易 永，李民華，黃安鳳，張 明

（懷化市氣象局，湖南 懷化 418000）

農(nóng)業(yè)氣象條件對溫州蜜柑果實膨大的影響

易 永，李民華，黃安鳳，張 明

（懷化市氣象局，湖南 懷化 418000）

根據(jù)懷化2010～2015年連續(xù)6 a無灌溉條件下溫州蜜柑的氣象、作物平行觀測資料，分析了溫州蜜柑果實逐旬膨大量與日照、氣溫、濕潤指數(shù)的相關(guān)關(guān)系，率先改進(jìn)和建立了蜜柑膨大旬氣候生產(chǎn)潛力模型，分析了果實異常膨大的氣象原因。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：溫州蜜柑多年逐旬平均膨大量呈拋物線變化趨勢，和日照、氣溫、濕潤指數(shù)為顯著的類拋物線多項式關(guān)系，和氣候潛力呈顯著的指數(shù)關(guān)系。影響果實異常膨大的主要氣象因素是干旱、暴雨等異常供水情況，其次為寡照及高溫天氣。

溫州蜜柑；果實膨大；農(nóng)業(yè)氣象條件；氣候生產(chǎn)潛力模型；異常膨大

溫州蜜柑是我國南方廣泛種植的柑橘品種。關(guān)于包括溫州蜜柑在內(nèi)的各類柑橘生長膨大氣象條件研究很多[1-7]，但這些研究多偏重研究各個氣象要素或土壤水分分別與柑橘橫縱徑增長的關(guān)系，多用線性方程表達(dá)柑橘果實膨大與各氣象要素關(guān)系，生理性較差，尤其柑橘果實膨大氣候生產(chǎn)潛力研究目前尚未見于文獻(xiàn)。一方面柑橘果實作為圓球體[8]，同等縱橫徑的增長，越到后期所需碳水化合物越多，因此柑橘體積膨大量比橫縱徑更能準(zhǔn)確表達(dá)光合碳水化合物的積累效應(yīng)；另一方面柑橘果實膨大從生理來說是非躍變成熟過程，先后經(jīng)歷汁囊細(xì)胞分裂期和汁囊細(xì)胞膨大期[9]。后期柑橘果實膨大本質(zhì)是光合碳水化合物的積累過程，作物光合作用受光、溫、水等氣象因素的綜合影響[10-11]，且光溫水未必和柑橘膨大是簡單線性相關(guān)關(guān)系；同時在長期觀測與調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，異常氣象條件常導(dǎo)致柑橘的膨大異常。因此利用2010～2015年懷化農(nóng)業(yè)氣象試驗站的溫州蜜柑農(nóng)業(yè)氣象平行觀測資料，筆者綜合研究柑橘膨大與光溫水、氣象災(zāi)害等氣象指標(biāo)的關(guān)系，以期為溫州蜜柑生產(chǎn)管理提供參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 柑橘觀測區(qū)概況

柑橘觀測區(qū)位于懷化市首鋼綜合農(nóng)場內(nèi)，地形為低丘坡地，海拔約為260 m，土壤為紅壤土，酸性，肥力中等，地下水位高于2 m，年均氣溫16.9℃，降雨量1 368.9 mm，日照時數(shù)1 432.8 h。觀測品種為溫州蜜柑，觀測植株于2004年定植，種植密度約1 600株/hm2，樹周長約0.3 m，樹冠直徑約3 m，樹高約3 m，結(jié)果正常，所有觀測株均不進(jìn)行人工灌溉補(bǔ)水。

1.2 觀測方法與資料來源

柑橘縱橫莖觀測時間為2010～2015年，將觀測區(qū)劃分為4個小區(qū)，每個小區(qū)選一棵樹，每棵樹定選10個果實。從5月31日開始到果實成熟前，逢旬末上午8:00～9:00時用游標(biāo)卡尺測量果實縱徑、橫徑。氣象資料來自同期懷化市國家地面氣象觀測站，氣象觀測站與柑橘觀測區(qū)直線距離約1.5 km，地形和海拔高度相近，氣候環(huán)境基本相同。

1.3 分析統(tǒng)計

據(jù)觀測，溫州蜜柑果實前期為近圓形，后期橫徑較縱徑膨大快，逐漸成為扁圓形，因此可利用扁球體計算方法（公式1）計算出逐次果實體積[8]，并計算出每旬膨大量用以表征膨大速度。

