張 奇，任利明，梁宏喆，王 海，劉淑明

中國花椒(Zanthoxylum bungeanum)主產(chǎn)于四川、甘肅、陜西、山東、河北、河南等省，栽培地區(qū)較為廣泛，其中以川、甘、陜的花椒品質(zhì)最優(yōu)，有著很高的藥用及食用價(jià)值，為我國重要的經(jīng)濟(jì)樹種［1］?；ń饭麑?shí)的生長發(fā)育與其所處的生態(tài)環(huán)境條件和栽培管理技術(shù)水平等因素密切相關(guān)［1-2］。由于氣象條件的變化和栽培管理措施不當(dāng)?shù)仍颍诨ń返纳a(chǎn)過程中存在嚴(yán)重的落花落果現(xiàn)象［3］。目前國內(nèi)外對于花椒的揮發(fā)油以及其他酰胺類等化學(xué)成分［4］、生物活性［4-5］和加工利用［5］等方面研究較為系統(tǒng)，但氣象條件對花椒果實(shí)生長發(fā)育的影響研究尚未有報(bào)道。本試驗(yàn)以秦安1號、小紅冠和獅子頭3個(gè)生產(chǎn)中廣泛栽培的優(yōu)良花椒品種為材料，研究不同品種花椒果實(shí)生長及發(fā)育與氣象因子的關(guān)系［6-12］，建立果實(shí)生長發(fā)育的數(shù)學(xué)模型［13-15］，預(yù)測和掌握果實(shí)在不同時(shí)期的發(fā)育水平，為加強(qiáng)科學(xué)管理提供理論依據(jù)，并據(jù)此為生產(chǎn)中不同時(shí)期采取相應(yīng)的栽培技術(shù)措施提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地設(shè)在陜西楊陵西北農(nóng)林科技大學(xué)苗圃。該地屬暖溫帶半濕潤氣候區(qū)，春暖多風(fēng)、夏熱多雨、秋熱涼爽多連陰雨、冬寒干燥，具有明顯的大陸性季風(fēng)氣候特征。年平均氣溫 12.9℃，年均降水量635.1 mm，無霜期 211 d，年均日照時(shí)數(shù) 2 163.8 h，太陽輻射年總量 480.11×107J·m－2。土壤為土，其中，土壤速效鉀、速效磷、堿解氮含量分別為161.37、8.01、45.09 mg·kg－1，有機(jī)質(zhì) 11.60 g·kg－1［9］。

試驗(yàn)地面積1 300 m2，測試花椒樹齡10 a?；ń菲贩N分別為秦安1號、小紅冠和獅子頭，均為生產(chǎn)中廣泛栽培的優(yōu)良品種。觀測株樹勢良好，結(jié)果正常。各花椒品種采用相同的栽培管理技術(shù)。

1.2 研究方法

1.2.1 果實(shí)數(shù)量測定 每個(gè)品種選3個(gè)樣株，在每株樹冠南側(cè)中部選1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)枝，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)枝上選取3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)果穗并掛牌標(biāo)記。坐果后(4月中旬)初期，每隔3 d測量1次果實(shí)數(shù)量，果實(shí)數(shù)量穩(wěn)定后，每隔7 d測量1次果實(shí)數(shù)量，直至果實(shí)成熟。

1.2.2 果實(shí)直徑測定 坐果后(4月中旬)，用游標(biāo)卡尺測定每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)果穗所有果實(shí)的直徑，并計(jì)算每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)果穗果實(shí)的平均直徑。初期每隔3 d測量1次，果實(shí)變化穩(wěn)定后，每隔7 d測量1次，直至果實(shí)成熟。

1.2.3 氣象因子測定 3－6月，在果實(shí)性狀測定的同時(shí)，進(jìn)行氣象要素測定，包括日最高氣溫(℃)、日最低氣溫(℃)、空氣相對濕度(%)、日照時(shí)數(shù)(h)和降水量(mm)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

