蓝莓萌芽气象指标的研究及应用

梁 平， 伦绪勇， 杨胜荣*， 袁芳菊， 谢俊英， 白 慧， 龙先菊

(1.贵州省黔东南州气象局， 贵州 凯里 556000； 2.贵州省凯里市气象局， 贵州 凯里 556000)

蓝莓(VacciniumSpp.)又称蓝梅、都柿、笃柿、甸果、嘟嗜和笃斯越桔等，为杜鹃花科(Vacciniaceae)越橘属(Vaccinium)多年生灌木，起源于北美洲，因果实呈蓝色而得名。贵州省麻江县于2000年从南京中山植物园引种1 000株美国蓝浆果在宣威镇光明村进行栽培试验获得成功。2013年国家质检总局批准麻江县为国家级出口食品农产品质量安全示范区，“麻江蓝莓”质量安全示范面积达0.21万hm2[1]；2016年4月“麻江蓝莓”通过国家质检总局地理标志产品保护技术审查，获得地理标志产品称号。随着蓝莓种植面积急剧增大，特别是出口蓝莓基地均是大规模连片种植，各地块间天然屏障、自然隔离较少，病原物日积月累，不仅极易造成大规模流行传播，而且其产生的危害日益严重，导致蓝莓整体质量下降，产量减少。任艳玲等[1-4]对贵州麻江蓝莓病虫害发生情况调查显示，灰霉病是主要侵染性病害之一，蓝莓花期是灰霉病侵染的最佳物候期。由于各基地种植品系相近、花期相近，蓝莓花期温度、湿度特别适合灰霉病菌传播，花受侵染严重影响坐果，而喷洒药剂防治对授粉昆虫又会产生不良影响，因此，防治较困难，造成的损失也大。

作物完成发育阶段所需积温基本恒定原理被广泛用于作物发育期预测模型[5]。叶彩华等[6]通过比较不同指标对应北京樱花发育阶段所需积温的稳定性和物候模拟准确率得出黄花盛花期的下限温度指标。董海涛等[7]基于国际通用的SW(Spring Warming) 物候模型原理建立活动积温、有效积温和滑动积温3种积温模型，对丹东地区的桃树盛花期进行模拟，确定了盛花期预报的较适宜预测模型。孙鲁龙等[8]研究有效积温与葡萄萌芽的关系发现，萌芽早的葡萄品种对空气有效积温的依赖性较大，萌芽晚的葡萄品种萌芽进度受土壤有效积温的影响更大。高苏岚等[9]的研究表明，有效积温对不同品种荷花的催花效果不同。张东启等[10]认为，相同叶位烤烟叶片成熟时其有效积温的积累量相对稳定。蒋江照等[11]研究认为，小白杏果皮颜色变化、可溶性固形物、总酸含量及糖酸比均与有效积温具有较高的相关性。蓝莓萌芽至开花是灰霉病防治的关键时期，但蓝莓萌芽的气象指标和预报模型尚未见相关研究报道。因此，借鉴前人的研究经验，选择气象指标构建蓝莓萌芽期气象预报模型，旨在探明蓝莓萌芽期气象指标，为蓝莓灰霉病的防治提供依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源

以黔东南州蓝莓主要种植区域麻江县和丹寨县境内种植的蓝莓为研究对象，通过查询、统计全国综合气象信息共享平台(CIMISS)地面气象观测资料数据库得到2011年10月1日至2012年4月30日麻江、丹寨2个国家气象站和宣威、龙山及兴仁等3个区域自动观测站逐日气温资料。2012年蓝莓物侯期观测资料及蓝莓样地基本情况、蓝莓萌芽期资料(表1)均来源于参考文献[12-13]。

1.2 方法

1.2.1 计算样地的日平均温度 根据蓝莓样地均位于苗岭主峰西南侧、地理大环境和气候环境基本相同的特点，依据气温随海拔高度降低的特征规律，建立蓝莓样地逐日平均气温计算模型，以麻江、丹寨2个国家气象站和宣威、龙山及兴仁等3个区域自动气象观测站2011年10月1日至2012年4月30日逐日气温资料为基础，分别计算13个样地2011年10月1日至2012年4月30日逐日平均气温。根据蓝莓样地与基准观测站处于同一小气候区域内，日平均气温随海拔高度升降的规律，建立逐日平均气温计算线性模型或分段线性模型，不存在逆温层的日期用线性模型(图1A)，存在逆温层的日期用分段线性模型(图1B)。

表1 观测样地及蓝莓品种的基本情况

线性模型：Ti=a-bHi

式中，Ti为第i个样地的日平均气温，Hi为第i个样地的海拔度，Hmin为逆温层底的海拔高度，Hmax为逆温层顶的海拔高度，a、b、a1、b1、a2、b2、a3、b3分别为线性系数，每天均有所不同。

