農業氣象條件對溫州蜜柑果實膨大的影響

易 永，李民華，黃安鳳，張 明

（懷化市氣象局，湖南 懷化 418000）

農業氣象條件對溫州蜜柑果實膨大的影響

易 永，李民華，黃安鳳，張 明

（懷化市氣象局，湖南 懷化 418000）

根據懷化2010～2015年連續6 a無灌溉條件下溫州蜜柑的氣象、作物平行觀測資料，分析了溫州蜜柑果實逐旬膨大量與日照、氣溫、濕潤指數的相關關系，率先改進和建立了蜜柑膨大旬氣候生產潛力模型，分析了果實異常膨大的氣象原因。結果發現：溫州蜜柑多年逐旬平均膨大量呈拋物線變化趨勢，和日照、氣溫、濕潤指數為顯著的類拋物線多項式關系，和氣候潛力呈顯著的指數關系。影響果實異常膨大的主要氣象因素是干旱、暴雨等異常供水情況，其次為寡照及高溫天氣。

溫州蜜柑；果實膨大；農業氣象條件；氣候生產潛力模型；異常膨大

溫州蜜柑是我國南方廣泛種植的柑橘品種。關于包括溫州蜜柑在內的各類柑橘生長膨大氣象條件研究很多[1-7]，但這些研究多偏重研究各個氣象要素或土壤水分分別與柑橘橫縱徑增長的關系，多用線性方程表達柑橘果實膨大與各氣象要素關系，生理性較差，尤其柑橘果實膨大氣候生產潛力研究目前尚未見于文獻。一方面柑橘果實作為圓球體[8]，同等縱橫徑的增長，越到后期所需碳水化合物越多，因此柑橘體積膨大量比橫縱徑更能準確表達光合碳水化合物的積累效應；另一方面柑橘果實膨大從生理來說是非躍變成熟過程，先后經歷汁囊細胞分裂期和汁囊細胞膨大期[9]。后期柑橘果實膨大本質是光合碳水化合物的積累過程，作物光合作用受光、溫、水等氣象因素的綜合影響[10-11]，且光溫水未必和柑橘膨大是簡單線性相關關系；同時在長期觀測與調查中發現，異常氣象條件常導致柑橘的膨大異常。因此利用2010～2015年懷化農業氣象試驗站的溫州蜜柑農業氣象平行觀測資料，筆者綜合研究柑橘膨大與光溫水、氣象災害等氣象指標的關系，以期為溫州蜜柑生產管理提供參考。

1 數據與方法

1.1 柑橘觀測區概況

柑橘觀測區位于懷化市首鋼綜合農場內，地形為低丘坡地，海拔約為260 m，土壤為紅壤土，酸性，肥力中等，地下水位高于2 m，年均氣溫16.9℃，降雨量1 368.9 mm，日照時數1 432.8 h。觀測品種為溫州蜜柑，觀測植株于2004年定植，種植密度約1 600株/hm2，樹周長約0.3 m，樹冠直徑約3 m，樹高約3 m，結果正常，所有觀測株均不進行人工灌溉補水。

1.2 觀測方法與資料來源

柑橘縱橫莖觀測時間為2010～2015年，將觀測區劃分為4個小區，每個小區選一棵樹，每棵樹定選10個果實。從5月31日開始到果實成熟前，逢旬末上午8:00～9:00時用游標卡尺測量果實縱徑、橫徑。氣象資料來自同期懷化市國家地面氣象觀測站，氣象觀測站與柑橘觀測區直線距離約1.5 km，地形和海拔高度相近，氣候環境基本相同。

1.3 分析統計

據觀測，溫州蜜柑果實前期為近圓形，后期橫徑較縱徑膨大快，逐漸成為扁圓形，因此可利用扁球體計算方法（公式1）計算出逐次果實體積[8]，并計算出每旬膨大量用以表征膨大速度。

