貴州瑪瑙紅櫻桃種植氣候適宜性區(qū)劃

譚 文， 楊世瓊， 李忠燕， 左 晉*， 喬 光， 曾曉珊

(1.貴州省山地氣候環(huán)境研究所， 貴州 貴陽(yáng) 550002； 2.貴州省氣候中心，貴州 貴陽(yáng) 550002； 3.貴州大學(xué) 農(nóng)業(yè)生物工程研究院， 貴州 貴陽(yáng) 550025)

0 引言

【研究意義】櫻桃果實(shí)色澤艷麗，營(yíng)養(yǎng)豐富，口感風(fēng)味極佳，有果中珍品的美譽(yù)，其在落葉果樹中成熟期最早，號(hào)稱百果之先、開春第一果[1]。櫻桃由于果實(shí)成熟期正值早春，病蟲害尚未發(fā)生，易達(dá)到綠色果品生產(chǎn)的要求，是當(dāng)前種植效益較高的水果之一?，旇Ъt櫻桃是經(jīng)多年選育而成的地方優(yōu)良品種，果實(shí)為橢圓形，果肉厚，風(fēng)味佳，品質(zhì)上乘。因成熟期果實(shí)鮮紅亮麗、紅中透紫，像晶瑩剔透的紅瑪瑙，故稱瑪瑙紅櫻桃[2]?，旇Ъt櫻桃亮麗的外觀和上乘的風(fēng)味深受消費(fèi)者青睞，該產(chǎn)業(yè)已成為部分地方農(nóng)戶增收的支柱產(chǎn)業(yè)之一。因此，研究氣象因子對(duì)瑪瑙紅櫻桃生長(zhǎng)的影響，對(duì)實(shí)現(xiàn)其種植氣候趨利避害和擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)區(qū)栽培，促進(jìn)瑪瑙紅櫻桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】影響瑪瑙紅櫻桃果實(shí)品質(zhì)的因素很多，除了品種自身的遺傳特性外，還受氣象條件、土壤條件和栽培技術(shù)等其他因素影響，其中，氣候因子在果實(shí)品質(zhì)形成過(guò)程中起關(guān)鍵作用。張軍等[3]研究了瑪瑙紅櫻桃品種的選育過(guò)程、豐產(chǎn)特性和栽培要點(diǎn)。隨后，多位學(xué)者針對(duì)瑪瑙紅櫻桃種植技術(shù)進(jìn)行深入研究[4-6]，探明瑪瑙紅櫻桃裂果現(xiàn)象的主要原因，提出了相應(yīng)預(yù)防措施，并制定了瑪瑙紅櫻桃栽培規(guī)范以提高果實(shí)經(jīng)濟(jì)價(jià)值[7]。喬光[8]研究表明，施腐熟有機(jī)肥20 kg/株，復(fù)合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)0.4 kg/株更有利于瑪瑙紅櫻桃的生長(zhǎng)發(fā)育。王健寧等[9]認(rèn)為，蘋果枝條炭30 g/kg處理的隸屬函數(shù)值的均值最高，有效改善瑪瑙紅櫻桃生理生化特性，可用于其豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培。袁靜等[10]研究發(fā)現(xiàn)，溫度對(duì)櫻桃生長(zhǎng)的影響結(jié)果：受大棚內(nèi)小氣候影響，棚內(nèi)大櫻桃開花與成熟期均較棚外的提早，有效避開不利天氣的影響，實(shí)現(xiàn)提早上市的同時(shí)又增加產(chǎn)量，延長(zhǎng)供應(yīng)期，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)較高的經(jīng)濟(jì)效益。王冰等[11]研究了煙臺(tái)市大棚櫻桃品質(zhì)與小氣候因子的相關(guān)性，并確定適宜煙臺(tái)市大棚甜櫻桃生產(chǎn)的最佳棚內(nèi)氣候條件。李德章等[12]結(jié)合納雍農(nóng)業(yè)科技示范園近10年種植記錄資料，分析了瑪瑙紅櫻桃的種植氣象條件。【研究切入點(diǎn)】當(dāng)前關(guān)于瑪瑙紅櫻桃的研究多集中于品種選育、栽培方法、病蟲害形成機(jī)理及其防治措施等方面。有關(guān)氣候條件對(duì)貴州瑪瑙紅櫻桃品質(zhì)影響的研究鮮見(jiàn)報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】選取貴州瑪瑙紅櫻桃為研究對(duì)象，測(cè)定貴州赫章、納雍及福泉等8個(gè)不同氣候特征果園的瑪瑙紅櫻桃外觀品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)，分析品質(zhì)指標(biāo)氣候因子的相關(guān)性，確定種植區(qū)劃的主要影響氣象因子及閾值采用GIS技術(shù)對(duì)貴州瑪瑙紅櫻桃種植氣候適宜性進(jìn)行區(qū)劃，以期為逐漸削減或取消非優(yōu)質(zhì)區(qū)瑪瑙紅櫻桃面積，擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)區(qū)栽培范圍和提高櫻桃產(chǎn)質(zhì)量提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源于貴州省瑪瑙紅櫻桃多年物候期觀測(cè)資料、發(fā)育與分布狀況調(diào)查資料、品質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)、地理信息DEM數(shù)據(jù)及氣象數(shù)據(jù)資料等。其中，氣象數(shù)據(jù)資料包括1990—2019年貴州省84個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站常規(guī)氣象數(shù)據(jù)、8個(gè)瑪瑙紅櫻桃采樣點(diǎn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動(dòng)站逐日最高氣溫、最低氣溫、平均氣溫和日照時(shí)數(shù)等。

