CN107105619B - 植物休眠控制系统 - Google Patents

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Abstract

用于与商业环境中种植的植物例如果树、坚果树和多年生浆果灌木一起使用的休眠控制系统。所述休眠控制系统使用垂直遮光结构来控制植物例如果树、坚果树和多年生浆果灌木作物的休眠。所述休眠控制系统导致作物产量的显著增加，且可与果园种植定向方向、蒸发冷却系统和基于化学物和激素的喷洒应用联合。

Description

植物休眠控制系统
技术领域
本发明涉及与商业环境中种植的植物例如果树、坚果树和多年生浆果灌木一起使用的休眠控制系统。更具体地，本发明涉及使用垂直遮光结构来控制植物例如果树、坚果树和多年生浆果灌木作物的休眠，任选与果园种植定向方向，使用蒸发冷却系统和使用各种基于化学物和激素的喷洒应用联合。
背景技术
许多植物，包括核果类果树和仁果类果树、坚果树和多年生浆果灌木，在每年夏天期间发出明年的芽。在每年秋天，这些新芽经历多阶段过程，导致休眠状态。已经了解这些芽的休眠性质和质量主要通过芽暴露的温度来控制。果树、坚果树和多年生浆果灌木的各物种(或在许多情况下各品种)具有特殊的休眠要求，其通常表示为最小冷冻单元。各冷冻单元大致等于芽暴露于该品种所需冷冻温度(或较低温度)1小时。有若干不同的公认的方法来计算冷冻单元，且基于所涉及的植物物种或品种，这些方法中的一些通过将较高或较低的冷冻单元分配到具体温度范围内所花费的各小时来考虑特定温度的更大或更小的冷冻效果。基于各种植物的健康休眠所需的冷冻单元的数量，多种植物品种称为“高冷冻”品种(表示它们需要大量冷冻单元)或“低冷冻”品种(表示它们需要少量冷冻单元)。
如果植物的芽每年没有接受最小所需冷冻单元或休眠期，或如果某些物种或品种的植物的芽每年没有经历健康的休眠周期，则会出现大量问题。这些问题包括延迟的或不充分的生叶和开花，或延迟的结果，或以非商业数量或质量结果。
将具体品种的休眠要求与种植该品种的场所相匹配也是重要的。即使种植场所在特定品种的主要生长季节期间具有理想的生长条件，所述相同的种植场所可能天然并不具有那些品种所需的休眠条件。休眠要求和种植场所的错配可能引起严重的问题。例如，将低冷冻品种种植在寒冷地区可能导致树开花过早，并被春霜破坏。作为另一个例子，将高冷冻品种种植在温暖区域可能导致几乎没有或没有结果或低质量的结果。
尤其是，樱桃是休眠要求和种植场所之间的错配效果的良好实例。樱桃在它们的主要生长季节期间在温暖区域生长非常好。但是，即使是低冷冻樱桃品种，在那些温暖区域获得最小所需的冷冻单元或具有健康的休眠周期是困难的和有时是不可能的。
在帮助控制休眠的早期尝试中，商业水果种植者尝试使用在果园上方的绳索上水平延伸的架空网络或遮光，以在秋季和冬季月份期间保护他们的果园免受太阳直接辐射。然而，这种方法不起作用，因为网络/遮光结构将热/能量和红外光捕获于网络/遮光结构之下且事实上在秋季和冬季期间引起平均植物芽温度增加，这与种植者试图获得的效果相反。这些水平的架空网络/遮光结构事实上恶化了种植者试图解决的休眠问题，因为已知的温室效应增加了日间和夜间植物上的热量。在这种情况下不可能或至少难以控制植物的休眠。
目前，果树、坚果树和多年生浆果的一些种植者在他们的果园和田间使用蒸发冷却系统(作为一个实例，包括架空的喷灌机)以帮助将植物芽温度保持在等于或低于所需的最小冷冻温度所需的小时数(冷冻单元或休眠期)。这些种植者还使用若干基于化学物或激素的喷雾来帮助诱导、保持、中断或影响植物芽休眠。一些种植者在他们的尝试中使用蒸发冷却和化学物/激素喷雾两者以改进在这些温暖区域中植物芽休眠的质量和持续时间。不管所有这些尝试，和尽管使用低冷冻植物品种，仍然存在商业水果种植者多年不能在温暖种植区得到商业作物，因为植物芽不能转移入健康的休眠状态最小所需的时间段。如果全球气候持续变暖，不足的休眠问题可能是樱桃种植者以及其他的核果和仁果种植者的日益增加的问题。
