藍莓開花的下限溫度及所需活動積溫的變化

梁 平， 楊世瓊， 左 晉*， 李 莉， 楊勝榮， 秦暢暢, 謝俊英

(1.黔東南州氣象局， 貴州 凱里 556000； 2.貴州省山地環(huán)境氣候研究所， 貴州 貴陽 550002； 3.貴州省丹寨縣氣象局， 貴州 丹寨 557500)

0 引言

【目的】近年來，貴州藍莓種植面積不斷擴大，在全省9個市州均有種植，種植品種已由最初的中晚熟兔眼藍莓擴展到早熟的南高叢藍莓，種植方式由自然露地栽培發(fā)展到缽式、地膜以及避雨防雹等設(shè)施栽培，種植技術(shù)日趨成熟，收益已從最初的純鮮果向果汁、釀酒和蜂蜜等多元化方向轉(zhuǎn)變。然而，隨著藍莓大規(guī)模連片種植，病蟲害造成的危害日益嚴重，導致藍莓整體品質(zhì)下降，單位產(chǎn)量減少[1-4]，天氣條件致使灰霉病成為藍莓花期的主要病害之一。準確預測藍莓開花時間，不僅可以提前安排蜜蜂蜂箱進場，助力藍莓提質(zhì)增效，而且可以提前做好藍莓花期灰霉病的防控，達到防災(zāi)增效的目的。【前人研究進展】藍莓開花與其他落葉果樹一樣，其生物學特性具有遺傳性和生態(tài)適應(yīng)性，相同果樹樹種不同品種的開花期在年際間存在差異，不同地區(qū)之間差異更大，但是開花所需積溫相對穩(wěn)定，作物完成發(fā)育階段所需積溫基本恒定，其基本原理已廣泛應(yīng)用于作物發(fā)育期模型預測[5-6]。董海濤等[7]對丹東地區(qū)桃樹盛花期的模擬中建立了活動積溫、有效積溫和滑動積溫3種積溫模型。高蘇嵐等[8]研究了有效積溫對不同品種荷花催花效果的差異。葉彩華等[9]比較研究了不同下限溫度對北京櫻花發(fā)育階段所需積溫的穩(wěn)定性。孫魯龍等[10]研究了有效積溫與葡萄萌芽的關(guān)系。張東啟等[11]研究發(fā)現(xiàn)，相同葉位煙葉成熟時其有效積溫的積累量相對穩(wěn)定。蔣江照等[12]研究認為，小白杏果皮顏色變化、可溶性固形物含量、總酸和糖酸比都與有效積溫具有較高的相關(guān)性。梁平等[13]對藍莓萌芽氣象指標的研究結(jié)果表明，藍莓萌芽前所需的≥7.2℃活動積溫、≥7.2℃有效積溫、≥10℃活動積溫、≥10℃有效積溫基本恒定。可見，藍莓開花所需積溫基本恒定，用積溫法預報藍莓開花期可行。【研究切入點】目前，未見關(guān)于藍莓開花下限溫度指標和藍莓開花所需積溫指標的研究報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】探明藍莓開花下限溫度及開花所需積溫等氣象指標，以期為藍莓開花氣象條件預報及其灰霉病的防控提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料

1.1.1 氣溫資料 麻江縣宣威鎮(zhèn)和龍山鎮(zhèn)、丹寨縣興仁鎮(zhèn)等區(qū)域的自動氣象觀測站逐日氣溫觀測資料，均來自貴州省氣候中心的貴州省氣象數(shù)據(jù)查詢與顯示系統(tǒng)。麻江藍莓生長于苗嶺主峰西南側(cè)，與選用的氣象觀測站具有相同的地理大環(huán)境和氣候環(huán)境。

1.1.2 樣地基礎(chǔ)信息 2012-2013年麻江藍莓觀測樣地的基礎(chǔ)信息等資料(表1)，來自《特色農(nóng)業(yè)氣象試驗研究——以貴州省“兩高”沿線為例》[14]。

表1 觀測樣地基本情況及開花期

1.2 方法

1.2.1 藍莓開花下限溫度 下限溫度指標是作物模型中計算積溫最基本的和必需的要素。藍莓在氣溫低于7.2℃時進入低溫休眠期；當日平均氣溫穩(wěn)定通過10.2℃時，藍莓開始葉芽萌動；日平均氣溫通過15.4℃時，進入始花期[13-14]；不同品種藍莓的花粉量不同，溫度5～25℃時，花粉的萌發(fā)率隨溫度升高而增加[15]，藍莓開花期間日平均氣溫還沒有通過20℃初日，因此研究以10℃、11℃、12℃、13℃、14℃、15℃為藍莓開花的界限溫度(T0)，統(tǒng)計其穩(wěn)定通過T0初(終)日后≥10℃的活動積溫和有效積溫、穩(wěn)定通過T0初(終)日后≥T0的活動積溫和有效積溫，通過分析其變異率確定藍莓開花下限溫度和所需相應(yīng)的積溫閾值。

