藍莓萌芽氣象指標(biāo)的研究及應(yīng)用

梁 平， 倫緒勇， 楊勝榮*， 袁芳菊， 謝俊英， 白 慧， 龍先菊

(1.貴州省黔東南州氣象局， 貴州 凱里 556000； 2.貴州省凱里市氣象局， 貴州 凱里 556000)

藍莓(VacciniumSpp.)又稱藍梅、都柿、篤柿、甸果、嘟嗜和篤斯越桔等，為杜鵑花科(Vacciniaceae)越橘屬(Vaccinium)多年生灌木，起源于北美洲，因果實呈藍色而得名。貴州省麻江縣于2000年從南京中山植物園引種1 000株美國藍漿果在宣威鎮(zhèn)光明村進行栽培試驗獲得成功。2013年國家質(zhì)檢總局批準麻江縣為國家級出口食品農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全示范區(qū)，“麻江藍莓”質(zhì)量安全示范面積達0.21萬hm2[1]；2016年4月“麻江藍莓”通過國家質(zhì)檢總局地理標(biāo)志產(chǎn)品保護技術(shù)審查，獲得地理標(biāo)志產(chǎn)品稱號。隨著藍莓種植面積急劇增大，特別是出口藍莓基地均是大規(guī)模連片種植，各地塊間天然屏障、自然隔離較少，病原物日積月累，不僅極易造成大規(guī)模流行傳播，而且其產(chǎn)生的危害日益嚴重，導(dǎo)致藍莓整體質(zhì)量下降，產(chǎn)量減少。任艷玲等[1-4]對貴州麻江藍莓病蟲害發(fā)生情況調(diào)查顯示，灰霉病是主要侵染性病害之一，藍莓花期是灰霉病侵染的最佳物候期。由于各基地種植品系相近、花期相近，藍莓花期溫度、濕度特別適合灰霉病菌傳播，花受侵染嚴重影響坐果，而噴灑藥劑防治對授粉昆蟲又會產(chǎn)生不良影響，因此，防治較困難，造成的損失也大。

作物完成發(fā)育階段所需積溫基本恒定原理被廣泛用于作物發(fā)育期預(yù)測模型[5]。葉彩華等[6]通過比較不同指標(biāo)對應(yīng)北京櫻花發(fā)育階段所需積溫的穩(wěn)定性和物候模擬準確率得出黃花盛花期的下限溫度指標(biāo)。董海濤等[7]基于國際通用的SW(Spring Warming) 物候模型原理建立活動積溫、有效積溫和滑動積溫3種積溫模型，對丹東地區(qū)的桃樹盛花期進行模擬，確定了盛花期預(yù)報的較適宜預(yù)測模型。孫魯龍等[8]研究有效積溫與葡萄萌芽的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，萌芽早的葡萄品種對空氣有效積溫的依賴性較大，萌芽晚的葡萄品種萌芽進度受土壤有效積溫的影響更大。高蘇嵐等[9]的研究表明，有效積溫對不同品種荷花的催花效果不同。張東啟等[10]認為，相同葉位烤煙葉片成熟時其有效積溫的積累量相對穩(wěn)定。蔣江照等[11]研究認為，小白杏果皮顏色變化、可溶性固形物、總酸含量及糖酸比均與有效積溫具有較高的相關(guān)性。藍莓萌芽至開花是灰霉病防治的關(guān)鍵時期，但藍莓萌芽的氣象指標(biāo)和預(yù)報模型尚未見相關(guān)研究報道。因此，借鑒前人的研究經(jīng)驗，選擇氣象指標(biāo)構(gòu)建藍莓萌芽期氣象預(yù)報模型，旨在探明藍莓萌芽期氣象指標(biāo)，為藍莓灰霉病的防治提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來源

以黔東南州藍莓主要種植區(qū)域麻江縣和丹寨縣境內(nèi)種植的藍莓為研究對象，通過查詢、統(tǒng)計全國綜合氣象信息共享平臺(CIMISS)地面氣象觀測資料數(shù)據(jù)庫得到2011年10月1日至2012年4月30日麻江、丹寨2個國家氣象站和宣威、龍山及興仁等3個區(qū)域自動觀測站逐日氣溫資料。2012年藍莓物侯期觀測資料及藍莓樣地基本情況、藍莓萌芽期資料(表1)均來源于參考文獻[12-13]。

