藍(lán)莓開花的下限溫度及所需活動積溫的變化

梁 平， 楊世瓊， 左 晉*， 李 莉， 楊勝榮， 秦暢暢, 謝俊英

(1.黔東南州氣象局， 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.貴州省丹寨縣氣象局， 貴州 丹寨 557500)

0 引言

【目的】近年來，貴州藍(lán)莓種植面積不斷擴(kuò)大，在全省9個市州均有種植，種植品種已由最初的中晚熟兔眼藍(lán)莓?dāng)U展到早熟的南高叢藍(lán)莓，種植方式由自然露地栽培發(fā)展到缽式、地膜以及避雨防雹等設(shè)施栽培，種植技術(shù)日趨成熟，收益已從最初的純鮮果向果汁、釀酒和蜂蜜等多元化方向轉(zhuǎn)變。然而，隨著藍(lán)莓大規(guī)模連片種植，病蟲害造成的危害日益嚴(yán)重，導(dǎo)致藍(lán)莓整體品質(zhì)下降，單位產(chǎn)量減少[1-4]，天氣條件致使灰霉病成為藍(lán)莓花期的主要病害之一。準(zhǔn)確預(yù)測藍(lán)莓開花時間，不僅可以提前安排蜜蜂蜂箱進(jìn)場，助力藍(lán)莓提質(zhì)增效，而且可以提前做好藍(lán)莓花期灰霉病的防控，達(dá)到防災(zāi)增效的目的?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】藍(lán)莓開花與其他落葉果樹一樣，其生物學(xué)特性具有遺傳性和生態(tài)適應(yīng)性，相同果樹樹種不同品種的開花期在年際間存在差異，不同地區(qū)之間差異更大，但是開花所需積溫相對穩(wěn)定，作物完成發(fā)育階段所需積溫基本恒定，其基本原理已廣泛應(yīng)用于作物發(fā)育期模型預(yù)測[5-6]。董海濤等[7]對丹東地區(qū)桃樹盛花期的模擬中建立了活動積溫、有效積溫和滑動積溫3種積溫模型。高蘇嵐等[8]研究了有效積溫對不同品種荷花催花效果的差異。葉彩華等[9]比較研究了不同下限溫度對北京櫻花發(fā)育階段所需積溫的穩(wěn)定性。孫魯龍等[10]研究了有效積溫與葡萄萌芽的關(guān)系。張東啟等[11]研究發(fā)現(xiàn)，相同葉位煙葉成熟時其有效積溫的積累量相對穩(wěn)定。蔣江照等[12]研究認(rèn)為，小白杏果皮顏色變化、可溶性固形物含量、總酸和糖酸比都與有效積溫具有較高的相關(guān)性。梁平等[13]對藍(lán)莓萌芽氣象指標(biāo)的研究結(jié)果表明，藍(lán)莓萌芽前所需的≥7.2℃活動積溫、≥7.2℃有效積溫、≥10℃活動積溫、≥10℃有效積溫基本恒定?？梢?，藍(lán)莓開花所需積溫基本恒定，用積溫法預(yù)報藍(lán)莓開花期可行?！狙芯壳腥朦c】目前，未見關(guān)于藍(lán)莓開花下限溫度指標(biāo)和藍(lán)莓開花所需積溫指標(biāo)的研究報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】探明藍(lán)莓開花下限溫度及開花所需積溫等氣象指標(biāo)，以期為藍(lán)莓開花氣象條件預(yù)報及其灰霉病的防控提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料

1.1.1 氣溫資料 麻江縣宣威鎮(zhèn)和龍山鎮(zhèn)、丹寨縣興仁鎮(zhèn)等區(qū)域的自動氣象觀測站逐日氣溫觀測資料，均來自貴州省氣候中心的貴州省氣象數(shù)據(jù)查詢與顯示系統(tǒng)。麻江藍(lán)莓生長于苗嶺主峰西南側(cè)，與選用的氣象觀測站具有相同的地理大環(huán)境和氣候環(huán)境。

