貴州瑪瑙紅櫻桃種植氣候適宜性區(qū)劃

譚 文， 楊世瓊， 李忠燕， 左 晉*， 喬 光， 曾曉珊

(1.貴州省山地氣候環(huán)境研究所， 貴州 貴陽 550002； 2.貴州省氣候中心，貴州 貴陽 550002； 3.貴州大學(xué) 農(nóng)業(yè)生物工程研究院， 貴州 貴陽 550025)

0 引言

【研究意義】櫻桃果實色澤艷麗，營養(yǎng)豐富，口感風(fēng)味極佳，有果中珍品的美譽，其在落葉果樹中成熟期最早，號稱百果之先、開春第一果[1]。櫻桃由于果實成熟期正值早春，病蟲害尚未發(fā)生，易達(dá)到綠色果品生產(chǎn)的要求，是當(dāng)前種植效益較高的水果之一。瑪瑙紅櫻桃是經(jīng)多年選育而成的地方優(yōu)良品種，果實為橢圓形，果肉厚，風(fēng)味佳，品質(zhì)上乘。因成熟期果實鮮紅亮麗、紅中透紫，像晶瑩剔透的紅瑪瑙，故稱瑪瑙紅櫻桃[2]。瑪瑙紅櫻桃亮麗的外觀和上乘的風(fēng)味深受消費者青睞，該產(chǎn)業(yè)已成為部分地方農(nóng)戶增收的支柱產(chǎn)業(yè)之一。因此，研究氣象因子對瑪瑙紅櫻桃生長的影響，對實現(xiàn)其種植氣候趨利避害和擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)區(qū)栽培，促進(jìn)瑪瑙紅櫻桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】影響瑪瑙紅櫻桃果實品質(zhì)的因素很多，除了品種自身的遺傳特性外，還受氣象條件、土壤條件和栽培技術(shù)等其他因素影響，其中，氣候因子在果實品質(zhì)形成過程中起關(guān)鍵作用。張軍等[3]研究了瑪瑙紅櫻桃品種的選育過程、豐產(chǎn)特性和栽培要點。隨后，多位學(xué)者針對瑪瑙紅櫻桃種植技術(shù)進(jìn)行深入研究[4-6]，探明瑪瑙紅櫻桃裂果現(xiàn)象的主要原因，提出了相應(yīng)預(yù)防措施，并制定了瑪瑙紅櫻桃栽培規(guī)范以提高果實經(jīng)濟(jì)價值[7]。喬光[8]研究表明，施腐熟有機(jī)肥20 kg/株，復(fù)合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)0.4 kg/株更有利于瑪瑙紅櫻桃的生長發(fā)育。王健寧等[9]認(rèn)為，蘋果枝條炭30 g/kg處理的隸屬函數(shù)值的均值最高，有效改善瑪瑙紅櫻桃生理生化特性，可用于其豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培。袁靜等[10]研究發(fā)現(xiàn)，溫度對櫻桃生長的影響結(jié)果：受大棚內(nèi)小氣候影響，棚內(nèi)大櫻桃開花與成熟期均較棚外的提早，有效避開不利天氣的影響，實現(xiàn)提早上市的同時又增加產(chǎn)量，延長供應(yīng)期，進(jìn)而實現(xiàn)較高的經(jīng)濟(jì)效益。王冰等[11]研究了煙臺市大棚櫻桃品質(zhì)與小氣候因子的相關(guān)性，并確定適宜煙臺市大棚甜櫻桃生產(chǎn)的最佳棚內(nèi)氣候條件。李德章等[12]結(jié)合納雍農(nóng)業(yè)科技示范園近10年種植記錄資料，分析了瑪瑙紅櫻桃的種植氣象條件。【研究切入點】當(dāng)前關(guān)于瑪瑙紅櫻桃的研究多集中于品種選育、栽培方法、病蟲害形成機(jī)理及其防治措施等方面。有關(guān)氣候條件對貴州瑪瑙紅櫻桃品質(zhì)影響的研究鮮見報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】選取貴州瑪瑙紅櫻桃為研究對象，測定貴州赫章、納雍及福泉等8個不同氣候特征果園的瑪瑙紅櫻桃外觀品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)，分析品質(zhì)指標(biāo)氣候因子的相關(guān)性，確定種植區(qū)劃的主要影響氣象因子及閾值采用GIS技術(shù)對貴州瑪瑙紅櫻桃種植氣候適宜性進(jìn)行區(qū)劃，以期為逐漸削減或取消非優(yōu)質(zhì)區(qū)瑪瑙紅櫻桃面積，擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)區(qū)栽培范圍和提高櫻桃產(chǎn)質(zhì)量提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料來源