1.2 方法

1.2.1 計算樣地的日平均溫度 根據(jù)藍莓樣地均位于苗嶺主峰西南側(cè)、地理大環(huán)境和氣候環(huán)境基本相同的特點，依據(jù)氣溫隨海拔高度降低的特征規(guī)律，建立藍莓樣地逐日平均氣溫計算模型，以麻江、丹寨2個國家氣象站和宣威、龍山及興仁等3個區(qū)域自動氣象觀測站2011年10月1日至2012年4月30日逐日氣溫資料為基礎(chǔ)，分別計算13個樣地2011年10月1日至2012年4月30日逐日平均氣溫。根據(jù)藍莓樣地與基準觀測站處于同一小氣候區(qū)域內(nèi)，日平均氣溫隨海拔高度升降的規(guī)律，建立逐日平均氣溫計算線性模型或分段線性模型，不存在逆溫層的日期用線性模型(圖1A)，存在逆溫層的日期用分段線性模型(圖1B)。

表1 觀測樣地及藍莓品種的基本情況

線性模型：Ti=a-bHi

式中，Ti為第i個樣地的日平均氣溫，Hi為第i個樣地的海拔度，Hmin為逆溫層底的海拔高度，Hmax為逆溫層頂?shù)暮０胃叨?，a、b、a1、b1、a2、b2、a3、b3分別為線性系數(shù)，每天均有所不同。

圖1 逐日平均氣溫計算模型

1.2.2 計算下限溫度的活動積溫和有效積溫 下限溫度指標(biāo)是作物模型中計算積溫最基本的和必需的要素，采用相同的下限溫度指標(biāo)，以活動積溫和有效積溫2種不同的積溫模型統(tǒng)計相同發(fā)育階段得到的積溫不同[5-6，14-15]。根據(jù)藍莓開始生長發(fā)育要求溫度≥7.2℃，及2012年當(dāng)5日滑動平均氣溫穩(wěn)定通過10.2℃時藍莓開始葉芽萌動的觀測[12]，研究設(shè)定藍莓芽萌動的下限溫度為7.2℃和10.0℃，分別統(tǒng)計13個樣本地7.2℃和10.0℃的活動積溫(Aa)和有效積溫(Ae)。

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 確定下限溫度穩(wěn)定通過的初日和終日 采取5日滑動平均法確定日平均氣溫穩(wěn)定通過7.2℃和10.0℃的初終日期，即在任意連續(xù)5 d的日平均氣溫≥7.2℃(10.0℃)的最長一段時期內(nèi)，在第1個5 d中，挑選最先1個日平均氣溫≥7.2℃(10.0℃)的日期作為初日；在最后1個5 d中，挑選最末1個日平均氣溫≥7.2℃(10.0℃)的日期作為終日。根據(jù)藍莓種植區(qū)域每天日平均氣溫隨海拔高度演變情況，選擇日平均氣溫計算模型計算13個藍莓觀測樣地2011年10月1日至2012年4月30日逐日平均氣溫，利用下限溫度穩(wěn)定通過初日和終日確定方法統(tǒng)計確定穩(wěn)定通過7.2℃和10℃初(終)日期。

1.2.4 確定藍莓萌芽的氣象指標(biāo)和應(yīng)用檢驗 根據(jù)1.2.2中的公式計算13個樣本地2011年穩(wěn)定通過7.2℃、10℃的終日和2012年穩(wěn)定通過7.2℃、10℃的初日到藍莓萌芽的活動積溫和有效積溫，再利用Excel的統(tǒng)計功能計算其標(biāo)準差和變異系數(shù)，利用標(biāo)準差和變異系數(shù)確定活動積溫和有效積溫的穩(wěn)定性；選擇變異系數(shù)最小的且將80%以上的樣本地進入萌芽期的積溫值定為藍莓萌芽的積溫指標(biāo)。利用該指標(biāo)對建設(shè)在藍莓基地的小氣候自動觀測站2019年實地觀測資料進行統(tǒng)計分析，并選擇在麻江縣烏卡坪鎮(zhèn)、丹寨興仁鎮(zhèn)和麻江縣龍奔鎮(zhèn)藍莓基地進行應(yīng)用檢驗，以確定積溫指標(biāo)的正確性。

