葡萄種植的氣候適宜度指標(biāo)及管理研究

張寶榮 徐柳溪 葉彩華 李秋月

摘要 本文針對(duì)葡萄種植中遇到的技術(shù)問(wèn)題，通過(guò)分析葡萄生長(zhǎng)所需的氣象要素（溫度、水分、光照等）以及主要?dú)庀鬄?zāi)害指標(biāo)、應(yīng)對(duì)措施，研究葡萄農(nóng)用天氣預(yù)報(bào)指標(biāo)、天氣預(yù)報(bào)模型，得出了適宜種植葡萄的氣候適宜度技術(shù)指標(biāo)、葡萄的農(nóng)用天氣預(yù)報(bào)指標(biāo)；并根據(jù)密云區(qū)的氣候條件，提出了提升葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的對(duì)策，以期提升農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入水平。

關(guān)鍵詞 葡萄；氣候適宜度；指標(biāo)；農(nóng)用天氣預(yù)報(bào)

中圖分類號(hào) S663.1；S165 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）21-0099-03

葡萄是一種營(yíng)養(yǎng)豐富的水果，并有一定的藥用價(jià)值[1]。近年來(lái)，北京市密云區(qū)因地制宜，將葡萄產(chǎn)業(yè)列為發(fā)展本地經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，在淺山區(qū)大力開(kāi)展特色作物葡萄種植栽培，將葡萄生產(chǎn)作為水果業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)來(lái)抓，種植鮮食葡萄和釀酒葡萄品種，增加農(nóng)民收入。為了促進(jìn)農(nóng)民科學(xué)種田，了解葡萄生長(zhǎng)的氣候適宜度指標(biāo)，達(dá)到增產(chǎn)增收、取得更大經(jīng)濟(jì)效益的目的，本文通過(guò)分析葡萄種植的氣候要素適宜度，研究葡萄農(nóng)用天氣預(yù)報(bào)指標(biāo)、天氣預(yù)報(bào)模型，以期為合理利用當(dāng)?shù)氐臍夂蛸Y源、提升葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。

1 種植葡萄適宜的區(qū)域

葡萄為葡萄科葡萄屬藤本植物，別名有蒲桃、草龍珠、山葫蘆等，是一種世界性水果[2]。葡萄屬于耐寒性果樹(shù)[3]，根據(jù)冬季埋土防寒與否，可將葡萄種植區(qū)分為覆蓋區(qū)與不覆蓋區(qū)。一般認(rèn)為冬季-17 ℃的最低氣溫等溫線是葡萄冬季覆蓋與不覆蓋的界限，此等溫線以南，葡萄在不覆蓋的條件下可以安全越冬。北京地區(qū)年平均氣溫為11.5～14.2 ℃，年≥10 ℃積溫為3 970～4 760 ℃，日照充足，適宜栽種早熟、中熟、晚熟葡萄品種，適宜歐亞品種生長(zhǎng)[4]。

