荸薺種楊梅物候觀測方法研究

黃 新，黃鶴樓，廖必軍，曹艷艷，李清斌，楊 棟，秦奔奔

(1 浙江省慈溪市氣象局，浙江慈溪，315300；2 浙江省寧波市氣象局，浙江寧波，315012；3 浙江藍(lán)天氣象技術(shù)裝備有限公司，杭州，310017)

物候及其變化是環(huán)境因子綜合影響的結(jié)果，其中氣候是最重要最活躍的因子[1]；果樹依據(jù)其根、枝、葉、花、果的生長發(fā)育等活動規(guī)律設(shè)定物候期，它與氣象條件關(guān)系密切[2-3]。通過觀測楊梅物候，研究其變化規(guī)律及其與天氣氣候條件的關(guān)系，對指導(dǎo)楊梅生產(chǎn)和更好地開展楊梅農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)有重要意義。然而，目前還沒有楊梅物候觀測的系統(tǒng)技術(shù)方法。編定于1993年的《農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范》，其下卷果樹分冊(以下簡稱“規(guī)范”)雖然對果樹通用觀測方法作了規(guī)定，對楊梅的物候期和物候標(biāo)準(zhǔn)也做了簡單規(guī)定。但由于農(nóng)業(yè)氣象觀測的復(fù)雜性[4]，直接套用“規(guī)范”開展楊梅物候觀測主要存在5個方面的問題。一是在觀測植株選擇和產(chǎn)量品質(zhì)取樣分析時，片面考慮代表性，忽視了現(xiàn)實可行性。楊梅是雌雄異株果樹，雄樹數(shù)量稀少[5]，現(xiàn)實條件下幾乎不可能找到滿足“規(guī)范”要求4個分區(qū)都有1株雄株的觀測地段。楊梅多種植于山地丘陵，按“規(guī)范”要求對觀測地段4個分區(qū)的20株楊梅進(jìn)行日常觀測難度較大。楊梅果實無果皮保護(hù)，成熟后容易脫落和腐爛，所以采收分期分批進(jìn)行，很難按“規(guī)范”要求對地段內(nèi)的所有觀測株都進(jìn)行單獨(dú)采收和產(chǎn)量分析，也很難取大量果實做等級果分析。二是“規(guī)范”未設(shè)定雄樹散粉等重要物候期，尤其缺少對楊梅果實生長過程的關(guān)注。三是楊梅成熟時不同品種果實顏色存在差異，“規(guī)范”在楊梅“可采成熟期”中表述為“半數(shù)果實由白變紅至烏色”，其普適性明顯不足[6]。四是楊梅花性各異，最高花量難以確定，以開花始期和果實成熟期為基準(zhǔn)統(tǒng)計落花落果百分率和著果率，不能確保其穩(wěn)定度和準(zhǔn)確率。五是楊梅成熟期不同時間采收的果實品質(zhì)不完全一致，對等級果的分析不能僅限于某一批次采收的果實。因此，開展楊梅物候觀測業(yè)務(wù)不宜簡單套用“規(guī)范”，亟需一套觀測便利、操作性強(qiáng)、系統(tǒng)全面的技術(shù)方法。

目前，在傳統(tǒng)人工物候觀測的基礎(chǔ)上，自動拍照技術(shù)得到推廣應(yīng)用，通量觀測和遙感技術(shù)物候研究也受到廣泛關(guān)注，觀測尺度從葉片擴(kuò)展到區(qū)域甚至全球[7-8]。我國農(nóng)業(yè)氣象自動化觀測也取得不少成果，實現(xiàn)了土壤水分自動觀測的業(yè)務(wù)化運(yùn)行。胡樹貞等[9]提出基于可見光波段與近紅外波段圖像相結(jié)合的雙波段玉米長勢自動觀測方法等。但由于農(nóng)業(yè)氣象觀測內(nèi)容繁多，目前可以自動化觀測的項目仍然有限，現(xiàn)有自動化觀測技術(shù)和觀測方法還有許多不完善和需要解決的技術(shù)問題。圖像識別技術(shù)需進(jìn)一步研究，還存在田間環(huán)境復(fù)雜、光照強(qiáng)度多變、曝光不均等多種因素影響圖像成像質(zhì)量，有些作物發(fā)育期圖像不易自動識別等問題[10]。楊梅枝繁葉茂花果小，自然條件下風(fēng)使枝葉的晃動成為常態(tài)，對楊梅花果等進(jìn)行自動觀測常被枝條葉片遮擋，對落花落果、果實膨大、新梢生長等還缺少有效的自動觀測手段。因此，人工物候觀測仍是最為直觀、準(zhǔn)確、有效的楊梅物候數(shù)據(jù)收集方法[7，11]。

