 8	0.464 6	0.236 7
	4日	-1.35	-0.82	-0.36	0.18	1.35	5.24	0.953 5	0.932 3	0.684 1	0.742 1
	5日	-1.36	-0.88	-0.30	-0.14	1.27	1.94	0.964 4	0.921 6	0.687 8	0.815 2
留世酒庄	3日	-4.06	-3.33	-1.75	-0.67	0.21	1.00	0.953 0	0.968 9	0.935 8	0.875 0
	4日	-4.40	-3.47	-2.06	-0.81	0.38	1.27	0.923 3	0.968 5	0.979 6	0.922 9
	5日	-4.04	-3.35	-1.86	-0.69	0.16	0.91	0.955 9	0.966 0	0.951 7	0.9110
美御酒庄	3日	-2.85	-1.91	-0.65	-0.24	0.71	1.41	0.954 2	0.968 1	0.608 6	0.782 3
	4日	-2.96	-2.01	-0.65	0.25	0.77	4.92	0.953 3	0.957 3	0.782 3	0.324 2
	5日	-2.95	-2.09	-0.64	-0.22	0.63	1.64	0.953 1	0.973 2	0.817 0	0.620 9
轩尼诗酒庄	3日	-2.25	-1.59	-0.50	0.21	0.54	4.54	0.947 4	0.964 9	0.742 1	0.457 9
	4日	-2.44	-1.72	-0.69	-0.28	0.64	1.46	0.938 5	0.971 8	0.803 7	0.806 9
	5日	-2.26	-1.68	-0.54	0.22	0.47	4.40	0.946 1	0.936 2	0.801 3	-inf
圣易路丁酒庄	3日	-2.55	-1.36	-0.65	0.16	0.94	-0.86	0.965 3	0.950 2	0.843 3	0.366 8
	4日	-2.82	-1.52	-1.04	0.20	0.71	-1.26	0.952 7	0.962 2	0.843 1	0.627 7
	5日	-2.65	-1.54	-0.66	0.15	0.84	-1.05	0.978 3	0.945 4	0.707 7	-inf
西鸽酒庄	3日	-1.66	-1.10	0.29	0.11	4.64	5.37	0.934 2	0.947 1	0.782 3	0.806 9
	4日	-1.73	-1.16	0.33	0.16	-1.20	-0.55	0.946 5	0.946 4	0.782 3	0.272 7
	5日	-1.90	-1.31	-0.27	0.11	1.64	5.50	0.952 7	0.940 3	0.815 2	0.178 6
御马酒庄	3日	-4.25	-3.44	-1.82	-0.64	0.15	0.95	0.917 1	0.938 8	0.875 1	0.622 3
	4日	-4.86	-3.67	-1.99	-0.75	0.30	1.36	0.895 0	0.957 2	0.975 4	0.918 9
	5日	-4.25	-3.52	-1.76	-0.61	0.10	0.87	0.929 7	0.948 6	0.890 5	0.806 9
红粉佳荣酒庄	3日	-2.74	-1.80	-0.60	-0.22	0.79	1.40	0.947 8	0.964 5	0.850 5	0.782 3
	4日	-2.93	-1.94	-0.61	0.24	0.93	4.78	0.931 8	0.946 4	0.782 8	0.742 1
	5日	-2.91	-2.03	-0.61	-0.22	0.56	1.08	0.951 9	0.964 2	0.875 0	0.457 9
东方裕兴酒庄	3日	-3.55	-2.56	-1.23	-0.49	0.46	1.32	0.901 1	0.955 3	0.942 3	0.880 6
	4日	-4.33	-3.02	-1.60	-0.71	0.58	1.53	0.942 6	0.970 5	0.958 1	0.842 6
	5日	-3.9	-2.98	-1.36	-0.53	0.30	5.98	0.962 0	0.978 8	0.967 6	0.878 0

