基于實驗的黑木耳氣象服務指標研究

吳 慮,左 晉,周尚春,舒子倩,李舒穎,石 宇

(1.貴州省凱里市氣象局,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.貴州省麻江縣氣象局,貴州 麻江 556000;4.貴州省劍河縣氣象局,貴州 劍河 556000;5.貴州省貴陽市環(huán)境信息中心,貴州 貴陽 550000)

0 引言

劍河縣屬亞熱帶濕潤季風氣候,冬無嚴寒,夏無酷暑,溫和濕潤,年平均氣溫16.7 ℃,年平均降雨量1164.3 mm,年平均日照時數(shù)1236.3 h,年無霜期300 d左右。2017年劍河縣將黑木耳種植作為發(fā)展戰(zhàn)略和特色農(nóng)業(yè),大面積推廣種植黑木耳,截止至2020年全縣木耳種植超過10 000萬袋,種植范圍涵蓋所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)。但黑木耳栽培受氣象條件的制約,其產(chǎn)量不穩(wěn)定,商品率時好時壞。因此,利用氣候資源,科學制定種植制度,對劍河縣黑木耳產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的意義重大。

隨著黑木耳產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,為合理安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學依據(jù),針對黑木耳生長的氣候條件,生長周期等,前人已做了諸多研究[1-12]。如:板栗林下栽培黑木耳的耳芽形成較快,15 d即可全部形成耳芽,而露天全光模式的耳芽需要25 d才可全部形成。黑木耳在5～30 ℃之間菌絲均能生長,但是溫度<15 ℃菌絲生長緩慢,>28 ℃菌絲纖弱,下地后易出紅黃水,進而造成雜菌污染;黑木耳菌絲在5～35 ℃均可生長繁殖,最適溫度是20～28 ℃。在-40 ℃的低溫時菌絲仍能保持生命力。針對黑木耳生長發(fā)育適宜性氣象指標,前人已通過氣溫、濕度、日照、溫差等方面對貴州、汪清地區(qū)、綏陽縣、黔東南州等地開展了深入研究[13-17]。

劍河縣黑木耳種植模式有壩區(qū)與林下,目前尚無具體的針對縣域內(nèi)氣象條件對黑木耳影響的研究,且不同季節(jié)種植產(chǎn)量也有差異。本文通過實驗,研究分析黑木耳生長期與氣象要素之間的關(guān)系,探討黑木耳生長期適宜的氣象條件,確定黑木耳高產(chǎn)的氣象條件指標及災害性天氣指標,以期為劍河縣黑木耳產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供科學的氣候依據(jù),提高黑木耳產(chǎn)量、品質(zhì)、口感,在保證食用木耳安全性的基礎(chǔ)上增加經(jīng)濟效益[18]。

1 資料與方法

1.1 資料來源

文中黑木耳生育期、產(chǎn)量、同期氣象要素值等資料來自于2020年在劍河縣氣象局進行的林下和壩區(qū)黑木耳模擬種植實驗。

1.2 實驗設(shè)計

對黑木耳氣象適宜性指標、高溫氣象災害指標、低溫停止生長氣象指標等指標研究進行觀測實驗。

實驗品種:黑威半金。

實驗時段:2020年春季、秋季,與普通耳農(nóng)現(xiàn)有的種植時段一致。

實驗設(shè)備:溫濕度氣象觀測站、噴水器、支架等。

實驗地段:劍河縣氣象局大院內(nèi),設(shè)林下與壩區(qū)2個黑木耳微型模擬觀測站。

實驗處理:壩區(qū)黑木耳微型模擬觀測站建立在國家氣象觀測場內(nèi),地勢平坦、無遮擋,做長2.0 m、寬1.5 m、高0.1 m的出耳床,共放置菌棒200棒;林下黑木耳微型模擬觀測站建立在海拔低于劍河縣國家氣象觀測場3 m左右、樹齡3 a以上的周邊樹林內(nèi),樹間距3 m,做長2.0 m、寬1.5 m、高0.1m的出耳床,共放置菌棒200棒。2個模擬觀測站按照普通耳農(nóng)現(xiàn)有的種植方法進行木耳培育。

氣象要素觀測:林下種植模式氣象要素觀測,在林下黑木耳微型模擬觀測站新建氣溫、相對濕度兩要素微氣候觀測站,觀測1.5 m處的氣溫、相對濕度。壩區(qū)種植模式氣象要素觀測使用劍河縣國家氣象觀測場1.5 m處百葉箱內(nèi)氣溫、相對濕度、70 cm降水、風向風速、草溫。