2 氣象要素分析

對(duì)葡萄物候期產(chǎn)生影響的氣象因子主要是溫度、光照和濕度[5]。

2.1 溫度

溫度直接影響果樹(shù)的生長(zhǎng)、分布、產(chǎn)量和果品品質(zhì)，還影響其生長(zhǎng)發(fā)育速度、生育期長(zhǎng)短及果實(shí)收獲的早晚[6]。葡萄樹(shù)適栽溫度為年平均氣溫在8.0～18.0 ℃之間[7]，年≥10 ℃積溫應(yīng)在3 000～3 500 ℃之間。當(dāng)日平均氣溫在10～12 ℃時(shí)，葡萄樹(shù)開(kāi)始萌芽；花芽分化時(shí)期對(duì)溫度有較高的要求，往往以日平均氣溫25～30 ℃最為適宜。5月上旬至中旬是葡萄樹(shù)的開(kāi)花坐果期，溫度以在22～28 ℃之間最好；若氣溫在14 ℃以下，會(huì)對(duì)葡萄樹(shù)的正常開(kāi)花結(jié)果造成不利影響。葡萄掛果期的適宜溫度在28～32 ℃之間，此溫度范圍對(duì)于葡萄果實(shí)中的糖分積累和有機(jī)酸分解均較為有利，果實(shí)內(nèi)的含糖量隨著溫度的升高而增高；若溫度低于16 ℃，會(huì)延長(zhǎng)葡萄的成熟時(shí)間；當(dāng)溫度超過(guò)38 ℃時(shí)，不利于葡萄漿果的發(fā)育和成熟，不僅會(huì)降低葡萄果實(shí)的質(zhì)量，還會(huì)增加果實(shí)的枯萎率。若晝夜溫差超過(guò)10 ℃，則有利于葡萄果實(shí)的糖分積累和著色。

密云區(qū)多年平均氣溫為10.8 ℃，極端最高氣溫達(dá)40.8 ℃，極端最低氣溫為-27.3 ℃，≥10 ℃活動(dòng)積溫在4 089 ℃左右。3—10月是葡萄的主要生長(zhǎng)季節(jié)，此期間的平均氣溫在15 ℃左右，其中3—4月平均氣溫為16 ℃，對(duì)于葡萄莖葉的生長(zhǎng)和抽花蕾較為有利；5—7月的平均氣溫較為適宜，有利于葡萄漿果的發(fā)育。由此可知，密云區(qū)的溫度條件對(duì)于葡萄種植較為有利。

2.2 水分

水分是葡萄生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的重要影響因子。葡萄葉片通過(guò)蒸騰作用消耗大量的水分，從而調(diào)節(jié)樹(shù)體溫度，增強(qiáng)葡萄樹(shù)吸收水分和肥料的能力，有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸。若土壤水分不足，會(huì)降低葉面光合作用速率，導(dǎo)致葉片發(fā)黃、脫落，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成植株凋萎死亡；若土壤水分過(guò)多，則會(huì)造成根系窒息，葉片發(fā)黃、脫落，新梢不充實(shí)，花芽分化不良，甚至死株[8]。葡萄生長(zhǎng)發(fā)育以年均降水量600～800 mm較適宜，且不同生長(zhǎng)發(fā)育期對(duì)水分的需求不同。葡萄萌芽、新梢生長(zhǎng)和幼果膨大期，對(duì)水分的需求較大，特別是葡萄新梢生長(zhǎng)期（3月中旬至4月下旬），需要有充足的水分，要確保土壤含水量在70%左右；葡萄掛果期（5月中旬至6月中旬），應(yīng)確保土壤濕度在60%～70%之間，一旦遇到干旱災(zāi)害天氣應(yīng)做好灌溉工作。為了防止因久旱無(wú)雨造成葡萄裂果、落果，應(yīng)每隔10 d左右灌溉1次；同時(shí)，還要注意控制灌溉量，避免因濕度過(guò)大而影響漿果的質(zhì)量、增加病蟲(chóng)害出現(xiàn)的概率。

密云區(qū)年平均降水量在642.6 mm左右，3—7月是葡萄萌芽至幼果膨大期，此時(shí)期的月降水量為10～170 mm，總降水量為332 mm，可以滿足葡萄生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)水分的需求。密云區(qū)的年降水量主要集中出現(xiàn)在5—9月，特別是在7月葡萄成熟期，降水量多而集中，再加上高溫，對(duì)葡萄品質(zhì)提高極為不利。

2.3 光照

光照強(qiáng)度一般稱照度，也是表示光輻射能的一種指標(biāo)[9]。葡萄喜光，對(duì)光照條件要求較高[10]。日照時(shí)數(shù)直接影響葡萄生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)。若光照時(shí)間不足，則會(huì)造成葡萄新梢生長(zhǎng)細(xì)弱、葉片薄、葉色淡、落花落果率高，影響葡萄的產(chǎn)量和質(zhì)量。在葡萄果實(shí)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)色期，應(yīng)確保月日照時(shí)數(shù)在240 h左右。

