干熱河谷區(qū)元謀氣候變化對(duì)葡萄物候期的影響

徐凌 林坤 仲增福 王壽芹 文志聰 羅玉玲

（1.楚雄州氣象局 云南楚雄 675000；2.元謀縣氣象局 云南元謀 651300；3.元謀縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局 云南元謀 651300）

近年來，地處金沙江流域干熱河谷地帶的元謀縣充分利用“天然溫室”氣候資源優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行葡萄品種選育、改良，種植技術(shù)的試驗(yàn)、示范、推廣。葡萄是一種外觀與風(fēng)味具佳、營(yíng)養(yǎng)豐富的果品，除鮮食外，其制品具有很好的醫(yī)療保健功效[1]。云南省元謀縣早熟葡萄進(jìn)入發(fā)展最快時(shí)期，種植面積2 067 hm2，產(chǎn)量2 700 t，產(chǎn)值3億元[2]，成為了元謀縣又一個(gè)新興富民產(chǎn)業(yè)。物候期是進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要依據(jù)，也是作物對(duì)氣候變化響應(yīng)的最敏感的指標(biāo)之一[3]。物候期變化可以直接或間接反映氣候變化情況，是氣候變化研究不可或缺的指示標(biāo)志[4]。元謀縣全年無霜，光熱資源充足，屬南亞熱帶干熱季風(fēng)氣候，年平均氣溫 21.9℃，全年大于或等于 12℃的持續(xù)天數(shù)349 d，積溫 7 796℃；年均降雨量 612 mm，且86.5%集中在 6—10月；年太陽總輻射量為153.3 kcal/cm2，太陽日照時(shí)數(shù)2 670.4 h，日照率60%。因其獨(dú)特的地理環(huán)境和氣候資源優(yōu)勢(shì)，許多喜溫作物在這里可進(jìn)行秋冬反季節(jié)露地栽培。根據(jù)近50年來氣象觀測(cè)資料，地處干熱河谷區(qū)的元謀縣氣候變化，植物物候期也隨之發(fā)生了變化。尹翠等[5]研究認(rèn)為，適當(dāng)提高土壤溫度可以提早打破葡萄的生態(tài)抑制性休眠，提前解除休眠，氣溫是影響物候始末期變化最重要的因素，特別是同期日均溫的升高對(duì)物候期的提前及末期的推遲具有主導(dǎo)控制作用[6]。地溫是一個(gè)重要的氣象指標(biāo)，春季地溫對(duì)樹體萌芽和花期等有明顯影響。郭淑萍等[7]認(rèn)為，云南元謀干熱河谷區(qū) 8個(gè)葡萄品種的萌芽期差異不大，萌芽率差異較大，充分利用冬季光溫條件，采用光熱資源結(jié)合簡(jiǎn)易的保溫促早設(shè)施，能夠縮短克瑞森無核葡萄的生長(zhǎng)周期，使其提早上市[8]。李建查[9]認(rèn)為，應(yīng)該注意微量元素的補(bǔ)充，以促進(jìn)土壤養(yǎng)分的平衡[10]。采用單氰胺人為打破葡萄休眠，促進(jìn)提早萌芽。長(zhǎng)期以來，對(duì)中國(guó)物候變化與氣候關(guān)系的認(rèn)識(shí)建立在統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)上，缺少機(jī)理性的解釋[11]，研究掌握氣候變化對(duì)葡萄物候期的影響，找出關(guān)鍵栽培技術(shù)，充分利用氣候資源優(yōu)勢(shì)，在減輕或避免氣候變化對(duì)葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不利影響下，通過品種選育、耕作制度改革、保溫設(shè)施栽培、品種熟期搭配，達(dá)到葡萄高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，促進(jìn)農(nóng)民增收和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料

文中涉及氣溫、降水、日照等氣象資料和葡萄物候觀測(cè)資料均來源于云南省元謀縣氣象局。

1.2 方法

利用線性傾向估計(jì)[12]，對(duì)元謀干熱河谷區(qū)葡萄物候期、1971—2019年≥10℃活動(dòng)積溫、平均氣溫，最高（低）氣溫、降水、日照時(shí)數(shù)、地溫等氣象要素進(jìn)行線性趨勢(shì)分析，得出它們隨時(shí)間變化的總體趨勢(shì)。利用回歸分析葡萄物候期（將各個(gè)物候出現(xiàn)日期轉(zhuǎn)化為距1月1日的天數(shù)）與氣候要素間的相關(guān)性，進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 1971—2019年元謀干熱河谷區(qū)氣候變化特征

重點(diǎn)分析葡萄萌芽前期至果實(shí)成熟期（頭年12月至次年5月）這一時(shí)段元謀縣光、熱、水條件變化情況。

2.1.1 ≥10℃活動(dòng)積溫、有效積溫分析49年來元謀≥10℃活動(dòng)積溫（表1）：全年、冬春季都呈現(xiàn)出減少趨勢(shì)。其中，變化最明顯的是冬春季≥10℃活動(dòng)積溫，氣候傾向率為-41℃/10a（p＜0.01）。

