主要氣象因子對火龍果開花結(jié)果物候期的影響

金吉林， 張 波， 于 飛， 張綠萍， 熊啟源， 吳佳海*

(1.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 果樹研究所， 貴州 貴陽 550006； 2.貴州省山地環(huán)境氣候研究所， 貴州 貴陽 550002； 3.羅甸郎當(dāng)種養(yǎng)殖合作社，貴州 羅甸 550100)

火龍果為新興南亞熱帶特色水果，近年來國內(nèi)種植面積發(fā)展較快[1]，貴州省將其列為重點發(fā)展的6大精品水果之一。截至2018年，貴州省火龍果種植面積約5 870 hm2，位居中國第3位，其中羅甸種植面積約2 530 hm2，占貴州種植面積的43%左右，是貴州火龍果種植最集中的區(qū)域。果樹物候期變化是其生長節(jié)律與外界環(huán)境條件共同作用的結(jié)果，尤以氣象條件影響較大，物候期與一年中氣候的季節(jié)性變化相吻合[2]。物候現(xiàn)象是指示氣候及自然環(huán)境變化的重要指標(biāo)，了解植物物候與氣候要素的關(guān)系，可為研究氣候變化對植物栽培、育種和管理的影響提供重要的理論基礎(chǔ)。目前氣象因子對火龍果物候期尤其是對開花結(jié)果物候期影響的分析較少[3]。鑒于此，選取貴州火龍果種植面積最大的羅甸火龍果基地的氣象觀測資料及火龍果現(xiàn)蕾、開花、成熟的物候期資料進(jìn)行統(tǒng)計，分析火龍果現(xiàn)蕾、開花、成熟期與氣象因子之間的關(guān)系，以期為貴州火龍果早春促花、秋后延長等錯季栽培補光及其防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗火龍果果園位于羅甸縣龍坪鎮(zhèn)五星村，平均海拔480 m，年均溫21.6℃，年均降雨量1 150 mm左右，平均日照時數(shù)為1 300～1 500 h,無霜期335 d左右，屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候。試驗果園為山地，土壤肥力中等，管理水平中上等。

1.2 試驗材料

供試材料為貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所選育的紫紅龍火龍果(Hylocereusundatuscv. Zihonglong)，試驗果園面積6.67 hm2，火龍果于2010年種植，2012開始結(jié)果，2014進(jìn)入豐產(chǎn)期。氣象資料來源于羅甸縣氣象局2017—2019年連續(xù)3年氣象觀測資料，統(tǒng)計每年3月20日至12月20日(火龍果生長期間)均溫、降水、日照時數(shù)及>20℃活動積溫；同時統(tǒng)計2017—2020年4月1日至5月20日(火龍果首批現(xiàn)蕾時間)>20℃活動積溫、月均溫、逐日日均溫、總?cè)照諘r數(shù)、有日照天數(shù)、降水及逐日降水量。

1.3 試驗方法

試驗時間為2017年3月至2020年6月。2017—2019年觀測記載每批次火龍果現(xiàn)蕾、開花及成熟時間，并記載2020年4月1日至5月20日首批現(xiàn)蕾時間?，F(xiàn)蕾、開花時間為果園60%以上現(xiàn)蕾、開花的時間；果面全紅即為成熟，60%以上果實達(dá)成熟標(biāo)準(zhǔn)記為成熟時間。根據(jù)火龍果現(xiàn)蕾、開花、成熟期對應(yīng)的氣象資料，分析主要氣象因子對火龍果開花結(jié)果物候期的影響。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003、SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及線性回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 2017—2019年火龍果的開花結(jié)果物候期

