藍(lán)莓萌芽氣象指標(biāo)的研究及應(yīng)用

梁 平， 倫緒勇， 楊勝榮*， 袁芳菊， 謝俊英， 白 慧， 龍先菊

(1.貴州省黔東南州氣象局， 貴州 凱里 556000； 2.貴州省凱里市氣象局， 貴州 凱里 556000)

藍(lán)莓(VacciniumSpp.)又稱藍(lán)梅、都柿、篤柿、甸果、嘟嗜和篤斯越桔等，為杜鵑花科(Vacciniaceae)越橘屬(Vaccinium)多年生灌木，起源于北美洲，因果實(shí)呈藍(lán)色而得名。貴州省麻江縣于2000年從南京中山植物園引種1 000株美國藍(lán)漿果在宣威鎮(zhèn)光明村進(jìn)行栽培試驗(yàn)獲得成功。2013年國家質(zhì)檢總局批準(zhǔn)麻江縣為國家級(jí)出口食品農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全示范區(qū)，“麻江藍(lán)莓”質(zhì)量安全示范面積達(dá)0.21萬hm2[1]；2016年4月“麻江藍(lán)莓”通過國家質(zhì)檢總局地理標(biāo)志產(chǎn)品保護(hù)技術(shù)審查，獲得地理標(biāo)志產(chǎn)品稱號(hào)。隨著藍(lán)莓種植面積急劇增大，特別是出口藍(lán)莓基地均是大規(guī)模連片種植，各地塊間天然屏障、自然隔離較少，病原物日積月累，不僅極易造成大規(guī)模流行傳播，而且其產(chǎn)生的危害日益嚴(yán)重，導(dǎo)致藍(lán)莓整體質(zhì)量下降，產(chǎn)量減少。任艷玲等[1-4]對(duì)貴州麻江藍(lán)莓病蟲害發(fā)生情況調(diào)查顯示，灰霉病是主要侵染性病害之一，藍(lán)莓花期是灰霉病侵染的最佳物候期。由于各基地種植品系相近、花期相近，藍(lán)莓花期溫度、濕度特別適合灰霉病菌傳播，花受侵染嚴(yán)重影響坐果，而噴灑藥劑防治對(duì)授粉昆蟲又會(huì)產(chǎn)生不良影響，因此，防治較困難，造成的損失也大。

作物完成發(fā)育階段所需積溫基本恒定原理被廣泛用于作物發(fā)育期預(yù)測模型[5]。葉彩華等[6]通過比較不同指標(biāo)對(duì)應(yīng)北京櫻花發(fā)育階段所需積溫的穩(wěn)定性和物候模擬準(zhǔn)確率得出黃花盛花期的下限溫度指標(biāo)。董海濤等[7]基于國際通用的SW(Spring Warming) 物候模型原理建立活動(dòng)積溫、有效積溫和滑動(dòng)積溫3種積溫模型，對(duì)丹東地區(qū)的桃樹盛花期進(jìn)行模擬，確定了盛花期預(yù)報(bào)的較適宜預(yù)測模型。孫魯龍等[8]研究有效積溫與葡萄萌芽的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，萌芽早的葡萄品種對(duì)空氣有效積溫的依賴性較大，萌芽晚的葡萄品種萌芽進(jìn)度受土壤有效積溫的影響更大。高蘇嵐等[9]的研究表明，有效積溫對(duì)不同品種荷花的催花效果不同。張東啟等[10]認(rèn)為，相同葉位烤煙葉片成熟時(shí)其有效積溫的積累量相對(duì)穩(wěn)定。蔣江照等[11]研究認(rèn)為，小白杏果皮顏色變化、可溶性固形物、總酸含量及糖酸比均與有效積溫具有較高的相關(guān)性。藍(lán)莓萌芽至開花是灰霉病防治的關(guān)鍵時(shí)期，但藍(lán)莓萌芽的氣象指標(biāo)和預(yù)報(bào)模型尚未見相關(guān)研究報(bào)道。因此，借鑒前人的研究經(jīng)驗(yàn)，選擇氣象指標(biāo)構(gòu)建藍(lán)莓萌芽期氣象預(yù)報(bào)模型，旨在探明藍(lán)莓萌芽期氣象指標(biāo)，為藍(lán)莓灰霉病的防治提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來源