1.2 樣品采集與分析

1.2.1 采樣點(diǎn)布設(shè)與樣品采集 2020年4—5月在貴州瑪瑙紅櫻桃主產(chǎn)區(qū)根據(jù)不同氣候特征選擇品種相同、樹齡相近且均為成熟果林的8個(gè)瑪瑙紅櫻桃果園(圖1)，按照東、南、西、北4個(gè)方位，隨機(jī)選取有葉片無(wú)病害的中長(zhǎng)枝枝條，對(duì)大小一致、充分成熟的果實(shí)進(jìn)行取樣。隨機(jī)選取100顆瑪瑙紅櫻桃鮮果，用游標(biāo)卡尺測(cè)量果實(shí)橫、縱徑，記錄是否裂果，用天平稱取百粒重。樣品用密封袋承裝、標(biāo)號(hào)、冷藏存放并送檢。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定 檢測(cè)指標(biāo)包括可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸、糖酸比和維生素C。采用折光儀法測(cè)定可溶性固形物，硫酸-苯酚法測(cè)定可溶性糖，酸堿滴定法測(cè)定可滴定酸，液相色譜法測(cè)定維生素C含量[13]。計(jì)算果形指數(shù)、可食率和單果重。

果型指數(shù)=縱徑/橫徑

可食率=[(單果重-鮮核重-果柄重)/單果重]×100%

單果重=百粒重/100粒

1.3 區(qū)劃模型

利用GIS技術(shù)，建立各氣候分區(qū)指標(biāo)與地理地形因子(經(jīng)度、緯度、海拔高度)關(guān)系模型。根據(jù)模型在GIS平臺(tái)進(jìn)行地理信息插值推算，將各指標(biāo)的氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)演變?yōu)閱我蜃用鏍罡窬W(wǎng)數(shù)據(jù)，將年平均氣溫、休眠期(11月至次年1月)需冷量(休眠期≤7.2℃累積小時(shí)數(shù))、2—4月日照時(shí)數(shù)、晚霜日、4月氣溫日較差和陰雨日數(shù)在GIS平臺(tái)進(jìn)行疊加處理，獲得貴州瑪瑙紅櫻桃氣候適宜性區(qū)劃圖。

年平均氣溫=-0.819λ-0.551φ-0.006H+123.438

休眠期需冷量=198.854λ+135.181φ+1.009H-24 937.040

晚霜日=9.185λ+6.208φ+0.047H-1 146.332

4月氣溫日較差=-0.364λ-0.268φ+54.372

4月陰雨日數(shù)=1.519λ+0.655φ+0.003H-167.263

式中，λ為經(jīng)度，φ為緯度，H為海拔高度。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2019、SPSS 25.0和Arc map 10.3對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 貴州不同產(chǎn)區(qū)瑪瑙紅櫻桃的品質(zhì)特征