火龍果全年開花批次決定結(jié)果的批次。從表1看出，2017年火龍果首批現(xiàn)蕾時間為5月20日，末批現(xiàn)蕾時間為10月2日；其間包含10批次開花，分別為6月3批、7月2批、8月2批、9月1批和10月2批。2018年首批現(xiàn)蕾時間為6月4日，末批現(xiàn)蕾時間為10月5日；其間包含8批次開花，分別為6月1批、7月2批、8月1批、9月2批和10月2批。2019年首批現(xiàn)蕾時間為6月1日，末批現(xiàn)蕾時間為10月2日；包含8批次開花，分別為6月1批、7月2批、8月2批、9月2批和10月1批。

表1 不同年份火龍果物候期 Table 1 The phenological period of pitaya 月/日

2017—2019年連續(xù)3年火龍果結(jié)果批次不同，且每年各月的結(jié)果批次、首批現(xiàn)蕾時間和末批現(xiàn)蕾時間均有差異。2017年首批現(xiàn)蕾時間在5月，且5月現(xiàn)蕾2批；而2018年、2019年首批現(xiàn)蕾時間均在6月，導(dǎo)致其結(jié)果批次比2017年少2批。說明火龍果首批現(xiàn)蕾時間的遲早，很大程度決定當(dāng)年火龍果的結(jié)果批次。

2.2 氣象因子對火龍果現(xiàn)蕾結(jié)果批數(shù)的影響

由表2看出，2017火龍果結(jié)果批次最多，為10批次；2018年和2019年均僅有8批次。結(jié)合各年的氣象因子，2017—2019連續(xù)3年火龍果生長期(3—12月)的均溫都超過21℃，且年度間差異不大，但3 a的結(jié)果批次差異明顯，推測生長期內(nèi)某一時段的溫度可能對火龍果現(xiàn)蕾開花物候期產(chǎn)生影響。從差異較大的降水看，2017年和2019年接近，但2019年結(jié)果批次與2018年相同，說明降水對火龍果現(xiàn)蕾結(jié)果批次的影響是一個復(fù)雜的過程，可能因某特殊時間的降水造成氣溫降低、光照減少從而影響火龍果的現(xiàn)蕾開花物候，最終影響其結(jié)果批次。日照時數(shù)和>20℃活動積溫2019年分別比2017年多86.7 h和30.3℃，但也有2個批次的差異，說明并非日照時數(shù)越多、>20℃活動積溫越高現(xiàn)蕾結(jié)果批次越多；結(jié)果批次最多的2017年溫度、日照時數(shù)、>20℃活動積溫則是居中，表明火龍果現(xiàn)蕾結(jié)果期，溫度、降水、日照時數(shù)、>20℃活動積溫越接近其最適宜的需求，現(xiàn)蕾結(jié)果批次越多。

表2 2017-2019年火龍果結(jié)果批數(shù)與全生育期內(nèi)的主要氣象因子Table 2 The number of fruiting batches and the main meteorological factors of the whole growth period of pitaya from 2017 to 2019

2.3 溫度對火龍果首批現(xiàn)蕾時間的影響

2.3.1 月均溫 由表3可知，2017—2020年首次現(xiàn)蕾的先后順序為2020年、2017年、2019年和2018年；2020年首次現(xiàn)蕾時間為5月17日，分別比2017年、2019年和2018年早3 d、15 d和18 d。2017—2020年的4月>20℃月活動積溫從高到低的順序依次為2019年、2017年、2018年和2020年；4月1日至5月20日，>20℃月活動積溫從高到低的順序依次為2019年、2018年、2017年和2020年?？梢?020年4月1日至5月20日的>20℃月活動積溫(827.83℃)可滿足火龍果現(xiàn)蕾的活動積溫需求，>20℃月活動積溫對火龍果首次現(xiàn)蕾時間影響不大。從月均溫看，2020年4月平均溫最低，為19.09℃，比 2017—2019年4月平均溫低2.35℃；2017—2020年4月1日至5月20日的平均溫從高到低的順序為2019年>2018年>2017年>2020年，可見4月1日至5月20日最低平均溫度(22.75℃)能夠滿足火龍果花芽分化并現(xiàn)蕾開花的溫度需求，對首批現(xiàn)蕾時間影響不大。