1.2.2 氣象資料的處理與計算 由于大部分觀測樣地沒有氣象觀測站，觀測樣地的氣溫需要通過計算獲得。各界限溫度穩(wěn)定通過初日和終日、活動積溫(Aa)和有效積溫(Ae)均參照文獻[13]的方法計算。若觀測樣地氣象資料計算方法不存在逆溫層的日期，采用線性模型計算；若存在逆溫層的日期，則采用分段線性模型計算。各界限溫度初(終)日至藍莓開花始、盛期的活動積溫(Aa)和有效積溫(Ae)計算公式如下。

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，計算時從通過界限溫度初(終)日的第2天算起；T(xi)為大于等于界限溫度的活動溫度，Tb為界限溫度。

1.2.3 2011年終日和2012年初日觀測樣地各界限溫度活動積溫與有效積溫的穩(wěn)定性分析 經(jīng)對穩(wěn)定通過界限溫度(T0)初(終)日后≥10℃、≥T0的活動積溫和有效積溫的統(tǒng)計結(jié)果表明，穩(wěn)定通過界限溫度(T0)初(終)日后≥10℃的活動積溫的穩(wěn)定性高于穩(wěn)定通過界限溫度(T0)初(終)日后≥T0的活動積溫，各有效積溫的穩(wěn)定性均低于活動積溫。因此，研究只對≥10℃的活動積溫和有效積溫進行分析。

1.2.4 藍莓開花氣象指標的確定和應(yīng)用檢驗 利用Excel 2010中的統(tǒng)計功能計算出其標準差和變異系數(shù)，根據(jù)其標準差和變異系數(shù)確定各下限溫度的活動積溫和有效積溫的穩(wěn)定性；選擇變異系數(shù)最小、且80%以上的樣本地進入開花期的下限溫度和積溫值確定為藍莓開花的氣象指標；并利用2019年、2020年麻江縣(烏卡坪和龍奔)及丹寨縣(興仁和龍坡) 4個藍莓基地實地的觀測資料進行應(yīng)用驗證，以確定積溫指標的正確性。

2 結(jié)果分析

2.1 藍莓開花的下限溫度

從表2可知，2011年各觀測樣地穩(wěn)定通過10℃終日的日期主要集中在11月29-30日，除杏山鎮(zhèn)大草坪為11月29日外，其余均為11月30日；穩(wěn)定通過11℃終日主要集中在11月29-30日，其中杏山鎮(zhèn)大草坪、碧波鄉(xiāng)向塘村和碧波鄉(xiāng)沙壩沖為11月29日，其余均為11月30日；穩(wěn)定通過12℃終日的日期主要集中在11月29-30日，除碧波鄉(xiāng)沙壩沖為11月30日外，其余均為11月29日；穩(wěn)定通過13℃終日的日期主要集中在11月7-9日，其中，宣威鎮(zhèn)龍奔上、宣威鎮(zhèn)比戶村、杏山鎮(zhèn)大草坪、碧波鄉(xiāng)向塘村和碧波鄉(xiāng)沙壩沖為11月7日，其余均為11月9日；穩(wěn)定通過14℃和15℃的終日的日期均11月7日。

表2 觀測樣地穩(wěn)定通過10～15℃的終日和初日

2012年各觀測樣地穩(wěn)定通過10℃初日的日期為3月11-25日，其中，龍山鎮(zhèn)沙木林為3月11日，碧波鄉(xiāng)向塘村為3月15日，杏山鎮(zhèn)大草坪為3月25日，其余地點均為3月13日；穩(wěn)定通過11℃初日的日期為3月16-25日，除杏山鎮(zhèn)大草坪和碧波鄉(xiāng)向塘村為3月25日外，其余地點均為3月16日；穩(wěn)定通過12℃初日的日期為3月16-26日，其中，宣威鎮(zhèn)龍奔上、宣威鎮(zhèn)比戶村、杏山鎮(zhèn)大草坪和碧波鄉(xiāng)沙壩沖為3月25日，碧波鄉(xiāng)向塘村3月26日，其余地點均為3月16日；穩(wěn)定通過13℃初日的日期為3月25至4月1日，其中，杏山鎮(zhèn)大草坪為4月1日，碧波鄉(xiāng)向塘村為3月26日，其余地點均為3月25日；穩(wěn)定通過14℃初日的日期為3月25至4月16日，其中，宣威鎮(zhèn)龍奔上、宣威鎮(zhèn)比戶村和宣威鎮(zhèn)陳家山為3月26日，碧波鄉(xiāng)向塘村和碧波鄉(xiāng)沙壩沖為4月1日，杏山鎮(zhèn)大草坪為4月16日，其余地點均為3月25日；穩(wěn)定通過14℃初日的日期為4月2-16日，其中，碧波鄉(xiāng)沙壩沖為4月9日，杏山鎮(zhèn)大草坪和碧波鄉(xiāng)向塘村為4月16日，其余地點均為4月2日。綜上分析可以初步確定，藍莓開花的下限溫度為13℃，與楊玉春等[5]的12.8℃藍莓進入淺休眠的結(jié)果基本一致。

