2020年5月上旬高溫強光照對紅心獼猴桃果實生長的影響

池再香，曾曉珊，李秀亞，龍如勇，宋 也，鄭國一

（1貴州省六盤水市氣象局，貴州六盤水 553001；2貴州省山地環(huán)境氣候研究所，貴州貴陽 550002；3貴州省六盤水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，貴州六盤水 553001；4貴州省六盤水市科學(xué)技術(shù)館，貴州六盤水 553001；5六盤水市扶貧開發(fā)投資有限公司，貴州六盤水 553001）

0 引言

氣候變暖背景下，極端氣候事件發(fā)生的頻率、持續(xù)時間和強度均存在持續(xù)增強的趨勢[1-2]，中國大陸地區(qū)極端高溫和極端低溫整體呈上升趨勢[3-4]。農(nóng)業(yè)作為受氣候變暖影響最大的領(lǐng)域之一，極端最高溫度的不斷發(fā)生，不僅使農(nóng)作物生育期發(fā)生變化，還會導(dǎo)致高溫災(zāi)害天氣頻繁出現(xiàn)，使作物的生長發(fā)育以及產(chǎn)量均受到不利影響。而獼猴桃為多年生藤本植物，多起源于中國長江中下游溫暖濕潤、雨量充沛、陽光適宜的山地，對環(huán)境條件要求較高[5]，尤其是以‘紅陽’品種為主的紅心獼猴桃生長發(fā)育要求溫暖濕潤、夏無酷暑、冬無嚴寒的氣候條件，以年平均溫度15～18.5℃最為適宜[6]。紅心獼猴桃生長期既怕干旱又怕漬澇，也怕高溫熱害和低溫凍害，其產(chǎn)量的高低、品質(zhì)的優(yōu)劣主要受當?shù)匦夂蛞蛩氐挠绊慬7]。高溫、強光照會導(dǎo)致獼猴桃落葉燒果、品質(zhì)劣化，貯藏性降低，甚至誘導(dǎo)植株死亡[8]。池再香等[9]分析了2013年氣候?qū)λ恰t陽’獼猴桃物候期的影響，發(fā)現(xiàn)在‘紅陽’獼猴桃開花—坐果期溫度高、降水不足，導(dǎo)致開花提前、花的壽命短、授粉受精能力差、坐果率低的事實。李學(xué)宏等[10]分析高溫干旱對獼猴桃生長發(fā)育的影響時，指出2016年陜西安康出現(xiàn)持續(xù)長達50余天的高溫干旱天氣，最高氣溫上升到42℃，導(dǎo)致安康漢濱區(qū)恒口鎮(zhèn)三條嶺獼猴桃園落果率高達60%以上。郭永社等[11]分析陜西周至縣夏季高溫天氣對獼猴桃生長發(fā)育影響時，指出周至縣每年6月份開始出現(xiàn)35℃以上的連續(xù)高溫天氣，導(dǎo)致果面接觸陽光的部分變褐發(fā)黑，輕度日灼的果實較小且果面不潔凈，嚴重日灼的果實潰爛、落果。鄒秀琴等[12]分析了高溫干旱對浙江省青田縣山地獼猴桃生長發(fā)育的影響，指出2013年的高溫干旱造成浙江省青田縣季宅鄉(xiāng)皇山獼猴桃基地落果率高達50%以上。池再香等[13]研究指出，溫暖天氣，果實發(fā)育正常，但溫度達到35℃以上時，果實接觸陽光的部分變褐發(fā)黑，限制果實生長，若35℃高溫持續(xù)2天以上或溫度達到38℃以上時，植株蒸騰加速，破壞水分代謝活動，葉片和果實出現(xiàn)“灼傷”，嚴重時，果實軟腐甚至潰爛，對后期產(chǎn)量、品質(zhì)帶來十分不利影響。一些專家學(xué)者[14-16]研究了高溫對作物生長及其根系分泌的影響。高溫會導(dǎo)致植物的微觀結(jié)構(gòu)、外觀形態(tài)、細胞膜透性、酶活性、滲透調(diào)節(jié)等一系列生理生化變化，極易導(dǎo)致作物減產(chǎn)和品質(zhì)下降[17-18]。也有許多專家學(xué)者對獼猴桃氣候生態(tài)適宜性區(qū)劃作了大量研究，得到了定量的獼猴桃氣候區(qū)劃指標[19-21]。夏恒等[22]通過分析水城紅心獼猴桃氣候條件時，指出紅心獼猴桃要求年平均溫度在14.5～17.5℃、最熱月（7月）平均溫度在22.0～25.0℃之間，極端最高溫度不超過38℃。池再香等[23]研究貴州紅心獼猴桃氣候區(qū)劃指標體系時，指出紅心獼猴桃喜歡氣候溫和，溫度是影響紅心獼猴桃生長發(fā)育和產(chǎn)量、品質(zhì)的主要因子，故選用光熱系數(shù)、光熱指數(shù)、緯度—溫度指數(shù)、無霜期、活動積溫、有效積溫、年平均溫度、最熱月（7月）平均溫度作為紅心獼猴桃氣候區(qū)劃的熱量指標。根據(jù)紅心獼猴桃生長發(fā)育對氣候條件的要求，莫建國等[24]應(yīng)用經(jīng)驗正交函數(shù)分解法和模糊聚類法，通過分析貴州西部紅心獼猴桃各生育期的氣候條件，找出紅心獼猴桃種植的氣候適宜性區(qū)劃指標，最終得到貴州紅心獼猴桃氣候適宜性區(qū)劃分布圖。但高溫災(zāi)害對紅心獼猴桃果實生長發(fā)育的影響研究基本處于定性階段，池再香等[13]雖然指出持續(xù)2天以上35℃高溫或最高溫度達到38℃以上時對紅心獼猴桃果實會造成“灼傷”，但沒有考慮光照條件的影響。因此，本文針對2020年5月上旬貴州西部出現(xiàn)高溫、強光照天氣過程，導(dǎo)致正處于幼果生長期的紅心獼猴桃果實灼傷、落果情況，利用2020年5月3—10日貴州西部3個國家氣象觀測站及其紅心獼猴桃主要種植區(qū)的發(fā)耳等19個基地逐日平均溫度、最高溫度、日照時數(shù)、太陽輻射以及紅心獼猴桃果實受害情況等資料，對高溫、強光照天氣過程影響紅心獼猴桃日灼病進行分析，研究高溫、強光照氣候事件對紅心獼猴桃果實生長發(fā)育的影響，對于確保貴州紅心獼猴桃產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效具有重要意義。