對試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立果實(shí)生長發(fā)育的數(shù)學(xué)模型，研究果實(shí)數(shù)量和大小與氣象因子的相關(guān)性，采用主成分分析法提取主要?dú)庀笠蜃?，模擬不同花椒品種果實(shí)生長發(fā)育的回歸方程。利用Excel2007和SPSS20.0統(tǒng)計(jì)軟件處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種花椒果實(shí)生長發(fā)育規(guī)律

2.1.1 果實(shí)直徑隨時(shí)間的變化 由圖1看出，3個(gè)花椒品種從5月12日－19日為果實(shí)直徑生長速生期，之后直徑大小變化出現(xiàn)較小波動(dòng)，獅子頭在6月16日以后果實(shí)大小基本趨于穩(wěn)定，小紅冠和秦安1號在6月23日以后果實(shí)大小逐漸趨于穩(wěn)定。

圖1 不同品種花椒果實(shí)直徑變化趨勢Fig.1 The diameter change trend of different prickly ash varieties

3個(gè)花椒品種果實(shí)直徑生長規(guī)律，選取x(時(shí)間)為自變量，y(果實(shí)直徑)為因變量，作回歸分析結(jié)果均為多項(xiàng)式函數(shù)，并計(jì)算其相關(guān)指數(shù)R2。分別為:

秦安1號:

小紅冠:

獅子頭:

2.1.2 果實(shí)數(shù)量隨時(shí)間的變化 由圖2可以看出，秦安1號果實(shí)數(shù)量在5月初至26日和5月26日－6月16日有2個(gè)波動(dòng)期，6月20日后數(shù)量基本穩(wěn)定;小紅冠果實(shí)數(shù)量從5月12日到5月19日左右迅速下降，從5月下旬到6月末數(shù)量變化逐漸趨于平穩(wěn)，6月23日以后基本穩(wěn)定;獅子頭果實(shí)數(shù)量從5月初到6月初左右緩慢減少，從6月23日以后數(shù)量逐漸穩(wěn)定。

測定結(jié)果表明，秦安1號、小紅冠和獅子頭的落果率分別為 15.97%、45.71%、27.37%。

選取y(果實(shí)數(shù)量)為因變量，x(時(shí)間)為自變量。3個(gè)品種花椒果實(shí)數(shù)量增長曲線和相關(guān)指數(shù)R2分別為:

秦安1號:

小紅冠:

獅子頭:

2.2 花椒果實(shí)生長發(fā)育與氣象因子相關(guān)性

以花椒果實(shí)直徑、果實(shí)數(shù)量分別與氣象因子做相關(guān)分析，計(jì)算Person相關(guān)系數(shù)。由表1可以看出，3個(gè)花椒品種直徑變化與最高溫度、最低溫度和日照時(shí)數(shù)相關(guān)性較強(qiáng)，均呈正相關(guān)，且都受最低溫度影響最大，而三者直徑都與相對濕度呈負(fù)相關(guān)。3個(gè)花椒品種的果實(shí)數(shù)量與最低氣溫及日照時(shí)數(shù)相關(guān)性較強(qiáng)，均與日照時(shí)數(shù)呈負(fù)相關(guān)。

2.3 主成分分析

運(yùn)用主成分分析法對5個(gè)氣象因子進(jìn)行降維(表2)，提取前3個(gè)因子，方差解釋度為86.18%。

從表3可以看出，在主成分1中，最高氣溫和最低氣溫的成分得分系數(shù)遠(yuǎn)高于其他3個(gè)氣象因子，因此命名第1主成分為氣溫(T);在主成分2中日照時(shí)數(shù)成分得分系數(shù)最高，故將第2主成分命名為光照(I);在主成分3中相對濕度成分得分系數(shù)最高，所以將第3個(gè)因子命名為濕度(RH)。

圖2 不同品種花椒果實(shí)數(shù)量變化趨勢Fig.2 The number change trend of different varieties

表1 氣象因子與不同品種花椒果實(shí)數(shù)量、直徑的相關(guān)系數(shù)Table 1 The relationship between the meteorological factors and the diameter and the number of different varieties