以黔東南州藍(lán)莓主要種植區(qū)域麻江縣和丹寨縣境內(nèi)種植的藍(lán)莓為研究對(duì)象，通過查詢、統(tǒng)計(jì)全國綜合氣象信息共享平臺(tái)(CIMISS)地面氣象觀測資料數(shù)據(jù)庫得到2011年10月1日至2012年4月30日麻江、丹寨2個(gè)國家氣象站和宣威、龍山及興仁等3個(gè)區(qū)域自動(dòng)觀測站逐日氣溫資料。2012年藍(lán)莓物侯期觀測資料及藍(lán)莓樣地基本情況、藍(lán)莓萌芽期資料(表1)均來源于參考文獻(xiàn)[12-13]。

1.2 方法

1.2.1 計(jì)算樣地的日平均溫度 根據(jù)藍(lán)莓樣地均位于苗嶺主峰西南側(cè)、地理大環(huán)境和氣候環(huán)境基本相同的特點(diǎn)，依據(jù)氣溫隨海拔高度降低的特征規(guī)律，建立藍(lán)莓樣地逐日平均氣溫計(jì)算模型，以麻江、丹寨2個(gè)國家氣象站和宣威、龍山及興仁等3個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象觀測站2011年10月1日至2012年4月30日逐日氣溫資料為基礎(chǔ)，分別計(jì)算13個(gè)樣地2011年10月1日至2012年4月30日逐日平均氣溫。根據(jù)藍(lán)莓樣地與基準(zhǔn)觀測站處于同一小氣候區(qū)域內(nèi)，日平均氣溫隨海拔高度升降的規(guī)律，建立逐日平均氣溫計(jì)算線性模型或分段線性模型，不存在逆溫層的日期用線性模型(圖1A)，存在逆溫層的日期用分段線性模型(圖1B)。

表1 觀測樣地及藍(lán)莓品種的基本情況

線性模型：Ti=a-bHi

式中，Ti為第i個(gè)樣地的日平均氣溫，Hi為第i個(gè)樣地的海拔度，Hmin為逆溫層底的海拔高度，Hmax為逆溫層頂?shù)暮０胃叨龋琣、b、a1、b1、a2、b2、a3、b3分別為線性系數(shù)，每天均有所不同。

圖1 逐日平均氣溫計(jì)算模型

1.2.2 計(jì)算下限溫度的活動(dòng)積溫和有效積溫 下限溫度指標(biāo)是作物模型中計(jì)算積溫最基本的和必需的要素，采用相同的下限溫度指標(biāo)，以活動(dòng)積溫和有效積溫2種不同的積溫模型統(tǒng)計(jì)相同發(fā)育階段得到的積溫不同[5-6，14-15]。根據(jù)藍(lán)莓開始生長發(fā)育要求溫度≥7.2℃，及2012年當(dāng)5日滑動(dòng)平均氣溫穩(wěn)定通過10.2℃時(shí)藍(lán)莓開始葉芽萌動(dòng)的觀測[12]，研究設(shè)定藍(lán)莓芽萌動(dòng)的下限溫度為7.2℃和10.0℃，分別統(tǒng)計(jì)13個(gè)樣本地7.2℃和10.0℃的活動(dòng)積溫(Aa)和有效積溫(Ae)。

式中，xi為第i日的日平均氣溫，i=1，2…n，n為日平均氣溫穩(wěn)定通過界限溫度初(終)日后的日序。計(jì)算時(shí)從通過界限溫度初(終)日的第2天算起；T(xi)為大于等于界限溫度的活動(dòng)溫度，Tb為界限溫度。