1 資料和方法

1.1 調(diào)查區(qū)域概況

貴州西部紅心獼猴桃主要種植區(qū)為水城縣發(fā)耳鎮(zhèn)、楊梅鄉(xiāng)、猴場鎮(zhèn)、阿戛鎮(zhèn)、米籮鎮(zhèn)、順場鄉(xiāng)、勺米鎮(zhèn)、雞場鎮(zhèn)、都格鎮(zhèn)、坪寨鄉(xiāng)、六枝特區(qū)郎岱鎮(zhèn)、龍河鎮(zhèn)、新窯鎮(zhèn)、落別鄉(xiāng)、大用鎮(zhèn)、木崗鎮(zhèn)、巖腳鎮(zhèn)、盤州市普古鄉(xiāng)、雙鳳鎮(zhèn)共19個基地，海拔在960～1400 m之間（見圖1）。每個基地均建有自動氣象站，其中發(fā)耳、阿戛、順場、雞場、都格、龍河、新窯、落別、大用、木崗、雙鳳基地自動站氣象站觀測儀器均由航天新氣象科技有限公司生產(chǎn)，型號均為ZQZ-A，其余基地自動站氣象站觀測儀器由重慶蘭臣科技有限公司生產(chǎn)，型號均為DZZ4。19個基地氣象自動站均可提供逐時的溫度和降水資料。

圖1 貴州西部紅心獼猴桃主要種植區(qū)分布（灰色為調(diào)查基地）

供試紅心獼猴桃品種：‘紅陽’、‘東紅’，以‘紅陽’品種為主。

1.2 資料來源及調(diào)查方法

北部（簡稱水城）、南部（簡稱盤州）、東部（簡稱六枝）中心城區(qū)2020年5月3—10日逐日平均溫度、最高溫度和日照時數(shù)來源于各氣象觀測站實時觀測值；發(fā)耳等19個基地2020年5月3—10日逐日最高溫度來源于各基地氣象自動站觀測資料，采用VB語言，從貴州2000余個氣象自動站所儲存的實時氣象要素值，導(dǎo)出發(fā)耳等19個基地氣象自動站5月3—10日逐日逐小時溫度數(shù)據(jù)，并對19個站點的資料進行均一性檢驗和質(zhì)量控制處理。用Excel軟件進行數(shù)據(jù)處理，即可得到各基地5月3—10日逐日最高溫度。楊梅、猴場、米籮、勺米、坪寨、郎岱、巖腳、普古基地5月3—10日逐日太陽總輻射值為其氣象自動站實時觀測值，其余基地逐日太陽總輻射值采用插值方法訂正而得。