數(shù)據(jù)來源于貴州省瑪瑙紅櫻桃多年物候期觀測資料、發(fā)育與分布狀況調(diào)查資料、品質(zhì)化驗數(shù)據(jù)、地理信息DEM數(shù)據(jù)及氣象數(shù)據(jù)資料等。其中，氣象數(shù)據(jù)資料包括1990—2019年貴州省84個國家氣象觀測站常規(guī)氣象數(shù)據(jù)、8個瑪瑙紅櫻桃采樣點的鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動站逐日最高氣溫、最低氣溫、平均氣溫和日照時數(shù)等。

1.2 樣品采集與分析

1.2.1 采樣點布設(shè)與樣品采集 2020年4—5月在貴州瑪瑙紅櫻桃主產(chǎn)區(qū)根據(jù)不同氣候特征選擇品種相同、樹齡相近且均為成熟果林的8個瑪瑙紅櫻桃果園(圖1)，按照東、南、西、北4個方位，隨機(jī)選取有葉片無病害的中長枝枝條，對大小一致、充分成熟的果實進(jìn)行取樣。隨機(jī)選取100顆瑪瑙紅櫻桃鮮果，用游標(biāo)卡尺測量果實橫、縱徑，記錄是否裂果，用天平稱取百粒重。樣品用密封袋承裝、標(biāo)號、冷藏存放并送檢。

1.2.2 指標(biāo)測定 檢測指標(biāo)包括可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸、糖酸比和維生素C。采用折光儀法測定可溶性固形物，硫酸-苯酚法測定可溶性糖，酸堿滴定法測定可滴定酸，液相色譜法測定維生素C含量[13]。計算果形指數(shù)、可食率和單果重。

果型指數(shù)=縱徑/橫徑

可食率=[(單果重-鮮核重-果柄重)/單果重]×100%

單果重=百粒重/100粒

1.3 區(qū)劃模型

利用GIS技術(shù)，建立各氣候分區(qū)指標(biāo)與地理地形因子(經(jīng)度、緯度、海拔高度)關(guān)系模型。根據(jù)模型在GIS平臺進(jìn)行地理信息插值推算，將各指標(biāo)的氣象站點數(shù)據(jù)演變?yōu)閱我蜃用鏍罡窬W(wǎng)數(shù)據(jù)，將年平均氣溫、休眠期(11月至次年1月)需冷量(休眠期≤7.2℃累積小時數(shù))、2—4月日照時數(shù)、晚霜日、4月氣溫日較差和陰雨日數(shù)在GIS平臺進(jìn)行疊加處理，獲得貴州瑪瑙紅櫻桃氣候適宜性區(qū)劃圖。

年平均氣溫=-0.819λ-0.551φ-0.006H+123.438

休眠期需冷量=198.854λ+135.181φ+1.009H-24 937.040

晚霜日=9.185λ+6.208φ+0.047H-1 146.332

4月氣溫日較差=-0.364λ-0.268φ+54.372

4月陰雨日數(shù)=1.519λ+0.655φ+0.003H-167.263

式中，λ為經(jīng)度，φ為緯度，H為海拔高度。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2019、SPSS 25.0和Arc map 10.3對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析與繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 貴州不同產(chǎn)區(qū)瑪瑙紅櫻桃的品質(zhì)特征

