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菏澤油用牡丹生長與氣象條件的關系

2017-10-20 07:42:56張翠英呂令華劉曉華
西南農業學報 2017年3期
關鍵詞:生長

張翠英,呂令華,劉曉華

(1.山東省菏澤市氣象局,山東 菏澤 274000;2.山東省菏澤市農業科學院,山東 菏澤 274000;3.山東省鄆城縣氣象局,山東 鄆城 274700)

菏澤油用牡丹生長與氣象條件的關系

張翠英1,呂令華2,劉曉華3

(1.山東省菏澤市氣象局,山東 菏澤 274000;2.山東省菏澤市農業科學院,山東 菏澤 274000;3.山東省鄆城縣氣象局,山東 鄆城 274700)

基于2015-2016年油用牡丹物候期觀測資料,利用油用牡丹各生育期間光、溫、水等氣象條件分析了對油用牡丹生長的影響,并對油用牡丹關鍵生長期土壤相對濕度及生育期間農業氣象特征進行研究。結果表明,整個生育期間氣象條件基本滿足油用牡丹生長需求,生育期土壤水分適宜;開花期氣溫略偏高,花期時間縮短,牡丹籽適時采收能增加產量;農業氣象災害較輕,對油用牡丹的影響較小。本文研究將探索出油用牡丹生育期間最佳氣象條件,為將來做好特色氣象服務提供科學參考依據。

油用牡丹;氣象條件;土壤濕度;農業氣象災害

油用牡丹是芍藥科、芍藥屬、牡丹組植物中產籽出油率高(大于或等于22 %)的種的統稱。油用牡丹是結籽多,果莢大、籽粒飽滿,含油量較高而且產量穩定的牡丹品種,以結籽量大、出油率高、適應性廣、生長勢強的“鳳丹”品種,是我國特有的木本油料資源,營養價值優良,生態效益、社會效益和經濟效益都比較可觀。

油用牡丹生長適應性強,分布范圍廣,是一種集觀賞價值、藥用價值和油用價值為一身的重要經濟生態樹種。種植油用牡丹對促進農業產業結構調整,提高土地綜合效益,增加食用油的有效供給具有重要意義,并且該作物是多年生木本植物,一年種植多年受益。油用牡丹以其兼具有觀賞價值和經濟價值的獨特優勢,顯現出巨大的開發潛力和廣闊的發展前景。因此發展牡丹產業,掌握油用牡丹的繁殖是非常有必要的。目前,國內外對于油用牡丹的研究多見于其栽培種植、新品種培育、根皮的藥用價值方面。張欽等[1]從選地、栽培時間、種植密度、管理方面總結了油用牡丹的栽培技術。陳慧玲等[2]研究了油用牡丹育種、繁育及栽培等進展,而對油用牡丹的物候期與氣象條件關系的研究尚未見報道。隨著牡丹產業化研究的進一步發展,油用牡丹的利用價值正引起人們的高度注意。因此探討氣象條件與油用牡丹物候期關系對促進油用牡丹的發展,生產中趨利避害等起到積極作用。菏澤地處魯西南黃河沖積平原,具有種植牡丹的得天獨厚的條件。這里土層深厚,土質疏松,土地肥沃;年平均氣溫14.2 ℃,無霜期289 d,年降雨量621.4 mm,且四季分明,雨熱同季,自古以來就是我國牡丹的最適宜生長區。所以自隋朝開始牡丹種植,興于唐、宋,盛于明、清,至清朝時,菏澤已經成為中國牡丹的栽培中心,2015年油用牡丹種植面積已達33 333.3 hm2,為全國油用牡丹存量面積最大的地級市。

本文主要通過對菏澤市油用牡丹全生育期觀測和調查,分析各生育期間氣象條件、農業氣象災害對油用牡丹生長發育的影響,找出油用牡丹生育期間氣象條件的利弊,為今后做好特色氣象服務提供科學參考依據。

