农业气象条件对温州蜜柑果实膨大的影响

易 永，李民华，黄安凤，张 明

（怀化市气象局，湖南 怀化 418000）

农业气象条件对温州蜜柑果实膨大的影响

易 永，李民华，黄安凤，张 明

（怀化市气象局，湖南 怀化 418000）

根据怀化2010～2015年连续6 a无灌溉条件下温州蜜柑的气象、作物平行观测资料，分析了温州蜜柑果实逐旬膨大量与日照、气温、湿润指数的相关关系，率先改进和建立了蜜柑膨大旬气候生产潜力模型，分析了果实异常膨大的气象原因。结果发现：温州蜜柑多年逐旬平均膨大量呈抛物线变化趋势，和日照、气温、湿润指数为显著的类抛物线多项式关系，和气候潜力呈显著的指数关系。影响果实异常膨大的主要气象因素是干旱、暴雨等异常供水情况，其次为寡照及高温天气。

温州蜜柑；果实膨大；农业气象条件；气候生产潜力模型；异常膨大

温州蜜柑是我国南方广泛种植的柑橘品种。关于包括温州蜜柑在内的各类柑橘生长膨大气象条件研究很多[1-7]，但这些研究多偏重研究各个气象要素或土壤水分分别与柑橘横纵径增长的关系，多用线性方程表达柑橘果实膨大与各气象要素关系，生理性较差，尤其柑橘果实膨大气候生产潜力研究目前尚未见于文献。一方面柑橘果实作为圆球体[8]，同等纵横径的增长，越到后期所需碳水化合物越多，因此柑橘体积膨大量比横纵径更能准确表达光合碳水化合物的积累效应；另一方面柑橘果实膨大从生理来说是非跃变成熟过程，先后经历汁囊细胞分裂期和汁囊细胞膨大期[9]。后期柑橘果实膨大本质是光合碳水化合物的积累过程，作物光合作用受光、温、水等气象因素的综合影响[10-11]，且光温水未必和柑橘膨大是简单线性相关关系；同时在长期观测与调查中发现，异常气象条件常导致柑橘的膨大异常。因此利用2010～2015年怀化农业气象试验站的温州蜜柑农业气象平行观测资料，笔者综合研究柑橘膨大与光温水、气象灾害等气象指标的关系，以期为温州蜜柑生产管理提供参考。

1 数据与方法

1.1 柑橘观测区概况

柑橘观测区位于怀化市首钢综合农场内，地形为低丘坡地，海拔约为260 m，土壤为红壤土，酸性，肥力中等，地下水位高于2 m，年均气温16.9℃，降雨量1 368.9 mm，日照时数1 432.8 h。观测品种为温州蜜柑，观测植株于2004年定植，种植密度约1 600株/hm2，树周长约0.3 m，树冠直径约3 m，树高约3 m，结果正常，所有观测株均不进行人工灌溉补水。

1.2 观测方法与资料来源

柑橘纵横茎观测时间为2010～2015年，将观测区划分为4个小区，每个小区选一棵树，每棵树定选10个果实。从5月31日开始到果实成熟前，逢旬末上午8:00～9:00时用游标卡尺测量果实纵径、横径。气象资料来自同期怀化市国家地面气象观测站，气象观测站与柑橘观测区直线距离约1.5 km，地形和海拔高度相近，气候环境基本相同。

1.3 分析统计

据观测，温州蜜柑果实前期为近圆形，后期横径较纵径膨大快，逐渐成为扁圆形，因此可利用扁球体计算方法（公式1）计算出逐次果实体积[8]，并计算出每旬膨大量用以表征膨大速度。

式中：Dt为旬均横直茎、Dl为旬均纵直径。

然后统计出每旬（前旬最后1 d至柑橘观测前1 d）温光水指标，利用Excel、SPSS等软件分析柑橘果实膨大量和气象指标之间多种模式的相关系数，得到相关系数最大的模式即真实的相关关系。其中旬温度指标采用旬平均气温；光照指标采用旬日照时数；水分指标则采用旬内逐日平均湿润指数。根据水分平衡原理，在没有灌溉条件和地下水供给稳定的条件下，旬内某日土壤水分供给主要受前期降水和蒸散的累计效应的影响，同时山区降雨地表径流较大，必须考虑降水有效性问题，因此引入雨强系数估算有效降水[12]，降雨量＜10、10～20、20～30、30～40、40～50、50～60、60～70、70～100、100～150和＞150 mm对应的雨强系数分别为1、0.95、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3和0.25，每日供水指标采取前30 d湿润指数来表征（公式2）。