表2 方差解釋度Table 2 Variance explained

表3 成分得分系數(shù)Table 3 Component score coefficient

2.4 不同品種花椒果實(shí)生長發(fā)育與主要?dú)庀笠蜃拥幕貧w模型

2.4.1 果實(shí)直徑與主成分氣象因子的回歸模型基于主成分分析及果實(shí)生長發(fā)育與氣象因子相關(guān)性分析結(jié)果(表4)，通過篩選不同的曲線擬合模型，最終確立花椒果實(shí)生長發(fā)育與主要?dú)庀笠蜃拥南嚓P(guān)關(guān)系模型為:ln(Y)=aln(X)。建立花椒果實(shí)直徑(D)與氣象因子的回歸模型(Ⅰ)為ln(D)=－0.324+0.289ln(T)+0.202ln(I)+0.14ln(RH)，復(fù)相關(guān)系數(shù) R=0.996，決定系數(shù) R2=0.992，即模型解釋度為 99.2%，F(xiàn) 檢驗(yàn) F=78.946，P=0.013，達(dá)到極顯著水平。說明模型擬合較好，該模型有效。

2.4.2 果實(shí)數(shù)量與主成分氣象因子的回歸模型結(jié)合主成分分析，根據(jù)花椒果實(shí)數(shù)量與主要?dú)庀笠蜃拥南嚓P(guān)關(guān)系(表5)，建立花椒果實(shí)數(shù)量(M)與主成分氣象因子的回歸模型(Ⅱ)為:ln(M)=5.790－0.184ln(T)－0.199ln(I)－0.102ln(RH)，復(fù)相關(guān)系數(shù) R=0.993，決定系數(shù) R2=0.986，即模型解釋度為 98.6%，F(xiàn) 檢驗(yàn) F=47.489，P=0.021，達(dá)到顯著水平。說明模型擬合較好，該模型有效。

2.4.3 不同品種果實(shí)數(shù)量及直徑與主要?dú)庀笠蜃拥幕貧w模型 運(yùn)用建立上述2個(gè)模型相同的方法，分別建立3個(gè)品種果實(shí)數(shù)量及直徑與主要?dú)庀笠蜃拥幕貧w模型(表6)。

表4 模型(Ⅰ)各主成分氣象因子回歸系數(shù)Table 4 Coefficients of main meteorological factors in model No.1

表5 模型(Ⅱ)各主要?dú)庀笠蜃酉禂?shù)Table 5 Coefficients of main meteorological factors in model No.2

表6 3個(gè)花椒品種回歸模型匯總Table 6 The summary of regression models for three varieties

3 結(jié)論與討論

在花椒果實(shí)生長發(fā)育過程中，日最高氣溫、日最低氣溫、空氣濕度、日照時(shí)數(shù)及降水量對其均有一定的影響，其中氣溫、日照時(shí)數(shù)和空氣濕度具有顯著影響。

秦安1號、小紅冠和獅子頭果實(shí)直徑從5月初到5月20日為生長發(fā)育的速生期，之后生長速度減緩。故應(yīng)在4月中下旬進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)水增肥措施，保證花椒果實(shí)在速生期能有充足的養(yǎng)分吸收。

3個(gè)花椒品種果實(shí)數(shù)量隨時(shí)間變化不同。秦安1號和獅子頭果實(shí)數(shù)量從5月初到5月末減少幅度較大，小紅冠果實(shí)數(shù)量從5月初到5月中旬迅速下降。因此，各種?；ū９胧┒紤?yīng)在5月前進(jìn)行，進(jìn)入5月后即進(jìn)入落花落果高峰期，實(shí)施措施的效果會(huì)削弱很多。在花椒幼果期，最低氣溫是制約花椒果實(shí)生長發(fā)育的重要因子，也是造成落果率較高的主要原因。生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)各地的土壤及地形條件，花椒栽植應(yīng)該合理布局，尤其是山地，盡量避免栽植在低洼或者山谷地帶。