連陰雨災害對冬棗成熟期不同階段裂果量的影響

孫愛良，何 璇，董航宇，常志坤，王佳真，孫萌萌，任妙春

(1.河北省黃驊市氣象局，河北 黃驊 061100； 2.河北省滄州市氣象局，河北 滄州 061001； 3.河北省氣象與生態環境重點實驗室，河北 石家莊 061000)

秋季連陰雨是冬棗成熟期常見的氣象災害，會造成大面積的裂果和落果并誘發各種病害[1]。近年來我國東部棗產區因連陰雨造成的災害有加重趨勢，1989-2018年，冀東地區共發生6次較明顯的連陰雨災害，其中1989-2004年僅發生2次，2004-2018年發生4次，發生頻率明顯增加，災害損失也在加重，2017年10月上中旬發生的連陰雨災害對河北、山東等冬棗生產造成毀滅性打擊，平均減產70%以上[2]。因此，做好冬棗連陰雨農業氣象災害的服務工作成為特色農業氣象服務的一個重要內容。近年來，很多農業科技工作者和氣象專家對此從不同角度做了大量研究，王振亮等[3]從棗果皮結構特征角度，對連陰雨造成的裂果機理進行研究，并比較不同品種的抗裂性。楊樸麗[4]從棗發育過程中果皮組織結構和水勢變化的角度，對引起的棗裂果機理進行研究，從生理學角度進行了詳細的論述。另外，一些農業氣象專家從氣候變化角度對連陰雨災害對棗生產造成的影響進行了研究[5-6]。但在具體的棗生產過程中，棗農在防御連陰雨災害時，仍缺乏具體的農業氣象指標作指導，缺乏較為直觀的災害防御依據。因此，為深入探索連陰雨氣象災害對冬棗造成的影響，在接近實際生產前提下，側重對可以人為控制的連陰雨日數、降雨量、降水時段、溫濕度等要素進行深入研究，針對冬棗連陰雨氣象災害開展等級指標試驗，旨在探索冬棗成熟期不同階段的連陰雨氣象災害對冬棗生產所造成的損失，并初步論證冬棗連陰雨農業氣象災害指標，為防御連陰雨氣象災害提供數據和理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

冬棗樹：在河北省東部黃驊市聯惠冬棗合作社的棗園內，選取5～8年生、生長正常、無明顯病害、結果盛期的壯年冬棗樹19株作試驗樹。

觀測儀器：仁科Cos-03型USB型溫濕度記錄儀，山東仁科測控技術有限公司生產，測量精度為溫度±0.1℃、相對濕度±1%RH，采樣速率為1 s，用于棚室內溫濕度測量；手持式水果測糖儀PAL-1，日本ATAGO愛拓公司生產，測量范圍0～53%，測量精度為±0.2%，用于冬棗含糖量的測定。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 根據當地冬棗物候期及生產實際，自9月1日進入白熟期開始，每5 d為1組試驗，每組設3個重復，每個重復采用試驗樹1株，搭建大小為3.5 m×3.5 m×3.5 m的遮陰棚，罩住整株棗樹。遮陰棚采用鋼架結構，活動裝置，可拆解移動，棚頂設雨水模擬裝置，每天按照設定的程序自動噴淋12～18 h，總噴水量控制在20～25 mm，四周帶遮光簾布，以調整濕度大小、模擬陰雨天氣狀態，棚室內安裝自動溫濕度計，1次/min自動記錄溫度、相對濕度，并記錄日極值。每組試驗連續進行5 d。第6天將試驗裝置移至下一株樹上，為下一組試驗作準備。第8天開始進行下一組試驗，以此類推。試驗共設6組(P1～P6)，直至10月10日當地冬棗采摘結束后終止。

另外，在果園內選取樹齡和結果狀況有代表性的冬棗樹1株進行平行觀測。

1.2.2 觀測方法

1) 觀測時間：每日下午16:00～18:00。

2) 觀測方法：在每個試驗樹上選擇有代表性的枝條進行標記，并在此枝條上選取有代表性的棗吊，標記觀測50枚果實，作為原始樣本。每次觀測時，記錄裂果數量、病果數量、蟲害數量。

落果數量=本次觀測樣本數量-上次觀測樣本數量

3) 連陰雨日數指標的確定。對試驗數據進行進一步整理，計算每個成熟階段各組試驗的總裂果數與裂果率(K)。

災害等級根據K值劃分，按010%分為輕度、中度、重度、特重災害。

4) 含糖量測量。在每個試驗果樹上選取2枚與觀測枝條果實成熟度相同的果實，裝入采集袋，做好標記，封口后帶回后，用手持式水果測糖儀PAL-1分別測量其含糖量，計算其平均值。

