不同春季氣候類型對杧果豐產(chǎn)效應(yīng)及其開花期適宜氣象指標(biāo)初探與構(gòu)建

羅 慧,宋傲宇,蘇俊任,文 裕,方中斌,林鳳昌,黃丞玨,李界秋

(1 廣西大學(xué)農(nóng)牧產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院,南寧,530005;2 廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院,南寧,530005;3 廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué),南寧,530007;4 廣西南寧市良慶區(qū)那陳鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心,南寧,530231)

杧果MangiferaindicaL.是重要的熱帶水果,享有“熱帶果王”的美譽,具有較高的經(jīng)濟(jì)價值[1]。廣西是我國杧果生產(chǎn)重要基地,據(jù)統(tǒng)計,截至2020年底,廣西杧果種植面積10.39萬hm2,產(chǎn)量95.0萬t,是廣西老區(qū)和山區(qū)實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的支柱產(chǎn)業(yè)之一。影響杧果豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)最主要的自然條件是氣候,花期低溫陰雨天氣是發(fā)展杧果生產(chǎn)的最大障礙[2]。廣西杧果開花期2月中旬至4月上旬,正值廣西春季低溫陰雨天氣,較長時間內(nèi)氣溫明顯下降并伴隨連綿陰雨頻發(fā),影響杧果開花、傳粉和受精,甚至造成爛花、落花和幼果大量脫落,是影響杧果豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要不利因素[3-5]。近年來,杧果開花期遇上高溫(日最高溫≥32.0 ℃)或高溫伴“干熱風(fēng)”也時有發(fā)生,導(dǎo)致花柱干枯過快,授粉受精困難,致使幼果敗育、畸形和脫落等[6]。每年春季氣候不同,對杧果生產(chǎn)的影響迥異,在春季不同氣候類型下減少因低溫陰雨或高溫對杧果開花、著果的不利影響是確保豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。有關(guān)不同年份春季氣候類型對杧果成花、著果及產(chǎn)量等的影響鮮見報道。為此,本文以“臺農(nóng)一號”杧為試材,研究不同年份春季氣候類型對杧果成花、著果和產(chǎn)量的影響,及其開花期適宜氣象指標(biāo),以期為營造適宜開花的果園小氣候,確保杧果豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗在廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院教學(xué)科研基地杧果園進(jìn)行,杧果1986年春定植,2009年9月髙接換種,“紫花杧”為中間砧嫁接“臺農(nóng)一號”杧,株行距2.0 m×3.5 m,每667 m2種植95株,植株高度2.3～2.8 m,株間末級梢互有交叉,行間距20～50 cm。果園土壤赤紅壤,黏壤土,有機(jī)質(zhì)含量4.75 g/kg,pH值4.80,堿解氮64.4 mg/kg,速效磷33.1 mg/kg,速效鉀178.9 mg/kg;施肥、修剪、促花、除草、病蟲害防治等管理措施一致。

1.2 方法

氣象數(shù)據(jù)獲取:在試驗果園按規(guī)范要求設(shè)立小型自動氣象站(MBF30),從該小型氣象站獲取2018年和2019年2—4月的溫度、濕度、降雨量等相關(guān)氣象數(shù)據(jù)。

杧果生長結(jié)果情況調(diào)查。2018年和2019年分別在供試果園選取東南西北中觀察記錄點5個,2年觀察記錄點相同,每個點選取相鄰3株調(diào)查,每年1月下旬開始至開花結(jié)束每隔3 d記錄觀察點植株結(jié)果母枝頂芽物候期,記錄開花和謝花及謝花后20 d日期;調(diào)查各個觀察點單株末級梢數(shù)、成花枝數(shù),謝花后20 d統(tǒng)計正常果實數(shù)量,計算成花率和著果率。單株結(jié)果數(shù)分別在2018年6月15日和2019年7月2日統(tǒng)計,2018年6月30日和2019年7月13日分別采收每個觀察點單株成熟果實10個,稱取單果質(zhì)量后計算各個觀察點平均株產(chǎn)、每公頃產(chǎn)量。成花率(%)=成花枝數(shù)/總枝數(shù)×100,著果率(%)=正常果實數(shù)/成花枝數(shù)×100,株產(chǎn)=單株果實數(shù)×單果質(zhì)量,每公頃產(chǎn)量=株產(chǎn)×(植株數(shù)/667 m2)×15。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft excel 2010軟件進(jìn)行計算和制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 2018年和2019年春季氣候條件及類型劃分

