皋蘭縣軟兒梨種植的熱量資源分析

宗艷偉

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730021）

0 引言

熱量資源是作物種植的基本條件之一，氣溫的高低、積溫的多少等對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的高低等都起著關(guān)鍵性作用。皋蘭縣位于甘肅省中部，屬于中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫7.2℃，作物主要生長(zhǎng)季晝夜溫差15℃～20℃，年平均降水量266 mm，年蒸發(fā)量高達(dá)1 800 mm，年平均日照時(shí)數(shù)2 768 h，年無霜期144 d。全縣土地資源相對(duì)豐富，土壤礦物質(zhì)含量高，加上光照充足、晝夜溫差大，有利于發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。

軟兒梨是皋蘭縣特色優(yōu)勢(shì)農(nóng)產(chǎn)品，種植歷史悠久，已經(jīng)成為“一村一品、一鎮(zhèn)一業(yè)”的農(nóng)村主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。但從目前的種植情況看，軟兒梨的管理技術(shù)性不高，不能充分利用氣候資源，而且春季冷空氣活動(dòng)頻繁，易遭受低溫危害，導(dǎo)致軟兒梨產(chǎn)業(yè)尚未達(dá)到預(yù)期效益。本研究從軟兒梨的生物學(xué)特性入手，對(duì)相關(guān)的氣溫、日照時(shí)數(shù)等氣候要素進(jìn)行分析，探討軟兒梨生長(zhǎng)期的熱量資源條件，為合理利用地方氣候資源、科學(xué)種植軟兒梨提供科學(xué)依據(jù)。

1 軟兒梨生物學(xué)特性及皋蘭縣種植現(xiàn)狀

1.1 軟兒梨生物學(xué)特性

軟兒梨屬薔薇科，秋子梨系，樹勢(shì)強(qiáng)健，生長(zhǎng)快，結(jié)果早，壽命長(zhǎng)，抗旱耐寒能力強(qiáng)，耐瘠薄適應(yīng)性好，果實(shí)繁多，果質(zhì)優(yōu)佳。軟兒梨適宜在黃土高原丘陵溝壑區(qū)生長(zhǎng)，喜溫，適宜其根系生長(zhǎng)發(fā)育的地溫為6℃，從花芽萌發(fā)至落葉期間的日平均溫度需在10℃以上，開花期至成熟期日平均溫度需在16℃以上。植株抗寒能力中等，安全越冬最冷月平均氣溫需在-11℃以上，極端最低溫不能低于-21℃。當(dāng)氣溫在-30℃以下時(shí)，花芽和新枝形成時(shí)間在一周年以內(nèi)的枝條凍死概率較大；當(dāng)溫度達(dá)到-34℃以下時(shí)，樹干可被凍死。因此，極端最低溫在-34℃以上的地區(qū)軟兒梨可生長(zhǎng)，溫度在-30℃以上的地區(qū)可進(jìn)行軟兒梨大面積種植，用于經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。

1.2 皋蘭縣軟兒梨種植現(xiàn)狀

皋蘭縣位于黃土高原丘陵溝壑區(qū)，多為黃土梁峁、溝谷和小川臺(tái)地等類型。軟兒梨可種植區(qū)域多，主要分布在有著“世界第一古梨園”之稱的海拔1 400 m左右的什川鎮(zhèn)，西岔鎮(zhèn)、水阜鄉(xiāng)、黑石川鄉(xiāng)、忠和鎮(zhèn)、九合鎮(zhèn)也均有種植。其中，什川鎮(zhèn)軟兒梨有500多年的種植歷史，種植面積廣，產(chǎn)量大，年種植總面積750 hm2，年產(chǎn)量33 750 t。皋蘭縣境內(nèi)土地肥沃，氣候適宜，全年降水較少，光照充足，太陽輻射強(qiáng)，病蟲害相對(duì)較少，晝夜溫差大，利于軟兒梨有機(jī)物質(zhì)積累，而且冬季氣溫低，近20年平均最低氣溫為-27.7℃，便于軟兒梨的貯藏，所產(chǎn)軟兒梨富含果酸、蘋果酸、檸檬酸、蔗糖、葡萄糖等成分，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高。全縣初步形成了以什川鎮(zhèn)為核心的軟兒梨生產(chǎn)、貯藏、加工和銷售一體化的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)格局，建有軟兒梨產(chǎn)業(yè)農(nóng)民專業(yè)合作社3家，其中國(guó)家級(jí)示范社1家，并于2015年獲得農(nóng)業(yè)部地理標(biāo)志產(chǎn)品登記證書，2020年，軟兒梨入選“甘味”特色農(nóng)產(chǎn)品品牌[1-2]。