2.2 2011年終日和2012年初日觀測樣地各界限溫度活動積溫與有效積溫的穩(wěn)定性

2.2.1 活動積溫

1) 至藍莓開花始期≥10℃的活動積溫(Aa)。從表3看出，2011年穩(wěn)定通過10℃終日至藍莓開花始期的Aa為282.1～382.6℃·d，平均312.9℃·d，變異系數(shù)為0.088 0；11℃終日至藍莓開花始期的Aa為282.1～382.6℃·d，平均314.8℃·d，標準差為27.0 ℃·d，變異系數(shù)為0.085 8；12℃終日至藍莓開花始期的Aa為282.1～394.3℃·d，平均319.7℃·d，變異系數(shù)為0.091 1；13℃終日至藍莓開花始期的Aa為596.7～709.3℃·d、平均644.0℃·d，變異系數(shù)為0.046 5；14℃終日和15℃終日至藍莓開花始期的Aa相同，均為596.7～736.4℃·d，平均659.9℃·d，變異系數(shù)為0.050 7。

表3 觀測樣地各界限溫度2011年終日和2012年初日至藍莓開花始期≥10℃的活動積溫(Aa)

2012年穩(wěn)定通過10℃初日至藍莓開花始期的Aa為161.8～351.0℃·d，平均276.0℃·d，變異系數(shù)為0.165 5；11℃初日至藍莓開花始期的Aa為161.8～316.90℃·d，平均237.4℃·d，變異系數(shù)為0.1883；12℃初日至藍莓開花始期的Aa為120.5～316.9℃·d，平均206.9℃·d，變異系數(shù)為0.270 7；13℃初日至藍莓開花盛期的Aa為68.5～196.5℃·d，平均128.8℃·d，變異系數(shù)為0.280 1；14℃初日至藍莓開花始期的Aa為71.3～196.5℃·d，平均113.6℃·d，變異系數(shù)為0.285 8。其中，觀測樣地杏山鎮(zhèn)大草坪的藍莓在14℃初日以前已經(jīng)進入開花始期，觀測樣地宣威鎮(zhèn)龍奔上和比戶村的藍莓開花始期在15℃初日以后，其余10個觀測樣地的藍莓開花始期均在15℃初日以前。總體看，穩(wěn)定通過13℃終日至藍莓開花始期Aa的變異系數(shù)最小、穩(wěn)定性最好，因此，定穩(wěn)定通過13℃終日后日平均氣溫≥10℃的活動積溫600℃·d以上藍莓即可進入開花始期。

2) 至藍莓開花盛期≥10℃的活動積溫(Aa)。從表4可知，2011年穩(wěn)定通過10℃終日至藍莓開花盛期的Aa為395.9～535.3℃·d，平均478.2℃·d，變異系數(shù)為0.093 6；11℃終日至藍莓開花盛期的Aa為395.9～546.5℃·d，平均480.1℃·d，變異系數(shù)為0.096 0；12℃終日至藍莓開花盛期的Aa為395.9～546.5℃·d，平均485.0℃·d，變異系數(shù)為0.097 7；13℃終日至藍莓開花盛期的Aa為710.4～882.9℃·d，平均807.7℃·d，變異系數(shù)為0.061 0；14℃終日和15℃終日至藍莓開花盛期的Aa相同，均為710.4～882.9℃·d，平均823.6 ℃·d，變異系數(shù)為0.065 2。

表4 觀測樣地各界限溫度2011年終日和2012年初日至藍莓開花盛期≥10℃的活動積溫(Aa)

