2020年5月上旬高温强光照对红心猕猴桃果实生长的影响

池再香，曾晓珊，李秀亚，龙如勇，宋 也，郑国一

（1贵州省六盘水市气象局，贵州六盘水 553001；2贵州省山地环境气候研究所，贵州贵阳 550002；3贵州省六盘水市农业科学研究院，贵州六盘水 553001；4贵州省六盘水市科学技术馆，贵州六盘水 553001；5六盘水市扶贫开发投资有限公司，贵州六盘水 553001）

0 引言

气候变暖背景下，极端气候事件发生的频率、持续时间和强度均存在持续增强的趋势[1-2]，中国大陆地区极端高温和极端低温整体呈上升趋势[3-4]。农业作为受气候变暖影响最大的领域之一，极端最高温度的不断发生，不仅使农作物生育期发生变化，还会导致高温灾害天气频繁出现，使作物的生长发育以及产量均受到不利影响。而猕猴桃为多年生藤本植物，多起源于中国长江中下游温暖湿润、雨量充沛、阳光适宜的山地，对环境条件要求较高[5]，尤其是以‘红阳’品种为主的红心猕猴桃生长发育要求温暖湿润、夏无酷暑、冬无严寒的气候条件，以年平均温度15～18.5℃最为适宜[6]。红心猕猴桃生长期既怕干旱又怕渍涝，也怕高温热害和低温冻害，其产量的高低、品质的优劣主要受当地小气候因素的影响[7]。高温、强光照会导致猕猴桃落叶烧果、品质劣化，贮藏性降低，甚至诱导植株死亡[8]。池再香等[9]分析了2013年气候对水城‘红阳’猕猴桃物候期的影响，发现在‘红阳’猕猴桃开花—坐果期温度高、降水不足，导致开花提前、花的寿命短、授粉受精能力差、坐果率低的事实。李学宏等[10]分析高温干旱对猕猴桃生长发育的影响时，指出2016年陕西安康出现持续长达50余天的高温干旱天气，最高气温上升到42℃，导致安康汉滨区恒口镇三条岭猕猴桃园落果率高达60%以上。郭永社等[11]分析陕西周至县夏季高温天气对猕猴桃生长发育影响时，指出周至县每年6月份开始出现35℃以上的连续高温天气，导致果面接触阳光的部分变褐发黑，轻度日灼的果实较小且果面不洁净，严重日灼的果实溃烂、落果。邹秀琴等[12]分析了高温干旱对浙江省青田县山地猕猴桃生长发育的影响，指出2013年的高温干旱造成浙江省青田县季宅乡皇山猕猴桃基地落果率高达50%以上。池再香等[13]研究指出，温暖天气，果实发育正常，但温度达到35℃以上时，果实接触阳光的部分变褐发黑，限制果实生长，若35℃高温持续2天以上或温度达到38℃以上时，植株蒸腾加速，破坏水分代谢活动，叶片和果实出现“灼伤”，严重时，果实软腐甚至溃烂，对后期产量、品质带来十分不利影响。一些专家学者[14-16]研究了高温对作物生长及其根系分泌的影响。高温会导致植物的微观结构、外观形态、细胞膜透性、酶活性、渗透调节等一系列生理生化变化，极易导致作物减产和品质下降[17-18]。也有许多专家学者对猕猴桃气候生态适宜性区划作了大量研究，得到了定量的猕猴桃气候区划指标[19-21]。夏恒等[22]通过分析水城红心猕猴桃气候条件时，指出红心猕猴桃要求年平均温度在14.5～17.5℃、最热月（7月）平均温度在22.0～25.0℃之间，极端最高温度不超过38℃。池再香等[23]研究贵州红心猕猴桃气候区划指标体系时，指出红心猕猴桃喜欢气候温和，温度是影响红心猕猴桃生长发育和产量、品质的主要因子，故选用光热系数、光热指数、纬度—温度指数、无霜期、活动积温、有效积温、年平均温度、最热月（7月）平均温度作为红心猕猴桃气候区划的热量指标。根据红心猕猴桃生长发育对气候条件的要求，莫建国等[24]应用经验正交函数分解法和模糊聚类法，通过分析贵州西部红心猕猴桃各生育期的气候条件，找出红心猕猴桃种植的气候适宜性区划指标，最终得到贵州红心猕猴桃气候适宜性区划分布图。但高温灾害对红心猕猴桃果实生长发育的影响研究基本处于定性阶段，池再香等[13]虽然指出持续2天以上35℃高温或最高温度达到38℃以上时对红心猕猴桃果实会造成“灼伤”，但没有考虑光照条件的影响。因此，本文针对2020年5月上旬贵州西部出现高温、强光照天气过程，导致正处于幼果生长期的红心猕猴桃果实灼伤、落果情况，利用2020年5月3—10日贵州西部3个国家气象观测站及其红心猕猴桃主要种植区的发耳等19个基地逐日平均温度、最高温度、日照时数、太阳辐射以及红心猕猴桃果实受害情况等资料，对高温、强光照天气过程影响红心猕猴桃日灼病进行分析，研究高温、强光照气候事件对红心猕猴桃果实生长发育的影响，对于确保贵州红心猕猴桃产业提质增效具有重要意义。