2.1.1 外觀品質(zhì) 由表1可知，瑪瑙紅櫻桃單果重：福泉最大，達(dá)4.40 g；桐梓次之，為4.16 g；大方最小，為2.17 g。果形指數(shù)：赫章最大，為1.14，顯著高于其他產(chǎn)區(qū)；烏當(dāng)最小，為0.89，其橫徑大于縱徑；其余6個(gè)樣品果形指數(shù)為1.01～1.05，均為縱徑略大于橫徑?？墒陈剩?個(gè)樣品均在90%以上，以桐梓最大，達(dá)93.01%；納雍次之，為92.26%；烏當(dāng)最小，為90.51%。

表1 貴州不同產(chǎn)區(qū)瑪瑙紅櫻桃的外觀品質(zhì)

2.1.2 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì) 從表2看出，瑪瑙紅櫻桃可溶性固形物：赫章最高，為18.20%，顯著高于其采樣品；六枝最低，為10.13%；可溶性糖：赫章最高，為20.35%，顯著高于其采樣品；烏當(dāng)最低，為6.03%?？傻味ㄋ幔簽醍?dāng)最高，為6.25 g/kg，顯著高于除福泉和六枝外的其采樣品；大方最低，為3.89 g/kg。糖酸比：赫章最大，為45.91，顯著高于其采樣品；烏當(dāng)最小，為9.66。維生素C：烏當(dāng)最高，為96.17 mg/100 g；六枝最少，27.86 mg/100 g。表明，赫章瑪瑙紅櫻桃果實(shí)偏小，含水量低，風(fēng)味偏甜；烏當(dāng)?shù)墓麑?shí)小，維生素C含量高，風(fēng)味偏酸；其余6個(gè)樣品果實(shí)多數(shù)較大，維生素C含量較高，風(fēng)味偏酸甜。

表2 貴州不同產(chǎn)區(qū)瑪瑙紅櫻桃的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

2.2 瑪瑙紅櫻桃品質(zhì)指標(biāo)與氣象因子的相關(guān)性

從表3看出，瑪瑙紅櫻桃休眠期需冷量與果實(shí)單果重和縱徑呈顯著負(fù)相關(guān)，與橫徑呈極顯著負(fù)相關(guān)；與可溶性固形物、可溶性糖和糖酸比呈顯著正相關(guān)，與果形指數(shù)呈極顯著正相關(guān)。在萌動(dòng)至成熟期，4月氣溫日較差與可溶性固形物、可溶性糖、糖酸比和果形指數(shù)呈極顯著正相關(guān)；平均氣溫與可食率、2—4月日照時(shí)數(shù)與果形指數(shù)呈顯著正相關(guān)；降水量與瑪瑙紅櫻桃各指標(biāo)相關(guān)性不顯著。因此，適當(dāng)增加休眠期需冷量和4月氣溫日較差有利于果實(shí)內(nèi)含物的形成和積累。

表3 瑪瑙紅櫻桃品質(zhì)指標(biāo)與氣象指標(biāo)的相關(guān)性

2.3 氣候適宜性區(qū)劃指標(biāo)的閾值

依據(jù)瑪瑙紅櫻桃品質(zhì)與關(guān)鍵氣象因子的數(shù)理分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果，最終選取年平均氣溫、休眠期需冷量、2—4月日照時(shí)數(shù)和4月氣溫日較差作為瑪瑙紅櫻桃氣候適宜性的主要指標(biāo)；結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)及專家意見(jiàn)，增加晚霜日、陰雨日數(shù)作為瑪瑙紅櫻桃氣候適宜性的主要指標(biāo)。