表1 1971—2019年元謀≥10℃積溫、有效積溫變化相關(guān)系數(shù)及傾向率

元謀≥10℃有效積溫呈增加趨勢(shì)，冬、春季平均氣溫呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，均未通過顯著性檢驗(yàn)。

2.1.2 氣溫從年平均最高氣溫看，冬、春季及全年均呈上升趨勢(shì)，年平均最高氣溫氣候傾向率為 0.22℃/10a（p＜0.01），冬季最高氣溫上升，氣候傾向率為 0.26℃/10a（p＜0.05）。元謀年平均最低氣溫,全年、冬季、春季均為降低趨勢(shì)，春季最低氣溫降低最明顯，氣候傾向率為-0.3℃/10a（p＜0.01），其次是冬季最低氣溫，氣候傾向率為-0.18℃/10a（p＜0.01）（表2）。

表2 1971—2019年元謀氣溫變化相關(guān)系數(shù)及傾向率

2.1.3 地面溫度從表3可知，元謀縣49年來平均地面溫度（0 cm，下同）、平均最高（低）地面溫度均呈上升趨勢(shì)。春季平均地面溫度上升未通過檢驗(yàn)，其余均通過p＜0.01顯著性檢驗(yàn)。

表3 1971—2019年元謀地面0 cm溫度變化相關(guān)系數(shù)及傾向率

2.1.4 水份條件由表4看，元謀年降水呈減少趨勢(shì)，氣候傾向率為-7.63 mm/10a（未通過檢驗(yàn)），但冬春季降水呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，氣候傾向率為6.08 mm/10a（未通過檢驗(yàn)）。

表4 1971—2019年元謀水份、日照條件變化相關(guān)系數(shù)及傾向率

相對(duì)濕度總體呈增加趨勢(shì)，年平均相對(duì)濕度變化氣候傾向率為0.68%/10a(p＜0.01)。

2.1.5 日照條件由表4可知，元謀日照時(shí)數(shù)總體呈減少趨勢(shì)，年日照時(shí)數(shù)氣候傾向率為-27 t/10a(p＜0.01)。

2.2 近 30年干熱河谷區(qū)（元謀縣）葡萄物候期變化情況

觀測(cè)的葡萄樹是從新疆引進(jìn)的品種—康貝爾葡萄，屬于歐美雜交早熟種，與元謀縣種植的早熟葡萄（無核白雞心）習(xí)性基本一致。觀測(cè)樹種1985年5月種植，并作為物候期觀測(cè)對(duì)象，1989年春天葡萄開花結(jié)果。從1990年開始觀測(cè)葡萄物候期到2019年，至今有30年物候期觀測(cè)資料。所觀測(cè)的葡萄樹不做任何人工干擾生長(zhǎng)處理，處于自然生長(zhǎng)狀態(tài)。

由表5可知，近30年來葡萄平均萌芽期在2月20日，3月10日展葉，3月26日開花，平均成熟期在5月31日。元謀干熱河谷區(qū)葡萄物候期最明顯的變化是：萌芽至成熟期間隔日數(shù)縮短；生育期均有延遲現(xiàn)象，以萌芽期延遲最為明顯。90年代末，萌芽在2月上旬中期，到2011年后萌芽出現(xiàn)在3月初，平均延遲25 d；展葉盛期在3月份，平均延遲13d；開花盛期出現(xiàn)在3月下旬，平均延遲 5 d左右；成熟期從 5月下旬延遲到 6月上旬中期，平均延遲8 d。其中葡萄最早萌芽出現(xiàn)在1991年1月7日，最晚萌芽在2015年3月14日；最早成熟為1991年5月20日，最晚成熟為2015年6月16日。

表5 1990—2019年元謀干熱河谷區(qū)葡萄物候期（平均）

2.3 氣候變化對(duì)葡萄物候期的影響分析

葡萄在年發(fā)育期中需要有一個(gè)低溫期，主要是在生長(zhǎng)結(jié)束的越冬準(zhǔn)備時(shí)期，此階段的氣溫不宜高過12℃，并要求逐漸下降，這是能否通過休眠的關(guān)鍵時(shí)期[13]。元謀縣春季氣候變化，葡萄萌芽、展葉、花期和成熟期發(fā)生變化，春季葡萄展葉、開花等物候主要受春季溫度波動(dòng)的影響，1990—2019年間由于春季氣溫降低使萌芽期延期19～24 d，展葉期延期11～13 d，開花盛期延期2～7 d，果子成熟延期 6～8 d。