酒庄	时间	$T 10 ¯$ /℃	$T 20 ¯$ /℃	$A 10$ /℃	$A 20$ /℃	$φ 10$ /rad	$φ 20$ /rad	R₁₀²	R₂₀²	R₃₀²	R₄₀²
贺东庄园	3日	-2.27	-1.28	-0.39	0.10	1.17	5.42	0.976 4	0.865 5	0.543 5	-inf
	4日	-2.20	-1.28	-0.38	0.11	1.43	5.70	0.963 7	0.880 7	0.272 7	0.782 3
	5日	-2.28	-1.33	-0.39	0.12	1.21	5.45	0.971 3	0.877 4	0.543 5	-inf
观兰酒庄	3日	-1.18	-0.70	0.30	0.11	-1.67	-0.85	0.954 9	0.957 8	0.464 6	0.236 7
	4日	-1.35	-0.82	-0.36	0.18	1.35	5.24	0.953 5	0.932 3	0.684 1	0.742 1
	5日	-1.36	-0.88	-0.30	-0.14	1.27	1.94	0.964 4	0.921 6	0.687 8	0.815 2
留世酒庄	3日	-4.06	-3.33	-1.75	-0.67	0.21	1.00	0.953 0	0.968 9	0.935 8	0.875 0
	4日	-4.40	-3.47	-2.06	-0.81	0.38	1.27	0.923 3	0.968 5	0.979 6	0.922 9
	5日	-4.04	-3.35	-1.86	-0.69	0.16	0.91	0.955 9	0.966 0	0.951 7	0.9110
美御酒庄	3日	-2.85	-1.91	-0.65	-0.24	0.71	1.41	0.954 2	0.968 1	0.608 6	0.782 3
	4日	-2.96	-2.01	-0.65	0.25	0.77	4.92	0.953 3	0.957 3	0.782 3	0.324 2
	5日	-2.95	-2.09	-0.64	-0.22	0.63	1.64	0.953 1	0.973 2	0.817 0	0.620 9
轩尼诗酒庄	3日	-2.25	-1.59	-0.50	0.21	0.54	4.54	0.947 4	0.964 9	0.742 1	0.457 9
	4日	-2.44	-1.72	-0.69	-0.28	0.64	1.46	0.938 5	0.971 8	0.803 7	0.806 9
	5日	-2.26	-1.68	-0.54	0.22	0.47	4.40	0.946 1	0.936 2	0.801 3	-inf
圣易路丁酒庄	3日	-2.55	-1.36	-0.65	0.16	0.94	-0.86	0.965 3	0.950 2	0.843 3	0.366 8
	4日	-2.82	-1.52	-1.04	0.20	0.71	-1.26	0.952 7	0.962 2	0.843 1	0.627 7
	5日	-2.65	-1.54	-0.66	0.15	0.84	-1.05	0.978 3	0.945 4	0.707 7	-inf
西鸽酒庄	3日	-1.66	-1.10	0.29	0.11	4.64	5.37	0.934 2	0.947 1	0.782 3	0.806 9
	4日	-1.73	-1.16	0.33	0.16	-1.20	-0.55	0.946 5	0.946 4	0.782 3	0.272 7
	5日	-1.90	-1.31	-0.27	0.11	1.64	5.50	0.952 7	0.940 3	0.815 2	0.178 6
御马酒庄	3日	-4.25	-3.44	-1.82	-0.64	0.15	0.95	0.917 1	0.938 8	0.875 1	0.622 3
	4日	-4.86	-3.67	-1.99	-0.75	0.30	1.36	0.895 0	0.957 2	0.975 4	0.918 9
	5日	-4.25	-3.52	-1.76	-0.61	0.10	0.87	0.929 7	0.948 6	0.890 5	0.806 9
红粉佳荣酒庄	3日	-2.74	-1.80	-0.60	-0.22	0.79	1.40	0.947 8	0.964 5	0.850 5	0.782 3
	4日	-2.93	-1.94	-0.61	0.24	0.93	4.78	0.931 8	0.946 4	0.782 8	0.742 1
	5日	-2.91	-2.03	-0.61	-0.22	0.56	1.08	0.951 9	0.964 2	0.875 0	0.457 9
东方裕兴酒庄	3日	-3.55	-2.56	-1.23	-0.49	0.46	1.32	0.901 1	0.955 3	0.942 3	0.880 6
	4日	-4.33	-3.02	-1.60	-0.71	0.58	1.53	0.942 6	0.970 5	0.958 1	0.842 6
	5日	-3.9	-2.98	-1.36	-0.53	0.30	5.98	0.962 0	0.978 8	0.967 6	0.878 0

Fig.3 The observed soil temperature and its fitting curves at different depths in 10 vineyards at the eastern foot of the Helan Mountain from 3 to 5 February 2022

Tab.3 The soil thermal diffusivity k and regression coefficient R2 in 10 different vineyards at the eastern foot of the Helan Mountain from 3 to 5 February 2022

酒庄名称	时间	k/（10^-6 m²·s^-1）	R²	酒庄名称	时间	k/（10^-6 m²·s^-1）	R²
贺东庄园	3日	5.67	0.834 3	圣易路丁酒庄	3日	4.73	0.951 4
	4日	6.09	0.873 5		4日	4.18	0.823 1
	5日	6.56	0.871 5		5日	4.69	0.922 6
观兰酒庄	3日	10.84	0.907 1	西鸽酒庄	3日	12.00	0.888 2
	4日	16.83	0.931 0		4日	18.73	0.914 2
	5日	17.16	0.918 6		5日	13.20	0.893 5
留世酒庄	3日	11.42	0.954 4	御马酒庄	3日	10.12	0.907 3
	4日	10.45	0.967 7		4日	8.44	0.953 1
	5日	11.36	0.935 7		5日	10.32	0.865 5
美御酒庄	3日	8.42	0.968 1	红粉佳荣酒庄	3日	13.14	0.886 8
	4日	9.01	0.955 7		4日	12.77	0.922 7
	5日	8.13	0.971 2		5日	13.79	0.830 4
轩尼诗酒庄	3日	12.00	0.964 8	东方裕兴酒庄	3日	11.02	0.953 7
	4日	11.77	0.968 7		4日	11.14	0.962 9
	5日	11.91	0.927 5		5日	11.97	0.958 4

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