式中：Dt為旬均橫直莖、Dl為旬均縱直徑。

然后統(tǒng)計出每旬（前旬最后1 d至柑橘觀測前1 d）溫光水指標(biāo)，利用Excel、SPSS等軟件分析柑橘果實膨大量和氣象指標(biāo)之間多種模式的相關(guān)系數(shù)，得到相關(guān)系數(shù)最大的模式即真實的相關(guān)關(guān)系。其中旬溫度指標(biāo)采用旬平均氣溫；光照指標(biāo)采用旬日照時數(shù)；水分指標(biāo)則采用旬內(nèi)逐日平均濕潤指數(shù)。根據(jù)水分平衡原理，在沒有灌溉條件和地下水供給穩(wěn)定的條件下，旬內(nèi)某日土壤水分供給主要受前期降水和蒸散的累計效應(yīng)的影響，同時山區(qū)降雨地表徑流較大，必須考慮降水有效性問題，因此引入雨強(qiáng)系數(shù)估算有效降水[12]，降雨量＜10、10～20、20～30、30～40、40～50、50～60、60～70、70～100、100～150和＞150 mm對應(yīng)的雨強(qiáng)系數(shù)分別為1、0.95、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3和0.25，每日供水指標(biāo)采取前30 d濕潤指數(shù)來表征（公式2）。

式中：Rn為降水量，Wn為估算有效降水的雨強(qiáng)系數(shù)（表1）。ET0為應(yīng)用Penman-Monteith法模擬計算的旬蒸散量。

旬氣候生產(chǎn)潛力采取光溫水逐級訂正模型（公式3），并在溫水單項因子分析的基礎(chǔ)上，改進(jìn)其溫水訂正系數(shù)。則旬光溫生產(chǎn)潛力用公式4表述。

式中：Y（Q,T,W）為氣候生產(chǎn)潛力，Y（Q,T）為光溫生產(chǎn)潛力，Y（Q）為光合生產(chǎn)潛力（公式5），F(xiàn)（T）為溫度訂正系數(shù)，F(xiàn)（W）為水分訂正系數(shù)。

式中：∑Q為投射到單位面積上的旬總輻射量（J/m2）；ε為可用于光合作用的光合有效輻射率，計算中取 0.49；α為作物群體的吸收率，α=0.83；ρ為非光合器官的無效吸收率，取0.1；r為光飽和限制率，在自然條件下，r=0；φ為光合作用量子效率，取0.224；ω為呼吸作用的耗損率，取 0.3；χ為含水率，取值為0.14；H為形成1 g干物質(zhì)所需熱量，取1.8×104J/g。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實膨大特征分析

由圖1可見，溫州蜜柑果實多年逐旬平均體積生長曲線呈S型變化趨勢，和時間呈顯著的多項式關(guān)系（R=0.999 5）；繪制多年逐旬平均體積膨大量曲線（圖2）可知：溫州蜜柑前期和后期膨大較緩慢，中期膨大較快，時間擬合方程呈顯著的拋物線變化趨勢（R=0.9）。同時逐旬平均體積膨大量基本和訂正的旬光溫潛力（公式4）趨勢高度吻合，線性相關(guān)系數(shù)達(dá)0.700 1，通過α=0.01顯著性檢驗，可見氣象條件是溫州蜜柑果實膨大的關(guān)鍵驅(qū)動力。值得注意的是，10月上旬平均膨大量較前后有一個異常增大波動，推測主要可能和溫州蜜柑本身糖分積累和轉(zhuǎn)換、汁囊結(jié)構(gòu)發(fā)生改變等生理機(jī)制有關(guān)。

圖1 多年逐旬平均體積生長曲線

圖2 多年逐旬平均體積膨大量曲線

2.2 果實膨大光照條件分析

繪制多年柑橘逐旬膨大量和對應(yīng)旬日照時數(shù)散點圖（圖3），統(tǒng)計出二者呈類拋物線的多項式曲線相關(guān)特征，相關(guān)系數(shù)為0.52，通過α=0.01顯著相關(guān)檢驗。根據(jù)相關(guān)曲線可見：旬膨大量在旬日照30 h以下時隨日照時數(shù)減少而迅速減小，為光照不足導(dǎo)致干物質(zhì)積累減少所致。旬日照30～90 h左右增長平緩。90 h以上反而隨日照增加迅速減小，因為旬日照超過90 h多為連晴天氣，往往和高溫、干旱天氣相關(guān)聯(lián)，在強(qiáng)光和高溫條件下導(dǎo)致葉片氣孔易閉合降低光合速率，干旱則導(dǎo)致供水不足影響正常生理活動[13]。