表3 2017—2020年火龍果首次現(xiàn)蕾時間與溫度 Table 3 The first budding time and temperature for pitaya during 2017-2020

2.3.2 日均溫 由圖1可知， 2017年4月3日日均溫首次達(dá)20℃，至5月20日日均溫低于20℃出現(xiàn)3次，共8 d，最低日均溫為18.2℃，最后一次日均溫低于20℃的時間為4月28日，連續(xù)日均溫大于20℃最長時間為22 d，其中日均溫大于25℃為5 d。2018年4月1日日均溫首次達(dá)20℃，至5月20日日均溫低于20℃出現(xiàn)4次，共10 d，最低日均溫為14.4℃，最后一次日均溫低于20℃的時間為5月8日，連續(xù)日均溫大于20℃最長時間為11 d，其中日均溫大于25℃為8 d。2019年4月6日日均溫首次達(dá)20℃以上，至5月20日日均溫低于20℃出現(xiàn)4次，共6 d，最低日均溫為18.5℃，最后一次均溫低于20℃的時間為5月9日，連續(xù)日均溫大于20℃最長時間為17 d，其中日均溫大于25℃為8 d。2020年4月10日日均溫達(dá)20℃以上，至5月20日日均溫低于20℃出現(xiàn)2次，共9 d，最低日均溫為15.5℃，最后一次均溫低于20℃的時間為4月27日，連續(xù)日均溫大于20℃最長時間為23 d，其中日均溫大于25℃為19 d。溫度對火龍果首次現(xiàn)蕾時間的影響是一個復(fù)雜的過程，火龍果從營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)向生殖生長需要達(dá)到一定的積溫和平均溫，當(dāng)達(dá)到需求的閾值后，并不是活動積溫和平均溫度越高，首批現(xiàn)蕾時間越早。首次現(xiàn)蕾時間與首次日均溫大于20℃時間、至現(xiàn)蕾前日均溫低于20℃出現(xiàn)次數(shù)、最后一次均溫低于20℃的時間及日均溫連續(xù)大于20℃時間有關(guān)。結(jié)合4年首次現(xiàn)蕾的時間，初步判斷日均溫持續(xù)高于20℃出現(xiàn)時間越早，火龍果首次現(xiàn)蕾時間相對越早，大于25℃的時間越多，所需日均溫高于20℃的持續(xù)時間相對越短。

2.4 日照對火龍果首批現(xiàn)蕾時間的影響

2.4.1 總?cè)照諘r數(shù)與有日照天數(shù) 由表4可知，2017—2020年4月、5月的總?cè)照諘r數(shù)、有日照天數(shù)均有差異，2020年的總?cè)照諘r數(shù)最多，比2017年、2018年、2019年分別多44.7 h、54.2 h、64.4 h，但各年度間首次現(xiàn)蕾時間與總?cè)照諘r數(shù)無規(guī)律性變化，推測總?cè)照諘r數(shù)對首批現(xiàn)蕾時間影響不大。4月1日至5月20日有日照天數(shù)為2017年39 d，2018年37 d，2019年38 d，2020年46 d。結(jié)合2017—2020年度火龍果首批現(xiàn)蕾時間，推測有日照天數(shù)對火龍果首批現(xiàn)蕾時間有一定的影響，首批現(xiàn)蕾前有日照天數(shù)越多，火龍果首批現(xiàn)蕾時間越早。

表4 2017-2020年火龍果首次現(xiàn)蕾時間與日照Table 4 The first budding time and sunshine of pitaya during 2017-2020