2 皋蘭縣軟兒梨種植的光熱資源條件

2.1 開花展葉期

軟兒梨花芽萌動(dòng)的最低氣溫為8.5℃，開花則需氣溫超過10℃，當(dāng)氣溫在16℃～19℃時(shí)，開花速度加快。皋蘭縣軟兒梨開花一般在4月，花期在9 d～18 d之間。平均始花期為4月10日，始花期最早在4月5日，出現(xiàn)在2014年和2019年，始花期最晚為4月22日，出現(xiàn)在2012年；平均終花期為4月21日，終花期最早為4月23日，出現(xiàn)在2017年，最晚為5月7日，出現(xiàn)在2006年。3月平均氣溫高低對(duì)花期早晚有顯著影響，當(dāng)年3月氣溫較歷年平均值偏低，會(huì)導(dǎo)致軟兒梨開花期較常年推遲。軟兒梨授粉期氣溫≤10℃則停止萌動(dòng)，當(dāng)氣溫為10℃～11℃時(shí)花粉管開始伸長(zhǎng)，氣溫處于16℃～17℃時(shí)授粉后花粉管在3 h內(nèi)幾乎完全侵入柱頭，24 h內(nèi)開始受精，當(dāng)氣溫超過20℃時(shí)柱頭易枯干，所以開花期日平均氣溫最好為10℃～30℃，以15℃～25℃最合適。皋蘭縣4月份平均溫度為10.57℃，能滿足軟兒梨花期溫度要求，但也有年份在10℃以下，需要采取防霜凍措施。軟兒梨葉芽萌芽后新梢開始生長(zhǎng)，到新梢停止生長(zhǎng)期間，葉面積迅速增加，5月是梨樹生長(zhǎng)的高峰期，至5月底葉面積已達(dá)最大葉面積80%，此間溫度基本滿足梨樹生長(zhǎng)需求。

2.2 花芽分化至落葉期

此階段始于開花盛期后7 d，終于9月份上中旬?；ㄑ糠只_始于5月底至6月初，6月中旬至7月中旬為分化盛期?；ㄑ糠只陂g最適宜溫度為20℃以上，加上培植施肥使養(yǎng)分供應(yīng)充足，則當(dāng)年新生花芽多且好。果實(shí)生長(zhǎng)期從幼果胚乳開始發(fā)育至種子成熟，時(shí)間為4月底至9月中上旬。此階段內(nèi)，5月至6月初為果肉細(xì)胞分裂增加期，6月下旬至8月上旬果肉細(xì)胞增大、分化，蛋白質(zhì)合成，果實(shí)重量增加。8月中旬至9月為糖分積累期。果實(shí)生長(zhǎng)期氣溫要保持在16℃以上，能快速發(fā)育的適宜溫度為日均氣溫24℃~27℃。研究表明，當(dāng)日均氣溫在25℃~27℃之間時(shí)，梨樹果實(shí)縱橫徑生長(zhǎng)速度最大，可達(dá)0.3 mm/d~0.6 mm/d。

皋蘭縣軟兒梨一般在10月中下旬開始落葉。果實(shí)成熟采摘后至11月初，根系存在生長(zhǎng)迅速期。此階段的光合同化產(chǎn)物被貯藏于根部、枝干和芽?jī)?nèi)，待來年春季生長(zhǎng)可使用，所以該時(shí)段的植株?duì)顟B(tài)好壞和次年果樹產(chǎn)量高低密切相關(guān)。此時(shí)皋蘭縣氣溫呈現(xiàn)穩(wěn)步下降趨勢(shì)，十分利于軟兒梨植株秋季的根部生長(zhǎng)和休眠[3]。

