胡春麗,王婉昭,劉東明,黃 巖,高淑新,焦 敏
(1.遼寧省生態(tài)氣象和衛(wèi)星遙感中心,遼寧 沈陽 110016;2.新民市氣象局,遼寧 新民 110300)
西瓜喜溫耐熱、喜光、喜濕、較耐旱、不耐澇,對土壤的適應(yīng)性較廣,各種土質(zhì)均可栽培,露地栽培為春播夏收,由于西瓜不耐低溫,幼苗出土期或幼苗定植期受當(dāng)?shù)赝硭南拗芠1-4]。新民梁山西瓜以個大皮薄、果肉細嫩、甘美爽口、外觀亮麗、商品性好而聞名,所產(chǎn)優(yōu)質(zhì)西瓜銷往東北三省和內(nèi)蒙古各大市場,其余遠銷京、津、滬等南方市場。新民作物生長季日照充沛、雨量適中、熱量條件等能夠滿足小梁山西瓜的生長,西瓜品質(zhì)的年際變化與當(dāng)年氣候條件關(guān)系密切。本文依據(jù)西瓜與氣候的密切關(guān)系,通過相關(guān)數(shù)據(jù)的采集收集、實地調(diào)查、試驗數(shù)據(jù)和對比分析等技術(shù)手段和方法,設(shè)置西瓜評價條件指標、建立西瓜評價模型,從而綜合評價以確定西瓜氣候品質(zhì)評價等級。
近些年,氣象部門針對本地特色農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)評價開展了大量研究工作,已在優(yōu)質(zhì)茶葉、蘋果、庫爾勒香梨等作物進行了氣候品質(zhì)評價[5-20],提升了區(qū)域特色農(nóng)作物的市場競爭力。但目前針對西瓜因氣象條件引起的品質(zhì)優(yōu)劣的定量化評價工作尚未開展[18-20]。本研究選取當(dāng)年影響西瓜品質(zhì)的生長期氣候資源、主要氣象災(zāi)害為指標,開展了遼寧省新民小梁山西瓜氣候品質(zhì)評價技術(shù)研究,并對2019年沈陽新民小梁山西瓜進行實例分析。以期為遼寧西瓜果實氣候品質(zhì)評價、區(qū)域優(yōu)勢氣候資源開發(fā)利用等提供技術(shù)支撐。
小梁山西瓜種植基地位于東北遼寧省沈陽市新民市梁山鎮(zhèn)、盧屯鄉(xiāng)、姚堡鄉(xiāng)、柳河溝鎮(zhèn)4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。新民市位于遼河平原上,地處遼寧省中部,地理坐標為東經(jīng)122°27′~123°20′,北緯41°42′~42°17′。距離縣城20 km處,距離314省道10 km。3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域面積共657 km2范圍內(nèi)無污染廠礦企業(yè)、空氣質(zhì)量優(yōu)良,交通較為便利。種植區(qū)位于東北遼寧省沈陽市新民市梁山鎮(zhèn)、盧屯鄉(xiāng)、姚堡鄉(xiāng)、柳河溝鎮(zhèn),4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)共同組成小梁山西瓜種植基地,地勢平坦為遼河沖積平原、西瓜種植面積1.33萬hm2。
氣象資料來自新民國家基本氣象站1981~2018年氣象觀測資料,包括日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、日照時數(shù),歷年平均資料為1981~2010年平均值。2019年新民逐日氣溫、降水量、日照統(tǒng)計數(shù)據(jù)為新民國家氣象站觀測數(shù)據(jù),土壤墑情數(shù)據(jù)為2019年新民農(nóng)業(yè)氣象觀測站逢3、逢8土壤墑情人工監(jiān)測數(shù)據(jù)。
小梁山西瓜物候資料來自遼寧省沈陽市梁山鎮(zhèn)長期原位觀測地段資料。新民西瓜種植采用溫室、大中棚、大拱、雙拱和單膜的種植方式。2019年小梁山西瓜生育期:3月20日下籽,4月2日嫁接,4月22日定植,4月30日團棵,5月8日伸蔓,5月18日開第1朵花,5月23日開第2朵,5月28日開第3朵,6月3日坐果,6月20日上市,為大拱棚種植方式。
本研究對小梁山西瓜氣候品質(zhì)進行4個等級劃分,規(guī)定為特優(yōu)、優(yōu)、良、一般。氣候條件是西瓜果實品質(zhì)形成的基礎(chǔ),綜合考慮影響果品生產(chǎn)和品質(zhì)的生態(tài)適宜性及生育期氣候影響因素,對不同影響因子給予相應(yīng)的權(quán)重。評價得分計算見式(1)。