密云區(qū)多年平均日照時(shí)數(shù)在2 556.5 h左右，其中夏季的日照時(shí)數(shù)最多，冬季日照時(shí)數(shù)最少，秋季日照時(shí)數(shù)高于春季。一般5—9月，月日照時(shí)數(shù)相對(duì)穩(wěn)定；9月以后，月日照時(shí)數(shù)逐漸減少，此變化規(guī)律對(duì)葡萄光合物質(zhì)的積累和運(yùn)轉(zhuǎn)、葡萄高產(chǎn)豐收十分有利。

3 葡萄種植過(guò)程中主要?dú)庀鬄?zāi)害指標(biāo)及應(yīng)對(duì)措施

影響葡萄生長(zhǎng)的主要?dú)庀鬄?zāi)害有干旱、連陰寡照、冰雹、秋季冷害、高溫日灼、大風(fēng)等。主要?dú)庀鬄?zāi)害指標(biāo)及應(yīng)對(duì)措施如表1所示。

3.1 干旱

干旱是主要?dú)庀鬄?zāi)害之一，按季節(jié)劃分，可分為春旱、春末夏初干旱及夏旱，干旱嚴(yán)重年份甚至出現(xiàn)季節(jié)性連旱，氣象干旱會(huì)使大片農(nóng)田作物受旱災(zāi)影響嚴(yán)重[11]。干旱對(duì)葡萄生長(zhǎng)期造成的危害較為嚴(yán)重，開(kāi)花期若遇到干旱，會(huì)降低葡萄抽穗率，影響坐果，造成30%～50%減產(chǎn)，持續(xù)性干旱災(zāi)害甚至?xí)斐善咸呀^收。

3.2 連陰寡照

葡萄開(kāi)花期遇持續(xù)性陰雨寡照天氣，會(huì)影響葡萄授粉受精；掛果期和生長(zhǎng)旺季遇連陰雨天氣，會(huì)導(dǎo)致葡萄風(fēng)味降低、著色不良，病蟲(chóng)害發(fā)生概率增加；若在葡萄成熟采摘期遇到連陰雨天氣，會(huì)降低葡萄的光合作用強(qiáng)度，影響葡萄的風(fēng)味。密云區(qū)年內(nèi)降水主要集中在6—9月，出現(xiàn)降雨的天氣較多，相對(duì)濕度較高，影響葡萄穩(wěn)產(chǎn)豐收。

3.3 冰雹

冰雹是密云區(qū)夏季常見(jiàn)的氣象災(zāi)害，造成的危害較為嚴(yán)重，主要出現(xiàn)在5—9月，其中6月出現(xiàn)冰雹災(zāi)害的概率較大。冰雹出現(xiàn)時(shí)往往伴隨有臺(tái)風(fēng)、暴雨等強(qiáng)對(duì)流天氣，會(huì)砸傷或者吹斷葡萄的葉片、嫩梢、果穗、果粒等，破壞葡萄藤支架，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成葡萄落果。

4 葡萄農(nóng)用天氣預(yù)報(bào)指標(biāo)

4.1 主要農(nóng)事活動(dòng)

葡萄生產(chǎn)中主要農(nóng)事活動(dòng)有噴藥、施肥、灌溉等。施藥要選擇晴天，切忌雨天噴灑農(nóng)藥。氣溫對(duì)施肥、施藥能否達(dá)到理想效果的影響很大[12]。各農(nóng)事活動(dòng)的天氣指標(biāo)及農(nóng)事建議如表2所示。