还存在其中种植者需要诱导早期休眠以生产早期作物的情况，需要延伸休眠以生产晚期作物，或需要在连续结果的商业种植场所中产生连续结果的植物物种或品种的休眠周期，从而集中或控制收获时机。在所有三种情况中，种植者已经尝试使用蒸发冷却与化学物/激素喷雾联合。
樱桃是需要生产早期或晚期作物的良好实例。例如，生产早期或晚期樱桃作物对种植者而言具有高利益。
无冷冻连续结果的蓝莓植物是需要集中和控制连续结果的植物品种的收获时间的良好实例，所述连续结果的植物品种种植于北半球或南半球低于纬度34度的商业蓝莓田间。尽管连续结果的蓝莓植物每年非常多产，当种植于连续结果的场所时，各植物上仅少量蓝莓在任一时刻连续成熟。这极大地增加了人工成本，因为在该年采摘者可能需要穿过和收获那块田间十次或更多次。在那些无冷冻连续结果的蓝莓植物中诱导休眠周期将有助于将蓝莓的完整年产量集中在短得多且有明显边界的收获期中，降低采摘者穿过田间的次数同时仍保持高的年产量。
发明内容
因此，需要控制和改进果树、坚果树和多年生浆果植物的休眠条件的系统，以允许这些作物在天然不具有最佳或甚至足够的休眠条件的区域中商业生长，并控制收获的日期或持续时间。
以下是本发明的公开，其将通过参考以下详细说明和附图来理解。
附图说明
图1是根据本发明实施方式的植物休眠控制系统的透视图，其中垂直遮光织物展开；
图2是根据本发明实施方式的植物休眠控制系统的透视图，其中垂直遮光织物收回；
图3是根据本发明实施方式的植物休眠控制系统的侧视图，其中垂直遮光织物收回。
图4是根据本发明实施方式的植物休眠控制系统的顶视图，其中垂直遮光结构在方向上定向为与E-W植物行一致，且垂直遮光织物收回；
图5是根据本发明实施方式的植物休眠控制系统的顶视图，其中垂直遮光结构在方向上定向为与E-W植物行一致，且垂直遮光织物展开；
图6是根据本发明实施方式的植物休眠控制系统的顶视图，其中垂直遮光结构在方向上定向为横向穿越N-S植物行，且垂直遮光织物收回；
图7是根据本发明实施方式的植物休眠控制系统的顶视图，其中垂直遮光结构在方向上定向为横向穿越N-S植物行，且垂直遮光织物展开。
具体实施方式的详细说明
本发明涉及使用遮光结构15的植物休眠控制系统，所述垂直遮光结构15安装在果园上方，与以东西方向(E-W)定向的植物行34一致，或安装为横向穿越以南北方向(N-S)定向的植物行34。图1-7显示根据本发明某些优选实施方式的植物休眠控制系统10。
在一个优选的实施方式中，本发明的植物休眠控制系统用于樱桃树的商业种植，其在本文可以简称为“果园”。商业种植包括多个植物12，其产生果实。为上述公开的目的，植物12可以简称为“樱桃树”，果实可以简称为“樱桃”，樱桃树的商业种植可以称为“樱桃园”。
在另一个优选的实施方式中，本发明的植物休眠控制系统用于蓝莓的商业种植，其在本文可以简称为“蓝莓田间”。商业种植包括多个植物12，其产生果实。为上述公开的目的，植物12可以简称为“蓝莓灌木”，果实可以简称为“蓝莓”，蓝莓灌木的商业种植可以称为“蓝莓田间”。
本文公开的用于植物休眠控制系统10的所有优选实施方式可以选择性地与需要休眠或将耐受延长或诱导休眠的果树、坚果树或多年生浆果灌木的任何品种一起使用。核果品种、仁果品种、坚果品种和许多多年生浆果品种的所有品种需要休眠时期，且各自具有它们自己的特定最小冷冻要求。另外，存在无冷冻连续结果的植物品种，其将耐受诱导的休眠或半休眠时期，以集中那些品种的收获时期。