图1 逐日平均气温计算模型

1.2.2 计算下限温度的活动积温和有效积温 下限温度指标是作物模型中计算积温最基本的和必需的要素，采用相同的下限温度指标，以活动积温和有效积温2种不同的积温模型统计相同发育阶段得到的积温不同[5-6，14-15]。根据蓝莓开始生长发育要求温度≥7.2℃，及2012年当5日滑动平均气温稳定通过10.2℃时蓝莓开始叶芽萌动的观测[12]，研究设定蓝莓芽萌动的下限温度为7.2℃和10.0℃，分别统计13个样本地7.2℃和10.0℃的活动积温(Aa)和有效积温(Ae)。

式中，xi为第i日的日平均气温，i=1，2…n，n为日平均气温稳定通过界限温度初(终)日后的日序。计算时从通过界限温度初(终)日的第2天算起；T(xi)为大于等于界限温度的活动温度，Tb为界限温度。

1.2.3 确定下限温度稳定通过的初日和终日 采取5日滑动平均法确定日平均气温稳定通过7.2℃和10.0℃的初终日期，即在任意连续5 d的日平均气温≥7.2℃(10.0℃)的最长一段时期内，在第1个5 d中，挑选最先1个日平均气温≥7.2℃(10.0℃)的日期作为初日；在最后1个5 d中，挑选最末1个日平均气温≥7.2℃(10.0℃)的日期作为终日。根据蓝莓种植区域每天日平均气温随海拔高度演变情况，选择日平均气温计算模型计算13个蓝莓观测样地2011年10月1日至2012年4月30日逐日平均气温，利用下限温度稳定通过初日和终日确定方法统计确定稳定通过7.2℃和10℃初(终)日期。

1.2.4 确定蓝莓萌芽的气象指标和应用检验 根据1.2.2中的公式计算13个样本地2011年稳定通过7.2℃、10℃的终日和2012年稳定通过7.2℃、10℃的初日到蓝莓萌芽的活动积温和有效积温，再利用Excel的统计功能计算其标准差和变异系数，利用标准差和变异系数确定活动积温和有效积温的稳定性；选择变异系数最小的且将80%以上的样本地进入萌芽期的积温值定为蓝莓萌芽的积温指标。利用该指标对建设在蓝莓基地的小气候自动观测站2019年实地观测资料进行统计分析，并选择在麻江县乌卡坪镇、丹寨兴仁镇和麻江县龙奔镇蓝莓基地进行应用检验，以确定积温指标的正确性。

2 结果与分析

2.1 蓝莓样地日平均气温模拟

经统计分析，麻江、丹寨、宣威、兴仁和龙山5个基准点的气温资料与海拔高度的平均气温与海拔高度的相关系数为-0.924，通过0.01显著性检验；其逐日平均气温与海拔高度由于逆温层的存在，相关系数存在一定的差异，平均为-0.813，通过0.01的显著性检验。

2.2 界限温度初日和终日

从表2看出，13个蓝莓观测样地2011年稳定通过7.2℃和10℃终日日期、2012年稳定通过7.2℃和10℃初日日期。2011年各观测样地稳定通过10℃终日日期集中在11月29—30日、7.2℃终日日期集中于12月5—6日；2012年观测样地稳定通过10℃初日日期海拔1 000 m以上的2个样地均在3月25日，1 000 m以下的样地集中在3月13—15日，而稳定通过7.2℃初日日期集中在3月11—13日。同一小气候区域、海拔高度相差不大的地点，某些年份稳定通过某界限温度的初(终)日的日期基本一致，在黔东南苗岭山区较常见。

表2 观测样地稳定通过7.2℃和10℃的终日和初日

2.3 活动积温与有效积温的稳定性

从表3～5看出，7.2℃终日至蓝莓萌芽的活动积温为168.0～263.7℃·d，平均为215.4℃·d，标准差为27.28℃·d，变异系数0.126 6；10℃终日至蓝莓萌芽的活动积温为145.1～229.1℃·d，平均为184.4℃·d，标准差为21.72℃·d，变异系数0.117 8；7.2℃初日至蓝莓萌芽的活动积温为143.2～232.0℃·d，平均为180.5℃·d，标准差为24.4℃·d，变异系数0.135 2；10℃初日至蓝莓萌芽的活动积温为113.2～196.9℃·d，平均为148.2℃·d，标准差为26.0℃·d，变异系数0.175 6。表明，稳定通过7.2℃、10℃的初(终)日至蓝莓萌芽的活动积温均具有较好的稳定性。相比而言，10℃终日、7.2℃终日、7.2℃初日和10℃初日至蓝莓萌芽的活动积温稳定性依次减小，且前3者差异较小。

7.2℃终日至蓝莓萌芽的有效积温为70.5～105.2℃·d，平均为83.5℃·d，标准差为10.73℃·d，变异系数0.128 5；10℃终日至蓝莓萌芽的有效积温为34.9～57.9℃·d，平均为42.9℃·d，标准差为 6.99℃·d，变异系数0.162 9；7.2℃初日至蓝莓萌芽的有效积温为64.0～102.5℃·d，平均为79.2℃·d，标准差为11.35℃·d，变异系数0.143 3；10℃初日至蓝莓萌芽的有效积温为33.2～56.9℃·d，平均为42.0℃·d，标准差为6.97℃·d，变异系数0.166 1。表明，稳定通过7.2℃、10℃的初(终)日至蓝莓萌芽的有效积温具有较好的稳定性。相对而言，7.2℃终日、7.2℃初日、10℃终日、10℃初日至蓝莓萌芽的有效积温的稳定性依次下降，但差异不大。