2.3 光照條件

軟兒梨喜光，光飽和點(diǎn)較高，為53 klx。光飽和點(diǎn)滿足狀態(tài)下，光合作用適宜溫度的上下限較寬，當(dāng)氣溫超過25℃時(shí)光合作用才明顯變?nèi)酢＼泝豪娴墓鉄崽匦院透尢m縣夏季光照強(qiáng)烈、高溫干燥的特點(diǎn)相匹配。其對(duì)光照要求最為嚴(yán)格的時(shí)段是幼果生長(zhǎng)、花芽分化和果實(shí)成熟期，一般始于5月下旬，終于9月上旬，此間皋蘭縣日照時(shí)數(shù)達(dá)到1 050 h，光合輻射值為1 500 MJ/m2，梨樹果實(shí)膨大迅速，糖分積累多，光溫配合占優(yōu)勢(shì)。

3 皋蘭縣花期熱量條件變化分析

軟兒梨花期正是皋蘭縣春季溫度上升和冷空氣頻繁南下的交替活躍期，氣溫變化幅度大，花期對(duì)溫度最為敏感，氣溫差過高則容易導(dǎo)致梨樹花粉或胚囊發(fā)育不良而無法優(yōu)質(zhì)地繁殖。當(dāng)溫度下降幅度不明顯但氣溫維持在較低水平時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，梨樹開花慢但葉片發(fā)育快，導(dǎo)致葉子生長(zhǎng)，徒耗去年貯藏的營(yíng)養(yǎng)，不利于胚囊發(fā)育和受精。梨樹開花的最低溫度為8.2℃，開花前七周的氣溫變化對(duì)花期影響較大，前七周溫度越高，積溫越多，花期就越早；反之氣溫越低，積溫就少，花期晚[4]。

3.1 皋蘭縣4月平均氣溫

皋蘭縣2000—2020年4月平均氣溫為10.57℃，近21年平均氣溫呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)，如圖1所示。對(duì)4月平均氣溫進(jìn)行線性擬合，發(fā)現(xiàn)其趨勢(shì)方程為y=0.057 8x+9.935 7，線性變化趨向率為0.578℃/10a，即皋蘭縣4月平均氣溫每10年升高約0.578℃，2000年至2020年共升溫1.14℃。4月平均氣溫最小值出現(xiàn)在2010年，為8.4℃，比平均氣溫低2.17℃；最大值出現(xiàn)在2019年，為12.7℃，比平均氣溫高2.13℃。均溫超過10℃的年份有16個(gè)，低于10℃的有4個(gè)，個(gè)別年份需注意軟兒梨花期防凍。

如圖2所示，分析皋蘭縣2000—2020年平均最高、最低氣溫可知，皋蘭縣近21年4月平均最低氣溫為-5.1℃，4月平均最低氣溫和平均氣溫變化趨勢(shì)相同，均呈波動(dòng)上升態(tài)勢(shì)，其上升幅度略高于年平均氣溫，線性擬合趨勢(shì)方程為y=0.063x-131.69，氣候趨向率為0.63℃/10a，即皋蘭縣4月平均最低氣溫每10年約升高0.63℃。4月平均最低氣溫最小值出現(xiàn)在2018年，為-10℃，比4月平均最低氣溫歷年平均值偏低4.9℃；最大值出現(xiàn)在2014年，為-1.7℃，比4月平均最低氣溫均值高3.4℃。

圖2 2000—2020年皋蘭縣4月平均最高、最低氣溫變化圖

皋蘭縣2000—2020年4月平均最高氣溫為28.7℃，近21年期間其變化趨勢(shì)不同于4月平均氣溫和平均最低氣溫，線性擬合趨勢(shì)方程為y=-0.005 7x+40.2，氣候傾向率為-0.057℃/10a，即皋蘭縣4月平均最高氣溫每10年約下降0.057℃。4月平均最高氣溫最小值出現(xiàn)在2010年，為24.7℃，比4月平均最高氣溫均值低4.0℃；最大值出現(xiàn)在2019年，為31.7℃，比4月平均最高氣溫均值高3.0℃。

3.2 開花前≥0℃積溫和日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)