1 材料與方法

1.1 觀測地段和觀測株選擇

楊梅主產(chǎn)區(qū)多位于山地丘陵，管理相對粗放，往往雜草灌木叢生，如觀測面積過大、觀測植株過多，將嚴(yán)重影響觀測可操作性。因此，本文采用金志鳳等[12]提出的地段和植株選擇法，觀測地段設(shè)在當(dāng)?shù)赜写硇缘墓麍@內(nèi)，栽種的楊梅應(yīng)是當(dāng)?shù)胤N植面積較大、經(jīng)濟(jì)效益較高、普遍推廣的優(yōu)良品種，地段分4個觀測區(qū)，每個觀測區(qū)各選擇1株樹齡相近、結(jié)果性能穩(wěn)定、生長狀況基本一致的雌樹作為代表株進(jìn)行物候觀測。楊梅是雌雄異株、依靠風(fēng)力傳送花粉的典型風(fēng)媒花植物，可能數(shù)百畝楊梅園中僅有1～2株雄樹[5]。因此，在果園內(nèi)選擇1株便于觀測的雄株作為代表株開展物候觀測。

1.2 物候期觀測方法

楊梅單株物候期目測確定，觀測植株上出現(xiàn)1個芽、1片葉、1朵花、1個果實某物候現(xiàn)象時，即表示開始進(jìn)入某物候期；觀測植株上有半數(shù)或半數(shù)以上出現(xiàn)某物候現(xiàn)象為盛期，觀測植株某物候現(xiàn)象基本結(jié)束為末期。半數(shù)或半數(shù)以上觀測株達(dá)到某物候期的始期、盛期和末期時，整個地段進(jìn)入該物候期的始期、盛期和末期[6]。即當(dāng)觀測地段4個分區(qū)中有2株或以上雌株達(dá)到某物候始期、盛期和末期時，定義整個地段進(jìn)入該物候期。雄樹物候期的觀測在單獨(dú)選定的雄樹上進(jìn)行。

1.3 物候期觀測項目設(shè)定

研究人員對楊梅物候期有著不同的描述和劃分。柴春燕等[5]把楊梅物候期分為“根系活動期”“萌芽期”“葉片生長期”“新梢生長期”“開花期”“生理落果和果實生長期”“花芽分化期”“相對休眠期”和“落葉期”，其他研究人員也多從楊梅根、枝、葉、花、果等植物學(xué)性狀來確定物候期[13]。本文綜合分析前人研究成果，側(cè)重從荸薺種楊梅農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)和科研需求角度來設(shè)定物候期，并兼顧楊梅品種的普遍適用性、日常觀測的便利性和可操作性，以便更好地利用物候觀測資料開展荸薺種楊梅科學(xué)研究和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 物候期劃分

2.1.1 根 楊梅根系較淺，主要分布在0～60 cm深土層中，主根不明顯，側(cè)根、須根發(fā)達(dá)，與菌根共生[13]。由于物候期觀測著重生長期的變化，其根系難以觀測，因此不設(shè)根系物候觀測項目。

2.1.2 枝 楊梅枝條多為互生，節(jié)間短，分枝呈傘狀，幼齡樹1年抽梢3～4次，投產(chǎn)樹1年抽梢2～3次，生長充實的春梢和夏梢腋芽當(dāng)年可分化為花芽成為結(jié)果枝；秋梢的腋芽很少分化成花芽，但有些生長旺盛的植株，秋梢也能分化成花芽成為結(jié)果枝[5，13]。因此，對其抽梢設(shè)定“新梢出現(xiàn)”物候觀測項目，即“春梢出現(xiàn)”“夏梢出現(xiàn)”和“秋梢出現(xiàn)”。