表3观测样地稳定通过7.2℃和10℃的终日(初日)到蓝莓萌芽的活动积温

Table 3 Active accumulated temperatures from final (initial) day of sample plots passing through 7.2℃ and 10℃ to blueberry bud germination

℃·d

表4 观测样地稳定通过7.2℃和10℃的终日(初日)到蓝莓芽萌芽的有效积温

表5不同下限温度初(终)日至萌芽的活动积温和有效积温统计特征值

Table 5 Statistical characteristic values of Aa and Ae from the beginning (end) to germination with different lower temperature limits

℃

2.4 蓝莓萌芽气象指标的确定与应用

2.4.1 蓝莓萌芽气象指标的确定 根据2.3中对7.2℃、10℃初(终)日至蓝莓萌芽的活动积温和有效积温统计分析，结合对比变异系数大小，确定蓝莓萌芽的积温指标为气温稳定通过10℃终日后，≥10℃的活动积温≥195℃·d，或者气温稳定通过7.2℃终日后，≥7.2℃的有效积温≥90℃·d。

对蓝莓萌芽期和日平均气温稳定通过10℃初日日期进行对比发现，各样地蓝莓的萌芽期均在日平均气温稳定通过10℃以后，说明只有当日平均气温大于10℃时蓝莓才能开始萌芽；且蓝莓萌芽当天气温80%以上的样地高于15.0℃、萌芽前5天平均气温80%样地高于12.3℃。据此，蓝莓普遍进入萌芽期的气象指标修正为当气温稳定通过10℃终日后≥10℃的活动积温≥195℃·d，或者气温稳定通过7.2℃初日后≥7.2℃的有效积温≥90℃·d，且连续5 d的平均气温≥12.3℃。

2.4.2 蓝莓萌芽气象指标应用 从图2看出，蓝莓基地小气候实测日平均气温稳定通过10℃终日的≥10℃活动积温、和日平均气温稳定通过7.2℃终日的≥7.2℃有效积温逐日演变情况。其中，10℃活动积温数据显示，乌卡坪、兴仁和龙奔3个蓝莓基地的活动积温均于2019年2月2日开始10℃活动积温≥195℃·d；理论上讲2月6日3个基地的蓝莓均进入了萌芽期，但是由于乌卡坪蓝莓基地2月8日至3月19日、兴仁蓝莓基地2月8日至3月20日、龙奔蓝莓基地2月8日至3月18日出现持续低温天气，连续5 d平均气温≤12.3℃，蓝莓萌芽生长基本停止，因此，可以在理论上确定3个基地的蓝莓于3月18—20日进入萌芽期。7.2℃有效积温数据显示3个蓝莓基地分别于3月13—15日7.2℃有效积温≥90℃·d；理论上讲3月15日进入萌芽期。对连续5 d的平均气温进行滑动平均统计结果显示，乌卡坪、兴仁和龙奔3个基地连续5 d的平均气温≥12.3℃的时间分别是2月6日、3月20日和2月6日。经2月24日实地调查表明，3个基地的蓝莓均处于萌芽期。由此证明，得出的蓝莓萌芽的气象指标符合实际，并且10℃活动积温指标更接近实际。

图2 2019年蓝莓基地实测10℃活动积温、7.2℃有效积温的变化趋势

Fig.2 Variation trend of active accumulated temperature at 10℃ and effective accumulated temperature at 7.2℃ in blueberry base in 2019

3 结论与讨论

蓝莓萌芽的气象指标为气温稳定通过10℃终日后≥10℃的活动积温≥195℃·d，或者气温稳定通过7.2℃终日后≥7.2℃的有效积温≥90℃·d，且连续5 d的平均气温≥12.3℃。计算蓝莓萌芽积温的下限温度以7.2℃或10℃均可，遵循从优原则，以10℃为蓝莓萌芽的下限温度更符合实际。

在同一小气候区内，根据气温随海拔高度增加下降的规律、建立气温计算线性模型或分段线性模型，可用于计算相关点的气温，且可以利用此方法弥补气温观测站的不足。

气温通过7.2℃和10℃的初(终)日至蓝莓萌芽所需活动积温、有效积温都具有较好的稳定性，但存在差异。根据其变异系数大小，在活动积温中，稳定通过10℃终日至蓝莓萌芽活动积温最稳定，其次是7.2℃终日至蓝莓萌芽活动积温；而有效积温则是7.2℃终日和7.2℃初日至蓝莓萌芽的积温比10℃的积温稳定性稍好，7.2℃终日至蓝莓萌芽的有效积温最稳定。