黑木耳物候觀測記錄:在長方形微型模擬站內(nèi)的4個角和中心各選1棒,共5棒,進行定株觀測記錄,每周二、周五09時對黑木耳生長發(fā)育情況進行定株定時拍照記錄,每天巡視生長發(fā)育情況及觀測病蟲害發(fā)生情況。

黑木耳成熟采收標準及產(chǎn)量測定:耳片直徑達2 cm以上可采收,每天對木耳生長進行觀測,對達到采收標準耳片及時采收,記錄采摘日、鮮木耳采摘片數(shù)及重量,采用自然風干,對木耳干量、色澤進行記錄。

氣象災害觀測:通過實況觀測、調(diào)查等方式研究低溫、高溫等氣象災害對黑木耳的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑木耳微型模擬實驗結(jié)果分析

2.1.1 生育期對比 表1是2020年模擬實驗黑木耳生育期記錄數(shù)據(jù)。表中數(shù)據(jù)顯示,春季實驗黑木耳均于3月5日下棒,壩區(qū)黑木耳耳芽形成歷時27 d,耳芽形成到成熟采收歷時22 d,其生長周期為49 d;林下黑木耳的耳芽形成歷時34 d,耳芽形成到成熟采收歷時22 d,其生長周期56 d。2種種植模式相比,壩區(qū)耳芽形成比林下快7 d;耳芽形成到成熟采收所需時間基本相同,均為22 d。秋季實驗黑木耳均于11月3日下棒,黑木耳的耳芽形成歷時林下為14 d,壩區(qū)為24 d,林下耳芽形成歷時較壩區(qū)短。與春季相比,秋季林下耳芽形成歷時比春季短20 d,壩區(qū)耳芽形成歷時比春季短3 d。春季2種種植模式在相同的時間均出現(xiàn)了流耳現(xiàn)象;秋季種植的黑木耳耳芽形成后進行入低溫期,在田時間長,雜菌多,無收成。

表1 黑木耳生育期和災害發(fā)生情況Tab.1 Real observation of growth and development of black fungus

2.1.2 產(chǎn)量品質(zhì)特征 林下種植平均每棒采收58片,生重共計357.6 g,干重38.7 g,平均每片干重0.67 g;壩區(qū)平均每棒采收98片,生重共計536.4 g,干重54.9 g,平均每片干重0.56 g。優(yōu)質(zhì)木耳要求耳形美觀,呈碗狀,邊緣圓整、厚實,耳片筋脈少、顏色黑。林下在耳片形狀、厚度和耳片筋脈、耳片單片干重等方面方面明顯優(yōu)于壩區(qū),但顏色略黃。壩區(qū)耳片顏色偏黑,且數(shù)量優(yōu)于林下地區(qū)。

2.1.3 氣象要素對比 表2給出的是黑木耳種植各生育期平均氣溫、平均相對濕度值。數(shù)據(jù)表明,黑木耳下棒至出芽階段,春季壩區(qū)氣溫在5.1～32.7 ℃之間,平均氣溫14.6 ℃、平均草溫16.0 ℃、平均相對濕度78.1%、出芽時間27 d;春季林下氣溫在6.4～27.1 ℃之間、平均氣溫13.2 ℃、平均相對濕度82.6%、出芽時間34 d。秋季壩區(qū)平均氣溫13.1 ℃、平均草溫14.1 ℃、平均相對濕度80.4%、出芽時間24 d;秋季林下平均氣溫15.4 ℃、平均相對濕度74.0%、出芽時間14 d。經(jīng)對比,出耳速度最快的是秋季林下,其平均氣溫最高、平均相對濕度最小;出耳速度最慢的是春季林下,其平均氣溫為第二低、平均相對濕度最大。由此可見,出芽速度與生長環(huán)境溫度、濕度有關(guān),同樣的種植模式、適宜溫度和濕度范圍內(nèi),溫度越高,出芽速率越快,相對低濕可促進黑木耳出芽,這與前人研究結(jié)果是一致的。

表2 黑木耳種植各時段溫濕要素Tab.2 Temperature and humidity factors at different time periods of black fungus planting

出芽至成熟階段:壩區(qū)氣溫在6.1～29.1 ℃之間、平均氣溫14.7 ℃、草面平均溫度17.1 ℃、相對濕度79.5%。林下氣溫在8.8～32.1 ℃之間、平均氣溫14.5 ℃、平均相對濕度83.1%,生長環(huán)境溫度為14.5～17.1 ℃時,出芽至成熟階段均為22 d。觀測記錄表明,近地面草溫高于同期氣溫,黑木耳處于草面到氣溫觀測面之間,黑木耳菌棒底氣溫高于棒頂,出耳順序是菌棒下部先于上部,故可認為,當平均溫度在13.2～17.1 ℃間,溫度越高,耳片生長越快。