2.1.3 葉片 楊梅葉片較厚，蠟質(zhì)層明顯，表面無毛，枝上的頂芽為葉芽，葉芽較瘦小，萌芽后隨著葉芽的裂開新葉露出并逐漸增大展開。因楊梅是常綠果樹，葉芽的萌動是個漸進(jìn)的過程，沒有形態(tài)的顯著突變，因此，不對落葉和萌芽進(jìn)行觀測，物候觀測項目僅設(shè)“葉芽開放”和“展葉”。

2.1.4 花 楊梅花芽著生在頂芽附近的葉腋內(nèi)，花芽圓形較肥大，早春花芽萌動意味著其開始擺脫休眠狀態(tài)，生命活動開始活躍，當(dāng)花芽苞片裂開，開始有花露頭時，形態(tài)變化比較明顯，便于日常觀測，因此設(shè)定“花序出現(xiàn)”物候觀測項目。花期不良環(huán)境會阻礙正常授粉受精[14-15]。楊梅是雌雄異株植物，雌樹開雌花，為柔荑花序，雄樹開雄花，為復(fù)柔荑花序[13]。雄花藥囊裂開花粉散出時開始傳播花粉[16]，風(fēng)、雨、浮塵、霧、霾等天氣對花粉傳播和授粉影響更為直接，即雄樹“散粉期”比“開花期”對天氣氣候條件更加敏感和關(guān)鍵[5，17]。因此，物候觀測項目雌樹設(shè)“開花始期”“開花盛期”和“開花末期”，雄樹設(shè)為“散粉始期”“散粉盛期”和“散粉末期”。

2.1.5 果實 荸薺種楊梅開花末期，雌花序上通常有花果并存現(xiàn)象，即花序上大部分花已凋謝或脫落，子房開始膨大，但有少量花仍在開放。如2020年慈溪市農(nóng)業(yè)氣象試驗站觀測到開花末期是4月2日，但直到4月13日花序上所有花才全部凋謝脫落，結(jié)束花果并存現(xiàn)象。為區(qū)分花期和果實生長期，便于開展落果現(xiàn)象觀測，物候觀測項目設(shè)“幼果期”。

根據(jù)慈溪市農(nóng)業(yè)氣象試驗站觀測，幼果褪色之前是荸薺種楊梅主要的生理落果期，風(fēng)雨等氣象條件對落果的影響較大；而幼果褪色之后，荸薺種楊梅生理落果趨于結(jié)束(見圖1)，氣象條件對落果的敏感性減弱，是適宜開展人工疏果和施壯果肥等農(nóng)事操作的時期，因此，物候觀測項目設(shè)“幼果褪色期”。

硬核期意味著楊梅由果仁果核發(fā)育轉(zhuǎn)變?yōu)槿庵L。硬核期之前，楊梅生理落果旺期已基本結(jié)束[18]，硬核期后，氣象條件主要影響楊梅膨大速度和果實營養(yǎng)的積累及品質(zhì)變化[19-20]，是適宜噴施葉面肥補(bǔ)充硼、鈣等微量元素的時期[21]，因此，物候觀測項目設(shè)“硬核期”。

果實顏色與品質(zhì)性狀存在密切關(guān)系[22]，通過對果實顏色的觀察可對其品質(zhì)性狀進(jìn)行直觀預(yù)測[23]。荸薺種楊梅進(jìn)入轉(zhuǎn)色始期后膨大速度加快，果實質(zhì)量迅速增加，可溶性固形物快速增長(見圖1)，即楊梅開始轉(zhuǎn)色是其品質(zhì)形成和變化的高峰期，氣溫、光照、降水等氣象條件對其有較大影響[12]。進(jìn)入轉(zhuǎn)色盛期后，采前落果開始，落果現(xiàn)象再次明顯，高溫、雷雨大風(fēng)等不利天氣對落果有明顯影響[24]。因此，物候觀測項目設(shè)“轉(zhuǎn)色始期”和“轉(zhuǎn)色盛期”。