4.2 農(nóng)用天氣預(yù)報(bào)模型

農(nóng)用天氣預(yù)報(bào)是針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際發(fā)布的專業(yè)天氣預(yù)報(bào)，具有針對(duì)性，是普通天氣預(yù)報(bào)與作物發(fā)育進(jìn)程、關(guān)鍵農(nóng)時(shí)季節(jié)等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的有機(jī)結(jié)合[13]。農(nóng)用天氣預(yù)報(bào)模型為結(jié)合農(nóng)事活動(dòng)對(duì)未來(lái)天氣建立的農(nóng)業(yè)氣象診斷模型，主要采用2種方法，即農(nóng)用天氣指標(biāo)判別方法和農(nóng)用天氣指數(shù)診斷模型，其中農(nóng)用天氣指標(biāo)判別方法為主要方法，農(nóng)用天氣指數(shù)診斷模型為備用方法。

4.2.1 農(nóng)用天氣指標(biāo)判別方法。即通過(guò)農(nóng)事活動(dòng)農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)集的相互邏輯關(guān)系構(gòu)建模型進(jìn)行判別，一般遵循2個(gè)原則。一是“四種基本判斷”原則，即And（且）關(guān)系，True（真實(shí)）結(jié)果；And（且）關(guān)系，F(xiàn)alse（非）結(jié)果；or（或）關(guān)系，True（真實(shí)）結(jié)果；or（或）關(guān)系，F(xiàn)alse（非）結(jié)果。二是“優(yōu)先退出”原則，即針對(duì)“And（且）關(guān)系”的層，條件全部滿足時(shí)才能進(jìn)入下一層，任一條件不滿足，則整個(gè)指標(biāo)的判別結(jié)果為未達(dá)到；針對(duì)“or（或）關(guān)系”的層，當(dāng)條件均不滿足才進(jìn)入下一層，如果任一條件滿足，則整個(gè)指標(biāo)的判別結(jié)果為達(dá)到[14]。

例如葡萄“噴藥”農(nóng)事活動(dòng)，農(nóng)事活動(dòng)“適宜”等級(jí)的指標(biāo)診斷模型為：多云或晴天，且48 h內(nèi)無(wú)雨；且風(fēng)速<3 m/s；且空氣相對(duì)濕度為60%～80%。該模型判別遵循“And（且）關(guān)系，True（真實(shí)）結(jié)果”原則，涉及天氣現(xiàn)象（含持續(xù)天數(shù)2 d，優(yōu)先級(jí)1）、風(fēng)速（優(yōu)先級(jí)2）、空氣相對(duì)濕度（優(yōu)先級(jí)3）3個(gè)氣象要素指標(biāo)，各要素之間均是“And”關(guān)系，依照優(yōu)先級(jí)順序依次判定，當(dāng)所有條件滿足時(shí)，模型的判別結(jié)果為“True”；如果任一條件不滿足，則整個(gè)模型的判別結(jié)果為“False”。

再如葡萄“施肥”農(nóng)事活動(dòng)“不適宜”等級(jí)的指標(biāo)診斷模型為：中到大雨天或12 h內(nèi)有大到暴雨；或日平均氣溫 >26 ℃；或風(fēng)速>5 m/s。該模型判別遵循“or（或）關(guān)系，True（真實(shí)）結(jié)果”原則，共涉及天氣現(xiàn)象、日均氣溫和風(fēng)速3個(gè)氣象要素指標(biāo)，各要素之間邏輯均是“or”關(guān)系，共有3層。依照優(yōu)先級(jí)順序依次判定單層指標(biāo)是否符合條件，如果第1層條件不滿足，則進(jìn)入下一層，所有層次不滿足時(shí)，模型的判別結(jié)果才為“False”；如果任一層條件滿足，則整個(gè)模型的判別結(jié)果為“True”。