對19個基地每10 hm2隨機選取10株紅心獼猴桃果樹，調(diào)查每株果實日灼病個數(shù)和總個數(shù)，計算單株果實灼傷率，取平均值計算各基地的果實灼傷率。其中，單株果實灼傷率R是指某株紅心獼猴桃果樹幼果因高溫、強光照造成果面有斑塊的個數(shù)占整株結(jié)果數(shù)的百分率，其計算方法見公式(1)。式中，Ri為第i株的單株果實灼傷率，%；Ni為第i株果實被高溫、強光照灼傷的個數(shù)，個；Mi為第i株果實未被高溫、強光照灼傷的個數(shù)，個。

各基地的果實灼傷率的計算方法見公式(2)。

式中，P為基地果實灼傷率，%；Ri為第i株的單株果實灼傷率，%；n為調(diào)查總株數(shù)，株。

2 結(jié)果與分析

2.1 5月上旬高溫天氣特點

5月3—10日，受西太平洋副熱帶高壓和西南熱低壓共同影響，貴州西部出現(xiàn)了持續(xù)8天的高溫、強光照天氣。

從紅心獼猴桃基地自動氣象觀測資料看出（表1），在紅心獼猴桃果實生長發(fā)育期，除坪寨、大用基地外，其余各基地3—9日的日最高溫度均在30℃以上，尤其是6—9日，各基地持續(xù)4天日最高溫度基本在35℃以上，此期間，除南部的普古和雙鳳基地外，其余各基地太陽總輻射在40 MJ/m2以上（見表2）。由表1還可以看出，38℃以上的高溫天氣主要發(fā)生在發(fā)耳、猴場、阿戛、米籮、順場、雞場、都格、龍河、新窯、巖腳和普古基地，尤其是猴場、米籮、都格、新窯基地，在6—9日出現(xiàn)持續(xù)2～4天的日最高溫度在40℃以上，以新窯基地8日43.2℃為最高，其次是都格基地的7日，即日最高溫度為42.7℃，再次是都格基地8日的42.5℃，結(jié)合表2可知，此期間，都格基地太陽總輻射在44 MJ/m2以上，米籮和新窯基地在43 MJ/m2以上，猴場基地在41 MJ/m2以上，以都格基地6日的46.1 MJ/m2為最大，其次是該基地8日的45.9 MJ/m2，再次是雞場基地的45.7 MJ/m2。由此可知，持續(xù)時間較長的高溫、強輻射天氣，對紅心獼猴桃果實生長發(fā)育容易造成危害，導(dǎo)致紅心獼猴桃果實日灼病嚴重。

表1 貴州西部紅心獼猴桃主要種植區(qū)5月3—10日逐日最高溫度分布 ℃

再結(jié)合水城、盤州、六枝氣象觀測站5月3—10日逐日平均溫度、最高溫度和日照時數(shù)要素值（表3），發(fā)現(xiàn)3—10日水城平均溫度為19.2～26.3℃、最高溫度為27.0～33.7℃、日照時數(shù)有76.2 h，且7—8日連續(xù)2天最高溫度達33.7℃，突破該地有氣象記錄以來的最高溫度極值(32.8℃)，盤州平均溫度為21.9～26.5℃、最高溫度為29.6～33.5℃、日照時數(shù)85.3 h，六枝平均溫度為21.3～29.2℃、最高溫度為27.6～37.0℃、日照時數(shù)86.7 h，且8日最高溫度達37.0℃，突破該地有氣象記錄以來的最高溫度極值(34.6℃)。由表3還可以看出，高溫、強光照主要出現(xiàn)在6—8日，北部和南部持續(xù)3天的日平均溫度在25℃以上、日最高溫度在32℃以上、日照時數(shù)在10 h以上，東部持續(xù)3天的日平均溫度在27℃以上、日最高溫度在36℃以上、日照時數(shù)在11 h以上，結(jié)合表2發(fā)現(xiàn)，太陽總輻射隨日照時數(shù)的變化而變化，日照時數(shù)越多，太陽總輻射值越大，反之，太陽總輻射值越?。?—8日每日的日照時數(shù)在11 h以上，太陽總輻射基本在41 MJ/m2以上，但處于南部的普古、雙鳳基地太陽總輻射在38 MJ/m2左右，而每日的日照時數(shù)在12 h以上，這與谷曉平等[25]研究結(jié)果一致，即太陽總輻射隨緯度的升高而增多。由此可見，太陽總輻射值與日照時數(shù)有較好的對應(yīng)關(guān)系。