1 材料與方法

油用牡丹產量來自菏澤市牡丹產業辦,油用牡丹物候期來源于國家基本農業氣象觀測站菏澤市氣象局2015-2016年觀測資料,氣象資料來源于菏澤市國家一般氣象站地面觀測資料。利用2015-2016年油用牡丹生育期間氣象條件與牡丹物候期進行對比分析、油用牡丹生長關鍵期氣象條件分析找出影響油用牡丹生育的氣象條件。

物候指自然環境中植物、動物生命活動的季節現象和在一年中特定時間出現的某些氣象、水文現象[3]。牡丹各個器官因受四季氣候條件制約,而發生相應變化的時期,即生物氣候學時期,簡稱物候期。所有物候期的變化,都是受一定外界環境條件綜合影響的結果,而溫度是其影響的主導因素[4]。牡丹在整個生長發育過程中,從春季萌發至秋末落葉休眠的生長發育年周期,細分為13個時期.牡丹的年周期變化,據其活動規律,分為生長期和相對休眠期[5],在洛陽、菏澤,2-9月為油用牡丹生長期,其中包括萌芽、抽枝、長葉、開花、花芽分化等,9月下旬至次年1月為油用牡丹相對休眠期。牡丹花芽的形態分化,一般始于6月上中旬,終于9月下旬至10月中旬[6]。為更好地分析油用牡丹生育期間氣象條件與牡丹關系,根據生育特性,將13個時期分為4個生育階段:春季生長期、花期、芽分化期和休眠期。

油用牡丹物候期觀測地點選擇[7]能代表菏澤油用牡丹生長地形、地勢、氣候、土壤等自然條件和栽培水平,面積在0.2 hm2以上的油用牡丹種植基地,根據油用牡丹植株上芽、葉、花、種子等出現的物候期通過目測確定,當觀測植株中有半數(50 %)或以上的植株達到油用牡丹的始期、盛期標準時,整個地段就進入該物候期的始期、盛期。如在地段的20株觀測植株中10株達到開花始期,整個地段記開花始期。

根據菏澤市2015-2016年油用牡丹各生育期與同期氣象因素,分析影響油用牡丹生長與氣象條件的關系,達到趨利避害的效果。

2 結果與分析

2.1 氣象特征分析

2.1.1 降水量 油用牡丹是一種原產于我國的多年生小灌木,耐干旱、耐高寒,是肉質深根系植物,不耐水濕,應保證排水疏通,避免積水,不宜經常澆水。但在以下情況下仍需適量澆小水:一是1~2年生小苗在土壤干旱時;二是在特別干旱的炎熱夏季;三是大苗在嚴重干旱的年份;四是在追肥后土壤過分干旱時。

菏澤市春季降雨不多,降雨量對花期早晚影響不大。但花期前后的降雨過程及降雨強度、空氣相對濕度對開花有一定影響。初花前后如遇陰天,小雨,有助于牡丹開花且花色鮮艷,如遇較大降雨,花朵受到侵襲,導致提前敗落。

由圖1可見,2015年油用牡丹春季生長期、花期降水比常年、2014年偏多。春季生長期、花期有利于牡丹生長及開花,對后期種子成熟也十分有利,芽分化期降水較常年偏少138.0 mm,比上一年偏少260.5 mm,此期正值油用牡丹種子形成和成熟期,降水偏少對牡丹生長產生不利影響。2016年5月至8月降水較常年明顯偏多,實地觀測充足的降水對油用牡丹后期生長較為有利,植株長勢旺盛,沒有災害發生。2015年10月下旬牡丹葉片逐漸變黃而脫落從而進入休眠期,此期降水偏多有利于牡丹免受凍害而安全越冬。

2.1.2 積溫 由圖2可見,油用牡丹各生育期≥0℃積溫較常年均不同程度的偏多,比2014年略偏少。積溫充足有利于牡丹生長及能量的積累,對產量的形成十分有利。劉克長[8]等根據牡丹連續8年(1982-1989)的物候觀察及相應氣象要素的測定,推算出牡丹的生物學最低萌動溫度為3.8 ℃左右,萌動至開花期間的有效積溫為380.0 ℃以上。氣溫與花期,同一地區牡丹花期早晚與春季氣溫變化關系密切,溫度影響整個開花過程。因春暖或春寒,花期早晚課相差5~7 d以至十幾天或更多。