本发明的植物休眠控制系统10包括垂直遮光结构15，其包括木材、金属、塑料或水泥杆形式的支持遮光织物16的垂直支架18，其可以被展开(示于图1、5和7)或收回(示于图2、3、4和6)，其中垂直遮光结构15定向为与大致以东西方向(E-W)排列的植物行34一致，如图4和5所示，或垂直遮光结构15定向为横向穿越大致以南北方向(N-S)排列的植物行34，如图6和7所示。
最优选的植物休眠控制系统10由安装在商业种植中的定向为与大致以E-W排列的植物行34一致的垂直、遮光结构15组成，且包括垂直支架18和附着于上支架绳索20和下支架绳索24的遮光织物16，其中上支架绳索20通过上支架绳索附件22附着于各垂直支架18，和下支架绳索24通过下支架绳索附件26附着于各垂直支架18，如图1和2的透视图、图3的侧视图所示。当遮光织物16垂直展开时，垂直遮光结构15在白天产生遮光，阻挡由太阳40产生的太阳直接辐射42到达植物12，如图1、5、7所示。
考虑到商业种植总体上的纬度、方向和斜率，垂直遮光结构15优选放置为在白天产生三角柱形式的凉荫区域30，其基本上涵盖各植物行34中的植物12，且其基本上阻挡太阳直接辐射42到达植物12，如图1、5、7所示。凉荫区域30的三角柱由垂直遮光结构15产生的具有三条腿(地面腿38、垂直腿和遮光腿)的三角凉荫区域组成，且其延伸至植物行34的全部长度。地面腿38从垂直支架18的底部延伸到遮光边缘32。垂直腿从遮光结构15的底部或垂直支架18的底部延伸到遮光结构15的顶部或遮光织物16的顶部，在此它附着于上支架绳索20。遮光腿从遮光结构15的顶部或遮光织物16的顶部(在此它附着于上支架绳索20)向下延伸至遮光边缘32。
如图1-图7所示，用于植物休眠控制系统10的垂直遮光结构15还包括对于果树或坚果树的植物12从地面表面36垂直延伸大约四到六米的遮光织物16，或对于多年生浆果灌木如蓝莓的植物12从地面表面36垂直延伸大约二到三米的遮光织物16。遮光织物16通过上支架绳索20和下支架绳索24保持基本上垂直的位置，如图1、2和3所示，并通过垂直遮光结构15支撑，且沿着商业种植的各植物行34延伸(或横向穿越所有植物行34)。最优选地，遮光织物由Extenday Advanced Horticultural Fabrics,of Auckland,New Zealand制造的EXTENDAY牌非反射性遮光织物制成。在一个优选的实施方案中，如图1、5和7所示，遮光织物16的作用是吸收大量或基本上所有的来自果园的太阳直接辐射42，同时反射大量或基本上所有来自果园的太阳直接辐射42。最优选地，遮光织物的作用是吸收约90％或更多的来自果园的太阳直接辐射，同时反射约10％或更少的来自果园的太阳直接辐射。对于优选实施方式，遮光织物的基本上低的反射率是必需的，以基本上避免将一部分阻挡的太阳直接辐射反射回位于各垂直遮光结构15的太阳40侧的植物12上。
因为遮光织物16是基本上非反射性的且具有大的表区域，它分散日间由太阳直接辐射42产生的被吸收的热量的大部分，然后在夜间从商业种植垂直向上快速放射任何剩余热量。
植物冬眠控制系统10的最优选实施方式还包括收回遮光织物16以停止产生用于休眠控制的遮光的能力，如图2、3、4和6所示。优选地，为了收回遮光织物16，垂直支架18上的下支架绳索附件26打开或去除，下支架绳索24用于将遮光织物16提升至大约与上支架绳索20相同的高度。然后，在收回遮光织物16的时候，上支架绳索20、遮光织物16和下支架绳索24全部暂时与遮光织物聚集带28捆绑在一起。