1.1.2 樣地基礎(chǔ)信息 2012-2013年麻江藍(lán)莓觀測樣地的基礎(chǔ)信息等資料(表1)，來自《特色農(nóng)業(yè)氣象試驗研究——以貴州省“兩高”沿線為例》[14]。

表1 觀測樣地基本情況及開花期

1.2 方法

1.2.1 藍(lán)莓開花下限溫度 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。藍(lán)莓在氣溫低于7.2℃時進(jìn)入低溫休眠期；當(dāng)日平均氣溫穩(wěn)定通過10.2℃時，藍(lán)莓開始葉芽萌動；日平均氣溫通過15.4℃時，進(jìn)入始花期[13-14]；不同品種藍(lán)莓的花粉量不同，溫度5～25℃時，花粉的萌發(fā)率隨溫度升高而增加[15]，藍(lán)莓開花期間日平均氣溫還沒有通過20℃初日，因此研究以10℃、11℃、12℃、13℃、14℃、15℃為藍(lán)莓開花的界限溫度(T0)，統(tǒng)計其穩(wěn)定通過T0初(終)日后≥10℃的活動積溫和有效積溫、穩(wěn)定通過T0初(終)日后≥T0的活動積溫和有效積溫，通過分析其變異率確定藍(lán)莓開花下限溫度和所需相應(yīng)的積溫閾值。

1.2.2 氣象資料的處理與計算 由于大部分觀測樣地沒有氣象觀測站，觀測樣地的氣溫需要通過計算獲得。各界限溫度穩(wěn)定通過初日和終日、活動積溫(Aa)和有效積溫(Ae)均參照文獻(xiàn)[13]的方法計算。若觀測樣地氣象資料計算方法不存在逆溫層的日期，采用線性模型計算；若存在逆溫層的日期，則采用分段線性模型計算。各界限溫度初(終)日至藍(lán)莓開花始、盛期的活動積溫(Aa)和有效積溫(Ae)計算公式如下。

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 2011年終日和2012年初日觀測樣地各界限溫度活動積溫與有效積溫的穩(wěn)定性分析 經(jīng)對穩(wěn)定通過界限溫度(T0)初(終)日后≥10℃、≥T0的活動積溫和有效積溫的統(tǒng)計結(jié)果表明，穩(wěn)定通過界限溫度(T0)初(終)日后≥10℃的活動積溫的穩(wěn)定性高于穩(wěn)定通過界限溫度(T0)初(終)日后≥T0的活動積溫，各有效積溫的穩(wěn)定性均低于活動積溫。因此，研究只對≥10℃的活動積溫和有效積溫進(jìn)行分析。

1.2.4 藍(lán)莓開花氣象指標(biāo)的確定和應(yīng)用檢驗 利用Excel 2010中的統(tǒng)計功能計算出其標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，根據(jù)其標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)確定各下限溫度的活動積溫和有效積溫的穩(wěn)定性；選擇變異系數(shù)最小、且80%以上的樣本地進(jìn)入開花期的下限溫度和積溫值確定為藍(lán)莓開花的氣象指標(biāo)；并利用2019年、2020年麻江縣(烏卡坪和龍奔)及丹寨縣(興仁和龍坡) 4個藍(lán)莓基地實地的觀測資料進(jìn)行應(yīng)用驗證，以確定積溫指標(biāo)的正確性。

2 結(jié)果分析

2.1 藍(lán)莓開花的下限溫度

從表2可知，2011年各觀測樣地穩(wěn)定通過10℃終日的日期主要集中在11月29-30日，除杏山鎮(zhèn)大草坪為11月29日外，其余均為11月30日；穩(wěn)定通過11℃終日主要集中在11月29-30日，其中杏山鎮(zhèn)大草坪、碧波鄉(xiāng)向塘村和碧波鄉(xiāng)沙壩沖為11月29日，其余均為11月30日；穩(wěn)定通過12℃終日的日期主要集中在11月29-30日，除碧波鄉(xiāng)沙壩沖為11月30日外，其余均為11月29日；穩(wěn)定通過13℃終日的日期主要集中在11月7-9日，其中，宣威鎮(zhèn)龍奔上、宣威鎮(zhèn)比戶村、杏山鎮(zhèn)大草坪、碧波鄉(xiāng)向塘村和碧波鄉(xiāng)沙壩沖為11月7日，其余均為11月9日；穩(wěn)定通過14℃和15℃的終日的日期均11月7日。