2.4.2 持續(xù)日照天數(shù) 由圖2可知， 2017年4月1-17日持續(xù)日照16 d，至5月20日，無日照時間11 d，持續(xù)無日照最長時間為2 d；2018年4月1日至5月20日，無日照天數(shù)為13 d，持續(xù)無日照最長時間為4 d，持續(xù)有日照最長時間10 d；2019年4月1日至5月20日，無日照天數(shù)為12 d，連續(xù)無日照最長時間為3 d，持續(xù)有日照最長時間17 d；2020年4月1日至5月17日，無日照天數(shù)為4 d，4月9日至5月17日持續(xù)有日照，共39 d。推測持續(xù)有日照時間維持越久，火龍果首批現(xiàn)蕾時間越早。

2.5 降水對火龍果首批現(xiàn)蕾時間的影響

2.5.1 降雨量 由表5可知，2017—2019年的4月降雨量較為接近，分別為69.7 mm、65.7 mm和60.1 mm，2020年降雨明顯低于2017—2019年，僅為10.2 mm。5月的降雨存在明顯差異，分別為150.7 mm、270.0 mm、104.0 mm、148.2 mm，2018年雨量最多，比2017年、2019年和2020年分別多119.3 mm、166 mm和121.8 mm。4個年度4月1日至5月20日的降雨量分別為214.8 mm、314.8 mm、99.7 mm和94.9 mm。推測4月、5月的總降雨量對火龍果首批現(xiàn)蕾時間的影響不大。

表5 2017-2020年火龍果首次現(xiàn)蕾時間與降雨量Table 5 The first budding time and precipitation for pitaya during 2017-2020

2.5.2 降雨天數(shù) 由圖3可知，2017年4月1日至5月20日降雨天數(shù)有20 d，最長連續(xù)降雨天數(shù)5 d，較均勻地分布在生長期內(nèi)。2018年4月1日至5月20日降雨天數(shù)有23 d，最長連續(xù)降雨天數(shù)10 d，近80%降水集中于4月30日至5月17日。2019年4月1日至5月20日降雨天數(shù)有23 d，最長連續(xù)降雨天數(shù)6 d，較均勻地分布在生長期內(nèi)。2020年4月1日至5月20日降雨天數(shù)有16 d，最長連續(xù)降雨天數(shù)3 d，近60%降水集中于5月1-3日。結(jié)合各年度火龍果首批現(xiàn)蕾時間分析認(rèn)為，降雨天數(shù)尤其是連續(xù)降雨的天數(shù)對火龍果首批現(xiàn)蕾時間影響較大，因為降水過程將會影響當(dāng)日的溫度和光照，降雨天數(shù)越多，連續(xù)降雨的時間越長，現(xiàn)蕾時間越晚。

2.6 影響火龍果開花結(jié)果物候期的主要氣象因子

2.6.1 現(xiàn)蕾 利用2017—2019年火龍果物候期資料統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，不同批次的現(xiàn)蕾間隔天數(shù)最大值為33 d(2019年第2批與第1批)，最小值為8 d(2018年第7批與第6批，2019年第5批與第4批)，平均間隔天數(shù)為15.86 d。將現(xiàn)蕾間隔天數(shù)和間隔期內(nèi)的氣象因子進(jìn)行線性回歸發(fā)現(xiàn)，不同批次的火龍果現(xiàn)蕾間隔天數(shù)與間隔期間的降水量和日照時數(shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系(圖4)，說明現(xiàn)蕾間隔期內(nèi)的降水量和日照時數(shù)的增加會延后下一批次的火龍果現(xiàn)蕾時間，其中日照時數(shù)對現(xiàn)蕾期間隔天數(shù)影響最大。

2.6.2 開花 火龍果不同批次的開花間隔天數(shù)最大值為33 d(2019年第2批與第1批)，最小值為8 d(2018年第7批與第6批)，平均間隔天數(shù)為17.0 d。將開花間隔天數(shù)和間隔期內(nèi)的氣象因子進(jìn)行線性回歸發(fā)現(xiàn)，不同批次的火龍果開花間隔天數(shù)與間隔期間的降水量和日照時數(shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系(圖4)，說明開花間隔期內(nèi)的降水量和日照時數(shù)的增加會延后下一批次火龍果的花期時間。