1.2.3 確定下限溫度穩(wěn)定通過的初日和終日 采取5日滑動(dòng)平均法確定日平均氣溫穩(wěn)定通過7.2℃和10.0℃的初終日期，即在任意連續(xù)5 d的日平均氣溫≥7.2℃(10.0℃)的最長一段時(shí)期內(nèi)，在第1個(gè)5 d中，挑選最先1個(gè)日平均氣溫≥7.2℃(10.0℃)的日期作為初日；在最后1個(gè)5 d中，挑選最末1個(gè)日平均氣溫≥7.2℃(10.0℃)的日期作為終日。根據(jù)藍(lán)莓種植區(qū)域每天日平均氣溫隨海拔高度演變情況，選擇日平均氣溫計(jì)算模型計(jì)算13個(gè)藍(lán)莓觀測樣地2011年10月1日至2012年4月30日逐日平均氣溫，利用下限溫度穩(wěn)定通過初日和終日確定方法統(tǒng)計(jì)確定穩(wěn)定通過7.2℃和10℃初(終)日期。

1.2.4 確定藍(lán)莓萌芽的氣象指標(biāo)和應(yīng)用檢驗(yàn) 根據(jù)1.2.2中的公式計(jì)算13個(gè)樣本地2011年穩(wěn)定通過7.2℃、10℃的終日和2012年穩(wěn)定通過7.2℃、10℃的初日到藍(lán)莓萌芽的活動(dòng)積溫和有效積溫，再利用Excel的統(tǒng)計(jì)功能計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，利用標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)確定活動(dòng)積溫和有效積溫的穩(wěn)定性；選擇變異系數(shù)最小的且將80%以上的樣本地進(jìn)入萌芽期的積溫值定為藍(lán)莓萌芽的積溫指標(biāo)。利用該指標(biāo)對(duì)建設(shè)在藍(lán)莓基地的小氣候自動(dòng)觀測站2019年實(shí)地觀測資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并選擇在麻江縣烏卡坪鎮(zhèn)、丹寨興仁鎮(zhèn)和麻江縣龍奔鎮(zhèn)藍(lán)莓基地進(jìn)行應(yīng)用檢驗(yàn)，以確定積溫指標(biāo)的正確性。

2 結(jié)果與分析

2.1 藍(lán)莓樣地日平均氣溫模擬

經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，麻江、丹寨、宣威、興仁和龍山5個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的氣溫資料與海拔高度的平均氣溫與海拔高度的相關(guān)系數(shù)為-0.924，通過0.01顯著性檢驗(yàn)；其逐日平均氣溫與海拔高度由于逆溫層的存在，相關(guān)系數(shù)存在一定的差異，平均為-0.813，通過0.01的顯著性檢驗(yàn)。

2.2 界限溫度初日和終日

從表2看出，13個(gè)藍(lán)莓觀測樣地2011年穩(wěn)定通過7.2℃和10℃終日日期、2012年穩(wěn)定通過7.2℃和10℃初日日期。2011年各觀測樣地穩(wěn)定通過10℃終日日期集中在11月29—30日、7.2℃終日日期集中于12月5—6日；2012年觀測樣地穩(wěn)定通過10℃初日日期海拔1 000 m以上的2個(gè)樣地均在3月25日，1 000 m以下的樣地集中在3月13—15日，而穩(wěn)定通過7.2℃初日日期集中在3月11—13日。同一小氣候區(qū)域、海拔高度相差不大的地點(diǎn)，某些年份穩(wěn)定通過某界限溫度的初(終)日的日期基本一致，在黔東南苗嶺山區(qū)較常見。