2.1.1 外觀品質(zhì) 由表1可知，瑪瑙紅櫻桃單果重：福泉最大，達(dá)4.40 g；桐梓次之，為4.16 g；大方最小，為2.17 g。果形指數(shù)：赫章最大，為1.14，顯著高于其他產(chǎn)區(qū)；烏當(dāng)最小，為0.89，其橫徑大于縱徑；其余6個樣品果形指數(shù)為1.01～1.05，均為縱徑略大于橫徑。可食率：8個樣品均在90%以上，以桐梓最大，達(dá)93.01%；納雍次之，為92.26%；烏當(dāng)最小，為90.51%。

表1 貴州不同產(chǎn)區(qū)瑪瑙紅櫻桃的外觀品質(zhì)

2.1.2 營養(yǎng)品質(zhì) 從表2看出，瑪瑙紅櫻桃可溶性固形物：赫章最高，為18.20%，顯著高于其采樣品；六枝最低，為10.13%；可溶性糖：赫章最高，為20.35%，顯著高于其采樣品；烏當(dāng)最低，為6.03%。可滴定酸：烏當(dāng)最高，為6.25 g/kg，顯著高于除福泉和六枝外的其采樣品；大方最低，為3.89 g/kg。糖酸比：赫章最大，為45.91，顯著高于其采樣品；烏當(dāng)最小，為9.66。維生素C：烏當(dāng)最高，為96.17 mg/100 g；六枝最少，27.86 mg/100 g。表明，赫章瑪瑙紅櫻桃果實偏小，含水量低，風(fēng)味偏甜；烏當(dāng)?shù)墓麑嵭。S生素C含量高，風(fēng)味偏酸；其余6個樣品果實多數(shù)較大，維生素C含量較高，風(fēng)味偏酸甜。

表2 貴州不同產(chǎn)區(qū)瑪瑙紅櫻桃的營養(yǎng)品質(zhì)

2.2 瑪瑙紅櫻桃品質(zhì)指標(biāo)與氣象因子的相關(guān)性

從表3看出，瑪瑙紅櫻桃休眠期需冷量與果實單果重和縱徑呈顯著負(fù)相關(guān)，與橫徑呈極顯著負(fù)相關(guān)；與可溶性固形物、可溶性糖和糖酸比呈顯著正相關(guān)，與果形指數(shù)呈極顯著正相關(guān)。在萌動至成熟期，4月氣溫日較差與可溶性固形物、可溶性糖、糖酸比和果形指數(shù)呈極顯著正相關(guān)；平均氣溫與可食率、2—4月日照時數(shù)與果形指數(shù)呈顯著正相關(guān)；降水量與瑪瑙紅櫻桃各指標(biāo)相關(guān)性不顯著。因此，適當(dāng)增加休眠期需冷量和4月氣溫日較差有利于果實內(nèi)含物的形成和積累。

表3 瑪瑙紅櫻桃品質(zhì)指標(biāo)與氣象指標(biāo)的相關(guān)性

2.3 氣候適宜性區(qū)劃指標(biāo)的閾值

依據(jù)瑪瑙紅櫻桃品質(zhì)與關(guān)鍵氣象因子的數(shù)理分析統(tǒng)計結(jié)果，最終選取年平均氣溫、休眠期需冷量、2—4月日照時數(shù)和4月氣溫日較差作為瑪瑙紅櫻桃氣候適宜性的主要指標(biāo)；結(jié)合實際生產(chǎn)及專家意見，增加晚霜日、陰雨日數(shù)作為瑪瑙紅櫻桃氣候適宜性的主要指標(biāo)。