圖1 菏澤市油用牡丹生育期間降水量分布Fig.1 Distribution of precipitation during the growth period of oil peony in Heze city

圖2 菏澤市油用牡丹生育期間積溫分布Fig.2 Distribution of accumulated temperature during the growth period of oil peony in Heze city

2.1.3 日照 由圖3可見,春季和花期日照充足,較常年和2014年均偏多,對牡丹生枝十分有利。芽分化期日照時數比常年偏多,對產量形成比較有利。進入休眠期時,陰雨天氣和霧、霾天氣使日照時數偏少,均比常年和上一年偏少。

2.2 油用牡丹生長狀況分析

2.2.1 春季生長期 牡丹入冬后進入休眠狀態,并需達到一定的低溫要求時,才能恢復正常的生理功能。在自然條件下,每年春季當外界氣溫升高穩定在3.6 ℃以上時,鱗芽開始萌動膨大,頂端開裂,露出葉尖和出現花蕾,6 ℃以上時葉芽抽莖放葉,花芽萌動抽出花莖,莖上長葉,頂端開花[9]。

菏澤市2015、2016年牡丹春季生長期平均≥0 ℃積溫376.2 ℃,較常年同期偏多108.5 ℃;降水量26.9 mm,較常年同期偏少3.8 mm;累計日照時數441.3 h,較常年同期偏多34.3 h。2015年1、2月平均氣溫較常年均偏高,特別是2月上旬平均氣溫6.6 ℃,較常年偏高3.3 ℃,下旬平均氣溫5.3 ℃,較常年偏高1.1 ℃;2016年2、3月平均氣溫較常年不同程度的偏高,氣溫偏高,降水適宜,光照充足,牡丹芽萌動膨大較常年提前。

春季是牡丹一年中生長量最大的時期,在50~80 d內完成發芽、長葉、開花的全過程,需要大量的營養和水分,適宜的氣象條件對萌動后的牡丹迅速生長十分有利。

牡丹一般認為不耐漬澇,但適時適量的澆水會使牡丹更好的生長,如果秋冬雨雪較少,土壤墑情不好。春季發芽時要澆足水,以利牡丹枝葉的生長,花蕾透色后一定要澆一遍透水,花朵才能開放的更鮮艷潤澤,花期保持土壤濕潤,會使花期延長。

圖3 菏澤市油用牡丹生育期間日照時數分布Fig.3 Distribution of sunshine duration during the growth period of oil peony in Heze city

2.2.2 花期 牡丹生長周期中,將小、大風鈴期,圓桃透色期和開花期歸為花期。小風鈴期對低溫敏感,若遇0 ℃以下低溫易遭凍害而不開花,花蕾停止生長或發育不良,出現只長雄、雌蕊而無花瓣的異常現象[10]。此期2015年≥0 ℃積溫608.8 ℃,較常年同期偏多38.7 ℃,2016年≥0 ℃積溫比2015年多77.9 ℃;降水量78.3 mm,較常年同期偏多42.2 mm,2016年降水較2015年偏少58.6 mm;2年累計日照時數318.2、313.8 h,較常年同期偏多24.3、19.9 h。

此期花蕾已基本發育成熟,圓滿硬實如桃形,萼片下垂,并逐漸完成著色過程,從花蕾頂端可看出花的顏色。近2年春季氣溫回升較快,2015、2016年3月下旬平均氣溫較常年分別偏高4.6、3.3 ℃。花蕾直徑一般在1.5~2.0 mm,和“小風鈴”大小相似,傳統稱為“小風鈴期”,氣溫偏高有利于新枝生長。2015年4月上旬氣溫偏低,平均氣溫較常年偏低3.5 ℃,中旬平均氣溫較常年偏低0.7 ℃。氣溫偏低,牡丹生長緩慢,影響花期,2015年牡丹開花較常年推遲1周左右。4月中下旬,“谷雨”前后,氣溫穩定在17~22 ℃時,花蕾泛暄(發軟)綻開,至花瓣的凋謝,稱為“開花期”。在此期間,常會出現一段明顯的回暖氣溫,最高氣溫可達25 ℃左右,促使牡丹花蕾很快開放。4月中旬氣溫逐漸回升,下旬平均氣溫較常年偏高3.0 ℃,降水集中,雨日較少,牡丹花蕾很快開放。此期降水充足,光照適宜,氣象條件對牡丹生長十分有利。但由于氣溫升溫過快,花期縮短,據觀測,由于氣溫偏高,牡丹開花時間縮短了近3 d,群體花期常年10 d縮短到1周左右。