1.2.3 觀測數據的初步整理 一般情況下，冬棗成熟期可分為3個發育階段，即白熟階段、脆熟階段和完熟階段，處在不同發育階段的冬棗果實內營養成分和生理狀態明顯不同，對連陰雨的反應也不同。根據試驗物候觀測資料，2018年冬棗成熟期內，9月1-12日為白熟階段，9月13-27日為脆熟階段，9月28日后進入完熟階段。按3個發育階段對數據進行整理，對于個別因觀測儀器故障造成的疑誤數據或人為因素造成明顯異常的觀測數據進行甄別或剔除，建立相對完整可用的數據序列，確保觀測數據的準確性，使之盡量接近自然狀態。

1.3 數據統計分析

采用SPSS 19.0和Excel 2010對觀測數據進行統計與作圖。采用雙因素可重復方差分析法，分析連陰雨日數對不同發育階段冬棗裂果情況的影響差異。在分析溫度要素在連陰雨災害造成冬棗裂果中的作用時，采用相關系數法，先找出關鍵影響因子，再根據生理變化特點逐一進行分析。

2 結果與分析

2.1 冬棗裂果率與連陰雨日數的關系

2.1.1 連陰雨日數對冬棗成熟期不同發育階段裂果量的影響 從表1可知，在冬棗成熟期的3個階段內，各階段隨降水日數的增加，冬棗裂果數量的變化幅度表現不同：完熟階段對降水時間最敏感，1 d的降水時間即會造成明顯裂果，然后隨著降水累積時間的增加而穩步增加；其次是脆熟階段，前期連陰雨3 d后產生明顯裂果，后期則1 d的降水就開始有裂果現象出現，以后隨著降水時間的延長而增加；在白熟階段，降水日數增加造成的裂果量增加不明顯。

表1 連陰雨日數下冬棗成熟期不同階段的裂果量

Table 1 Number of cracked fruit at different phase of maturity stage in winter jujube under different continuous rainy days

累積降水日數/d Cumulative rainy days白熟階段/個 White ripening stageP1P2脆熟階段/個Crisp ripening stageP3P4完熟階段/個Ripening stageP5P6 1000152 2010313 3000022 4103523 50113922 合計1216181212

對發育階段和降水日數2個影響因素的雙因素可重復方差分析得出，不同的連陰雨日數間(F=8.638 3)和不同發育階段間(F=15.958 7)均出現F>Fα(α=0.01)，差異極顯著，兩者的交互影響(F=9.073 2)大于Fα=4.004 5(α=0.01)，也存在極顯著差異。

2.1.2 連陰雨日數指標的確定 從表2～3看出，白熟階段，連續5 d的降水，僅會造成冬棗零星裂果，不會形成中度以上的災害。進入脆熟階段后，隨著連續降水日數的增加，裂果率增加最快，連續5 d的陰雨天氣造成特重災害。在完熟階段，1 d的降水就可造成中度災害，之后隨降水日數的增加而增加，連續4 d的降水就可造成重度災害。

表2 連陰雨日數冬棗成熟期不同階段的裂果率及災害程度

Table 2 Dehiscent fruit rate at different phase of maturity stage in winter jujube and disaster level under different continuous rainy days

累積降水日數/d Cumulative rainy days白熟階段White ripening stage累計裂果數/個裂果率/%災害程度脆熟階段Crisp ripening stage累計裂果數/個裂果率/%災害程度完熟階段Ripening stage累計裂果數/個裂果率/%災害程度100.0無10.3輕72.3中210.3輕41.3中113.7中310.3輕41.3中155.0中420.7輕124.0中206.7重531.0輕3411.3特重248.0重

表3 冬棗成熟期連陰雨災害等級的日數指標

2.2 冬棗裂果情況與各溫度要素間的關系

從表4看出，連陰雨對冬棗造成的裂果主要集中的脆熟期和完熟期的平均溫度、最高氣溫、最低氣溫均逐漸降低，但溫度日較差值較大，且有所升高。

表4 冬棗成熟期各試驗組的溫度要素

從表5看出，在溫度四要素中，連陰雨造成的裂果數與當時的最高氣溫和日較差分別呈顯著和極顯著負相關關系，與最低氣溫和日平均氣溫關系不明顯。說明，在秋季冬棗進入成熟期后，尤其在進入脆熟階段后，溫度的變化對連陰雨裂果的影響較明顯，最高氣溫下降越快，溫度日較差越小，在同樣的降水時間和降水量的情況下，造成的裂果增加越明顯。

表5 冬棗脆熟期和完熟期連陰雨裂果與溫度要素的相關系數

Table 5 Correlation coefficient between temperature factors and cracked jujube at crisp ripening and ripening stage caused by continuous rainy

項目Item裂果數Number of cracked fruit平均氣溫Average temperature最高氣溫Max temperature最低氣溫Min temperature日較差Daily range裂果數 Number of cracked fruit1平均氣溫 Average temperature0.010 1最高氣溫 Max temperature-0.499?0.6231最低氣溫 Min temperature0.280 0.8730.2361日較差 Daily range-0.583 ??-0.4100.427-0.7781

注：*和**分別表示通過α=0.05和α=0.01顯著性檢驗。

Note:* and ** indicate significance of difference at α=0.05 and α=0.01 level.