2 結(jié)果與分析

2.1 藍莓樣地日平均氣溫模擬

經(jīng)統(tǒng)計分析，麻江、丹寨、宣威、興仁和龍山5個基準點的氣溫資料與海拔高度的平均氣溫與海拔高度的相關(guān)系數(shù)為-0.924，通過0.01顯著性檢驗；其逐日平均氣溫與海拔高度由于逆溫層的存在，相關(guān)系數(shù)存在一定的差異，平均為-0.813，通過0.01的顯著性檢驗。

2.2 界限溫度初日和終日

從表2看出，13個藍莓觀測樣地2011年穩(wěn)定通過7.2℃和10℃終日日期、2012年穩(wěn)定通過7.2℃和10℃初日日期。2011年各觀測樣地穩(wěn)定通過10℃終日日期集中在11月29—30日、7.2℃終日日期集中于12月5—6日；2012年觀測樣地穩(wěn)定通過10℃初日日期海拔1 000 m以上的2個樣地均在3月25日，1 000 m以下的樣地集中在3月13—15日，而穩(wěn)定通過7.2℃初日日期集中在3月11—13日。同一小氣候區(qū)域、海拔高度相差不大的地點，某些年份穩(wěn)定通過某界限溫度的初(終)日的日期基本一致，在黔東南苗嶺山區(qū)較常見。

表2 觀測樣地穩(wěn)定通過7.2℃和10℃的終日和初日

2.3 活動積溫與有效積溫的穩(wěn)定性

從表3～5看出，7.2℃終日至藍莓萌芽的活動積溫為168.0～263.7℃·d，平均為215.4℃·d，標(biāo)準差為27.28℃·d，變異系數(shù)0.126 6；10℃終日至藍莓萌芽的活動積溫為145.1～229.1℃·d，平均為184.4℃·d，標(biāo)準差為21.72℃·d，變異系數(shù)0.117 8；7.2℃初日至藍莓萌芽的活動積溫為143.2～232.0℃·d，平均為180.5℃·d，標(biāo)準差為24.4℃·d，變異系數(shù)0.135 2；10℃初日至藍莓萌芽的活動積溫為113.2～196.9℃·d，平均為148.2℃·d，標(biāo)準差為26.0℃·d，變異系數(shù)0.175 6。表明，穩(wěn)定通過7.2℃、10℃的初(終)日至藍莓萌芽的活動積溫均具有較好的穩(wěn)定性。相比而言，10℃終日、7.2℃終日、7.2℃初日和10℃初日至藍莓萌芽的活動積溫穩(wěn)定性依次減小，且前3者差異較小。

7.2℃終日至藍莓萌芽的有效積溫為70.5～105.2℃·d，平均為83.5℃·d，標(biāo)準差為10.73℃·d，變異系數(shù)0.128 5；10℃終日至藍莓萌芽的有效積溫為34.9～57.9℃·d，平均為42.9℃·d，標(biāo)準差為 6.99℃·d，變異系數(shù)0.162 9；7.2℃初日至藍莓萌芽的有效積溫為64.0～102.5℃·d，平均為79.2℃·d，標(biāo)準差為11.35℃·d，變異系數(shù)0.143 3；10℃初日至藍莓萌芽的有效積溫為33.2～56.9℃·d，平均為42.0℃·d，標(biāo)準差為6.97℃·d，變異系數(shù)0.166 1。表明，穩(wěn)定通過7.2℃、10℃的初(終)日至藍莓萌芽的有效積溫具有較好的穩(wěn)定性。相對而言，7.2℃終日、7.2℃初日、10℃終日、10℃初日至藍莓萌芽的有效積溫的穩(wěn)定性依次下降，但差異不大。

表3觀測樣地穩(wěn)定通過7.2℃和10℃的終日(初日)到藍莓萌芽的活動積溫

Table 3 Active accumulated temperatures from final (initial) day of sample plots passing through 7.2℃ and 10℃ to blueberry bud germination

℃·d

表4 觀測樣地穩(wěn)定通過7.2℃和10℃的終日(初日)到藍莓芽萌芽的有效積溫

表5不同下限溫度初(終)日至萌芽的活動積溫和有效積溫統(tǒng)計特征值

Table 5 Statistical characteristic values of Aa and Ae from the beginning (end) to germination with different lower temperature limits

℃

2.4 藍莓萌芽氣象指標(biāo)的確定與應(yīng)用

2.4.1 藍莓萌芽氣象指標(biāo)的確定 根據(jù)2.3中對7.2℃、10℃初(終)日至藍莓萌芽的活動積溫和有效積溫統(tǒng)計分析，結(jié)合對比變異系數(shù)大小，確定藍莓萌芽的積溫指標(biāo)為氣溫穩(wěn)定通過10℃終日后，≥10℃的活動積溫≥195℃·d，或者氣溫穩(wěn)定通過7.2℃終日后，≥7.2℃的有效積溫≥90℃·d。