实施例1
已经将植物休眠控制系统10安装于樱桃园以测试可以实现的植物休眠控制的程度。在测试装置中，在典型的晴天用休眠周期期间最大环境温度25℃评估使用垂直遮光结构15在樱桃树休眠周期期间控制樱桃芽温度。该数据在10am到4pm的小时之间收集。实验结果示于下表1。
表1
对照芽温度 遮光芽温度 遮光+蒸发冷却芽温度
25,4℃ 16,9℃ 15,2℃
26,4℃ 19,4℃ 15,3℃
30,1℃ 22,5℃ 21,5℃
32,0℃ 25,2℃ 21,2℃
29,8℃ 22,5℃ 18,0℃
31,3℃ 23,9℃ 22,2℃
31,6℃ 24,3℃ 22,8℃
实施例2
使用对照树、垂直遮光结构15(下表2中“SE”)、蒸发冷却(下表2中的“EC”)和各种化学物/激素喷雾如
Figure GDA0002586954880000071
噻苯隆(TDZ)和
Figure GDA0002586954880000072
进行进一步的实验。那些实验的结果示于下表2。
表2
Figure GDA0002586954880000073
Figure GDA0002586954880000081
表2所示实验结果表明使用化学物/激素喷雾或喷雾与蒸发冷却联合的传统的休眠控制系统的相对无效性。使用传统的休眠控制系统，最好的结果为每公顷约5公吨樱桃。
表2所示的实验结果还表明结合使用垂直遮光结构15和蒸发冷却或化学物/激素喷雾或两者的出乎意料的有效性。增加垂直遮光结构15导致樱桃作物产量为15-30公吨每公顷--作物产量增加了至少300％-600％。这些结果是完全意料不到的。
发现通过吸收波长为550nm-850nm的太阳辐射，植物休眠控制系统10阻止该辐射范围攻击植物并活化植物的光敏色素，且明显地诱导高冷冻积聚，导致巨大的作物增加，甚至在不存在通常认为是冷冻积聚的唯一调节剂的温度体系的情况下。观察到植物芽上易发生的温度降低对日益增加的休眠水平仅具有小的次级效应。
在植物休眠控制系统10的优选实施方式中，垂直遮光结构15可以安装于樱桃树植物12的商业种植中以在其中不能获得足够的天然冷冻单元的场所提供足够的休眠。在该优选的实施方式中，植物休眠控制系统用于通过将低冷冻樱桃品种种植在天然不具有足够的冷冻单元的温暖或阳光充足的场所中来解决存在的问题。
在植物休眠控制系统10的可选的优选实施方式中，垂直遮光结构15可以安装于低冷冻樱桃树植物12的商业种植中以在天然气候条件将天然诱导樱桃树的休眠状态之前在温暖的场所诱导早期休眠。由于低冷冻樱桃品种需要低的最小冷冻单元，利用植物休眠控制系统在温暖的场所诱导那些樱桃树的早期休眠将导致樱桃的收获比在天然条件下在相同场所中生长的相同品种的低冷冻樱桃早得多。在该优选的实施方式中，那些樱桃树的休眠要求将比在天然条件下不使用植物休眠控制系统10更早得到满足。在该优选实施方式中，植物休眠控制系统用于提前樱桃的收获日期，同时仍实现足够的休眠并因此保持收获樱桃的商业数量和质量。
在植物休眠控制系统10的另一个可选的优选实施方式中，垂直遮光结构15可以安装于高冷冻樱桃树植物12的商业种植中以将寒冷场所中的休眠延长至长于天然气候条件将天然保持的休眠。因为高冷冻果实品种可以耐受较高数量的冷冻单元，可以利用植物休眠控制系统延长寒冷场所中的那些植物的休眠，以避免春霜的危险并产生比在天然条件下相同场所中生长的相同品种的高冷冻果实晚得多的果实收获日期。在该优选的实施方式中，那些植物的休眠要求将比在天然条件下不使用植物休眠控制系统10延长的长得多。在该优选实施方式中，植物休眠控制系统用于延迟植物的开花日期和收获日期，从而保护植物免受春霜的危险并仍保持收获果实的商业数量和质量。