表2 觀測樣地穩(wěn)定通過7.2℃和10℃的終日和初日

2.3 活動(dòng)積溫與有效積溫的穩(wěn)定性

從表3～5看出，7.2℃終日至藍(lán)莓萌芽的活動(dòng)積溫為168.0～263.7℃·d，平均為215.4℃·d，標(biāo)準(zhǔn)差為27.28℃·d，變異系數(shù)0.126 6；10℃終日至藍(lán)莓萌芽的活動(dòng)積溫為145.1～229.1℃·d，平均為184.4℃·d，標(biāo)準(zhǔn)差為21.72℃·d，變異系數(shù)0.117 8；7.2℃初日至藍(lán)莓萌芽的活動(dòng)積溫為143.2～232.0℃·d，平均為180.5℃·d，標(biāo)準(zhǔn)差為24.4℃·d，變異系數(shù)0.135 2；10℃初日至藍(lán)莓萌芽的活動(dòng)積溫為113.2～196.9℃·d，平均為148.2℃·d，標(biāo)準(zhǔn)差為26.0℃·d，變異系數(shù)0.175 6。表明，穩(wěn)定通過7.2℃、10℃的初(終)日至藍(lán)莓萌芽的活動(dòng)積溫均具有較好的穩(wěn)定性。相比而言，10℃終日、7.2℃終日、7.2℃初日和10℃初日至藍(lán)莓萌芽的活動(dòng)積溫穩(wěn)定性依次減小，且前3者差異較小。

7.2℃終日至藍(lán)莓萌芽的有效積溫為70.5～105.2℃·d，平均為83.5℃·d，標(biāo)準(zhǔn)差為10.73℃·d，變異系數(shù)0.128 5；10℃終日至藍(lán)莓萌芽的有效積溫為34.9～57.9℃·d，平均為42.9℃·d，標(biāo)準(zhǔn)差為 6.99℃·d，變異系數(shù)0.162 9；7.2℃初日至藍(lán)莓萌芽的有效積溫為64.0～102.5℃·d，平均為79.2℃·d，標(biāo)準(zhǔn)差為11.35℃·d，變異系數(shù)0.143 3；10℃初日至藍(lán)莓萌芽的有效積溫為33.2～56.9℃·d，平均為42.0℃·d，標(biāo)準(zhǔn)差為6.97℃·d，變異系數(shù)0.166 1。表明，穩(wěn)定通過7.2℃、10℃的初(終)日至藍(lán)莓萌芽的有效積溫具有較好的穩(wěn)定性。相對(duì)而言，7.2℃終日、7.2℃初日、10℃終日、10℃初日至藍(lán)莓萌芽的有效積溫的穩(wěn)定性依次下降，但差異不大。

表3觀測樣地穩(wěn)定通過7.2℃和10℃的終日(初日)到藍(lán)莓萌芽的活動(dòng)積溫

Table 3 Active accumulated temperatures from final (initial) day of sample plots passing through 7.2℃ and 10℃ to blueberry bud germination

℃·d

表4 觀測樣地穩(wěn)定通過7.2℃和10℃的終日(初日)到藍(lán)莓芽萌芽的有效積溫

表5不同下限溫度初(終)日至萌芽的活動(dòng)積溫和有效積溫統(tǒng)計(jì)特征值

Table 5 Statistical characteristic values of Aa and Ae from the beginning (end) to germination with different lower temperature limits

℃

2.4 藍(lán)莓萌芽氣象指標(biāo)的確定與應(yīng)用

2.4.1 藍(lán)莓萌芽氣象指標(biāo)的確定 根據(jù)2.3中對(duì)7.2℃、10℃初(終)日至藍(lán)莓萌芽的活動(dòng)積溫和有效積溫統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合對(duì)比變異系數(shù)大小，確定藍(lán)莓萌芽的積溫指標(biāo)為氣溫穩(wěn)定通過10℃終日后，≥10℃的活動(dòng)積溫≥195℃·d，或者氣溫穩(wěn)定通過7.2℃終日后，≥7.2℃的有效積溫≥90℃·d。

對(duì)藍(lán)莓萌芽期和日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃初日日期進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，各樣地藍(lán)莓的萌芽期均在日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃以后，說明只有當(dāng)日平均氣溫大于10℃時(shí)藍(lán)莓才能開始萌芽；且藍(lán)莓萌芽當(dāng)天氣溫80%以上的樣地高于15.0℃、萌芽前5天平均氣溫80%樣地高于12.3℃。據(jù)此，藍(lán)莓普遍進(jìn)入萌芽期的氣象指標(biāo)修正為當(dāng)氣溫穩(wěn)定通過10℃終日后≥10℃的活動(dòng)積溫≥195℃·d，或者氣溫穩(wěn)定通過7.2℃初日后≥7.2℃的有效積溫≥90℃·d，且連續(xù)5 d的平均氣溫≥12.3℃。