表2 觀測樣地穩(wěn)定通過10～15℃的終日和初日

2012年各觀測樣地穩(wěn)定通過10℃初日的日期為3月11-25日，其中，龍山鎮(zhèn)沙木林為3月11日，碧波鄉(xiāng)向塘村為3月15日，杏山鎮(zhèn)大草坪為3月25日，其余地點均為3月13日；穩(wěn)定通過11℃初日的日期為3月16-25日，除杏山鎮(zhèn)大草坪和碧波鄉(xiāng)向塘村為3月25日外，其余地點均為3月16日；穩(wěn)定通過12℃初日的日期為3月16-26日，其中，宣威鎮(zhèn)龍奔上、宣威鎮(zhèn)比戶村、杏山鎮(zhèn)大草坪和碧波鄉(xiāng)沙壩沖為3月25日，碧波鄉(xiāng)向塘村3月26日，其余地點均為3月16日；穩(wěn)定通過13℃初日的日期為3月25至4月1日，其中，杏山鎮(zhèn)大草坪為4月1日，碧波鄉(xiāng)向塘村為3月26日，其余地點均為3月25日；穩(wěn)定通過14℃初日的日期為3月25至4月16日，其中，宣威鎮(zhèn)龍奔上、宣威鎮(zhèn)比戶村和宣威鎮(zhèn)陳家山為3月26日，碧波鄉(xiāng)向塘村和碧波鄉(xiāng)沙壩沖為4月1日，杏山鎮(zhèn)大草坪為4月16日，其余地點均為3月25日；穩(wěn)定通過14℃初日的日期為4月2-16日，其中，碧波鄉(xiāng)沙壩沖為4月9日，杏山鎮(zhèn)大草坪和碧波鄉(xiāng)向塘村為4月16日，其余地點均為4月2日。綜上分析可以初步確定，藍(lán)莓開花的下限溫度為13℃，與楊玉春等[5]的12.8℃藍(lán)莓進(jìn)入淺休眠的結(jié)果基本一致。

2.2 2011年終日和2012年初日觀測樣地各界限溫度活動積溫與有效積溫的穩(wěn)定性

2.2.1 活動積溫

1) 至藍(lán)莓開花始期≥10℃的活動積溫(Aa)。從表3看出，2011年穩(wěn)定通過10℃終日至藍(lán)莓開花始期的Aa為282.1～382.6℃·d，平均312.9℃·d，變異系數(shù)為0.088 0；11℃終日至藍(lán)莓開花始期的Aa為282.1～382.6℃·d，平均314.8℃·d，標(biāo)準(zhǔn)差為27.0 ℃·d，變異系數(shù)為0.085 8；12℃終日至藍(lán)莓開花始期的Aa為282.1～394.3℃·d，平均319.7℃·d，變異系數(shù)為0.091 1；13℃終日至藍(lán)莓開花始期的Aa為596.7～709.3℃·d、平均644.0℃·d，變異系數(shù)為0.046 5；14℃終日和15℃終日至藍(lán)莓開花始期的Aa相同，均為596.7～736.4℃·d，平均659.9℃·d，變異系數(shù)為0.050 7。

表3 觀測樣地各界限溫度2011年終日和2012年初日至藍(lán)莓開花始期≥10℃的活動積溫(Aa)