在植物休眠控制系统10的另一个可选的优选实施方式中，垂直遮光结构15可以安装于蓝莓灌木植物12的商业种植中以在其中不能获得足够的天然冷冻单元的场所提供足够的休眠。在该优选的实施方式中，植物休眠控制系统用于通过将低冷冻蓝莓品种种植在天然不具有足够的冷冻单元的温暖场所中来解决存在的问题。
在植物休眠控制系统10的可选的优选实施方式中，垂直遮光结构15可以安装于低冷冻蓝莓灌木植物12的商业种植中以在天然气候条件将天然诱导蓝莓灌木的休眠状态之前在温暖的场所诱导早期休眠。由于低冷冻蓝莓品种需要低的最小冷冻单元，利用植物休眠控制系统在温暖的场所诱导那些蓝莓灌木的早期休眠将导致蓝莓的收获比在天然条件下在相同场所中生长的相同品种的低冷冻蓝莓早得多。在该优选的实施方式中，那些蓝莓灌木的休眠要求将比在天然条件下不使用植物休眠控制系统10更早得到满足。在该优选实施方式中，植物休眠控制系统用于提前蓝莓的收获日期，同时仍实现足够的休眠并因此保持收获的蓝莓的商业数量和质量。
在植物休眠控制系统10的另一个可选的优选实施方式中，垂直遮光结构15可以安装于高冷冻蓝莓灌木植物12的商业种植中以将寒冷场所中的休眠延长至长于天然气候条件将天然保持的休眠。因为高冷冻蓝莓品种可以耐受较高数量的冷冻单元，可以利用植物休眠控制系统延长寒冷场所中的那些蓝莓树的休眠，以避免春霜的危险并产生比在天然条件下相同场所中生长的相同品种的高冷冻蓝莓晚得多的蓝莓收获日期。在该优选的实施方式中，那些蓝莓灌木树的休眠要求将比在天然条件下不使用植物休眠控制系统10延长的长得多。在该优选实施方式中，植物休眠控制系统10用于延迟蓝莓灌木的开花日期和收获日期，从而保护樱桃树免受春霜的危险并仍保持收获的蓝莓的商业数量和质量。
在植物休眠控制系统10的另一个可选的优选实施方式中，垂直遮光结构15可以安装于无冷冻连续结果的蓝莓灌木的植物12的商业种植中以在温暖的场所诱导休眠从而将蓝莓的收获集中在几个月长的收获时间框架内，而不是在天然条件下持续一整年的正常连续收获。尽管无冷冻连续结果的蓝莓品种没有任何最小冷冻要求，可以使用植物休眠控制系统10以使那些无冷冻连续结果的蓝莓品种处于休眠或半休眠状态一段时间，即使当天然条件不会诱导休眠或半休眠状态。在休眠或半休眠状态中足够的一段时间之后，收回遮光织物16，且允许蓝莓植物开花。因为已经存在诱导的休眠或半休眠状态，这些无冷冻连续结果的蓝莓品种在几个月时期内大量开花并产生大量蓝莓。因此，经历过诱导的休眠或半休眠状态的无冷冻连续结果的蓝莓品种具有集中到相对短时期的收获窗口，而且取决于何时展开在商业种植中的植物休眠控制系统10，这段时期可以根据种植者期望随时开始。
本文公开的用于植物休眠控制系统10的所有优选实施方式可以选择性地与需要休眠或将耐受延长或诱导休眠的果树、坚果树或多年生浆果灌木的任何品种一起使用。如上所述，核果品种、仁果品种、坚果品种和许多多年生浆果品种的所有品种需要休眠时期，且各自具有它们自己的特定最小冷冻要求。另外，存在无冷冻连续结果的植物品种，其将耐受诱导的休眠或半休眠时期，以集中那些品种的收获时期。
贯穿本文(包括该详细说明和附加的权利要求)使用了术语“基本上”、“约”和“大约”，理解这些术语表示在普遍适用的技术领域中的技术和精度的典型的精确度水平。
根据规定，本发明已经以对于结构特征和方法步骤而言或多或少具体的语言描述。尽管本发明可用于不同形式的实施方式，说明书阐明了本发明的优选实施方式，条件是本公开将被认为是本发明原理的示例，且本公开不意欲将本发明限制于所述的具体实施方式。本领域普通技术人员将理解本发明采用如上所述的相同的发明构思的其他实施方式和变化是可能的。因此，除了通过以下权利要求(根据等同原则酌情解释)，本发明不应被限制。