春季降水不多,對牡丹花期早晚影響不大,但花期前后的降水過程及降水量對開花有一定影響。初花前后如果遇陰天、小雨,有助于牡丹開花,如遇較大降水,花朵受到侵襲,導致牡丹花提前敗落。4月降水偏多,但降水集中,雨日較少,降水對開花影響較小。

圖4 2015、2016年4月上旬10~50 cm土壤相對濕度( %)變化趨勢Fig.4 Variation trend of 10-50 cm relative moisture of the soil (%) in early April of 2015 and 2016

牡丹4月中、下旬進入花期,花期降水對授粉不利,干旱對開花也產生不利影響。分析牡丹產地就近土壤水分自動站相對濕度,2015年4月1~2 d降水51.4 mm,由圖4可見,降水使土壤10~50 mm增加了土壤墑情,土壤相對濕度保持在80 % 以上,農田墑情較好,2016年4月上旬墑情較為穩定,對后期油用牡丹開花十分有利。此期4月中、下旬開花期間,沒有出現連陰雨天氣,降水偏少,對牡丹授粉較為有利。

牡丹是長日照作物,花芽在長日照下形成,中長日照下開花,如果前期光照不足則不能抽蕾,后期光照不足則影響開花質量和開花時間。

油用牡丹開花期累計日照時數2015年173.5 h、2016年157.0 h,分別較常年同期偏多21.7、5.2 h,由圖5可見,除陰雨天氣外,期間4月中、下旬日日照時數均高于常年值,充足的光照對油用牡丹的開花質量有利。

2.2.3 芽分化期 5月上旬,油用牡丹花凋謝后,葉片迅速放大,此時葉片增大增厚,顏色加深,呈綠或深綠色。在此期間,營養生長相對變慢。此期≥0 ℃積溫4164.1 ℃,較常年同期偏高155.6 ℃,比2014年同期偏多33.9 ℃;降水量383.4 mm,較常年同期偏少138.0 mm,比2014年偏少260.5 mm;累計日照時數1230.0 h,較常年同期偏多56.9 h,比2014年偏少15.1 h。此期氣溫偏高、日照充足,有利于牡丹后期生長,但降水偏少,油用牡丹為肉質根,稍能耐旱,氣象條件有利于干物質積累,種子成熟。

牡丹籽生長期大約100 d左右,傳統的、適宜的采摘期為蓇葖果由綠轉為蟹黃色時采收。油用牡丹種子成熟后適時采收,出苗率高,苗生長健壯。油用牡丹成熟時為咖啡色,老熟時呈黑色,當果實呈蟹黃色時摘下,放室內陰涼潮濕地方,使種子在殼內后熟,并經常翻動以免發熱,待大部分果實開裂、種子脫出。切忌在陽光下曬干,否則種子往往不易發芽。

菏澤鳳丹牡丹種子7月下旬至8月上旬進入成熟期。不同年份,成熟早晚有微小差異。生產中觀察,牡丹籽近成熟時,果莢呈蟹黃色(熟香蕉皮色),果莢內,種子正在由黃綠色向褐色、黑色轉化。大面積采摘前,可以簡單做一下調查統計。隨機采摘少量果莢,立即剝開取種,大約近50 %種子已經變為褐色、黑色,即可大量采收。經過實驗發現,在果莢開裂前已經變褐色、黑色的種子,出芽率可以達到95 %以上。由于牡丹花期早晚差異,種子成熟也有早有晚(前后相差近10 d),如果條件允許,分批采收更能提高采種質量和提高產量。8月初,油用牡丹果莢由綠變黃,呈蟹黃色時可進行采收;若收獲過晚,果角部分開裂,種籽呈褐色或黑色,成熟過度,難于發芽。