式中：Dt為旬均橫直莖、Dl為旬均縱直徑。

然后統計出每旬（前旬最后1 d至柑橘觀測前1 d）溫光水指標，利用Excel、SPSS等軟件分析柑橘果實膨大量和氣象指標之間多種模式的相關系數，得到相關系數最大的模式即真實的相關關系。其中旬溫度指標采用旬平均氣溫；光照指標采用旬日照時數；水分指標則采用旬內逐日平均濕潤指數。根據水分平衡原理，在沒有灌溉條件和地下水供給穩定的條件下，旬內某日土壤水分供給主要受前期降水和蒸散的累計效應的影響，同時山區降雨地表徑流較大，必須考慮降水有效性問題，因此引入雨強系數估算有效降水[12]，降雨量＜10、10～20、20～30、30～40、40～50、50～60、60～70、70～100、100～150和＞150 mm對應的雨強系數分別為1、0.95、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3和0.25，每日供水指標采取前30 d濕潤指數來表征（公式2）。

式中：Rn為降水量，Wn為估算有效降水的雨強系數（表1）。ET0為應用Penman-Monteith法模擬計算的旬蒸散量。

旬氣候生產潛力采取光溫水逐級訂正模型（公式3），并在溫水單項因子分析的基礎上，改進其溫水訂正系數。則旬光溫生產潛力用公式4表述。

式中：Y（Q,T,W）為氣候生產潛力，Y（Q,T）為光溫生產潛力，Y（Q）為光合生產潛力（公式5），F（T）為溫度訂正系數，F（W）為水分訂正系數。

式中：∑Q為投射到單位面積上的旬總輻射量（J/m2）；ε為可用于光合作用的光合有效輻射率，計算中取 0.49；α為作物群體的吸收率，α=0.83；ρ為非光合器官的無效吸收率，取0.1；r為光飽和限制率，在自然條件下，r=0；φ為光合作用量子效率，取0.224；ω為呼吸作用的耗損率，取 0.3；χ為含水率，取值為0.14；H為形成1 g干物質所需熱量，取1.8×104J/g。

2 結果與分析

2.1 果實膨大特征分析

由圖1可見，溫州蜜柑果實多年逐旬平均體積生長曲線呈S型變化趨勢，和時間呈顯著的多項式關系（R=0.999 5）；繪制多年逐旬平均體積膨大量曲線（圖2）可知：溫州蜜柑前期和后期膨大較緩慢，中期膨大較快，時間擬合方程呈顯著的拋物線變化趨勢（R=0.9）。同時逐旬平均體積膨大量基本和訂正的旬光溫潛力（公式4）趨勢高度吻合，線性相關系數達0.700 1，通過α=0.01顯著性檢驗，可見氣象條件是溫州蜜柑果實膨大的關鍵驅動力。值得注意的是，10月上旬平均膨大量較前后有一個異常增大波動，推測主要可能和溫州蜜柑本身糖分積累和轉換、汁囊結構發生改變等生理機制有關。

圖1 多年逐旬平均體積生長曲線

圖2 多年逐旬平均體積膨大量曲線

2.2 果實膨大光照條件分析

繪制多年柑橘逐旬膨大量和對應旬日照時數散點圖（圖3），統計出二者呈類拋物線的多項式曲線相關特征，相關系數為0.52，通過α=0.01顯著相關檢驗。根據相關曲線可見：旬膨大量在旬日照30 h以下時隨日照時數減少而迅速減小，為光照不足導致干物質積累減少所致。旬日照30～90 h左右增長平緩。90 h以上反而隨日照增加迅速減小，因為旬日照超過90 h多為連晴天氣，往往和高溫、干旱天氣相關聯，在強光和高溫條件下導致葉片氣孔易閉合降低光合速率，干旱則導致供水不足影響正常生理活動[13]。