表2 貴州西部紅心獼猴桃主要種植區(qū)5月3—10日逐日太陽總輻射分布 MJ/m2

表3 貴州西部市中心城區(qū)5月3—10日逐日氣象要素分布

2.2 5月上旬高溫、強光照天氣對紅心獼猴桃幼果生長的影響

高溫、強光照天氣結(jié)束之后，于12—13日對發(fā)耳等19個紅心獼猴桃種植基地進行實地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)5月上旬持續(xù)時間較長的高溫、強光照天氣對紅心獼猴桃幼果影響較重，導(dǎo)致紅心獼猴桃日灼病嚴重（圖2）。

圖2 2020年5月上旬持續(xù)高溫、強光照造成米籮基地(a)和都格基地(b)紅心獼猴桃果實日灼病

由公式(1)和(2)計算得到發(fā)耳等19個基地紅心獼猴桃果實被高溫、強光照灼傷程度（見表4），發(fā)現(xiàn)紅心獼猴桃日灼病最重為都格基地，即果實被高溫、強光照灼傷率高達33.3%，其次為龍河、新窯兩基地，其果實灼傷率在27%以上，再次是發(fā)耳、阿戛、米籮、雞場和巖腳基地，其果實灼傷率在22%以上；坪寨、木崗和雙鳳基地的果實被高溫、強光照灼傷不明顯。結(jié)合表1和表2，發(fā)現(xiàn)紅心獼猴桃日灼病對最高溫度、太陽總輻射有較好的響應(yīng)，如日灼病最重的都格基地，其6—9日逐日最高溫度在42℃以上、太陽總輻射在44.4～46.1 MJ/m2之間，而與日灼病最重的都格基地相鄰的坪寨基地，其日灼病不明顯，就其原因是6—9日該基地逐日最高溫度在32℃以下（除7日有35.7℃外）、太陽總輻射在41.9～44.6 MJ/m2之間。由表4還可以看出，紅心獼猴桃日灼病相對較重的發(fā)耳、猴場、阿戛、米籮、順場、雞場、都格、郎岱、龍河、新窯、巖腳和普古共12個基地，占調(diào)查區(qū)的63%；日灼病相對較輕的楊梅、勺米、落別、大用共4個基地，占調(diào)查區(qū)的21%；影響不明顯的坪寨、木崗、雙鳳共3個基地，占調(diào)查區(qū)的16%。由此可見，紅心獼猴桃日灼病的發(fā)生主要受日最高溫度、日太陽總輻射兩個氣象因子影響；在紅心獼猴桃果實生長發(fā)育期，當連續(xù)4天及以上日最高溫度超過35℃、太陽總輻射超過41 MJ/m2或日照時數(shù)超過10 h時，紅心獼猴桃果實易發(fā)生日灼??；在紅心獼猴桃果實生長發(fā)育期，當連續(xù)3天及以上日最高溫度超過38℃、太陽總輻射超過41 MJ/m2或日照時數(shù)超過11 h時，紅心獼猴桃果實一定會發(fā)生日灼病。

表4 貴州西部各基地紅心獼猴桃果實灼傷率調(diào)查

3 討論

3.1 持續(xù)高溫、強光照影響

2020年5月3—10日貴州西部出現(xiàn)持續(xù)8天的高溫、強光照天氣過程，造成紅心獼猴桃幼果發(fā)生嚴重的日灼病。在5月3—10日期間，持續(xù)3天及以上38℃以上的高溫天氣主要發(fā)生在發(fā)耳、猴場、阿戛、米籮、順場、雞場、都格、龍河、新窯、巖腳和普古基地，尤其是猴場、米籮、都格、新窯基地出現(xiàn)持續(xù)2～4天的日最高溫度在40℃以上，以新窯基地8日43.2℃為最高，其太陽總輻射在44 MJ/m2以上，其次是都格基地7日的42.7℃，其太陽總輻射為45.3 MJ/m2。太陽總輻射與日照時數(shù)有較好的對應(yīng)關(guān)系，6—8日每日的日照時數(shù)在11 h以上，太陽總輻射基本在41 MJ/m2以上，但處于南部的普古、雙鳳基地太陽總輻射在38 MJ/m2左右，而每日的日照時數(shù)在12 h以上，這與谷曉平等[25]研究結(jié)果一致。