式中：Rn为降水量，Wn为估算有效降水的雨强系数（表1）。ET0为应用Penman-Monteith法模拟计算的旬蒸散量。

旬气候生产潜力采取光温水逐级订正模型（公式3），并在温水单项因子分析的基础上，改进其温水订正系数。则旬光温生产潜力用公式4表述。

式中：Y（Q,T,W）为气候生产潜力，Y（Q,T）为光温生产潜力，Y（Q）为光合生产潜力（公式5），F（T）为温度订正系数，F（W）为水分订正系数。

式中：∑Q为投射到单位面积上的旬总辐射量（J/m2）；ε为可用于光合作用的光合有效辐射率，计算中取 0.49；α为作物群体的吸收率，α=0.83；ρ为非光合器官的无效吸收率，取0.1；r为光饱和限制率，在自然条件下，r=0；φ为光合作用量子效率，取0.224；ω为呼吸作用的耗损率，取 0.3；χ为含水率，取值为0.14；H为形成1 g干物质所需热量，取1.8×104J/g。

2 结果与分析

2.1 果实膨大特征分析

由图1可见，温州蜜柑果实多年逐旬平均体积生长曲线呈S型变化趋势，和时间呈显著的多项式关系（R=0.999 5）；绘制多年逐旬平均体积膨大量曲线（图2）可知：温州蜜柑前期和后期膨大较缓慢，中期膨大较快，时间拟合方程呈显著的抛物线变化趋势（R=0.9）。同时逐旬平均体积膨大量基本和订正的旬光温潜力（公式4）趋势高度吻合，线性相关系数达0.700 1，通过α=0.01显著性检验，可见气象条件是温州蜜柑果实膨大的关键驱动力。值得注意的是，10月上旬平均膨大量较前后有一个异常增大波动，推测主要可能和温州蜜柑本身糖分积累和转换、汁囊结构发生改变等生理机制有关。

图1 多年逐旬平均体积生长曲线

图2 多年逐旬平均体积膨大量曲线

2.2 果实膨大光照条件分析

绘制多年柑橘逐旬膨大量和对应旬日照时数散点图（图3），统计出二者呈类抛物线的多项式曲线相关特征，相关系数为0.52，通过α=0.01显著相关检验。根据相关曲线可见：旬膨大量在旬日照30 h以下时随日照时数减少而迅速减小，为光照不足导致干物质积累减少所致。旬日照30～90 h左右增长平缓。90 h以上反而随日照增加迅速减小，因为旬日照超过90 h多为连晴天气，往往和高温、干旱天气相关联，在强光和高温条件下导致叶片气孔易闭合降低光合速率，干旱则导致供水不足影响正常生理活动[13]。

图3 旬膨大量与旬日照时数相关分析

2.3 果实膨大气温条件分析

绘制多年果实逐旬膨大量和对应旬均气温散点图（图4），并统计出二者呈类抛物线的多项式曲线相关特征，相关系数为0.518 6，通过α=0.01显著相关检验。根据相关曲线可见：温州蜜柑的膨大速度在旬均气温小于28.5℃左右时随气温升高而逐步加快（趋势几乎为斜直线），旬均气温28～29.5℃时膨大最快（旬膨大量≥10 cm3/旬），29.5℃以上旬膨大量随旬均气温升高而降低（趋势几乎为斜直线），32℃以上基本停滞。当气温较低时，柑橘生理活性减慢，因而膨大较缓。而气温过高时则使呼吸强度增大，气孔易闭合降低光合速率，甚至在极端高温和干旱条件下，导致植株蒸腾量大于根系吸收水分量，致使叶片向幼果吸夺水分，使果实失水缩小乃至脱落[14]。

图4 旬膨大量与旬均气温相关分析图

由上述分析可知，温州蜜柑膨大的基点气温和通用的喜温作物气候潜力光合模型存在较大差异。根据上述分析结果，参照Cehenbauer公式，首先依照旬均气温＜28℃和≥29.5℃2个区间提取数据序列，分别建立两个区间的气温、膨大量相关回归方程，然后方程常数除以方程函数最大值得到订正系数方程。[28，29.5)为膨大最快气温区间，则其订正系数为1（见表1）。当订正系数方程为零时，反查得其下限（上限）气温，当小于下限气温或大于上限气温订正系数取零。可得温州蜜柑旬气候生产潜力的温度订正系数方程（公式6）。