對藍莓萌芽期和日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃初日日期進行對比發(fā)現(xiàn)，各樣地藍莓的萌芽期均在日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃以后，說明只有當(dāng)日平均氣溫大于10℃時藍莓才能開始萌芽；且藍莓萌芽當(dāng)天氣溫80%以上的樣地高于15.0℃、萌芽前5天平均氣溫80%樣地高于12.3℃。據(jù)此，藍莓普遍進入萌芽期的氣象指標(biāo)修正為當(dāng)氣溫穩(wěn)定通過10℃終日后≥10℃的活動積溫≥195℃·d，或者氣溫穩(wěn)定通過7.2℃初日后≥7.2℃的有效積溫≥90℃·d，且連續(xù)5 d的平均氣溫≥12.3℃。

2.4.2 藍莓萌芽氣象指標(biāo)應(yīng)用 從圖2看出，藍莓基地小氣候?qū)崪y日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃終日的≥10℃活動積溫、和日平均氣溫穩(wěn)定通過7.2℃終日的≥7.2℃有效積溫逐日演變情況。其中，10℃活動積溫數(shù)據(jù)顯示，烏卡坪、興仁和龍奔3個藍莓基地的活動積溫均于2019年2月2日開始10℃活動積溫≥195℃·d；理論上講2月6日3個基地的藍莓均進入了萌芽期，但是由于烏卡坪藍莓基地2月8日至3月19日、興仁藍莓基地2月8日至3月20日、龍奔藍莓基地2月8日至3月18日出現(xiàn)持續(xù)低溫天氣，連續(xù)5 d平均氣溫≤12.3℃，藍莓萌芽生長基本停止，因此，可以在理論上確定3個基地的藍莓于3月18—20日進入萌芽期。7.2℃有效積溫數(shù)據(jù)顯示3個藍莓基地分別于3月13—15日7.2℃有效積溫≥90℃·d；理論上講3月15日進入萌芽期。對連續(xù)5 d的平均氣溫進行滑動平均統(tǒng)計結(jié)果顯示，烏卡坪、興仁和龍奔3個基地連續(xù)5 d的平均氣溫≥12.3℃的時間分別是2月6日、3月20日和2月6日。經(jīng)2月24日實地調(diào)查表明，3個基地的藍莓均處于萌芽期。由此證明，得出的藍莓萌芽的氣象指標(biāo)符合實際，并且10℃活動積溫指標(biāo)更接近實際。

圖2 2019年藍莓基地實測10℃活動積溫、7.2℃有效積溫的變化趨勢

Fig.2 Variation trend of active accumulated temperature at 10℃ and effective accumulated temperature at 7.2℃ in blueberry base in 2019

3 結(jié)論與討論

藍莓萌芽的氣象指標(biāo)為氣溫穩(wěn)定通過10℃終日后≥10℃的活動積溫≥195℃·d，或者氣溫穩(wěn)定通過7.2℃終日后≥7.2℃的有效積溫≥90℃·d，且連續(xù)5 d的平均氣溫≥12.3℃。計算藍莓萌芽積溫的下限溫度以7.2℃或10℃均可，遵循從優(yōu)原則，以10℃為藍莓萌芽的下限溫度更符合實際。

在同一小氣候區(qū)內(nèi)，根據(jù)氣溫隨海拔高度增加下降的規(guī)律、建立氣溫計算線性模型或分段線性模型，可用于計算相關(guān)點的氣溫，且可以利用此方法彌補氣溫觀測站的不足。

氣溫通過7.2℃和10℃的初(終)日至藍莓萌芽所需活動積溫、有效積溫都具有較好的穩(wěn)定性，但存在差異。根據(jù)其變異系數(shù)大小，在活動積溫中，穩(wěn)定通過10℃終日至藍莓萌芽活動積溫最穩(wěn)定，其次是7.2℃終日至藍莓萌芽活動積溫；而有效積溫則是7.2℃終日和7.2℃初日至藍莓萌芽的積溫比10℃的積溫穩(wěn)定性稍好，7.2℃終日至藍莓萌芽的有效積溫最穩(wěn)定。