根據(jù)貴州省瑪瑙紅櫻桃氣候適宜性區(qū)劃指標(biāo)閾值確定為適宜區(qū)、次適宜區(qū)和不適宜區(qū)3個(gè)等級(jí)(表4)?，旇Ъt櫻桃適宜生長(zhǎng)區(qū)氣候特征：年平均氣溫為11.5～14.5℃，休眠期需冷量≥1 000.0 h，2—4月日照時(shí)數(shù)≥310.0 h，晚霜日<70.0 d，4月氣溫日較差≥8.5℃，4月陰雨日數(shù)≤12.0 d。次適宜區(qū)氣候特征：年平均氣溫為10.0～11.4℃或14.6～15.5℃，休眠期需冷量900.0～999.9 h，2—4月日照時(shí)數(shù)260.0～309.9 h，晚霜日70.0～89.9 d，4月氣溫日較差7.5～8.4℃，4月陰雨日數(shù)12.1～14.0 d。不適宜區(qū)氣候特征：年平均氣溫為<10.0℃或>15.5℃，休眠期需冷量<900.0 h，2—4月日照時(shí)數(shù)<260.0 h，晚霜日≥90.0 d，4月氣溫日較差<7.5℃，4月陰雨日數(shù)>14.0 d。

2.4 適宜性分區(qū)

從圖2看出，貴州瑪瑙紅櫻桃種植氣候適宜區(qū)主要分布在海拔1 300～1 600 m的納雍縣和1 700～2 050 m的盤州市、水城縣、普安縣，該區(qū)域休眠期需冷量充足，全年氣溫適宜，瑪瑙紅櫻桃能安全渡過(guò)休眠，進(jìn)行新的枝梢生長(zhǎng)和開花結(jié)果；晚霜期在3月上旬之前，霜凍災(zāi)害對(duì)其幼果生長(zhǎng)影響較??；果實(shí)生長(zhǎng)季內(nèi)日照充足，氣溫日較差大，利于果實(shí)干物質(zhì)、內(nèi)在品質(zhì)的形成及果實(shí)著色；果實(shí)膨大至成熟期的陰雨日數(shù)較其他地區(qū)少，但納雍縣仍有10～12 d，易造成裂果，不利于果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分的累積，可搭建避雨設(shè)施，減輕降水多帶來(lái)的影響；同時(shí)，冬春連旱、冰雹災(zāi)害高發(fā)時(shí)期，應(yīng)加強(qiáng)防范設(shè)施建設(shè)，做好防范準(zhǔn)備。

次適宜區(qū)主要分布在貴陽(yáng)市中部以南(海拔1 000m以上)、畢節(jié)市(海拔2 050 m以下)、黔南州(海拔1 050 m以上)、黔東南州(海拔700～1 500 m)、遵義市西部和南部(海拔700～1 300 m)，該區(qū)域內(nèi)休眠期需冷量能確?，旇Ъt櫻桃順利渡過(guò)休眠，進(jìn)行新的枝梢生長(zhǎng)和開花結(jié)果；全年氣溫較適宜，能保證果樹的正常生長(zhǎng)發(fā)育。除赫章縣和威寧縣外，大部區(qū)域晚霜期在3月上旬之前，霜凍災(zāi)害對(duì)其幼果生長(zhǎng)影響較??；赫章縣和威寧縣次適宜區(qū)晚霜期雖在3月下旬之前，該區(qū)域春季回溫較其他地區(qū)晚，瑪瑙紅櫻桃生育期也明顯晚于其他地區(qū)，因此，霜凍災(zāi)害對(duì)其幼果生長(zhǎng)影響不大。除西部地區(qū)外，次適宜區(qū)果實(shí)生長(zhǎng)季內(nèi)日照時(shí)數(shù)、氣溫日較差略小于適宜區(qū)，陰雨日數(shù)略多于適宜區(qū)?？傮w利于果實(shí)干物質(zhì)、內(nèi)在品質(zhì)的形成及果實(shí)著色，但產(chǎn)量和品質(zhì)略差于適宜區(qū)。東部次適宜區(qū)在果實(shí)膨大至成熟期的陰雨日數(shù)為12～14 d，發(fā)生10 d以上陰雨天氣的概率較高，建議該區(qū)域果園搭建避雨設(shè)施，減輕降水多和輕冰雹災(zāi)害帶來(lái)的影響。西部次適宜區(qū)光照充足、晝夜溫差大，利于果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的形成，但冬春連旱發(fā)生的可能性較大，應(yīng)安裝灌溉設(shè)施，如遇干旱可平穩(wěn)供水，減少落花落果和提高坐果率。