圖3 旬膨大量與旬日照時數(shù)相關(guān)分析

2.3 果實膨大氣溫條件分析

繪制多年果實逐旬膨大量和對應(yīng)旬均氣溫散點圖（圖4），并統(tǒng)計出二者呈類拋物線的多項式曲線相關(guān)特征，相關(guān)系數(shù)為0.518 6，通過α=0.01顯著相關(guān)檢驗。根據(jù)相關(guān)曲線可見：溫州蜜柑的膨大速度在旬均氣溫小于28.5℃左右時隨氣溫升高而逐步加快（趨勢幾乎為斜直線），旬均氣溫28～29.5℃時膨大最快（旬膨大量≥10 cm3/旬），29.5℃以上旬膨大量隨旬均氣溫升高而降低（趨勢幾乎為斜直線），32℃以上基本停滯。當(dāng)氣溫較低時，柑橘生理活性減慢，因而膨大較緩。而氣溫過高時則使呼吸強(qiáng)度增大，氣孔易閉合降低光合速率，甚至在極端高溫和干旱條件下，導(dǎo)致植株蒸騰量大于根系吸收水分量，致使葉片向幼果吸奪水分，使果實失水縮小乃至脫落[14]。

圖4 旬膨大量與旬均氣溫相關(guān)分析圖

由上述分析可知，溫州蜜柑膨大的基點氣溫和通用的喜溫作物氣候潛力光合模型存在較大差異。根據(jù)上述分析結(jié)果，參照Cehenbauer公式，首先依照旬均氣溫＜28℃和≥29.5℃2個區(qū)間提取數(shù)據(jù)序列，分別建立兩個區(qū)間的氣溫、膨大量相關(guān)回歸方程，然后方程常數(shù)除以方程函數(shù)最大值得到訂正系數(shù)方程。[28，29.5)為膨大最快氣溫區(qū)間，則其訂正系數(shù)為1（見表1）。當(dāng)訂正系數(shù)方程為零時，反查得其下限（上限）氣溫，當(dāng)小于下限氣溫或大于上限氣溫訂正系數(shù)取零?？傻脺刂菝鄹萄畾夂蛏a(chǎn)潛力的溫度訂正系數(shù)方程（公式6）。

表1 旬膨大量和旬均氣溫分區(qū)間相關(guān)回歸方程表

2.4 果實膨大水分條件分析

繪制多年柑橘逐旬膨大量和對應(yīng)濕潤指數(shù)散點圖（圖5），統(tǒng)計出二者呈類拋物線的多項式曲線相關(guān)特征，相關(guān)系數(shù)為0.361 8，通過0.01顯著相關(guān)檢驗。根據(jù)相關(guān)曲線可知：膨大量在濕潤指數(shù)小于1時隨濕潤指數(shù)減小而減小，供水不足影響物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)和光合作用，甚至極端高溫干旱條件下，果實會發(fā)生縮小甚至落果現(xiàn)象。濕潤指數(shù)在1左右時果實膨大速度最快。當(dāng)濕潤指數(shù)大于1時，而隨著濕潤指數(shù)的增加，膨大量呈減小趨勢，一是因為降雨增加導(dǎo)致日照減少從而影響果實光合干物質(zhì)積累，二是在漬澇條件下，根層土壤處于過濕狀態(tài)致使根系缺氧，影響柑橘正常生理活動，導(dǎo)致光合速率減緩?fù)?/p>

根據(jù)水分平衡原理，在沒有灌溉的條件下，旬逐日平均濕潤指數(shù)可作為蜜柑旬氣候生產(chǎn)潛力的水分訂正系數(shù)（公式7）。

2.5 果實膨大與氣候生產(chǎn)潛力關(guān)系

圖5 旬膨大量與旬均濕潤指數(shù)相關(guān)分析

根據(jù)上文溫、水訂正系數(shù)求算出各旬氣候生產(chǎn)潛力，繪制多年柑橘逐旬膨大量和對應(yīng)氣候生產(chǎn)潛力散點圖（圖6），統(tǒng)計出二者呈類對數(shù)曲線相關(guān)特征，相關(guān)系數(shù)為0.433時極顯著相關(guān)。根據(jù)相關(guān)曲線可見：在旬氣候潛力小于100 g/m2時，旬膨大量隨氣候潛力增大而迅速增大，大于100 g/m2后，旬膨大量隨氣候潛力增大呈緩慢增長趨勢。