2012年穩(wěn)定通過10℃初日至藍(lán)莓開花始期的Aa為161.8～351.0℃·d，平均276.0℃·d，變異系數(shù)為0.165 5；11℃初日至藍(lán)莓開花始期的Aa為161.8～316.90℃·d，平均237.4℃·d，變異系數(shù)為0.1883；12℃初日至藍(lán)莓開花始期的Aa為120.5～316.9℃·d，平均206.9℃·d，變異系數(shù)為0.270 7；13℃初日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為68.5～196.5℃·d，平均128.8℃·d，變異系數(shù)為0.280 1；14℃初日至藍(lán)莓開花始期的Aa為71.3～196.5℃·d，平均113.6℃·d，變異系數(shù)為0.285 8。其中，觀測樣地杏山鎮(zhèn)大草坪的藍(lán)莓在14℃初日以前已經(jīng)進(jìn)入開花始期，觀測樣地宣威鎮(zhèn)龍奔上和比戶村的藍(lán)莓開花始期在15℃初日以后，其余10個觀測樣地的藍(lán)莓開花始期均在15℃初日以前?？傮w看，穩(wěn)定通過13℃終日至藍(lán)莓開花始期Aa的變異系數(shù)最小、穩(wěn)定性最好，因此，定穩(wěn)定通過13℃終日后日平均氣溫≥10℃的活動積溫600℃·d以上藍(lán)莓即可進(jìn)入開花始期。

2) 至藍(lán)莓開花盛期≥10℃的活動積溫(Aa)。從表4可知，2011年穩(wěn)定通過10℃終日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為395.9～535.3℃·d，平均478.2℃·d，變異系數(shù)為0.093 6；11℃終日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為395.9～546.5℃·d，平均480.1℃·d，變異系數(shù)為0.096 0；12℃終日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為395.9～546.5℃·d，平均485.0℃·d，變異系數(shù)為0.097 7；13℃終日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為710.4～882.9℃·d，平均807.7℃·d，變異系數(shù)為0.061 0；14℃終日和15℃終日至藍(lán)莓開花盛期的Aa相同，均為710.4～882.9℃·d，平均823.6 ℃·d，變異系數(shù)為0.065 2。

表4 觀測樣地各界限溫度2011年終日和2012年初日至藍(lán)莓開花盛期≥10℃的活動積溫(Aa)

2012年穩(wěn)定通過10℃初日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為275.6～514.3℃·d，平均441.3℃·d，變異系數(shù)為0.141 9；11℃初日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為275.6～481.2℃·d，平均402.7℃·d，變異系數(shù)為0.155 7；12℃初日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為275.6～448.4℃·d，平均372.2 ℃·d，變異系數(shù)為0.180 3；13℃初日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為182.3～363.2℃·d，平均294.1℃·d，變異系數(shù)為0.164 3；14℃初日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為204.2～347.7℃·d、平均283.6℃·d為變異系數(shù)0.174 1，其中，觀測樣地杏山鎮(zhèn)大草坪的藍(lán)莓在14℃初日以前已經(jīng)進(jìn)入開花盛期，15℃初日至藍(lán)莓開花盛期獲得的活動積溫為78.0～242.7℃·d，平均172.9℃·d，變異系數(shù)為0.284 6；觀測樣地杏山鎮(zhèn)大草坪和碧波鄉(xiāng)向塘村的藍(lán)莓在15℃初日以前已經(jīng)進(jìn)入開花盛期?？傮w看，穩(wěn)定通過13℃終日至藍(lán)莓開花盛期的活動積溫的變異系數(shù)最小、穩(wěn)定性最好，穩(wěn)定通過13℃終日后≥10℃的Aa在700℃·d以上藍(lán)莓即可進(jìn)入開花盛期。

2.2.2 有效積溫 從表5可知，觀測樣地2011年終日10～15℃至藍(lán)莓開花始期≥10℃的有效積溫(Ae)最大值為122.6～246.4℃·d，最小值為77.2～176.8℃·d，平均為90.5～208.9℃·d，變異系數(shù)為0.080 1～0.136 8，以15℃終日至藍(lán)莓開花始期有效積溫的變異系數(shù)最小，10℃終日至藍(lán)莓開花始期有效積溫的變異系數(shù)最大；10～15℃至藍(lán)莓開花盛期≥10℃的Ae最大值為185.3～310.6℃·d，最小值為125.9～220.5℃·d，平均為163.2～281.0℃·d，變異系數(shù)為0.095 6～0.128 1，以13℃終日至藍(lán)莓開花盛期有效積溫的變異系數(shù)最小，12℃終日至藍(lán)莓開花盛期有效積溫的變異系數(shù)最大。