林下氣溫日較差在各階段均低于壩區(qū)氣溫與草溫,林下木耳生長環(huán)境溫度日較差小,同時因樹木遮擋,光照條件也較差。表明林下溫差刺激、光照刺激較壩區(qū)小,出芽率低于壩區(qū),但林下氣溫變化幅度小,濕度高于壩區(qū),耳片生長條件更適宜耳片生長,耳片質(zhì)量更好。

2.2 黑木耳生長氣象服務指標分析

2.2.1 黑木耳耳片生長適宜性氣象指標分析 表3是實驗黑木耳歷次采收日期、采收片數(shù)、平均每片重量及相關(guān)氣象要素值。表中數(shù)據(jù)表明,在適宜黑木耳耳片生長氣溫范圍內(nèi)、濕度條件滿足的情況下,黑木耳耳片生長速度隨溫度的升高而增加。壩區(qū)黑木耳:在氣溫16.9 ℃、草溫16.6 ℃、相對濕度86%時,2 d內(nèi)有29片達到可采收標準,生長速度14.5片/d,每片生重5.34 g;在氣溫16.9 ℃、草溫25.1 ℃、相對濕度71%時,5 d內(nèi)有58片達到可采收標準,生長速度11.6片/d,每片生重5.42 g;在氣溫22.5 ℃、草溫24.4 ℃、相對濕度70%時,4 d內(nèi)有155片達到可采收標準,生長速度38.8片/d,每片生重5.74 g;在氣溫25.2 ℃、草溫31.1 ℃、相對濕度75%時,3 d內(nèi)有123片達到可采收標準,生長速度41.1片/d,每片生重5.60 g;在氣溫25.7 ℃、草溫29.7 ℃、相對濕度75%時,2 d內(nèi)有103片達到可采收標準,生長速度51.5片/d,每片生重5.02 g。林下黑木耳:在氣溫22.0 ℃、相對濕度73%時,4 d內(nèi)有106片達到可采收標準,生長速度26.5片/d,每片生重6.29 g;在氣溫24.6 ℃、相對濕度76%時,3 d內(nèi)有88片達到可采收標準,生長速度29.3片/d,每片生重6.15 g;在氣溫27.0 ℃、相對濕度71%時,3 d內(nèi)有70片達到可采收標準,生長速度23.3片/d,每片生重6.01 g。

表3 黑木耳采收數(shù)量及氣象要素值Tab.3 Harvest yield and meteorological conditions of black fungus

由此可見,同一種植模式下,在濕度條件滿足的情況下,黑木耳耳片生長期內(nèi),耳片生長速度隨氣溫升高而加快,耳片生重增加;但當氣溫>22.5 ℃后,氣溫繼續(xù)升高,但耳片采收片數(shù)開始減少,耳片生重下降。由此可得出:耳片在相對濕度>70%,氣溫在5.1～32.7 ℃之間可以生長;在氣溫低于22.5 ℃時,氣溫越高,耳片生長速度越快。氣溫在22.0～22.5 ℃之間時,耳片生長速度最快。由此可初步得出耳片生長適宜性氣象指標,見表4。

表4 黑木耳生長適宜性氣象指標Tab.4 Indicators of meteorological elements of black fungus growth

表5 4月22日—5月5日氣溫與濕度條件Tab.5 Maximum temperature and humidity from April 22 to May 5

表6 秋冬季種植生長時段氣象要素Tab.6 Meteorological elements of planting and growing periods in autumn and winter

2.2.2 高溫高濕災害指標分析 在春季種植中,黑木耳5月5日左右耳片產(chǎn)生流耳現(xiàn)象,且林下比壩區(qū)更嚴重,經(jīng)菌業(yè)專家分析后,認為是氣溫、濕度條件導致,流耳現(xiàn)象一般對應高溫高濕。因此本文選取流耳現(xiàn)象出現(xiàn)前14 d溫濕度數(shù)據(jù),分析流耳產(chǎn)生的原因及溫濕度條件。根據(jù)實況觀測,4月22日—5月2日未出現(xiàn)流耳現(xiàn)象。在4月22—25日林下與壩區(qū)最高相對濕度均>75%,但日最高氣溫<25 ℃。4月27—29日壩區(qū)最高氣溫均達30 ℃,相對濕度59%～69%;林下站日最高氣溫在30.8～32.1 ℃之間,對應平均相對濕度61.9%～65.6%。在實況觀測中5日出現(xiàn)流耳現(xiàn)象,5月3—5日壩區(qū)日最高氣溫均>34 ℃,平均相對濕度均>70%;林下站日最高氣溫均>33.9 ℃,相對濕度均>69.5%。4月27日壩區(qū)日最高氣溫達30 ℃,日平均相對濕度69%;林下地區(qū)日最高氣溫高達32.1 ℃,相對濕度65.6%;該日壩區(qū)相對濕度與出現(xiàn)流耳現(xiàn)象時段相對濕度一致,僅日最高氣溫低于出現(xiàn)流耳時段;而林下地區(qū)日最高氣溫已高達32.1 ℃,相對濕度為65.6%,但未出現(xiàn)流耳現(xiàn)象。可初步得出:耳片出現(xiàn)流耳現(xiàn)象的條件為:日平均相對濕度>69%,日最高氣溫必須>32.1 ℃。