在判別業(yè)務(wù)流程中設(shè)計(jì)成第一步進(jìn)行“適宜”診斷模型等級(jí)判別，如果該等級(jí)判別為“False”，則第二步進(jìn)入“不適宜”診斷模型等級(jí)判別，如果該等級(jí)也判別為“False”，則直接判斷預(yù)報(bào)結(jié)果為“較適宜”等級(jí)。這樣有利于提高農(nóng)用天氣判別效率。

4.2.2 農(nóng)用天氣指數(shù)診斷模型。農(nóng)用天氣指標(biāo)判別方法中各要素條件對(duì)判定結(jié)果的影響是相等的，而實(shí)際生產(chǎn)中各要素條件很可能并非同等重要。這種差別可以通過(guò)建立農(nóng)用天氣指數(shù)診斷模型來(lái)反映，即式中，I為適宜氣象指數(shù)；wi為各指標(biāo)的權(quán)重值，值越大，反映其影響程度越大；Ii為各要素條件適宜度（0～1.0，分別對(duì)應(yīng)不適宜-適宜）；n為指標(biāo)判定所需要的要素個(gè)數(shù)。本文采用簡(jiǎn)單賦值原則確定Ii的取值，即給定1級(jí)適宜的適宜度值Ii為1.0，2級(jí)為0.5，3級(jí)為0。

如葡萄套袋農(nóng)用天氣指數(shù)診斷模型定義為：

I=0.5Iw+0.3It+0.2If

式中，I為適宜氣象指數(shù)，Iw為天氣現(xiàn)象，It為氣溫，If為風(fēng)速。其中，Iw、It和If的權(quán)重分別為0.5、0.3和0.2，表明重要程度為天氣現(xiàn)象>氣溫>風(fēng)速。當(dāng)I>0.7時(shí)，預(yù)報(bào)為適宜（等級(jí)1）；當(dāng)0.3≤I≤0.7時(shí)，預(yù)報(bào)為較適宜（等級(jí)2）；當(dāng)I<0.3時(shí)，預(yù)報(bào)為不適宜（等級(jí)3）。

5 葡萄的氣候適宜度指標(biāo)

氣候適宜度是指通過(guò)對(duì)比日照時(shí)數(shù)、溫度、降水量3個(gè)參數(shù)值，評(píng)價(jià)一個(gè)地區(qū)或者國(guó)家的地理氣候?qū)θ祟愐约皠?dòng)植物生產(chǎn)生活的適宜程度。農(nóng)作物的氣候適宜度是通過(guò)模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)的方法，將溫度、光照、降水等氣候因子的數(shù)量變化轉(zhuǎn)化成對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量形成、質(zhì)量?jī)?yōu)劣的適宜程度。農(nóng)作物的氣候適宜度可以是單個(gè)氣候因子的適宜度，如溫度適宜度、降水適宜度或光照適宜度等；也可以評(píng)價(jià)綜合氣候因子的適宜度，如光溫水的綜合氣候適宜度。

對(duì)葡萄的氣候適宜度進(jìn)行分生育期評(píng)價(jià)，各生育期氣候適宜度指標(biāo)如表3所示。

6 提升葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的對(duì)策

6.1 充分利用氣候資源，掌握種植技術(shù)

掌握當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)氣候資源，趨利避害，科學(xué)管理葡萄園；合理留梢，及時(shí)剪除副梢，提升果園的通風(fēng)透光度；及時(shí)灌溉補(bǔ)充水分，增施磷肥和鉀肥，提升葡萄樹(shù)的坐果率和果實(shí)品質(zhì)。

6.2 選擇優(yōu)良品種

葡萄的品種較多，為了提升葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)，需要選取適宜的優(yōu)良葡萄品種。應(yīng)選擇商品性能優(yōu)良、抗逆性和適應(yīng)性強(qiáng)的葡萄品種，在提升葡萄抗逆能力的同時(shí)，還能降低葡萄生長(zhǎng)發(fā)育期災(zāi)害性天氣對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育的影響，提升葡萄的產(chǎn)量和質(zhì)量。

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