圖3 旬膨大量與旬日照時數相關分析

2.3 果實膨大氣溫條件分析

繪制多年果實逐旬膨大量和對應旬均氣溫散點圖（圖4），并統計出二者呈類拋物線的多項式曲線相關特征，相關系數為0.518 6，通過α=0.01顯著相關檢驗。根據相關曲線可見：溫州蜜柑的膨大速度在旬均氣溫小于28.5℃左右時隨氣溫升高而逐步加快（趨勢幾乎為斜直線），旬均氣溫28～29.5℃時膨大最快（旬膨大量≥10 cm3/旬），29.5℃以上旬膨大量隨旬均氣溫升高而降低（趨勢幾乎為斜直線），32℃以上基本停滯。當氣溫較低時，柑橘生理活性減慢，因而膨大較緩。而氣溫過高時則使呼吸強度增大，氣孔易閉合降低光合速率，甚至在極端高溫和干旱條件下，導致植株蒸騰量大于根系吸收水分量，致使葉片向幼果吸奪水分，使果實失水縮小乃至脫落[14]。

圖4 旬膨大量與旬均氣溫相關分析圖

由上述分析可知，溫州蜜柑膨大的基點氣溫和通用的喜溫作物氣候潛力光合模型存在較大差異。根據上述分析結果，參照Cehenbauer公式，首先依照旬均氣溫＜28℃和≥29.5℃2個區間提取數據序列，分別建立兩個區間的氣溫、膨大量相關回歸方程，然后方程常數除以方程函數最大值得到訂正系數方程。[28，29.5)為膨大最快氣溫區間，則其訂正系數為1（見表1）。當訂正系數方程為零時，反查得其下限（上限）氣溫，當小于下限氣溫或大于上限氣溫訂正系數取零。可得溫州蜜柑旬氣候生產潛力的溫度訂正系數方程（公式6）。

表1 旬膨大量和旬均氣溫分區間相關回歸方程表

2.4 果實膨大水分條件分析

繪制多年柑橘逐旬膨大量和對應濕潤指數散點圖（圖5），統計出二者呈類拋物線的多項式曲線相關特征，相關系數為0.361 8，通過0.01顯著相關檢驗。根據相關曲線可知：膨大量在濕潤指數小于1時隨濕潤指數減小而減小，供水不足影響物質運轉和光合作用，甚至極端高溫干旱條件下，果實會發生縮小甚至落果現象。濕潤指數在1左右時果實膨大速度最快。當濕潤指數大于1時，而隨著濕潤指數的增加，膨大量呈減小趨勢，一是因為降雨增加導致日照減少從而影響果實光合干物質積累，二是在漬澇條件下，根層土壤處于過濕狀態致使根系缺氧，影響柑橘正常生理活動，導致光合速率減緩停滯。

根據水分平衡原理，在沒有灌溉的條件下，旬逐日平均濕潤指數可作為蜜柑旬氣候生產潛力的水分訂正系數（公式7）。

2.5 果實膨大與氣候生產潛力關系

圖5 旬膨大量與旬均濕潤指數相關分析

根據上文溫、水訂正系數求算出各旬氣候生產潛力，繪制多年柑橘逐旬膨大量和對應氣候生產潛力散點圖（圖6），統計出二者呈類對數曲線相關特征，相關系數為0.433時極顯著相關。根據相關曲線可見：在旬氣候潛力小于100 g/m2時，旬膨大量隨氣候潛力增大而迅速增大，大于100 g/m2后，旬膨大量隨氣候潛力增大呈緩慢增長趨勢。