附图标记列表
10 植物休眠控制系统
12 植物
15 遮光结构
16 遮光织物
18 垂直支架
20 上支架绳索
22 上支架绳索附件
24 下支架绳索
26 下支架绳索附件
28 织物聚集带
30 凉荫区域
32 遮光边缘
34 植物行
36 地面表面
38 地面腿
40 太阳
42 太阳直接辐射

Claims (12)

1.一种植物休眠控制系统，其包含垂直遮光结构(15)，所述垂直遮光结构(15)包括木材、金属、塑料或水泥杆形式的支持遮光织物(16)的垂直支架(18)，其中所述垂直遮光结构安装在包括植物行(34)中的多个植物(12)的商业种植中，其特征在于其包括通过上支架绳索附件(22)附着于各垂直支架(18)的上支架绳索(20)和通过下支架绳索附件(26)附着于各垂直支架(18)的下支架绳索(24)，所述遮光织物(16)附着于所述上支架绳索(20)和所述下支架绳索(24)，
其中垂直遮光结构(15)放置为在白天产生三角柱形式的凉荫区域(30)，其基本上涵盖各植物行(34)中的植物(12)，且其基本上阻挡太阳直接辐射(42)到达植物(12)，
其中所述遮光织物(16)吸收约90％或更多的550nm-850nm的太阳直接辐射。
2.如权利要求1所述的植物休眠控制系统，其特征在于所述遮光织物(16)是可展开和可收回的。
3.如权利要求2所述的植物休眠控制系统，其特征在于所述下支架绳索(24)能够提升至大约与上支架绳索(20)相同的高度，其包含遮光织物聚集带(28)，并且所述下支架绳索附件(26)将所述下支架绳索(24)附着于各垂直支架(18)，所述下支架绳索附件(26)能够被打开或去除。
4.如权利要求2所述的植物休眠控制系统，其特征在于一旦展开，对于多年生浆果灌木的植物，所述遮光织物(16)从地面表面垂直延伸大约二到三米，或对于核果类和仁果类果树或坚果树的植物，所述遮光织物(16)从地面表面垂直延伸大约四到六米。
5.如权利要求2所述的植物休眠控制系统，其特征在于所述遮光织物(16)通过上支架绳索(20)和下支架绳索(24)保持基本上垂直的位置。
6.如权利要求1-5任一项所述的植物休眠控制系统在核果类和仁果类果树、坚果树或多年生浆果灌木的商业环境中的用途。
7.如权利要求1-5任一项所述的植物休眠控制系统在为其中不能获得足够的天然冷冻单元的场所中的核果类和仁果类果树、坚果树或多年生浆果灌木提供足够的休眠的用途。
8.如权利要求1-5任一项所述的植物休眠控制系统在低冷核果类和仁果类果树、低冷坚果树或低冷多年生浆果灌木的植物的商业种植中在天然气候条件将天然诱导低冷核果类和仁果类果树、低冷坚果树或低冷多年生浆果灌木的休眠状态之前在温暖的场所诱导早期休眠的用途。
9.如权利要求1-5任一项所述的植物休眠控制系统在提前核果类和仁果类果实、坚果或浆果的收获日期中的用途。
10.如权利要求1-5任一项所述的植物休眠控制系统在高冷核果类和仁果类果树、高冷坚果树或高冷多年生浆果灌木的植物的商业种植中将寒冷场所中的休眠延长至长于天然气候条件将天然保持的休眠的用途。
11.如权利要求1-5任一项所述的植物休眠控制系统在延迟高冷核果类和仁果类果树、高冷坚果树或高冷多年生浆果灌木的开花日期和收获日期中的用途。
12.如权利要求1-5任一项所述的植物休眠控制系统在无冷冻连续结果的植物的商业种植中在温暖的场所诱导休眠从而将收获集中在仅几个月长的收获时间框内的用途。
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