圖5 2015、2016年4月中、下旬油用牡丹開花期日照時數變化趨勢Fig.5 Variation trend of sunshine duration during flowering period of oil peony in middle and late April of 2015 and 2016

表1 苗齡4年牡丹不同時間采收種子千粒重

針對牡丹籽的采收,做了實驗,采收過早的種子用于育苗,會嚴重影響出苗率,苗生長纖弱;用于榨油,出油率低,油品質降低;過早采收,對牡丹種子產量也有較大影響(表1)。

由表1可見,牡丹籽過早、過晚采收對產量產生不利影響,適時采收能增加產量。不同苗齡對牡丹產量也有影響,隨著苗齡的增長,產量逐漸增加。

芽分化期≥0.1 mm雨日42.0 d,比常年偏少6.3 d,比去年偏少6.0 d。7月下旬至8月上旬,氣溫偏高,光照充足,降水較常年偏少,適時牡丹種籽采收且出油率高,油品質好;過早采收,對牡丹種籽產量也有較大影響。

統計土壤水分自動站5-8月各旬10~50 cm土壤相對濕度(圖6),5月下旬至6月中旬降水偏少,土壤相對濕度略偏低外,其余時段降水偏多,特別是2016年7月中旬降水較常年明顯偏多,土壤墑情較好,適宜的農田墑情對油用牡丹生長比較有利,對油用牡丹籽成熟和品質有利。

進入8月中旬,牡丹花芽分化加快,9月上旬至10月中旬一般品種花芽已基本分化形成,芽外觀飽滿光滑圓潤。此時只要有適當的方法措施(低溫或激素解除休眠),便可進行催花。

2.2.4 休眠期 休眠是一種相對的現象,并非絕對地停止一切生命活動,它是植物發育中的一個周期性時期,是植物在進化中形成的一種對環境條件和季節性氣候變化的生物學適應[11]。牡丹具有典型的深休眠現象[12],晚秋以后以休眠狀態進入低溫的冬天。

統計油用牡丹休眠前期氣象條件,≥0 ℃積溫333.0 ℃,較常年同期偏高12.3 ℃,比2014年同期偏少43.0 ℃;降水量58.6 mm,較常年同期偏多38.2 mm,比2014年偏多54.1 mm;累計日照時數79.2 h,較常年同期偏少105.1 h,比2014年偏少93.0 h。此期陰雨日較多,≥0.1 mm雨日15.0 d,比常年偏多10.2 d,比去年偏多13.0 d。氣象條件對油用牡丹后期生長及休眠比較有利,油用牡丹11月中旬,植株基本停止生長,進入相對休眠期,翌年2月中旬,“雨水”前后,又開始萌動生長,年復一年,周而復始。

3 油用牡丹主要農業氣象災害

春寒或春暖:春季氣溫偏高或偏低會造成牡丹發育期明顯提前或推遲。2015年2-3月平均氣溫分別為4.2、10.1 ℃,較常年偏高1.5、2.0 ℃,牡丹芽萌動、新枝伸長等發育期明顯提前,但4月上、中旬平均氣溫較常年偏低3.5、0.7 ℃,牡丹生長緩慢,4月下旬氣溫逐漸回升,平均氣溫較常年偏高3.0℃,牡丹花蕾很快開放。但由于氣溫升溫過快,縮短了牡丹開花時間,據觀測,由于氣溫偏高,牡丹開花時間縮短了近3 d,群體花期常年10 d縮短到1周左右。

圖6 5-8月各旬土壤水分相對濕度( %)Fig.6 Relative humidity of soil moisture (%) for each ten-day from May to August

寡照:油用牡丹為喜光稍耐陰的長日照植物,開花過程的自然光照時數約10~12 h。特別是在初期和中期階段,如果光照長期時間不足8 h,花蕾將停止發育而逐漸萎縮,甚至葉片也停止生長。2015年4月上、中旬光照時數分別為62.7、72 h,較常年偏低10.2、3.3 h;2016年4月平均氣溫較常年偏高、降水偏少,但日照時數較常年偏少28.7 h,油用牡丹生長緩慢,花期延長。