2.6.3 成熟 火龍果不同批次的成熟間隔天數(shù)最大值為37 d(2017年第10批與第9批)，最小值為10 d(2017年第2批與第1批)，平均間隔天數(shù)為20.7 d。將成熟間隔天數(shù)和間隔期內(nèi)的氣象因子進(jìn)行線性回歸發(fā)現(xiàn)，不同批次的火龍果成熟間隔天數(shù)與間隔期間的平均氣溫呈顯著負(fù)相關(guān)，與日照時數(shù)呈顯著正相關(guān)(圖4)，說明成熟期內(nèi)的平均氣溫升高會縮短火龍果成熟天數(shù)，從而縮短與下一批次成熟間隔期。

3 結(jié)論與討論

羅甸火龍果物候期受多種氣候因子的影響。研究表明，首批現(xiàn)蕾時間和末批現(xiàn)蕾時間直接影響年度火龍果結(jié)果批次。首批現(xiàn)蕾時間與4月首次日均溫大于20℃時間、至現(xiàn)蕾前日均溫低于20℃出現(xiàn)次數(shù)、最后一次均溫低于20℃的時間、日均溫連續(xù)大于20℃天數(shù)，日均溫大于25℃天數(shù)、總?cè)照仗鞌?shù)、持續(xù)有日照天數(shù)、持續(xù)有日照起始時間、總降雨天數(shù)，持續(xù)有降雨天數(shù)等氣象因子都密切相關(guān)?；瘕埞ㄑ糠只枰_(dá)到一定的溫度、日照時數(shù)和一定時間的日長時數(shù)。日均溫持續(xù)大于20℃出現(xiàn)時間越早，火龍果首次現(xiàn)蕾時間相對越早，大于25℃的時間越多，所需日均溫大于20℃的持續(xù)時間相對越短；連續(xù)滿足日長時數(shù)的時間出現(xiàn)越早，火龍果首批現(xiàn)蕾時間越早；降水過程將會影響當(dāng)日的溫度和光照，降雨天數(shù)越多，連續(xù)降雨的時間越長，現(xiàn)蕾時間越晚。通過線性回歸分析表明，不同批次現(xiàn)蕾間隔期內(nèi)的降水量和日照時數(shù)的增加會延后下一批次的火龍果現(xiàn)蕾時間，其中日照時數(shù)是現(xiàn)蕾期間隔天數(shù)關(guān)鍵影響因子，同時開花間隔期內(nèi)的降水量和日照時數(shù)的增加會延后下一批次火龍果的花期時間；成熟間隔期內(nèi)的平均氣溫升高會縮短火龍果成熟天數(shù)。

火龍果原產(chǎn)于中美洲地區(qū)，屬長日照植物，生長最適溫度為25～35℃[4]，溫度≤20℃抑制花芽分化。紅肉火龍果花、果發(fā)育最低臨界溫度不同，花器發(fā)育最低臨界溫度為9℃，而果實發(fā)育最低臨界溫度為15℃[5-7]，光照必須達(dá)到一定時間才能開花結(jié)果，其臨界日照時長約為12 h[8-9]?；瘕埞诖悍?3月20日左右)之后，刺座下的分生組織由花誘導(dǎo)至形成花芽可8周內(nèi)完成[9]。研究表明，日照時數(shù)是現(xiàn)蕾期間隔天數(shù)關(guān)鍵影響因子，日照時數(shù)的增加會延后下一批次的火龍果現(xiàn)蕾時間，貴州火龍果早春促花、秋后延長錯季栽培，建議根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料，合理進(jìn)行管理。

溫度和光照是植物生長和發(fā)育最重要的環(huán)境因素，對植物的生長發(fā)育、形態(tài)建成、光合作用、物質(zhì)代謝及基因表達(dá)均有調(diào)控作用[10-12]。光照、積溫及降水對火龍果花芽分化和產(chǎn)量的交互影響有待進(jìn)一步研究。