表1 旬膨大量和旬均气温分区间相关回归方程表

2.4 果实膨大水分条件分析

绘制多年柑橘逐旬膨大量和对应湿润指数散点图（图5），统计出二者呈类抛物线的多项式曲线相关特征，相关系数为0.361 8，通过0.01显著相关检验。根据相关曲线可知：膨大量在湿润指数小于1时随湿润指数减小而减小，供水不足影响物质运转和光合作用，甚至极端高温干旱条件下，果实会发生缩小甚至落果现象。湿润指数在1左右时果实膨大速度最快。当湿润指数大于1时，而随着湿润指数的增加，膨大量呈减小趋势，一是因为降雨增加导致日照减少从而影响果实光合干物质积累，二是在渍涝条件下，根层土壤处于过湿状态致使根系缺氧，影响柑橘正常生理活动，导致光合速率减缓停滞。

根据水分平衡原理，在没有灌溉的条件下，旬逐日平均湿润指数可作为蜜柑旬气候生产潜力的水分订正系数（公式7）。

2.5 果实膨大与气候生产潜力关系

图5 旬膨大量与旬均湿润指数相关分析

根据上文温、水订正系数求算出各旬气候生产潜力，绘制多年柑橘逐旬膨大量和对应气候生产潜力散点图（图6），统计出二者呈类对数曲线相关特征，相关系数为0.433时极显著相关。根据相关曲线可见：在旬气候潜力小于100 g/m2时，旬膨大量随气候潜力增大而迅速增大，大于100 g/m2后，旬膨大量随气候潜力增大呈缓慢增长趋势。

图6 旬膨大量与旬气候生产潜力相关分析

2.6 柑橘异常膨大气象条件分析

观测调查中发现，异常气象条件和气象灾害常导致果实膨大异常，各旬多年平均膨大量可视为该旬平均气候条件下趋势膨大量，统计各年各旬膨大量与该旬趋势膨大量差值即波动膨大量，列举异常（相对波动膨大量大于30%）膨大量及异常气象条件见表2，可知：水分供给状况是造成柑橘膨大异常的最主要原因，其次为寡照天气，且异常膨大期主要发生时期在8月以后；干旱是造成膨大异常偏小的主要原因，其次为寡照天气造成的呼吸消耗大于光合积累，再次为连续高温天气；除良好的农业气象条件导致果实膨大较快外，强降水尤其旱后强降水会造成膨大异常偏大。在观测和调查中发现，旱后强降水常导致大量裂果出现，原因是在干旱情况下，汁囊细胞相对缺水，水分充足后，吸水迅速增大造成果肉膨大速度超过果皮增长速度引起。

3 结论与讨论

通过对温州蜜柑6 a的平行观测资料进行分析，得到了温州蜜柑膨大与农业气象条件规律，并提出相关生产建议总结如下：

（1）温州蜜柑果实膨大趋势受光温驱动呈明显的抛物线形式，但膨大速度在临近成熟的10月中旬有非气象因素偏大的现象，其内在生理机制需进一步研究和探讨。

（2）研究表明温州蜜柑膨大最适宜气象条件是：旬日照时数为30～90 h，旬均气温为28～29.5℃，旬均湿润指数为1左右，温州蜜柑膨大速度和旬日照、旬均气温、旬内供水情况均呈类抛物线的多项式显著相关关系，在此基础上率先订正建立了温州蜜柑的膨大

表2 2010～2015年柑橘异常膨大分析

气候生产潜力模型。

（3）通过膨大异常研究表明，水分供给条件是造成温州蜜柑膨大异常最主要的原因：干旱是导致果实膨大缓慢甚至停滞的主要原因，其次为高温和寡照天。而暴雨尤其旱后暴雨是造成异常增大的主要原因，在这种情况下导致果肉吸水迅速膨大，果皮生长速度滞后，常造成裂果和落果现象。

（4）温州蜜柑果实膨大贯穿果实生长期的始终，膨大肥应重视施缓效有机基肥以满足整个果实生长期的养分，在中段应追施速效肥满足果实快速膨大的大量养分需求。加强水分管理保持适宜的土壤墒情，暴雨后应及时排涝。干旱高温季节勤灌溉并施适量钙肥，预防遭遇强降水导致的裂果落果。

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（责任编辑：肖彦资）

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

湖南省气象局科研项目（XQKJ16B062）

易 永（1982-），男，湖南隆回县人，高级工程师，研究方向为农业气象研究与应用。