2012年穩(wěn)定通過10℃初日至藍莓開花盛期的Aa為275.6～514.3℃·d，平均441.3℃·d，變異系數(shù)為0.141 9；11℃初日至藍莓開花盛期的Aa為275.6～481.2℃·d，平均402.7℃·d，變異系數(shù)為0.155 7；12℃初日至藍莓開花盛期的Aa為275.6～448.4℃·d，平均372.2 ℃·d，變異系數(shù)為0.180 3；13℃初日至藍莓開花盛期的Aa為182.3～363.2℃·d，平均294.1℃·d，變異系數(shù)為0.164 3；14℃初日至藍莓開花盛期的Aa為204.2～347.7℃·d、平均283.6℃·d為變異系數(shù)0.174 1，其中，觀測樣地杏山鎮(zhèn)大草坪的藍莓在14℃初日以前已經(jīng)進入開花盛期，15℃初日至藍莓開花盛期獲得的活動積溫為78.0～242.7℃·d，平均172.9℃·d，變異系數(shù)為0.284 6；觀測樣地杏山鎮(zhèn)大草坪和碧波鄉(xiāng)向塘村的藍莓在15℃初日以前已經(jīng)進入開花盛期。總體看，穩(wěn)定通過13℃終日至藍莓開花盛期的活動積溫的變異系數(shù)最小、穩(wěn)定性最好，穩(wěn)定通過13℃終日后≥10℃的Aa在700℃·d以上藍莓即可進入開花盛期。

2.2.2 有效積溫 從表5可知，觀測樣地2011年終日10～15℃至藍莓開花始期≥10℃的有效積溫(Ae)最大值為122.6～246.4℃·d，最小值為77.2～176.8℃·d，平均為90.5～208.9℃·d，變異系數(shù)為0.080 1～0.136 8，以15℃終日至藍莓開花始期有效積溫的變異系數(shù)最小，10℃終日至藍莓開花始期有效積溫的變異系數(shù)最大；10～15℃至藍莓開花盛期≥10℃的Ae最大值為185.3～310.6℃·d，最小值為125.9～220.5℃·d，平均為163.2～281.0℃·d，變異系數(shù)為0.095 6～0.128 1，以13℃終日至藍莓開花盛期有效積溫的變異系數(shù)最小，12℃終日至藍莓開花盛期有效積溫的變異系數(shù)最大。

觀測樣地2012年初日10～15℃至藍莓開花始期≥10℃有效積溫(Ae)最大值為42.6～122.3℃·d，最小值為8.7～77.1℃·d，平均為13.7～90.3℃·d，變異系數(shù)為0.137 1～0.933 1，以10℃終日至藍莓開花始期有效積溫的變異系數(shù)最小，15℃終日至藍莓開花始期有效積溫的變異系數(shù)最大；10～15℃至藍莓開花盛期≥10℃的Ae最大值為111.5～185.2℃·d，最小值為30.3～125.9℃·d，平均為77.6～163.0℃·d，變異系數(shù)為0.126 0～0.356 0，以10℃終日至藍莓開花盛期有效積溫的變異系數(shù)最小，15℃終日至藍莓開花盛期有效積溫的變異系數(shù)最大。總體看，各界限溫度的終日(初日)至藍莓開花始期和盛期有效積溫的穩(wěn)定性均低于同期活動積溫的穩(wěn)定性，對藍莓開花期的預報選擇Aa更接近實際，且計算更簡便。

表5 觀測樣地各界限溫度2011年終日和2012年初日至藍莓開花始期和盛花期≥10℃有效積溫(Ae)

2.3 藍莓開花氣象指標的驗證

2.3.1 2019年開花期及其13℃終日后日平均氣溫10℃的活動積溫 經(jīng)實地調(diào)查，2019年麻江縣烏卡坪和龍奔藍莓基地、丹寨縣興仁和龍坡藍莓基地的藍莓3月28日進入開花始期，4月5日前后進入盛花期，4月20日花期基本結(jié)束。氣象資料統(tǒng)計結(jié)果表明，3個藍莓基地2018年穩(wěn)定通過13℃終日均為11月5日，2019年穩(wěn)定通過12℃的初日均為3月26日，2019年穩(wěn)定通過13℃的初日均為4月5日。研究選擇的4個藍莓基地中，龍奔基地≥10℃活動積溫是3月28日超過600℃·d，烏卡坪、興仁和龍坡3個基地均于2019年3月29日超過600℃·d；≥10℃活動積溫超過700℃·d的時間龍奔基地是4月5日，烏卡坪、興仁和龍坡3個基地是2019年4月5日。該研究結(jié)果中，烏卡坪、興仁和龍坡基地的藍莓于3月29日開始開花、4月5日進入盛花期，龍奔基地的藍莓于3月28日開始開花、4月4日進入盛花期，與實際觀測的始花期和盛花期基本相符。