圖6 旬膨大量與旬氣候生產(chǎn)潛力相關(guān)分析

2.6 柑橘異常膨大氣象條件分析

觀測調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，異常氣象條件和氣象災(zāi)害常導(dǎo)致果實膨大異常，各旬多年平均膨大量可視為該旬平均氣候條件下趨勢膨大量，統(tǒng)計各年各旬膨大量與該旬趨勢膨大量差值即波動膨大量，列舉異常（相對波動膨大量大于30%）膨大量及異常氣象條件見表2，可知：水分供給狀況是造成柑橘膨大異常的最主要原因，其次為寡照天氣，且異常膨大期主要發(fā)生時期在8月以后；干旱是造成膨大異常偏小的主要原因，其次為寡照天氣造成的呼吸消耗大于光合積累，再次為連續(xù)高溫天氣；除良好的農(nóng)業(yè)氣象條件導(dǎo)致果實膨大較快外，強(qiáng)降水尤其旱后強(qiáng)降水會造成膨大異常偏大。在觀測和調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，旱后強(qiáng)降水常導(dǎo)致大量裂果出現(xiàn)，原因是在干旱情況下，汁囊細(xì)胞相對缺水，水分充足后，吸水迅速增大造成果肉膨大速度超過果皮增長速度引起。

3 結(jié)論與討論

通過對溫州蜜柑6 a的平行觀測資料進(jìn)行分析，得到了溫州蜜柑膨大與農(nóng)業(yè)氣象條件規(guī)律，并提出相關(guān)生產(chǎn)建議總結(jié)如下：

（1）溫州蜜柑果實膨大趨勢受光溫驅(qū)動呈明顯的拋物線形式，但膨大速度在臨近成熟的10月中旬有非氣象因素偏大的現(xiàn)象，其內(nèi)在生理機(jī)制需進(jìn)一步研究和探討。

（2）研究表明溫州蜜柑膨大最適宜氣象條件是：旬日照時數(shù)為30～90 h，旬均氣溫為28～29.5℃，旬均濕潤指數(shù)為1左右，溫州蜜柑膨大速度和旬日照、旬均氣溫、旬內(nèi)供水情況均呈類拋物線的多項式顯著相關(guān)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上率先訂正建立了溫州蜜柑的膨大

表2 2010～2015年柑橘異常膨大分析

氣候生產(chǎn)潛力模型。

（3）通過膨大異常研究表明，水分供給條件是造成溫州蜜柑膨大異常最主要的原因：干旱是導(dǎo)致果實膨大緩慢甚至停滯的主要原因，其次為高溫和寡照天。而暴雨尤其旱后暴雨是造成異常增大的主要原因，在這種情況下導(dǎo)致果肉吸水迅速膨大，果皮生長速度滯后，常造成裂果和落果現(xiàn)象。

（4）溫州蜜柑果實膨大貫穿果實生長期的始終，膨大肥應(yīng)重視施緩效有機(jī)基肥以滿足整個果實生長期的養(yǎng)分，在中段應(yīng)追施速效肥滿足果實快速膨大的大量養(yǎng)分需求。加強(qiáng)水分管理保持適宜的土壤墑情，暴雨后應(yīng)及時排澇。干旱高溫季節(jié)勤灌溉并施適量鈣肥，預(yù)防遭遇強(qiáng)降水導(dǎo)致的裂果落果。

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（責(zé)任編輯：肖彥資）

Effect of Meteorological Conditions on the Citrus Fruit Enlargement of Wenzhou Sweet Orange

YI Yong，LI Min-hua，HUANG An-feng，ZHANG Ming
（Huaihua Meteorological Bureau, Huaihua 418000, PRC）

According to the Huaihua 2010-2015 for 6 consecutive years meteorology and crop parallel observation data of Wenzhou sweet orange without irrigation condition, analyzed the relationship among amount of enlargement per every 10 days of Wenzhou sweet orange, sunshine, temperature and humidity index, taking the lead in establishing and improving the sweet orange enlargement with a period of 10 days meteorology and potential productivity model, the meteorological causes of abnormal enlargement of fruit were analyzed. The results showed that: Wenzhou sweet orange average enlargement amount per every 10 days for years showed a parabola trend, the sunshine, temperature and humidity index had signi fi cant parabolic polynomial relations with it, and the climate potential had a signi fi cant exponential relationship with it.The main meteorological factors affecting the abnormal enlargement of fruit were drought, rainstorm and other abnormal water supply, followed by the lack of light and high temperature weather.

Wenzhou sweet orange; fruit enlargement; agrometeorological condition; climate potential productivity model; abnormal enlargement

S16

：A

：1006-060X（2017）07-0077-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.007.022

2017-05-11

湖南省氣象局科研項目（XQKJ16B062）

易 永（1982-），男，湖南隆回縣人，高級工程師，研究方向為農(nóng)業(yè)氣象研究與應(yīng)用。