圖1 荸薺種楊梅結(jié)果數(shù)及果徑、果實質(zhì)量和可溶性固形物變化

天氣條件對楊梅采收影響很大，也嚴(yán)重影響采收期長短和楊梅品質(zhì)[25]。如2020年慈溪市楊梅采收旺期6月10日前后開始，但6月12—14日和6月17—18日出現(xiàn)日最高氣溫≥35 ℃的高溫天氣，楊梅受高溫?zé)岷Ρ患写呤靃26]，并導(dǎo)致嚴(yán)重落果，6月15日之后慈溪楊梅市場供應(yīng)量開始明顯減少；6月19—22日又出現(xiàn)連續(xù)4 d大雨或暴雨，導(dǎo)致絕大部分地區(qū)6月18日采收就徹底結(jié)束，全市楊梅采收旺期僅持續(xù)7 d左右，不足常年的一半。因此，為便于界定楊梅采收期長短及其鮮果供應(yīng)期，物候觀測項目設(shè)“成熟始期”“成熟盛期”和“成熟末期”。

綜上所述，荸薺種楊梅物候期、物候觀測標(biāo)準(zhǔn)和物候觀測方法具體見表1。

表1 荸薺種楊梅物候期、物候觀測標(biāo)準(zhǔn)和物候觀測方法

2.2 生長狀況觀測

2.2.1 落花落果和著果率觀測 楊梅花小，對多植株、多個果枝的花量測定有一定的難度。在楊梅花期，1個花序不同部位的花、1個果枝不同花序的花開放時間不完全一致；同一時間，1個花序的花量達(dá)到高峰，而有些花序仍有花未開放，有些花序則開始出現(xiàn)落花。因此，觀測荸薺種楊梅落花落果和著果率時，確定其最高花量十分困難。荸薺種楊梅開花始期和開花盛期的花量差距較大。據(jù)慈溪市農(nóng)業(yè)氣象試驗站2020年對荸薺種楊梅單個果枝的平均開花數(shù)觀測，即使是開花盛期也不是結(jié)果枝的最高花量(見圖2)。研究發(fā)現(xiàn)，荸薺種楊梅開花盛期其果枝上的花序都已形成，此時落花尚未開始，花序數(shù)已經(jīng)穩(wěn)定，以開花盛期的花序數(shù)為基數(shù)計算花序脫落率和著果率的準(zhǔn)確度較高。

圖2 荸薺種楊梅單果枝平均開花數(shù)變化

通常荸薺種楊梅1個花序結(jié)1個果，頂端著果性能較好。例如，2020年6月12日(楊梅成熟盛期)慈溪市農(nóng)業(yè)氣象試驗站對荸薺種楊梅進(jìn)行觀測，在地段內(nèi)東南、東北、西北、西南和中間部位各選1株，每株樹東、南、西、北4個方位各連續(xù)觀測50個果梗(花序)的結(jié)果數(shù)，共計觀測果梗1 000個。結(jié)果顯示，1個果梗(花序)結(jié)1個果的比例高達(dá)96%～99.5%，雙果花序比例在0.5%～4%之間，沒有發(fā)現(xiàn)多果花序(見表2)。同一天，對同一地段經(jīng)不同疏花處理的7株樹，每株分東、南、西、北4個方位的28個果枝也進(jìn)行了觀測。結(jié)果表明，單果花序比例為98.7%。

表2 荸薺種楊梅花序著果調(diào)查

在楊梅成熟期，由于其鮮果易變質(zhì)和腐爛，果農(nóng)采用多批次采收方式，到成熟盛期時已有大量果實被采收。因此，采用成熟始期的果實數(shù)判定荸薺種楊梅著果率更符合楊梅生產(chǎn)實際。

可見，通過觀測結(jié)果枝上開花盛期的花序數(shù)、每旬末結(jié)果枝上的花序(果梗)數(shù)和成熟始期的結(jié)果數(shù)來計算花序脫落率和花序著果率，不但觀測簡單方便，而且數(shù)據(jù)穩(wěn)定度和準(zhǔn)確率大大提高，可更真實反映荸薺種楊梅落花落果進(jìn)程和著果情況。