從表1可以看出,2018年和2019年2—4月平均氣溫分別為15.3～23.5 ℃和15.8～25.2 ℃,2018年3月平均溫度比2019年3月高2.3 ℃,溫暖感較強。2018年和2019年2—4月降雨量分別為10.2～31.2 mm和67.6～102.2 mm,累計降雨量分別為116.1 mm和258.6 mm;2018年2—4月降雨量和累計降雨量分別是2019年同期的15.1%、73.1%、35.1%和44.9%,2018年月降雨量減少,干旱少雨明顯。2018年和2019年2—4月平均濕度分別為68.0%～72.1%和78.0%～81.3%,平均分別為70.1%和80.0%;2018年2—4月平均濕度比2019年同期各月分別低13.3個百分點、8.5個百分點和7.8個百分點。由于2018年3月比2019年3月溫度高2.3 ℃,2—4月降雨量累計只是2019年的44.9%,且濕度較低,據(jù)此將2018年劃分為春季少雨晴暖天氣,2019年劃分為春季多雨陰冷天氣。

表1 2018和2019年2—4月廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院“臺農(nóng)一號”杧試驗基地氣象因子比較

2.2 不同春季氣候類型對杧果開花結(jié)果的影響

從表2可以看出,2018年杧果初花至謝花的時期為3月13日至3月28日,開花期16 d;2019年杧果初花至謝花的時期為3月25日至4月11日,開花期18 d。2018年初花期比2019年提早12 d,2018年開花期比2019年縮短2 d?？梢姶杭旧儆昵缗攴?2018年)始花期明顯提前,開花期偏短;春季多雨陰冷年份(2019年)開花期明顯推后,開花期略有延長。

表2 不同年份廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗基地“臺農(nóng)一號”杧開花期、成花率、著果率和產(chǎn)量比較

2018年各個觀察點的成花率較高,平均成花率達(dá)94.1%;2019年成花率較低,平均成花率85.4%,2018年成花率比2019年提高10.2%。說明春季少雨晴暖年份(2018年)有利于杧果花芽分化,促進(jìn)成花的趨勢明顯,成花率較高。

2018年和2019年平均著果率分別為54.7%和29.4%,2018年比2019年高86.1%。春季少雨晴暖的2018年比春季多雨陰冷的2019年成花率只高10.2%,而著果率則高86.1%,說明2018年開花期(3月13日至3月28日)間溫度、濕度及降雨量等氣候條件適合杧果授粉受精,著果率明顯提高。

2018年和2019年平均產(chǎn)量分別為44 558.3 kg/hm2和18 236.3 kg/hm2,2018年產(chǎn)量較2019提高144.3%,提高幅度明顯。由此可推測,春季少雨溫暖晴好的2018年,不僅開花期氣候條件適合杧果授粉受精,果實生長期溫度、降雨量及濕度也較適宜,保障了果實健康發(fā)育,落果減少,達(dá)到高產(chǎn)。

2.3 不同春季氣候類型開花期主要氣象因子比較

溫度是影響杧果開花期授粉受精能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵因子。由表3和圖1可知,春季少雨晴暖的2018年開花期和春季多雨陰冷的2019年開花期平均溫度分別為20.9 ℃和22.4 ℃,2018年較2019年低1.5 ℃;日最低溫分別為14.2 ℃和12.5 ℃、日最高溫分別為29.6 ℃和32.7 ℃,2018年比2019年日最低溫度高1.7 ℃、日最高溫度低3.1 ℃;2018年沒有出現(xiàn)日最高溫度≥32.0 ℃,2019年出現(xiàn)1 d。從平均氣溫來看,2018年開花期平均溫度更接近杧果開花需要≥20.0 ℃的條件;從對授粉受精影響最大的日最低溫度(≤15.0 ℃)和日最高溫度(≥32.0 ℃)來看,2018年處于受害溫度閾值范圍內(nèi)且離閾值溫度較遠(yuǎn),2019年則離受害最低溫度閾值較近,最高溫度則超過受害最高溫度閾值。