觀測樣地2012年初日10～15℃至藍(lán)莓開花始期≥10℃有效積溫(Ae)最大值為42.6～122.3℃·d，最小值為8.7～77.1℃·d，平均為13.7～90.3℃·d，變異系數(shù)為0.137 1～0.933 1，以10℃終日至藍(lán)莓開花始期有效積溫的變異系數(shù)最小，15℃終日至藍(lán)莓開花始期有效積溫的變異系數(shù)最大；10～15℃至藍(lán)莓開花盛期≥10℃的Ae最大值為111.5～185.2℃·d，最小值為30.3～125.9℃·d，平均為77.6～163.0℃·d，變異系數(shù)為0.126 0～0.356 0，以10℃終日至藍(lán)莓開花盛期有效積溫的變異系數(shù)最小，15℃終日至藍(lán)莓開花盛期有效積溫的變異系數(shù)最大?？傮w看，各界限溫度的終日(初日)至藍(lán)莓開花始期和盛期有效積溫的穩(wěn)定性均低于同期活動積溫的穩(wěn)定性，對藍(lán)莓開花期的預(yù)報選擇Aa更接近實際，且計算更簡便。

表5 觀測樣地各界限溫度2011年終日和2012年初日至藍(lán)莓開花始期和盛花期≥10℃有效積溫(Ae)

2.3 藍(lán)莓開花氣象指標(biāo)的驗證

2.3.1 2019年開花期及其13℃終日后日平均氣溫10℃的活動積溫 經(jīng)實地調(diào)查，2019年麻江縣烏卡坪和龍奔藍(lán)莓基地、丹寨縣興仁和龍坡藍(lán)莓基地的藍(lán)莓3月28日進(jìn)入開花始期，4月5日前后進(jìn)入盛花期，4月20日花期基本結(jié)束。氣象資料統(tǒng)計結(jié)果表明，3個藍(lán)莓基地2018年穩(wěn)定通過13℃終日均為11月5日，2019年穩(wěn)定通過12℃的初日均為3月26日，2019年穩(wěn)定通過13℃的初日均為4月5日。研究選擇的4個藍(lán)莓基地中，龍奔基地≥10℃活動積溫是3月28日超過600℃·d，烏卡坪、興仁和龍坡3個基地均于2019年3月29日超過600℃·d；≥10℃活動積溫超過700℃·d的時間龍奔基地是4月5日，烏卡坪、興仁和龍坡3個基地是2019年4月5日。該研究結(jié)果中，烏卡坪、興仁和龍坡基地的藍(lán)莓于3月29日開始開花、4月5日進(jìn)入盛花期，龍奔基地的藍(lán)莓于3月28日開始開花、4月4日進(jìn)入盛花期，與實際觀測的始花期和盛花期基本相符。

2.3.2 2020年開花期及其13℃終日后日平均氣溫≥10℃的活動積溫

經(jīng)實地調(diào)查，2020年麻江縣烏卡坪和龍奔藍(lán)莓基地3月21日進(jìn)入開花始期，3月28-30日進(jìn)入盛花期，4月15日前后花期基本結(jié)束；丹寨縣興仁和龍坡藍(lán)莓基地的藍(lán)莓3月25日進(jìn)入開花始期，3月28-30日進(jìn)入盛花期，4月15日前后花期基本結(jié)束。藍(lán)莓花期明顯早于2019年。氣象資料統(tǒng)計結(jié)果表明，各個藍(lán)莓基地2019年穩(wěn)定通過13℃終日均為10月25日，2020年穩(wěn)定通過12℃的初日均是4月24日，2020年穩(wěn)定通過13℃的初日均為4月26日。