實際觀測時應(yīng)在地段內(nèi)4株固定觀測雌樹上進(jìn)行，每株各選定1個代表性結(jié)果枝做好標(biāo)記。花序脫落率和著果率計算公式為：花序脫落率(%)=(開花盛期花序數(shù)-當(dāng)次觀測花序數(shù)或果梗數(shù))/開花盛期花序數(shù)×100，花序著果率(%)=成熟始期果實數(shù)/開花盛期花序數(shù)×100。

2.2.2 果實膨大測量 由于楊梅枝葉茂盛，果實較小，若標(biāo)記果實，在測量果實膨大量時，尋找觀測果十分困難。因此，實際觀測時在地段內(nèi)4株固定觀測雌樹上每株各選定1個代表性的結(jié)果枝作好標(biāo)記進(jìn)行觀測，為減少或避免人為因素造成落果，可只測量果實橫徑。由于荸薺種楊梅硬核期前其生理落果旺期已基本結(jié)束，因此，可在其硬核期對每個枝條固定3個果實共12個果實進(jìn)行觀測并求其平均值，觀測枝果實多于3個的手工摘除，果實脫落的統(tǒng)計剩余果實而不再另選相似果實補(bǔ)充。觀測時間從硬核期開始，逢旬末測量果實橫徑，直到成熟始期。

2.2.3 新梢長度和樹干、樹冠測量 新梢長度觀測在地段內(nèi)4株固定觀測雌樹上進(jìn)行，每株各選定1個代表性結(jié)果枝并固定1個新梢做好標(biāo)記。為觀測方便，新梢觀測可以在落花落果觀測枝或果實膨大觀測枝上進(jìn)行，逢旬末測量其長度，至生長基本停止。樹干、樹冠測量也在地段內(nèi)4株固定觀測株上進(jìn)行，具體方法可參照“規(guī)范”中果樹通用的樹干、樹冠測量方法。

2.3 產(chǎn)量與品質(zhì)分析

楊梅開始采摘前在觀測地段另選1株代表性植株進(jìn)行多批次單獨(dú)采收，記錄每次采摘的果實質(zhì)量直到成熟果實采收完畢。計算單株產(chǎn)量、理論產(chǎn)量并估算地段產(chǎn)量。

品質(zhì)分析在上述楊梅產(chǎn)量分析植株上取樣進(jìn)行。由于楊梅果實成熟時間有先后，果農(nóng)在前期和中期采收的都是等級相對較高的成熟果實，未成熟果實仍會留在樹上，采收末期樹上通常仍會有未成熟和品質(zhì)相對較差的果實。因此，在進(jìn)行等級果分析時，不能只對成熟盛期的果實品質(zhì)進(jìn)行分析。可在成熟始期和盛期各采收成熟果實20個，在成熟末期連續(xù)采收成熟或未成熟果實20個，稱量單果質(zhì)量，分別測定每個果實的橫徑、縱徑和總糖(可溶性固形物)含量。根據(jù)荸薺種楊梅不同等級標(biāo)準(zhǔn)，分析其特級果、一級果、二級果和等外果的數(shù)量和比例。等級果(%)=(成熟始期+成熟盛期+成熟末期)該等級果實數(shù)/60×100。

在成熟盛期，以上測量完成后，對采回的 20個果實進(jìn)行脫核處理，去掉果肉稱重，計算平均可食率。平均可食率(%)=(20個楊梅質(zhì)量-20個果核質(zhì)量)/20個楊梅質(zhì)量×100。

3 結(jié)論與討論

本文在前人研究基礎(chǔ)上結(jié)合楊梅生產(chǎn)實際和農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)服務(wù)需求，依據(jù)荸薺種楊梅植物學(xué)性狀，通過合理設(shè)計，制定了觀測便利、操作性強(qiáng)、不同品種可普遍參考的荸薺種楊梅物候觀測技術(shù)方法。

在觀測株和采樣株選擇方面，本文把地段觀測株減少為4株雌樹加1株雄樹，產(chǎn)量和品質(zhì)分析采樣株減少為1株。和“規(guī)范”相比，觀測株和產(chǎn)量品質(zhì)分析采樣株大幅度減少，在兼顧代表性的同時充分考慮了楊梅生產(chǎn)實際，有利于氣象臺站選擇合規(guī)的觀測地段，便于荸薺種楊梅物候觀測業(yè)務(wù)的開展。