2.3 各處理的冬棗裂果量與含糖量的關系

經相關性分析，含糖量與裂果率相關系數為0.691 1，滿足α=0.1的顯著性檢驗，說明冬棗裂果與含糖量存在相關關系。從圖1看出，冬棗進入成熟期后，含糖量穩步增加，裂果量與含糖量間有明顯的對應關系，在白熟階段，裂果量隨含糖量的增加變化不明顯；進入脆熟階段后，裂果量隨含糖量的增加明顯增加；進入完熟階段后，含糖量繼續增加，由連陰雨造成的裂果反而有所下降，對連陰雨災害的敏感程度有所降低。冬棗進入成熟期后，白熟階段冬棗剛剛進入糖化階段，總體含糖量不高，果皮果肉生長均衡，內部組織中的原果膠與纖維素緊密結合，直接吸水性弱，不會裂果；而在進入脆熟期后，隨著含糖量的增加，果肉細胞間結合開始變松散[7]，遇連陰雨天氣時，冬棗果肉過量吸收水分、迅速膨脹，脆弱薄嫩的果皮被撐壓擠破，造成裂果加重。

Fig.1 Variation trend of cracked fruit number and sugar content of jujube under different treatments

2.4 連陰雨對冬棗病蟲害及落果造成的影響

連陰雨天氣，濕度較大，適宜各種病菌的生長繁殖，尤其是裂果發生后，果肉組織失去保護直接暴露在空氣中，容易孳生各種病菌，造成感染、漿爛、落果等現象發生[8]，此現象在試驗中也有明顯表現，6組試驗中，有2組出現病果現象：P4處理在裂果后的第2天有2個病果，P2處理在裂果后的第3天出現1個病果。

從圖2看出，連陰雨造成的落果規律明顯，在白熟和脆熟階段，連陰雨造成的落果不明顯，進入完熟期后，連陰雨造成的裂果迅速增加，越接近采摘末期，連陰雨造成的落果越嚴重。冬棗在接近成熟時，會發生系列生理生化反應：如RNA含量增加，細胞呼吸代謝活動增強，纖維素酶和果膠酶等細胞壁降解酶被分泌到細胞壁和中膠層，引起離層細胞壁和中膠層的降解并膨大而彼此分離，在連陰雨、風力、重力等外力作用下，果柄從離層處斷離而脫落[9]。另外，長時間的陰雨天氣也會影響冬棗樹內源激素水平，促進器官脫落。因而冬棗越接近采摘末期，連陰雨災害所造成的落果現象越嚴重。

Fig.2 Number of fruit dropping of winter jujube under different continuous rainy treatment

3 結論與討論

連陰雨災害是河北東部冬棗主產區常見的農業氣象災害，對冬棗生產可造成重大損失。通過試驗可知，在冬棗成熟期的不同發育階段，降水日數的變化對冬棗裂果造成的影響不同，白熟階段內冬棗對連陰雨災害反應不明顯，隨降水日數的增加，裂果增加不明顯，連續5 d的陰雨天氣，僅造成輕度災害；進入脆熟階段后，1 d的降水就可形成輕度災害，其后隨降水日數的增加，災害迅速發展，5 d的降水就會形成特重的災害；在完熟階段，降水日數對裂果的影響與脆熟期相近，后期由于果實內部細胞間生理組織的變化，降水日數的增加，裂果增加緩慢。

除降水時間外，溫度和含糖量也是連陰雨冬棗裂果的重要影響因素，在最高氣溫、平均氣溫、最低氣溫、溫度日較差4個溫度要素中，裂果量與最高氣溫和溫度日較差間的關系最密切，分別呈顯著和極顯著負相關關系，最高氣溫降低越明顯，溫度日較差越小，連陰雨造成的裂果災害越嚴重。裂果量與含糖量有明顯的對應關系，在白熟階段，裂果量隨含糖量的增加變化不明顯;進入脆熟階段，裂果量隨含糖量的增加而明顯增加;進入完熟階段，含糖量繼續增加，對連陰雨災害的敏感程度有所降低。另外，連陰雨災害除了對裂果造成影響外，還會造成落果，越接近成熟末期，由于其細胞結構[10]和內部生理演化和棗樹內源激素水平的變化，受重力和風力的作用，加之連陰雨災害，會造成嚴重落果。

在實際生產中，連陰雨造成裂果，是一個復雜的生理過程，除與降水時間、溫度條件、風等外在因素有關外，還與冬棗成熟階段內各營養物質轉化情況[11]和激素水平的變化等內在因素有關。另外，還與生長環境[12]和管理者的管理水平和方法[13-14]相關，需要在實際生產中不斷改進，多方面、多角度加以研究。試驗得出的冬棗成熟期各階段隨降水日數變化的裂果指標，棗農在生產中可用作參考，以便采取相應的措施，趨利避害，使連陰雨對冬棗產生的災害得以解決。