2000—2020年皋蘭縣≥0℃積溫年平均219.3℃·d，軟兒梨開花前≥0℃積溫呈現(xiàn)明顯的增加趨勢(shì)，氣候傾向率為17.642（℃·d）/10a，相關(guān)系數(shù)為0.512（ρ＜0.01）；其中2011—2020年階段增溫顯著，較多年平均值高于61.8℃·d。積溫增加會(huì)導(dǎo)致軟兒梨開花期提前，促進(jìn)梨樹后期生長(zhǎng)發(fā)育。2000—2020年皋蘭縣日平均氣溫≥0℃且自1月至軟兒梨開花前這一時(shí)段的平均日照時(shí)數(shù)為314.2 h，近21年期間軟兒梨開花前皋蘭縣日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，氣候傾向率為13.412 h/10a。

4 熱量不足的影響及防御措施

4.1 低溫凍害

影響軟兒梨生長(zhǎng)的主要?dú)庀鬄?zāi)害為低溫凍害。梨樹根部抗寒能力差，當(dāng)土壤溫度降至-10℃時(shí)便會(huì)受凍。越冬凍害和冬季極端低溫天氣出現(xiàn)有關(guān)，皋蘭縣2016年12月出現(xiàn)-24.5℃的極端低溫，此時(shí)梨樹未處于深度休眠階段，極易受凍。2008年1月出現(xiàn)-27.7℃的低溫，但此時(shí)梨樹已進(jìn)入深度休眠階段，所以當(dāng)年受凍較輕，這說明冬初出現(xiàn)極端降溫事件易產(chǎn)生大范圍凍害。軟兒梨花期、幼果期遭遇低溫天氣危害最重，開花結(jié)實(shí)期各器官凍害臨界溫度分別是：出現(xiàn)花蕾（-4℃~2℃），開放花朵（-2℃~1.8℃），生長(zhǎng)幼果（-1.7℃~1℃）。皋蘭縣春季多冷空氣侵襲，以及夜間強(qiáng)烈輻射冷卻會(huì)導(dǎo)致氣溫驟降，土壤表面、近地面氣溫或梨樹體溫降到0℃以下，軟兒梨花朵就會(huì)遭低溫破壞，造成大量花朵死亡脫落，梨樹花生長(zhǎng)期至開花期均可能會(huì)出現(xiàn)低溫凍害。

4.2 防御措施

氣象部門要重點(diǎn)做好軟兒梨花期低溫凍害的氣象保障服務(wù)。應(yīng)組織農(nóng)技人員實(shí)地調(diào)查了解梨樹種植戶氣象服務(wù)需求，為其提供專題服務(wù)及多樣化預(yù)報(bào)產(chǎn)品。如提前發(fā)布《氣象信息周報(bào)》《氣象信息快報(bào)》等氣象服務(wù)專題產(chǎn)品，指出低溫對(duì)處于花期和幼果期的果樹可能產(chǎn)生的不利影響，提醒相關(guān)部門注意防范。并持續(xù)密切關(guān)注災(zāi)害天氣變化，及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息，第一時(shí)間通過短信、釘釘、微信公眾號(hào)、微信群、農(nóng)村大喇叭等渠道發(fā)布各類信息，組織保障人員提前對(duì)種植基地氣象自動(dòng)站進(jìn)行維護(hù)，保證低溫凍害指數(shù)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)順利開展。指導(dǎo)農(nóng)戶做好低溫凍害等的相關(guān)應(yīng)對(duì)管理工作，在10月下旬上凍前，對(duì)梨樹根莖附近進(jìn)行埋土堆處理，增強(qiáng)根莖抗凍能力，土堆高度以25 cm～30 cm為宜。培土前掃除根部樹葉和雜草，用碎土圍繞根部培成錐形土堆，不能留有空隙，取土應(yīng)在樹盤或樹冠外圍。春季萌芽前去掉防寒土堆，否則會(huì)影響地溫回升，延遲樹體萌芽。梨園土壤上凍前，應(yīng)全園灌一次透水，以提高梨樹越冬抗凍旱能力，減少梨樹因冬季凍、旱和干燥造成枝條抽干的概率。在低溫來臨前的1~2 d，噴植物防凍劑，增強(qiáng)樹體木質(zhì)化程度及營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)存水平，提高抗寒性[5]。