在物候期設(shè)定方面，本文重點(diǎn)加強(qiáng)了對荸薺種楊梅果實生長過程的關(guān)注，把雄花“開花期”調(diào)整為“散粉期”，有利于開展關(guān)鍵期和敏感期的針對性氣象服務(wù)，提高花果管理和氣象服務(wù)的精細(xì)化水平。這與代武君等[11]提出的物候觀測應(yīng)該更多關(guān)注花期長度、果期等物候期數(shù)據(jù)收集的觀點(diǎn)一致。本文增設(shè)了“幼果期”“幼果褪色期”“硬核期”“轉(zhuǎn)色始期”“轉(zhuǎn)色盛期”“成熟始期”和“成熟末期”，并將“可采成熟期”調(diào)整為“成熟盛期”。和梁森苗等[27]以早佳和荸薺種楊梅果實發(fā)育特征為基礎(chǔ)，將果實發(fā)育期分為“幼果期”“硬核期”“轉(zhuǎn)白期”“轉(zhuǎn)紅期”“成熟期”“后熟期”不同，本文以觀測株和整個觀測地段果實發(fā)育進(jìn)程來設(shè)定物候期，在“幼果期”和“硬核期”之間增加“幼果褪色期”，但在“硬核期”之后由于果實顏色逐漸變淡沒有明顯突變，且果實顏色并未變成白色，未設(shè)定“轉(zhuǎn)白期”，把“轉(zhuǎn)紅期”設(shè)定為“轉(zhuǎn)色始期”和“轉(zhuǎn)色盛期”，把“成熟期”“后熟期”設(shè)定為“成熟始期”“成熟盛期”和“成熟末期”。本文把“規(guī)范”中的雄花“開花期”調(diào)整為雄花“散粉期”，和劉瑾等[28]將核桃樹雄花“散粉期”和雌花“開花期”作為核桃花期氣象服務(wù)關(guān)鍵期一致。

在物候標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定方面，本文避免使用果實具體顏色來設(shè)定物候標(biāo)準(zhǔn)，和梁森苗等[29]研究發(fā)現(xiàn)水晶楊梅與早佳、荸薺種兩個著色品種在顏色發(fā)育規(guī)律上存在明顯差異的結(jié)論相吻合，物候標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定更具普適性。

在落花落果率和著果率觀測方面，本文將“規(guī)范”以開花始期和當(dāng)次觀測的花果數(shù)為基數(shù)來統(tǒng)計落花落果百分率和著果率，改為開花盛期的花序數(shù)、每旬末結(jié)果枝上的花序數(shù)和成熟始期的果實數(shù)來計算花序脫落率和花序著果率。陸金珍等[30]研究發(fā)現(xiàn)，紅富士蘋果雙果和多果花序的比例較高，雷亞珍等[31]、紀(jì)晴等[32]用著果花序數(shù)和調(diào)查總花序數(shù)來統(tǒng)計富士蘋果和冬棗花序著果率。荸薺種楊梅成熟期單果花序高，雙果及多果花序很少。本文使用成熟始期果數(shù)和開花盛期花序數(shù)來統(tǒng)計花序著果率。和“規(guī)范”相比，通過比較花和花序脫落及著果情況，提出了觀測便利、準(zhǔn)確率和穩(wěn)定度高的荸薺種楊梅花序脫落率和花序著果率觀測方法，可更真實反映落花落果進(jìn)程和著果情況。

在等級果分析方面，本文采用了成熟始期、盛期和末期采收的果實各占1/3的辦法分析測量其橫徑、縱徑、單果質(zhì)量和含糖量。和“規(guī)范”相比，等級果分析方法更加科學(xué)，涵蓋了采收前期、中期和末期的果實，能更加準(zhǔn)確反映荸薺種楊梅等級果狀況。

本文對荸薺種楊梅物候觀測項目的設(shè)定提出了依據(jù)，制訂了基于人工觀測的荸薺種楊梅物候觀測標(biāo)準(zhǔn)和方法。但我國楊梅品種(系)繁多，特性各異，產(chǎn)地天氣氣候條件差異大，生長發(fā)育關(guān)鍵敏感因子也存在差異，因此，本方法僅供各地參考。