圖6 旬膨大量與旬氣候生產潛力相關分析

2.6 柑橘異常膨大氣象條件分析

觀測調查中發現，異常氣象條件和氣象災害常導致果實膨大異常，各旬多年平均膨大量可視為該旬平均氣候條件下趨勢膨大量，統計各年各旬膨大量與該旬趨勢膨大量差值即波動膨大量，列舉異常（相對波動膨大量大于30%）膨大量及異常氣象條件見表2，可知：水分供給狀況是造成柑橘膨大異常的最主要原因，其次為寡照天氣，且異常膨大期主要發生時期在8月以后；干旱是造成膨大異常偏小的主要原因，其次為寡照天氣造成的呼吸消耗大于光合積累，再次為連續高溫天氣；除良好的農業氣象條件導致果實膨大較快外，強降水尤其旱后強降水會造成膨大異常偏大。在觀測和調查中發現，旱后強降水常導致大量裂果出現，原因是在干旱情況下，汁囊細胞相對缺水，水分充足后，吸水迅速增大造成果肉膨大速度超過果皮增長速度引起。

3 結論與討論

通過對溫州蜜柑6 a的平行觀測資料進行分析，得到了溫州蜜柑膨大與農業氣象條件規律，并提出相關生產建議總結如下：

（1）溫州蜜柑果實膨大趨勢受光溫驅動呈明顯的拋物線形式，但膨大速度在臨近成熟的10月中旬有非氣象因素偏大的現象，其內在生理機制需進一步研究和探討。

（2）研究表明溫州蜜柑膨大最適宜氣象條件是：旬日照時數為30～90 h，旬均氣溫為28～29.5℃，旬均濕潤指數為1左右，溫州蜜柑膨大速度和旬日照、旬均氣溫、旬內供水情況均呈類拋物線的多項式顯著相關關系，在此基礎上率先訂正建立了溫州蜜柑的膨大

表2 2010～2015年柑橘異常膨大分析

氣候生產潛力模型。

（3）通過膨大異常研究表明，水分供給條件是造成溫州蜜柑膨大異常最主要的原因：干旱是導致果實膨大緩慢甚至停滯的主要原因，其次為高溫和寡照天。而暴雨尤其旱后暴雨是造成異常增大的主要原因，在這種情況下導致果肉吸水迅速膨大，果皮生長速度滯后，常造成裂果和落果現象。

（4）溫州蜜柑果實膨大貫穿果實生長期的始終，膨大肥應重視施緩效有機基肥以滿足整個果實生長期的養分，在中段應追施速效肥滿足果實快速膨大的大量養分需求。加強水分管理保持適宜的土壤墑情，暴雨后應及時排澇。干旱高溫季節勤灌溉并施適量鈣肥，預防遭遇強降水導致的裂果落果。

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（責任編輯：肖彥資）

Effect of Meteorological Conditions on the Citrus Fruit Enlargement of Wenzhou Sweet Orange

YI Yong，LI Min-hua，HUANG An-feng，ZHANG Ming
（Huaihua Meteorological Bureau, Huaihua 418000, PRC）

According to the Huaihua 2010-2015 for 6 consecutive years meteorology and crop parallel observation data of Wenzhou sweet orange without irrigation condition, analyzed the relationship among amount of enlargement per every 10 days of Wenzhou sweet orange, sunshine, temperature and humidity index, taking the lead in establishing and improving the sweet orange enlargement with a period of 10 days meteorology and potential productivity model, the meteorological causes of abnormal enlargement of fruit were analyzed. The results showed that: Wenzhou sweet orange average enlargement amount per every 10 days for years showed a parabola trend, the sunshine, temperature and humidity index had signi fi cant parabolic polynomial relations with it, and the climate potential had a signi fi cant exponential relationship with it.The main meteorological factors affecting the abnormal enlargement of fruit were drought, rainstorm and other abnormal water supply, followed by the lack of light and high temperature weather.

Wenzhou sweet orange; fruit enlargement; agrometeorological condition; climate potential productivity model; abnormal enlargement

S16

：A

：1006-060X（2017）07-0077-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.007.022

2017-05-11

湖南省氣象局科研項目（XQKJ16B062）

易 永（1982-），男，湖南隆回縣人，高級工程師，研究方向為農業氣象研究與應用。