3.2 日最高溫度和太陽總輻射影響

針對2020年5月上旬貴州西部紅心獼猴桃幼果發(fā)生嚴重的日灼病情況，較為詳細地分析5月3—10日逐日最高溫度、日照時數(shù)、太陽總輻射變化及其與紅心獼猴桃果實日灼病的關(guān)系，得出了影響紅心獼猴桃果實發(fā)生日灼病的定量的氣象指標閾值，與國內(nèi)已有為數(shù)不多的同類研究[9-13]比較，本研究結(jié)果將定性階段上升到定量階段。如：比池再香等[13]指出持續(xù)2天以上35℃高溫或最高溫度達到38℃以上時對紅心獼猴桃果實造成“灼傷”結(jié)論更精細、更明確、更全面，比李學(xué)宏等[10-12]指出高溫干旱對獼猴桃果實影響結(jié)論更定量，因為前人研究成果單指高溫災(zāi)害對獼猴桃生長發(fā)育的影響，也沒有定量到高溫天氣持續(xù)多少天才能造成對獼猴桃的危害，同時也沒有考慮光照條件的影響。因此，日最高溫度和太陽總輻射是影響紅心獼猴桃果實發(fā)生日灼病的主要氣象因子。總體上，前人研究成果基本處于定性階段上，但本研究時間短，紅心獼猴桃果實發(fā)生日灼病的氣象指標閾值存在一定的局限性，這有待于今后選取多年多站點多個個例進行驗證。

3.3 高溫、強光照灼傷率對比

經(jīng)調(diào)查發(fā)耳等19個紅心獼猴桃基地，紅心獼猴桃幼果被高溫、強光照平均灼傷率為16.2%，灼傷率最高為33.3%的貴州西部都格基地，持續(xù)8天的高溫、強光照天氣造成紅心獼猴桃損失比2013年浙江省青田縣季宅鄉(xiāng)皇山獼猴桃基地[10]、2016年陜西安康漢濱區(qū)恒口鎮(zhèn)三條嶺獼猴桃園[12]因高溫干旱造成獼猴桃受災(zāi)偏輕，這可能是浙江省青田縣季宅鄉(xiāng)皇山和陜西安康漢濱區(qū)恒口鎮(zhèn)三條嶺持續(xù)35℃以上的高溫天氣時間比貴州西部偏長所致。在調(diào)查的19個紅心獼猴桃基地中，紅心獼猴桃果實灼傷率在14%以上基地占調(diào)查區(qū)的63%，未發(fā)生日灼病基地占調(diào)查區(qū)的16%，但在未發(fā)生日灼病的木崗、雙鳳兩基地，5月6—9日持續(xù)3～4天日最高溫度在35℃以上，而發(fā)生日灼病5.3%的大用基地，日最高溫度基本在35℃以下，就其原因，木崗和雙鳳基地的噴滴灌覆蓋全園，而大用基地噴滴灌覆蓋面積(16.7 hm2)占種植面積的8.35%，噴滴灌覆蓋力較低，這些不確定因素有待今后作進一步研究。

4 結(jié)論

2020年5月上旬，貴州西部出現(xiàn)持續(xù)時間較長的高溫、強光照天氣過程。高溫、強光照天氣發(fā)生期間，正是貴州紅心獼猴桃果樹幼果生長發(fā)育時期，導(dǎo)致紅心獼猴桃果實日灼病嚴重，以都格基地紅心獼猴桃幼果被高溫、強光照灼傷率33.3%為最高，其次是龍河、新窯兩基地，其果實灼傷率在27%以上，再次是發(fā)耳、阿戛、米籮、雞場和巖腳基地，其果實灼傷率在22%以上。在紅心獼猴桃果實生長發(fā)育期，當連續(xù)4天及以上日最高溫度超過35℃、太陽總輻射超過41 MJ/m2或日照時數(shù)超過10 h時，紅心獼猴桃果實易發(fā)生日灼??；在紅心獼猴桃果實生長發(fā)育期，當連續(xù)3天及以上日最高溫度超過38℃、太陽總輻射超過41 MJ/m2或日照時數(shù)超過11 h時，紅心獼猴桃果實一定發(fā)生日灼病。