不適宜區(qū)主要分布在貴州省南部和北部。南部地區(qū)冬季氣溫高，休眠期需冷量累積不足，不能確?，旇Ъt櫻桃順利渡過(guò)休眠，從而影響果樹開花結(jié)果，無(wú)法形成產(chǎn)量。北部地區(qū)萌動(dòng)至成熟期日照時(shí)數(shù)較少，不利于果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的形成。因此，若該區(qū)域發(fā)展瑪瑙紅櫻桃產(chǎn)業(yè)建議先引種試驗(yàn)。

3 討論

由于烏當(dāng)區(qū)下壩鄉(xiāng)瑪瑙紅櫻桃于2020年4月多次遭受冰雹災(zāi)害，品質(zhì)和產(chǎn)量均受到嚴(yán)重影響?？紤]樣本環(huán)境統(tǒng)一性，利用瑪瑙紅櫻桃萌動(dòng)至成熟期生長(zhǎng)期間氣象資料，結(jié)合其品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，選取未遭受明顯氣象災(zāi)害影響區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模。研究發(fā)現(xiàn)，萌動(dòng)至成熟期年平均氣溫升高有利于瑪瑙紅櫻桃果實(shí)大小和重量的增加，但可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)含物的降低，且氣溫日較差越大，越有利于果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分的積累，從而提高產(chǎn)量。多位學(xué)者在釀酒葡萄[14]、冰糖橙[15]及庫(kù)爾勒香梨[16]等果樹也得出相似結(jié)論。成熟期降水過(guò)多不利于果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分累積，易造成裂果，影響其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，與徐富軍等[7]的研究結(jié)果一致。休眠期需冷量高的地區(qū)果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分含量越高，但果實(shí)大小和重量可能略差于需冷量低的地區(qū)。宋永宏等[17]研究表明，需冷量減少有利于休眠解除，但櫻桃芽提早萌動(dòng)不利于其抵抗晚霜，從而造成損失，在一定程度上影響櫻桃的露天栽培。依據(jù)瑪瑙紅櫻桃品質(zhì)與關(guān)鍵氣象因子的數(shù)理分析統(tǒng)計(jì)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，篩選并確定其氣候適宜性指標(biāo)，完成貴州瑪瑙紅櫻桃種植氣候適宜性區(qū)劃，將全省劃分為適宜區(qū)、次適宜區(qū)和不適宜區(qū)。區(qū)劃結(jié)果為貴州瑪瑙紅櫻桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展和合理擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)區(qū)栽培范圍提供了理論依據(jù)，但該結(jié)果僅根據(jù)1年數(shù)據(jù)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析得出，還需繼續(xù)開展相關(guān)試驗(yàn)，進(jìn)一步完善區(qū)劃指標(biāo)。

4 結(jié)論

綜合考慮影響瑪瑙紅櫻桃外觀品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分形成較為關(guān)鍵的氣候因子，選取萌動(dòng)期至成熟期年平均氣溫、休眠期(11月至次年1月)需冷量、2—4月日照時(shí)數(shù)、晚霜日、4月氣溫日較差和陰雨日數(shù)作為劃分瑪瑙紅櫻桃氣候適宜性的主要指標(biāo)，每個(gè)指標(biāo)分3級(jí)，對(duì)應(yīng)適宜區(qū)、次適宜區(qū)和不適宜區(qū)；各主導(dǎo)因子的適宜范圍為年平均氣溫11.5～14.5℃，休眠期需冷量≥1 000.0 h，2—4月日照時(shí)數(shù)≥310.0 h，晚霜日<70.0 d，4月氣溫日較差≥8.5℃，4月陰雨日數(shù)≤12.0 d。采用GIS技術(shù)對(duì)貴州瑪瑙紅櫻桃種植氣候適宜性進(jìn)行區(qū)劃，適宜區(qū)主要分布在納雍縣、盤州市、水城縣和普安縣；次適宜區(qū)主要分布在貴陽(yáng)市中部以南、畢節(jié)市、黔南州、黔東南州、遵義市西部和南部；不適宜區(qū)主要分布在貴州省南部和北部。