圖1 不同年份廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗基地“臺農(nóng)一號”杧開花期日均氣溫變化

表3 不同年份廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗基地“臺農(nóng)一號”杧開花期氣候因子比較

降雨特別是持續(xù)降雨會造成花粉不易散開或?qū)⒁焉l(fā)花粉沖刷,減少授粉概率;也會造成空氣濕度大,易發(fā)生和傳播病害導(dǎo)致落花落果。由表3和圖2可知,春季少雨晴暖的2018年開花期和春季多雨陰冷的2019年開花期累積降雨量分別為62.5 mm和76.0 mm,2018年是2019年的82.2%;2018年和2019年降雨時間分別為13 d和9 d,日降雨量≥9.8 mm時間分別為2 d和3 d,日最大降雨量分別為10.7 mm和47.8 mm;日降雨量≥9.8 mm的降雨量占開花期降雨量分別為33.0%和94.2%。說明2018年開花期降雨時間雖多但降雨量不大也不集中,對杧果花粉和柱頭難以造成沖刷;而2019年則比2018年降雨時間多且單日降雨量大,降雨時間集中,會沖刷杧果花粉和柱頭,且降雨期間空氣濕度增大,易發(fā)生病害。

圖2 不同年份廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗基地“臺農(nóng)一號”杧開花期降雨量變化

濕度大可致杧果花藥開放慢、花粉不易散開,且易發(fā)生和迅速傳播病害,影響杧果授粉受精。由表3和圖3可知,春季少雨晴暖的2018年和春季多雨陰冷的2019年開花期平均濕度分別為72.6%和81.2%,2018年比2019年低8.6個百分點;日最高濕度≥89.0%的時間分別是0 d和4 d,即2019年開花期第2天和第9～11天即呈現(xiàn)2個高濕度天氣過程;最低濕度分別為51.6%和56.1%,2018年比2019年低4.5個百分點。對比可知,2018年平均濕度較低,無濕度≥89.0%的時間,最低濕度小;2019年平均濕度較高,且有2個分布在開花期的高濕度天氣過程,會影響杧果花藥開放和花粉散發(fā),加大病蟲害發(fā)生概率。

圖3 不同年份廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗基地“臺農(nóng)一號”杧開花期日均濕度變化

2.4 杧果適宜開花期

在生產(chǎn)實踐中,難以遇到2018年春季那樣比較理想的杧果開花氣候條件,其他年份均發(fā)生一定程度的低溫陰雨天氣而影響產(chǎn)量。春季低溫陰雨天氣的地區(qū)可利用杧果花穗再生特性,通過摘花來調(diào)控開花期以避開低溫陰雨天氣,創(chuàng)造有利于杧果生長結(jié)果的氣象條件,也是保證杧果取得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的前提和重要措施。本研究試驗果園在2018年和2019年栽培管理中,均采用筆者研發(fā)的“一種廣西南部地區(qū)確保杧果花期避過低溫陰雨天氣的方法”進(jìn)行花期調(diào)節(jié),均獲得較好產(chǎn)量。筆者結(jié)合2016—2020年2月底至4月溫濕度及降雨的記錄和分析,通過研究分批摘花后花芽復(fù)抽率、花芽萌發(fā)至初花所需時間、開花期時段及每次摘花的著果情況等方面,初步探究發(fā)現(xiàn),廣西南部地區(qū)一般年份杧果3月25日后花朵開放是獲得豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的適宜開花期起點,春季少雨晴暖的年份開花期適當(dāng)提前10 d左右。此開花期經(jīng)2016—2022年在廣西桂南地區(qū)杧果生產(chǎn)檢驗,能夠避過大部分低溫陰雨天氣影響而獲得豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。各產(chǎn)區(qū)可根據(jù)這一思路尋找適宜當(dāng)?shù)氐拈_花期,為杧果開花營造有利的環(huán)境條件,保證杧果順利授粉受精,以獲得豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