根據(jù)貴州省瑪瑙紅櫻桃氣候適宜性區(qū)劃指標(biāo)閾值確定為適宜區(qū)、次適宜區(qū)和不適宜區(qū)3個等級(表4)。瑪瑙紅櫻桃適宜生長區(qū)氣候特征：年平均氣溫為11.5～14.5℃，休眠期需冷量≥1 000.0 h，2—4月日照時數(shù)≥310.0 h，晚霜日<70.0 d，4月氣溫日較差≥8.5℃，4月陰雨日數(shù)≤12.0 d。次適宜區(qū)氣候特征：年平均氣溫為10.0～11.4℃或14.6～15.5℃，休眠期需冷量900.0～999.9 h，2—4月日照時數(shù)260.0～309.9 h，晚霜日70.0～89.9 d，4月氣溫日較差7.5～8.4℃，4月陰雨日數(shù)12.1～14.0 d。不適宜區(qū)氣候特征：年平均氣溫為<10.0℃或>15.5℃，休眠期需冷量<900.0 h，2—4月日照時數(shù)<260.0 h，晚霜日≥90.0 d，4月氣溫日較差<7.5℃，4月陰雨日數(shù)>14.0 d。

2.4 適宜性分區(qū)

從圖2看出，貴州瑪瑙紅櫻桃種植氣候適宜區(qū)主要分布在海拔1 300～1 600 m的納雍縣和1 700～2 050 m的盤州市、水城縣、普安縣，該區(qū)域休眠期需冷量充足，全年氣溫適宜，瑪瑙紅櫻桃能安全渡過休眠，進(jìn)行新的枝梢生長和開花結(jié)果；晚霜期在3月上旬之前，霜凍災(zāi)害對其幼果生長影響較小；果實生長季內(nèi)日照充足，氣溫日較差大，利于果實干物質(zhì)、內(nèi)在品質(zhì)的形成及果實著色；果實膨大至成熟期的陰雨日數(shù)較其他地區(qū)少，但納雍縣仍有10～12 d，易造成裂果，不利于果實營養(yǎng)成分的累積，可搭建避雨設(shè)施，減輕降水多帶來的影響；同時，冬春連旱、冰雹災(zāi)害高發(fā)時期，應(yīng)加強(qiáng)防范設(shè)施建設(shè)，做好防范準(zhǔn)備。

次適宜區(qū)主要分布在貴陽市中部以南(海拔1 000m以上)、畢節(jié)市(海拔2 050 m以下)、黔南州(海拔1 050 m以上)、黔東南州(海拔700～1 500 m)、遵義市西部和南部(海拔700～1 300 m)，該區(qū)域內(nèi)休眠期需冷量能確保瑪瑙紅櫻桃順利渡過休眠，進(jìn)行新的枝梢生長和開花結(jié)果；全年氣溫較適宜，能保證果樹的正常生長發(fā)育。除赫章縣和威寧縣外，大部區(qū)域晚霜期在3月上旬之前，霜凍災(zāi)害對其幼果生長影響較小；赫章縣和威寧縣次適宜區(qū)晚霜期雖在3月下旬之前，該區(qū)域春季回溫較其他地區(qū)晚，瑪瑙紅櫻桃生育期也明顯晚于其他地區(qū)，因此，霜凍災(zāi)害對其幼果生長影響不大。除西部地區(qū)外，次適宜區(qū)果實生長季內(nèi)日照時數(shù)、氣溫日較差略小于適宜區(qū)，陰雨日數(shù)略多于適宜區(qū)。總體利于果實干物質(zhì)、內(nèi)在品質(zhì)的形成及果實著色，但產(chǎn)量和品質(zhì)略差于適宜區(qū)。東部次適宜區(qū)在果實膨大至成熟期的陰雨日數(shù)為12～14 d，發(fā)生10 d以上陰雨天氣的概率較高，建議該區(qū)域果園搭建避雨設(shè)施，減輕降水多和輕冰雹災(zāi)害帶來的影響。西部次適宜區(qū)光照充足、晝夜溫差大，利于果實產(chǎn)量和品質(zhì)的形成，但冬春連旱發(fā)生的可能性較大，應(yīng)安裝灌溉設(shè)施，如遇干旱可平穩(wěn)供水，減少落花落果和提高坐果率。