萌芽期 在選取的積溫、氣溫、0 cm地溫、降水、相對(duì)濕度、日照幾個(gè)要素中，葡萄萌芽期與冬季的平均最低0 cm地溫相關(guān)性最顯著，相關(guān)系數(shù)為0.514 4（p＜0.01），表明地溫增加，萌芽期延遲。其次與12月平均最低氣溫呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.500 7（p＜0.01），表明平均最低氣溫上升，萌芽延遲。萌芽期與冬春季≥10℃積溫、有效積溫均呈負(fù)相關(guān)，積溫、有效積溫減少，萌芽期延遲，但未通過顯著性檢驗(yàn)。

展葉期 展葉期與 1月份的有效積溫、1月平均最高地溫及冬春季的平均最低地溫相關(guān)性較好。其中與相對(duì)濕度相關(guān)最顯著，相關(guān)系數(shù)r=0.429 9（p＜0.01），表明1月份相對(duì)濕度的增加，展葉期提前。與1月平均最高0 cm地溫負(fù)相關(guān)r= -0.387 3（p＜0.01），1月份平均最高0 cm地溫增加，展葉期延遲。與冬春季平均最低地溫呈正相關(guān)r=0.383 3(p＜0.05)，冬春季平均最低地溫增加，展葉提前。

花期 在所選因子中，花期與2—4月的平均最低氣溫相關(guān)性較好，均呈負(fù)相關(guān)。元謀2—4月最低氣溫呈降低趨勢(shì)且均通過檢驗(yàn)，表明隨2—4月最低氣溫降低，導(dǎo)致開花期延遲。

成熟期 成熟期最明顯是與 5—6月光熱條件呈正相關(guān)，與水分呈負(fù)相關(guān)。表明成熟期多雨高濕，會(huì)導(dǎo)致葡萄生育期延遲。

3 討論

葡萄各個(gè)物候期均有延遲現(xiàn)象，以萌芽期延遲最為明顯。對(duì)葡萄物候期延遲影響最明顯的是冬春季平均最低地面溫度變化，隨冬春季平均最低地面溫度的增加，葡萄萌芽、展葉和成熟物候期延遲。

元謀縣49年來年平均氣溫呈增加趨勢(shì)，年降水呈減少趨勢(shì)（未通過檢驗(yàn)），年日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)。葡萄主要物候期（冬春季）平均氣溫、最低氣溫呈降低趨勢(shì)；≥10℃積溫、≥10℃有效積溫、日照均呈減少趨勢(shì)，降水變化趨勢(shì)不明顯，平均地面溫度、平均最高（低）地面溫度呈增加趨勢(shì)。元謀氣候變化與全球氣候變暖不一致的是冬春季平均氣溫呈降低趨勢(shì)，它是在特殊地形條件下，興修水利設(shè)施、植樹造林、地表植被增加下墊面性質(zhì)和狀態(tài)改變影響的結(jié)果[14]。

對(duì)葡萄物候期延遲影響最明顯的是冬春季平均最低地面溫度，除了開花期以外，冬春季平均最低地面溫度與萌芽、展葉、成熟3個(gè)物候期均呈現(xiàn)較好的正相關(guān)，且均通過顯著性檢驗(yàn)，表明隨著冬春季平均最低地面溫度的增加，葡萄萌芽、展葉、成熟3個(gè)物候期均延遲。萌芽、展葉與有效積溫均呈負(fù)相關(guān)，隨著有效積溫的減少，萌芽、展葉延遲。開花期與2—4月的平均最低氣溫呈負(fù)相關(guān)，隨2—4月最低氣溫降低，花期延遲。成熟期與5—6月光熱條件呈正相關(guān)，與水分條件呈負(fù)相關(guān)。葡萄果實(shí)成熟期主要決定于果實(shí)生長(zhǎng)期的積溫，元謀縣4—6月的高溫干燥氣候條件有利于葡萄的成熟。

葡萄果實(shí)膨大處理多在盛花末期和盛花期15 d左右進(jìn)行，果子成熟主要取決于果實(shí)生長(zhǎng)期的積溫，全年增暖可使果實(shí)生長(zhǎng)期縮短，物候現(xiàn)象提前[15]，物候變化的驅(qū)動(dòng)因子主要是氣候變化和農(nóng)業(yè)管理措施變化兩大影響因子，氣候變化是主動(dòng)驅(qū)動(dòng)因子，對(duì)作物物候變化起決定作用[16]，在葡萄栽培果實(shí)處理環(huán)節(jié)，隨著葡萄開花期延遲，葡萄果實(shí)膨大處理應(yīng)當(dāng)相應(yīng)延遲。

品種區(qū)域化優(yōu)化布局是云南葡萄產(chǎn)業(yè)能否順利發(fā)展的關(guān)鍵問題之一[17]。干熱河谷地區(qū)種植葡萄，要選擇極早熟、早熟和中熟葡萄品種種植，如元謀縣種植早熟品種無核白雞心，充分利用冬季光熱資源，結(jié)合簡(jiǎn)易的保溫促早設(shè)施，10月下旬修剪，11月初用單氰胺進(jìn)行破眠，3月下旬果實(shí)成熟，4月份上市，填補(bǔ)市場(chǎng)空白。