3 討論

3.1 不同春季氣候類型對杧果開花期、成花率和著果率及產(chǎn)量的影響

廣西杧果開花期大多為2月至4月上中旬,此時期頻發(fā)“倒春寒”天氣,易出現(xiàn)低溫陰雨天氣而使花序遭受寒害,授粉受精不良和落花落果。杧果開花期如前期干旱,后期有一定濕度,開花期降雨量少,是杧果成花、開花和結(jié)果的氣候條件[7]。杧果花期樹體營養(yǎng)充足且平衡,光照充足和適宜溫濕度是花穗和花器發(fā)育良好,提高成花率和著果率,進(jìn)而提升產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素[8-10]。冼玉卿等研究結(jié)果表明,南寧市1972—1989年間杧果共有4年豐產(chǎn)年份和5年低產(chǎn)年份,其平均總產(chǎn)量分別為114.7 t/年和0.54 t/年,差異顯著。豐產(chǎn)年份3月中旬至4月上旬的氣象條件為平均氣溫和日最低溫度均較高,雨日少;低產(chǎn)年份則平均氣溫和日最低溫度均較低,雨日偏多[4]?？梢?春季氣候存在少雨晴暖和多雨陰冷的年份差異,且不同氣候類型對杧果產(chǎn)量影響巨大。本研究結(jié)果表明,春季少雨晴暖的2018年開花期較2019年提早12 d,說明春季少雨晴暖的氣候類型有助于花芽萌發(fā)早,且花穗生長速度快,開花期提早,而春季多雨陰冷的氣候類型則相反。2018年成花率較2019年高10.2%,可能由于春季少雨晴暖的氣候類型光照足,適當(dāng)干旱促進(jìn)成花,而春季多雨陰冷的氣候類型則可能因光照不足而光合作用較弱和效率低等降低成花率。2018年著果率和產(chǎn)量比2019年分別高86.1%和144.3%,說明春季少雨晴暖的年份開花期和果實生長期氣候條件優(yōu)越,促進(jìn)果實的生長發(fā)育,進(jìn)而提高產(chǎn)量。

3.2 開花期溫度、降雨量和濕度的比較與開花期適宜氣象指標(biāo)

試驗結(jié)果表明,春季少雨晴暖的2018年比春季多雨陰冷的2019年杧果成花率只高10.2%,但著果率和產(chǎn)量均大幅提高,說明2018年杧果開花期間的溫度、降雨量及濕度等環(huán)境條件非常適合杧果授粉受精及初胚發(fā)育,探討這些氣象數(shù)據(jù)對確立杧果適宜開花期有重要意義。

杧果授粉受精要求開花期日平均氣溫≥20 ℃,少低溫陰雨天氣,日照充足且適當(dāng)干旱;花粉萌發(fā)最適溫度25～30 ℃[11-12]。春季少雨晴暖的2018年和春季多雨陰冷的2019年開花期平均溫度分別為20.9 ℃和22.4 ℃,2018年開花期溫度更接近適宜條件。低溫條件下,杧果花粉管生長受抑制,到達(dá)胚囊時間延長,會降低受精成功率[13]。低溫易形成大量雄花,兩性花比例降低;溫度20 ℃以下花藥不會裂開,25 ℃以上才普遍裂開,因此低溫嚴(yán)重影響杧果的正常開花結(jié)果[14-15]。如開花期遇連續(xù)≥3 d的日平均氣溫≤12 ℃的天氣,則易造成開花受阻,授粉不良,導(dǎo)致著果率低[16]。2018年和2019年開花期日最低溫分別為14.2 ℃和12.5 ℃,可見2019年開花期的日最低溫度更接近授粉受精的低溫受害閾值。但杧果開花期氣溫達(dá)32 ℃以上則不適宜,高溫與熱風(fēng)使柱頭分泌物干枯,抑制雌蕊發(fā)育,影響花粉萌發(fā),導(dǎo)致授粉受精不良[17-18]。2018年無日最高溫度≥32.0 ℃,2019年有1 d,兩年日最高溫分別為29.6 ℃和32.7 ℃,說明2019年開花期的日最高溫超過受害高溫閾值,使授粉受精受到抑制。由此可知,2018年開花期平均溫度接近于理想值,最低溫度和最高溫度都處于受害閾值范圍外,且離閾值較遠(yuǎn);而2019年則平均溫度偏離理想值較遠(yuǎn),日最低溫度接近于受害閾值,最高溫度則超過閾值;2018年開花期溫度適宜授粉受精和提高著果率。