在實況觀測記錄中,林下地區(qū)流耳情況更為嚴重。根據(jù)前人研究結(jié)果,高溫高濕易導致木耳流耳,5月3—5日林下與壩區(qū)的日最高氣溫、日平均相對濕度差異較小。因此本文又對林下與壩區(qū)的氣溫日較差進行了分析,發(fā)現(xiàn)林下地區(qū)的日較差普遍小于壩區(qū),特別是5月5日,氣溫日較差相差1.2 ℃。可初步得出,在氣溫、濕度達到流耳條件下,氣溫日較差越小,流耳情況越嚴重。

2.2.3 停止生長低溫指標分析 在秋冬季種植實況觀測記錄中,林下及壩區(qū)木耳自11月17日、11月27日出芽后,耳芽幾乎無生長,經(jīng)菌業(yè)專家綜合分析,本輪種植的菌棒雜菌多,且未來一月已無繼續(xù)生長氣象條件,秋冬季種植實驗提前結(jié)束。

針對耳芽不生長情況,結(jié)合春夏季種植經(jīng)驗,采用從下棒至1月5日期間氣象觀測數(shù)據(jù),對木耳生長的氣象條件進行分析。下棒至出芽期間壩區(qū)平均氣溫13.1 ℃,相對濕度80.4%,林下地區(qū)平均氣溫15.4 ℃,相對濕度74.0%;出芽至1月5日壩區(qū)平均氣溫6.0 ℃,相對濕度74.4%,林下地區(qū)平均氣溫7.4 ℃,相對濕度75.5%。2個時段中濕度條件差異較小,但氣溫相差較大,其中出芽至1月5日時段平均氣溫低太多。對2個時段的平均氣溫<10 ℃與<5 ℃出現(xiàn)天數(shù)進行統(tǒng)計分析可知,在下棒至出芽時段壩區(qū)出現(xiàn)了6 d的平均氣溫<10 ℃,林下地區(qū)無平均氣溫<10 ℃日數(shù),林下地區(qū)從下棒至出芽為14 d,而壩區(qū)下棒至出芽為24 d;在濕度條件適宜耳芽生長情況下,考慮日平均氣溫<10 ℃為影響壩區(qū)下棒至出芽周期更長的原因。在出芽至1月5日,林下與壩區(qū)出現(xiàn)了30 d以上的日平均氣溫<10 ℃。壩區(qū)和林下分別出現(xiàn)了8 d和13 d的日平均氣溫<5 ℃,結(jié)合實況觀測,出芽至1月5日耳片無生長。可初步總結(jié)出:相對濕度條件滿足的情況下,當氣溫<10 ℃時,耳芽無生長。

2.2.4 氣象災害預警指標與防御措施 根據(jù)上述分析結(jié)果,結(jié)合黑木耳生長特點,提出劍河縣黑木耳農(nóng)業(yè)氣象災害預警指標及防御措施(表7)。

表7 劍河縣黑木耳氣象災害氣象服務指標及防御措施Tab.7 Jianhe County meteorological service indexes and prevention measures of meteorological disasters in black fungus

3 結(jié)論與討論

(1)林下與壩區(qū)春季黑木耳出耳周期為49～56 d。當平均溫度在13.2～17.1 ℃之間,氣溫越高,木耳生長周期越短。林下溫差刺激、光照刺激較壩區(qū)小,出芽率低于壩區(qū),但林下氣溫變化幅度小,濕度高于壩區(qū),耳片生長條件更適宜,耳片質(zhì)量更好。

(2)黑木耳適宜生長溫度條件:氣溫在5.1～32.7 ℃之間,草溫在3.6～42.5 ℃之間;最適宜生長溫度條件:氣溫在22.0～22.5 ℃之間,草溫在24.4～31.1 ℃之間;適宜濕度條件:相對濕度>70%。

(3)當氣象條件滿足日最高氣溫>32 ℃、相對濕度≥70%,會產(chǎn)生高溫災害,易造成木耳流耳;氣溫日較差越小,流耳情況越嚴重。生長環(huán)境氣溫<10 ℃時,抑制耳片生長。