2.4.2 藍(lán)莓萌芽氣象指標(biāo)應(yīng)用 從圖2看出，藍(lán)莓基地小氣候?qū)崪y日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃終日的≥10℃活動(dòng)積溫、和日平均氣溫穩(wěn)定通過7.2℃終日的≥7.2℃有效積溫逐日演變情況。其中，10℃活動(dòng)積溫?cái)?shù)據(jù)顯示，烏卡坪、興仁和龍奔3個(gè)藍(lán)莓基地的活動(dòng)積溫均于2019年2月2日開始10℃活動(dòng)積溫≥195℃·d；理論上講2月6日3個(gè)基地的藍(lán)莓均進(jìn)入了萌芽期，但是由于烏卡坪藍(lán)莓基地2月8日至3月19日、興仁藍(lán)莓基地2月8日至3月20日、龍奔藍(lán)莓基地2月8日至3月18日出現(xiàn)持續(xù)低溫天氣，連續(xù)5 d平均氣溫≤12.3℃，藍(lán)莓萌芽生長基本停止，因此，可以在理論上確定3個(gè)基地的藍(lán)莓于3月18—20日進(jìn)入萌芽期。7.2℃有效積溫?cái)?shù)據(jù)顯示3個(gè)藍(lán)莓基地分別于3月13—15日7.2℃有效積溫≥90℃·d；理論上講3月15日進(jìn)入萌芽期。對(duì)連續(xù)5 d的平均氣溫進(jìn)行滑動(dòng)平均統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，烏卡坪、興仁和龍奔3個(gè)基地連續(xù)5 d的平均氣溫≥12.3℃的時(shí)間分別是2月6日、3月20日和2月6日。經(jīng)2月24日實(shí)地調(diào)查表明，3個(gè)基地的藍(lán)莓均處于萌芽期。由此證明，得出的藍(lán)莓萌芽的氣象指標(biāo)符合實(shí)際，并且10℃活動(dòng)積溫指標(biāo)更接近實(shí)際。

圖2 2019年藍(lán)莓基地實(shí)測10℃活動(dòng)積溫、7.2℃有效積溫的變化趨勢

Fig.2 Variation trend of active accumulated temperature at 10℃ and effective accumulated temperature at 7.2℃ in blueberry base in 2019

3 結(jié)論與討論

藍(lán)莓萌芽的氣象指標(biāo)為氣溫穩(wěn)定通過10℃終日后≥10℃的活動(dòng)積溫≥195℃·d，或者氣溫穩(wěn)定通過7.2℃終日后≥7.2℃的有效積溫≥90℃·d，且連續(xù)5 d的平均氣溫≥12.3℃。計(jì)算藍(lán)莓萌芽積溫的下限溫度以7.2℃或10℃均可，遵循從優(yōu)原則，以10℃為藍(lán)莓萌芽的下限溫度更符合實(shí)際。

在同一小氣候區(qū)內(nèi)，根據(jù)氣溫隨海拔高度增加下降的規(guī)律、建立氣溫計(jì)算線性模型或分段線性模型，可用于計(jì)算相關(guān)點(diǎn)的氣溫，且可以利用此方法彌補(bǔ)氣溫觀測站的不足。

氣溫通過7.2℃和10℃的初(終)日至藍(lán)莓萌芽所需活動(dòng)積溫、有效積溫都具有較好的穩(wěn)定性，但存在差異。根據(jù)其變異系數(shù)大小，在活動(dòng)積溫中，穩(wěn)定通過10℃終日至藍(lán)莓萌芽活動(dòng)積溫最穩(wěn)定，其次是7.2℃終日至藍(lán)莓萌芽活動(dòng)積溫；而有效積溫則是7.2℃終日和7.2℃初日至藍(lán)莓萌芽的積溫比10℃的積溫穩(wěn)定性稍好，7.2℃終日至藍(lán)莓萌芽的有效積溫最穩(wěn)定。