p=x1-x2
(1)
式(1)中x1代表當(dāng)年果品生長的氣候條件評分,x2代表當(dāng)年氣象災(zāi)害評分。p代表評價最終評分,p≥90分為“特優(yōu)”等級,80分≤p<90分為“優(yōu)”等級,70分≤p<80分為“良”等級,p<70分為“一般”等級,p值在70分以下不對其氣候品質(zhì)等級進行評價。
1.2.1 氣象條件評判 建立西瓜氣候因子最適宜、適宜、較適宜評價指標,并分別給予1.0、0.8、0.6的評分權(quán)重,低于較適宜下限的評分為0,例如,幼苗時期因在設(shè)施棚內(nèi),設(shè)定平均氣溫(℃)在接近歷史平均值最適宜,在歷史平均值1 ℃區(qū)間內(nèi)適宜,在2 ℃區(qū)間內(nèi)較適宜。用同樣方法,可以得到其他氣候因子評價指標。西瓜氣候品質(zhì)評價綜合評分計算見公式(2)。
(2)
式(2)中x1為西瓜氣候品質(zhì)綜合評分,i為氣候因子個數(shù),k為某氣候因子內(nèi)發(fā)育期個數(shù),a為某一發(fā)育期評分權(quán)重(1.0、0.8、0.6),cjk為某一發(fā)育期二級評分值。
將影響西瓜的氣候因子氣溫、土壤相對濕度(空氣相對濕度)、日較差作為評價因子,整個生育期分為幼苗時期、伸蔓時期、開花時期、果實結(jié)果時期4個生育時期,每個評價因子又按照不同發(fā)育期共13個因子分別評分。其中,氣溫、土壤相對濕度(空氣相對濕度)各占20分、日較差占20分、日照時數(shù)占20分,按百分制評分,西瓜氣候品質(zhì)評價得分標準見表1。
1.2.2 氣象災(zāi)害評判 小梁山西瓜全生育階段主要氣象災(zāi)害為寒潮、大風(fēng)、暴雨、干旱等,對小梁山西瓜品質(zhì)影響明顯的主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害為低溫冷害、洪澇、大風(fēng)、冰雹和連陰雨,低溫冷害、洪澇、連陰雨在氣象條件評價模型進行評價,確定大風(fēng)、冰雹作為氣象災(zāi)害主要影響因子。根據(jù)遼寧省農(nóng)作物種植農(nóng)業(yè)氣象專家打分,建立不同氣象災(zāi)害氣象條件評分標準(表2、表3),評分公式見式(3)。
表2 西瓜氣象災(zāi)害評分標準
表3 西瓜主要氣象災(zāi)害指標
x2=0.73β3+0.34β4
(3)
式(3)中,x2為氣候災(zāi)害評分,β3、β4分別為冰雹、大風(fēng)。
遼寧省新民市屬于溫帶半濕潤區(qū)內(nèi),種植梁山西瓜生產(chǎn)歷史悠久,這里土壤可分為草甸土、水稻土、棕壤土、沼澤土、風(fēng)沙土等5類,以草甸土為主,日照充足,水質(zhì)好,具有發(fā)展優(yōu)質(zhì)西瓜的自然條件。無霜期達到160 d,初霜日平均出現(xiàn)在10月7日,最早在9月16日,最遲為10月16日。終霜日平均出現(xiàn)在4月22日,最早在3月24日,最遲為5月16日。4~9月平均氣溫為19.3 ℃,平均降水量為507.3 mm,平均日照時數(shù)為2562.8 h,日平均氣溫穩(wěn)定通過10 ℃在4月10日,終日在10月3日。在西瓜生長發(fā)育過程中,土壤、水源、周邊環(huán)境、企業(yè)生產(chǎn)管理等因子是相對穩(wěn)定的,而氣象條件是動態(tài)的。因此,當(dāng)年西瓜產(chǎn)量、品質(zhì)優(yōu)劣與氣象條件利弊息息相關(guān),也可以說是西瓜產(chǎn)量、品質(zhì)形成重要的考量指標。氣候評價是根據(jù)各生育期內(nèi)溫、光、水氣象因子的適宜和匹配程度對西瓜生長關(guān)鍵期小氣候條件進行整體評價。
當(dāng)溫度達到5~40 ℃,西瓜的生長環(huán)境最佳,低于10 ℃則停止生長。新民西瓜幼苗期生長在大棚里,幼苗期棚外平均氣溫為9.9 ℃,較常年偏高0.5 ℃;伸蔓期棚外溫度為19.5 ℃,較常年偏高3.1 ℃;開花期溫度為20.1 ℃,較常年偏高1.2 ℃;果實發(fā)育期溫度為20.6 ℃,較常年偏低0.6 ℃。西瓜根系發(fā)育良好,具有較強的吸水和抗旱能力,一般來說,耐旱不耐澇,苗期土壤濕度65%~70%,對根系生長有利,但在果實期需水量更為敏感,土壤濕度為75%~80%。在西瓜的主要生育期淺層土壤墑情基本維持在60%~80%,5月下旬土壤墑情飽和。6月1日~6月20日平均空氣濕度為73%。西瓜成熟期日較差大,為8~10 ℃,西瓜增重快,產(chǎn)量高,有利于糖分積累,果味甘甜爽口。新民西瓜果實膨大期平均日較差為9.5 ℃,利于糖分的積累。西瓜對光照條件要求較高。苗期光照充足,植株生長健壯,節(jié)間短,葉片厚實,葉色濃綠。西瓜靠昆蟲授花粉,昆蟲自然授粉,開花期間遇陰雨天氣,影響正常授粉,結(jié)果少,果實膨大期和成熟期日照不足,發(fā)育慢,含糖低。新民西瓜苗期日照時數(shù)偏多8.8 h,伸蔓期偏多5.9 h,開花期日照時數(shù)接近常年,果實膨大期日照時數(shù)偏少36 h,基本能滿足西瓜生長對日照的需求。