研究選擇的4個藍(lán)莓基地中，龍坡基地2月19日≥10℃活動積溫超過600℃·d，烏卡坪和龍奔基地2月25日≥10℃活動積溫超過600℃·d，興仁基地2月26日≥10℃活動積溫超過600℃·d，龍坡、龍奔、烏卡坪和興仁基地≥10℃活動積溫超過700℃·d的日期分別為2月28日、3月5日、3月6日和3月8日。該研究結(jié)果中各基地藍(lán)莓于2月下旬至3月上旬進(jìn)入始花和盛花期，與藍(lán)莓實際的開花時間相差25～30 d。原因是2019年11月至2020年3月藍(lán)莓基地休眠期氣溫(9.8～10.2℃)，較常年同期偏高1.8℃左右，2019年12月至2020年2月氣溫(8.0～8.4℃)較常年同期偏高2.0～2.1℃，短暫高溫多，藍(lán)莓結(jié)束休眠的次數(shù)偏多，導(dǎo)致休眠期延長，開花期落后于開花指標(biāo)積溫出現(xiàn)的時間，與楊玉春等[5]的研究結(jié)果一致。

3 討論

藍(lán)莓開花與其他落葉果樹一樣具有遺傳性和生態(tài)適應(yīng)性，相同果樹樹種、品種的開花期在年際間存在差異，不同地區(qū)間差異更大，但開花所需溫度和積溫相對穩(wěn)定。對比各界限溫度的終日(初日)到藍(lán)莓開花始期獲得≥10℃活動積溫的變異系數(shù)，變異系數(shù)越小穩(wěn)定性越好。由于落葉果樹解除自然休眠(內(nèi)休眠)需要一定的冷量，兔眼藍(lán)莓晚熟品種7.2℃以下的溫度700 h左右才能順利通過休眠期[15-17]，落葉果樹需冷量具有遺傳性，因而不同果樹樹種、品種的需冷量存在差異；相同果樹樹種、品種在年際間存在差異，短暫高溫能抵消低溫、短暫高溫結(jié)束休眠的作用而使休眠期延長[5]。研究結(jié)果表明，藍(lán)莓開花的下限溫度為13℃，穩(wěn)定通過13℃終日后日平均氣溫≥10℃的活動積溫600℃·d以上藍(lán)莓即可進(jìn)入開花始期，穩(wěn)定通過13℃終日后≥10℃的活動積溫(Aa)在700℃·d以上藍(lán)莓即可進(jìn)入開花盛期，各界限溫度的終日(初日)至藍(lán)莓開花始期和盛期有效積溫(Ae)的穩(wěn)定性均低于同期Aa的穩(wěn)定性，對藍(lán)莓開花期的預(yù)報選擇Aa更接近實際。藍(lán)莓開花的下限溫度為13℃，與楊玉春等[5]的12.8℃藍(lán)莓進(jìn)入淺休眠的結(jié)果基本一致。研究得出藍(lán)莓開花的積溫指標(biāo)，但并未給出藍(lán)莓解除自然休眠所需的有效低溫時數(shù)這一限制因子，造成在極端暖冬年份下，藍(lán)莓開花時13℃終日后日平均氣溫≥10℃的活動積溫明顯高于指標(biāo)值，與短暫高溫能抵消低溫，短暫高溫結(jié)束休眠的作用而使休眠期延長有關(guān)，準(zhǔn)確預(yù)報特殊年份藍(lán)莓開花期，應(yīng)增加需冷量這一限制因子，還有待下一步深入研究，進(jìn)一步完善藍(lán)莓開花的積溫指標(biāo)。

4 結(jié)論

氣候正常年份麻江藍(lán)莓開花的下限氣溫為13℃，在需冷量滿足的情況下，當(dāng)日平均氣溫穩(wěn)定通過13℃終日后，≥10℃的活動積溫達(dá)600℃·d以上時藍(lán)莓開始開花，≥10℃的活動積溫達(dá)700℃·d以上藍(lán)莓花盛開；結(jié)合黔東南藍(lán)莓種植區(qū)上年秋季至次年春季的氣溫實際，藍(lán)莓開花所需活動積溫相較于有效積溫更為穩(wěn)定，建議采用活動積溫對藍(lán)莓開花期進(jìn)行預(yù)報。