降水:牡丹為肉質根,稍能耐旱,最怕長期積水。遇到連陰雨,積水須隨時排除,經常保持土壤濕潤,對牡丹生長最為有利。牡丹植株新枝進入光合作用旺盛生長期,2015年6月累計降水量112.6 mm,特別是下旬降水量105.3 mm;2016年7月出現降水短時偏多,由于前期降水偏少,土壤相對濕度偏小,降水沒有出現農田短時積水,對油用牡丹影響不大。

連陰雨:2015年11月出現連陰雨天氣,雨日16 d,累計日照時數42.5 h,較常年同期偏少115.6 h。降水量為104.3 mm,較常年同期偏多83.6 mm。此期牡丹已落葉,進入休眠期,降水使土壤墑情較好,為下一年牡丹萌動生長儲備了水分。

干熱風:根據干熱風標準[13],6月出現3 d干熱風天氣,干熱風對牡丹開花期影響較大,干熱風縮短花期并影響開花品質,菏澤6月牡丹開花期已過,干熱風對牡丹影響較小。

4 結 論

(1)油用牡丹生育期間氣象條件較為適宜,基本滿足油用牡丹生長需求。油用牡丹前期、后期降水偏多,中期偏少,但整個生育期土壤水分適宜,農田墑情對油用牡丹的生長影響較小;牡丹生長前期積溫充足,后期陰雨和霧、霾天氣較多對即將進入休眠期的油用牡丹的影響較小;開花期氣溫略偏高,花期時間縮短。

(2)農業氣象災害較輕,對油用牡丹的影響較小。開花前期低溫、寡照,油用牡丹生長緩慢,花期氣溫偏高,開花時間縮短;進入休眠期持續連陰雨天氣增加了土壤墑情;生育期間出現的干熱風沒有影響花期和品質。

(3)不同年齡油用牡丹產量不同。牡丹籽過早、過晚采收對產量和品質有所影響,適時采收能增加產量;苗齡越長,產量越高。

(4)油用牡丹物候期資料較短,對研究氣象條件對油用牡丹的影響有所限制。經長期積累才能找到規律,有待進一步探討。

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[13]中國氣象局. QX/T 82-2007,小麥干熱風災害等級中華人民共和國氣象行業標準[S]. 北京:氣象出版社, 2007.

(責任編輯 陳 虹)

RelationshipofOilPeonyGrowthandWeatherConditions

ZHANG Cui-ying1,LV Ling-hua2,LIU Xiao-hua3

(1.Heze Meteorology Service,Shandong, Shandong Heze 274000, China; 2.Heze City of Shandong Province Academy of Agricultural Sciences, Shandong Heze 274000, China; 3.Yuncheng Meteorology Service, Shandong Yuncheng 274700, China)

Based on peony phenophase observation data of 2015-2016, the effects of different light, temperature, water and soil humidity conditions on the oil peony growth were analyzed,meanwhile the soil relative humidity in the key growth stage and agricultural meteorological disasters were respectively analyzed, and the yields of different seedling ages were listed. The result showed that Heze meteorological conditions reached the demand of oil peony growth, and its soil moisture was suitable for oil peony during whole growth period; The temperature of flowering period was slightly high, which affected the shorten of flowering time, and the timely harvest could increase production; Agricultural meteorological disasters were slight little, which had less effect on oil peony.This research explored out the best weather conditions of oil peony growth in Heze areas, which would provide a science basis for special service.

Oil peony; Weather conditions; Soil moisture; Agrometeorological disaster

1001-4829(2017)3-0686-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.3.036

S685.11

A

2017-01-08

農業良種工程“油用牡丹高油新品系的選育與快繁推廣應用”(2014lz088)

張翠英(1972-),女,山東菏澤人,應用氣象高級工程師,主要從事農業氣象服務工作,E-mail:hezezcy@126.com。

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