根據(jù)2019年3月20日~6月20日西瓜生長發(fā)育氣候?qū)崨r,結(jié)合西瓜氣候品質(zhì)評價等級劃分(表4)和西瓜氣候品質(zhì)指標,給出2019年梁山西瓜氣候品質(zhì)得分81.8分。
表4 2019年梁山西瓜氣候品質(zhì)評價得分
西瓜種子發(fā)芽的下限溫度是12 ℃,營養(yǎng)生長階段氣溫10 ℃停止生長,5 ℃即受凍害影響,根毛發(fā)生的最低溫度為13~14 ℃,在連陰雨天,日照不足的情況下,西瓜植株葉色變淡,葉片黃化,莖節(jié)間長而細,組織結(jié)構(gòu)松軟,容易感病,花期光照不足,植株出現(xiàn)徒長,不易坐果,膨大期光照不足則出現(xiàn)果實發(fā)育不良,果形不整齊,皮厚空心,甜度顯著下降。西瓜具有耐旱不耐澇的特征,要求空氣干燥,土壤墑情適宜,多雨、冰雹、大風(fēng)等天氣條件,西瓜易發(fā)生病蟲害,西瓜不易坐果,果實膨大受阻,生成小瓜、病瓜、畸形瓜和裂瓜,甚至絕收,不利的天氣條件對西瓜品質(zhì)和產(chǎn)量的形成具有重要影響。
2019年終霜日期較常年略偏晚,在沈陽新民逐日0 cm地面溫度時間演變見圖1,苗期出現(xiàn)短暫低溫,通過熏煙加溫、簡易火爐等加溫方式,低溫未對西瓜造成影響。西瓜全生育期最大日降水量為40 mm,未發(fā)生對西瓜品質(zhì)不利影響的干旱、洪澇(圖2)。未發(fā)生連續(xù)陰雨寡照天氣,發(fā)育期平均風(fēng)速3.9 m/s,未出現(xiàn)明顯大風(fēng)天氣。氣象條件雖不利于病蟲害發(fā)生,氣象災(zāi)害評分為0分。
總體來講,2019年新民梁山鎮(zhèn)西瓜主要生育期內(nèi)(2019年3月20日~6月20日)平均氣溫為14.9 ℃,較常年偏高0.7 ℃;總降水量為173.3 mm,較常年偏多30%;日照時數(shù)為753.3 h,較常年偏少5.7 h。苗期未出現(xiàn)低溫冷害事件,開花期未出現(xiàn)連陰雨,未出現(xiàn)影響和危害西瓜的開花、授粉和受精的不利天氣。綜合西瓜各發(fā)育階段氣象影響因子評價結(jié)果,同時考慮農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對西瓜品質(zhì)的影響,根據(jù)西瓜氣候品質(zhì)評價模型,判定2019年沈陽新民氣候品質(zhì)評價得分為81.8分,為“優(yōu)”等級。
(1)針對目前遼寧省西瓜氣候品質(zhì)評價技術(shù)空白,以東北最大西瓜生產(chǎn)基地生產(chǎn)的小梁山西瓜為例,建立了包括氣溫、日照時數(shù)、日較差、土壤相對濕度(空氣相對濕度)在西瓜苗期、伸蔓期、開花期、成熟期評價指數(shù),冰雹、大風(fēng)2種氣象災(zāi)害災(zāi)損度,共15個因子的遼寧省沈陽市新民小梁山西瓜氣候品質(zhì)評價模型。該模型不僅分不同發(fā)育期評價了氣候資源對西瓜品質(zhì)的影響,同時將氣象災(zāi)害納入模型中,模型客觀地反映了氣象條件對西瓜品質(zhì)的影響。
(2)西瓜氣候品質(zhì)評價結(jié)果劃分為特優(yōu)、優(yōu)、良好、一般4個等級,經(jīng)實踐檢驗,等級劃分符合遼寧西瓜生產(chǎn)實際,對于果農(nóng)提高果品的商品價值,具有重要意義。經(jīng)評判,2019年遼寧省沈陽市新民小梁山西瓜氣候品質(zhì)評價得分為81.8分,為“優(yōu)”等級。
(3)因缺乏西瓜品質(zhì)歷史數(shù)據(jù),尚未建立西瓜品質(zhì)與氣象要素的定量化關(guān)系,后續(xù)將收集整理西瓜品質(zhì)歷史數(shù)據(jù),建立品質(zhì)與各發(fā)育期氣象要素定量化評估模型,從而提高西瓜氣候品質(zhì)評價的科學(xué)性。