不適宜區(qū)主要分布在貴州省南部和北部。南部地區(qū)冬季氣溫高，休眠期需冷量累積不足，不能確保瑪瑙紅櫻桃順利渡過休眠，從而影響果樹開花結(jié)果，無法形成產(chǎn)量。北部地區(qū)萌動至成熟期日照時數(shù)較少，不利于果實產(chǎn)量和品質(zhì)的形成。因此，若該區(qū)域發(fā)展瑪瑙紅櫻桃產(chǎn)業(yè)建議先引種試驗。

3 討論

由于烏當(dāng)區(qū)下壩鄉(xiāng)瑪瑙紅櫻桃于2020年4月多次遭受冰雹災(zāi)害，品質(zhì)和產(chǎn)量均受到嚴(yán)重影響。考慮樣本環(huán)境統(tǒng)一性，利用瑪瑙紅櫻桃萌動至成熟期生長期間氣象資料，結(jié)合其品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，選取未遭受明顯氣象災(zāi)害影響區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模。研究發(fā)現(xiàn)，萌動至成熟期年平均氣溫升高有利于瑪瑙紅櫻桃果實大小和重量的增加，但可能會導(dǎo)致內(nèi)含物的降低，且氣溫日較差越大，越有利于果實營養(yǎng)成分的積累，從而提高產(chǎn)量。多位學(xué)者在釀酒葡萄[14]、冰糖橙[15]及庫爾勒香梨[16]等果樹也得出相似結(jié)論。成熟期降水過多不利于果實營養(yǎng)成分累積，易造成裂果，影響其經(jīng)濟(jì)價值，與徐富軍等[7]的研究結(jié)果一致。休眠期需冷量高的地區(qū)果實營養(yǎng)成分含量越高，但果實大小和重量可能略差于需冷量低的地區(qū)。宋永宏等[17]研究表明，需冷量減少有利于休眠解除，但櫻桃芽提早萌動不利于其抵抗晚霜，從而造成損失，在一定程度上影響櫻桃的露天栽培。依據(jù)瑪瑙紅櫻桃品質(zhì)與關(guān)鍵氣象因子的數(shù)理分析統(tǒng)計，結(jié)合生產(chǎn)實際，篩選并確定其氣候適宜性指標(biāo)，完成貴州瑪瑙紅櫻桃種植氣候適宜性區(qū)劃，將全省劃分為適宜區(qū)、次適宜區(qū)和不適宜區(qū)。區(qū)劃結(jié)果為貴州瑪瑙紅櫻桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展和合理擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)區(qū)栽培范圍提供了理論依據(jù)，但該結(jié)果僅根據(jù)1年數(shù)據(jù)結(jié)合生產(chǎn)實際分析得出，還需繼續(xù)開展相關(guān)試驗，進(jìn)一步完善區(qū)劃指標(biāo)。

4 結(jié)論

綜合考慮影響瑪瑙紅櫻桃外觀品質(zhì)和營養(yǎng)成分形成較為關(guān)鍵的氣候因子，選取萌動期至成熟期年平均氣溫、休眠期(11月至次年1月)需冷量、2—4月日照時數(shù)、晚霜日、4月氣溫日較差和陰雨日數(shù)作為劃分瑪瑙紅櫻桃氣候適宜性的主要指標(biāo)，每個指標(biāo)分3級，對應(yīng)適宜區(qū)、次適宜區(qū)和不適宜區(qū)；各主導(dǎo)因子的適宜范圍為年平均氣溫11.5～14.5℃，休眠期需冷量≥1 000.0 h，2—4月日照時數(shù)≥310.0 h，晚霜日<70.0 d，4月氣溫日較差≥8.5℃，4月陰雨日數(shù)≤12.0 d。采用GIS技術(shù)對貴州瑪瑙紅櫻桃種植氣候適宜性進(jìn)行區(qū)劃，適宜區(qū)主要分布在納雍縣、盤州市、水城縣和普安縣；次適宜區(qū)主要分布在貴陽市中部以南、畢節(jié)市、黔南州、黔東南州、遵義市西部和南部；不適宜區(qū)主要分布在貴州省南部和北部。