2.3.2 2020年開花期及其13℃終日后日平均氣溫≥10℃的活動積溫

經(jīng)實地調(diào)查，2020年麻江縣烏卡坪和龍奔藍莓基地3月21日進入開花始期，3月28-30日進入盛花期，4月15日前后花期基本結(jié)束；丹寨縣興仁和龍坡藍莓基地的藍莓3月25日進入開花始期，3月28-30日進入盛花期，4月15日前后花期基本結(jié)束。藍莓花期明顯早于2019年。氣象資料統(tǒng)計結(jié)果表明，各個藍莓基地2019年穩(wěn)定通過13℃終日均為10月25日，2020年穩(wěn)定通過12℃的初日均是4月24日，2020年穩(wěn)定通過13℃的初日均為4月26日。

研究選擇的4個藍莓基地中，龍坡基地2月19日≥10℃活動積溫超過600℃·d，烏卡坪和龍奔基地2月25日≥10℃活動積溫超過600℃·d，興仁基地2月26日≥10℃活動積溫超過600℃·d，龍坡、龍奔、烏卡坪和興仁基地≥10℃活動積溫超過700℃·d的日期分別為2月28日、3月5日、3月6日和3月8日。該研究結(jié)果中各基地藍莓于2月下旬至3月上旬進入始花和盛花期，與藍莓實際的開花時間相差25～30 d。原因是2019年11月至2020年3月藍莓基地休眠期氣溫(9.8～10.2℃)，較常年同期偏高1.8℃左右，2019年12月至2020年2月氣溫(8.0～8.4℃)較常年同期偏高2.0～2.1℃，短暫高溫多，藍莓結(jié)束休眠的次數(shù)偏多，導致休眠期延長，開花期落后于開花指標積溫出現(xiàn)的時間，與楊玉春等[5]的研究結(jié)果一致。

3 討論

藍莓開花與其他落葉果樹一樣具有遺傳性和生態(tài)適應(yīng)性，相同果樹樹種、品種的開花期在年際間存在差異，不同地區(qū)間差異更大，但開花所需溫度和積溫相對穩(wěn)定。對比各界限溫度的終日(初日)到藍莓開花始期獲得≥10℃活動積溫的變異系數(shù)，變異系數(shù)越小穩(wěn)定性越好。由于落葉果樹解除自然休眠(內(nèi)休眠)需要一定的冷量，兔眼藍莓晚熟品種7.2℃以下的溫度700 h左右才能順利通過休眠期[15-17]，落葉果樹需冷量具有遺傳性，因而不同果樹樹種、品種的需冷量存在差異；相同果樹樹種、品種在年際間存在差異，短暫高溫能抵消低溫、短暫高溫結(jié)束休眠的作用而使休眠期延長[5]。研究結(jié)果表明，藍莓開花的下限溫度為13℃，穩(wěn)定通過13℃終日后日平均氣溫≥10℃的活動積溫600℃·d以上藍莓即可進入開花始期，穩(wěn)定通過13℃終日后≥10℃的活動積溫(Aa)在700℃·d以上藍莓即可進入開花盛期，各界限溫度的終日(初日)至藍莓開花始期和盛期有效積溫(Ae)的穩(wěn)定性均低于同期Aa的穩(wěn)定性，對藍莓開花期的預報選擇Aa更接近實際。藍莓開花的下限溫度為13℃，與楊玉春等[5]的12.8℃藍莓進入淺休眠的結(jié)果基本一致。研究得出藍莓開花的積溫指標，但并未給出藍莓解除自然休眠所需的有效低溫時數(shù)這一限制因子，造成在極端暖冬年份下，藍莓開花時13℃終日后日平均氣溫≥10℃的活動積溫明顯高于指標值，與短暫高溫能抵消低溫，短暫高溫結(jié)束休眠的作用而使休眠期延長有關(guān)，準確預報特殊年份藍莓開花期，應(yīng)增加需冷量這一限制因子，還有待下一步深入研究，進一步完善藍莓開花的積溫指標。

4 結(jié)論

氣候正常年份麻江藍莓開花的下限氣溫為13℃，在需冷量滿足的情況下，當日平均氣溫穩(wěn)定通過13℃終日后，≥10℃的活動積溫達600℃·d以上時藍莓開始開花，≥10℃的活動積溫達700℃·d以上藍莓花盛開；結(jié)合黔東南藍莓種植區(qū)上年秋季至次年春季的氣溫實際，藍莓開花所需活動積溫相較于有效積溫更為穩(wěn)定，建議采用活動積溫對藍莓開花期進行預報。