除低溫外,病害也是導(dǎo)致著果率低的重要因素[19]。杧果花期主要有2種病害,即炭疽病和白粉病。研究表明,杧果產(chǎn)量與3—4月總降水量呈極顯著相關(guān);降雨影響炭疽病當(dāng)年發(fā)病時間和程度,炭疽病菌孢子釋放、侵染及果園發(fā)病程度均與降雨密切相關(guān);而降水量和持續(xù)時間與空氣濕度關(guān)系密切,當(dāng)相對濕度達(dá)90%以上,平均氣溫25～28 ℃,炭疽病容易發(fā)生和流行[19-22]。3月至4月中下旬為白粉病發(fā)生高峰期,相對濕度70%左右有利于該病害發(fā)生,干旱條件下同樣發(fā)病嚴(yán)重[23-24]。有研究發(fā)現(xiàn),在溫度一定下,空氣相對濕度50%～70%有利于花粉萌發(fā)[25]。試驗結(jié)果表明,與2018年相比,2019年降雨量偏多,平均濕度大;2018年日降雨量≥9.8 mm時間2 d,但由于降雨量少且不相鄰,沒有日濕度≥89.0%的高濕度天氣;而2019年日降雨量≥9.8 mm時間3 d,且降雨量大,持續(xù)降雨,形成持續(xù)3 d的日濕度≥89.0%的高濕度天氣過程。因此,2018年的平均濕度72.6%,且連續(xù)4 d符合50%～70%有利于花粉萌發(fā)的理想相對濕度天氣,有利于授粉受精;而2019年平均濕度81.2%,超出花粉萌發(fā)的理想濕度范圍,且持續(xù)3 d較強降雨引起日濕度≥89.0%,對開花授粉造成較大影響:降雨量大會沖刷花粉和柱頭,降雨引起高濕天氣不利于花藥開放,花粉散發(fā),及易滋生病蟲害等不利于杧果授粉受精,加劇落花落果。

綜上所述,2019年平均溫度偏離理想值較遠(yuǎn),日最低溫度接近于受害閾值,最高溫度則超過閾值;平均濕度遠(yuǎn)離花粉萌發(fā)理想濕度,持續(xù)幾天較強降雨也不利于授粉受精和著果。從2018年高產(chǎn)量可知,其開花期的各項氣象數(shù)值是自然年景開花、授粉和受精較為理想的指標(biāo),即平均溫度20.9 ℃、日最低溫度≥14.2 ℃、最高溫度≤29.6 ℃,累積降雨量62.5 mm,降雨量≥9.8 mm的天數(shù)少且雨量少,雨天不連續(xù),平均濕度72.6%,無日濕度≥89.0%的天氣出現(xiàn)。因此,2018年杧果開花期氣象指標(biāo)為適宜指標(biāo),可用于指導(dǎo)杧果生產(chǎn)。各杧果產(chǎn)區(qū)可以參考其溫度指標(biāo),依據(jù)歷年溫度回升趨勢確定達(dá)到該溫度的時間段,作為開花起始時間;后通過花期調(diào)控技術(shù)使杧果開花期全部或大部時段與適宜開花期吻合,以避開低溫陰雨天氣或花期過遲遭遇高溫天氣,從而實現(xiàn)豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。