1 资料和方法

1.1 调查区域概况

贵州西部红心猕猴桃主要种植区为水城县发耳镇、杨梅乡、猴场镇、阿戛镇、米箩镇、顺场乡、勺米镇、鸡场镇、都格镇、坪寨乡、六枝特区郎岱镇、龙河镇、新窑镇、落别乡、大用镇、木岗镇、岩脚镇、盘州市普古乡、双凤镇共19个基地，海拔在960～1400 m之间（见图1）。每个基地均建有自动气象站，其中发耳、阿戛、顺场、鸡场、都格、龙河、新窑、落别、大用、木岗、双凤基地自动站气象站观测仪器均由航天新气象科技有限公司生产，型号均为ZQZ-A，其余基地自动站气象站观测仪器由重庆兰臣科技有限公司生产，型号均为DZZ4。19个基地气象自动站均可提供逐时的温度和降水资料。

图1 贵州西部红心猕猴桃主要种植区分布（灰色为调查基地）

供试红心猕猴桃品种：‘红阳’、‘东红’，以‘红阳’品种为主。

1.2 资料来源及调查方法

北部（简称水城）、南部（简称盘州）、东部（简称六枝）中心城区2020年5月3—10日逐日平均温度、最高温度和日照时数来源于各气象观测站实时观测值；发耳等19个基地2020年5月3—10日逐日最高温度来源于各基地气象自动站观测资料，采用VB语言，从贵州2000余个气象自动站所储存的实时气象要素值，导出发耳等19个基地气象自动站5月3—10日逐日逐小时温度数据，并对19个站点的资料进行均一性检验和质量控制处理。用Excel软件进行数据处理，即可得到各基地5月3—10日逐日最高温度。杨梅、猴场、米箩、勺米、坪寨、郎岱、岩脚、普古基地5月3—10日逐日太阳总辐射值为其气象自动站实时观测值，其余基地逐日太阳总辐射值采用插值方法订正而得。

对19个基地每10 hm2随机选取10株红心猕猴桃果树，调查每株果实日灼病个数和总个数，计算单株果实灼伤率，取平均值计算各基地的果实灼伤率。其中，单株果实灼伤率R是指某株红心猕猴桃果树幼果因高温、强光照造成果面有斑块的个数占整株结果数的百分率，其计算方法见公式(1)。式中，Ri为第i株的单株果实灼伤率，%；Ni为第i株果实被高温、强光照灼伤的个数，个；Mi为第i株果实未被高温、强光照灼伤的个数，个。

各基地的果实灼伤率的计算方法见公式(2)。

式中，P为基地果实灼伤率，%；Ri为第i株的单株果实灼伤率，%；n为调查总株数，株。

2 结果与分析

2.1 5月上旬高温天气特点

5月3—10日，受西太平洋副热带高压和西南热低压共同影响，贵州西部出现了持续8天的高温、强光照天气。

从红心猕猴桃基地自动气象观测资料看出（表1），在红心猕猴桃果实生长发育期，除坪寨、大用基地外，其余各基地3—9日的日最高温度均在30℃以上，尤其是6—9日，各基地持续4天日最高温度基本在35℃以上，此期间，除南部的普古和双凤基地外，其余各基地太阳总辐射在40 MJ/m2以上（见表2）。由表1还可以看出，38℃以上的高温天气主要发生在发耳、猴场、阿戛、米箩、顺场、鸡场、都格、龙河、新窑、岩脚和普古基地，尤其是猴场、米箩、都格、新窑基地，在6—9日出现持续2～4天的日最高温度在40℃以上，以新窑基地8日43.2℃为最高，其次是都格基地的7日，即日最高温度为42.7℃，再次是都格基地8日的42.5℃，结合表2可知，此期间，都格基地太阳总辐射在44 MJ/m2以上，米箩和新窑基地在43 MJ/m2以上，猴场基地在41 MJ/m2以上，以都格基地6日的46.1 MJ/m2为最大，其次是该基地8日的45.9 MJ/m2，再次是鸡场基地的45.7 MJ/m2。由此可知，持续时间较长的高温、强辐射天气，对红心猕猴桃果实生长发育容易造成危害，导致红心猕猴桃果实日灼病严重。

表1 贵州西部红心猕猴桃主要种植区5月3—10日逐日最高温度分布 ℃

再结合水城、盘州、六枝气象观测站5月3—10日逐日平均温度、最高温度和日照时数要素值（表3），发现3—10日水城平均温度为19.2～26.3℃、最高温度为27.0～33.7℃、日照时数有76.2 h，且7—8日连续2天最高温度达33.7℃，突破该地有气象记录以来的最高温度极值(32.8℃)，盘州平均温度为21.9～26.5℃、最高温度为29.6～33.5℃、日照时数85.3 h，六枝平均温度为21.3～29.2℃、最高温度为27.6～37.0℃、日照时数86.7 h，且8日最高温度达37.0℃，突破该地有气象记录以来的最高温度极值(34.6℃)。由表3还可以看出，高温、强光照主要出现在6—8日，北部和南部持续3天的日平均温度在25℃以上、日最高温度在32℃以上、日照时数在10 h以上，东部持续3天的日平均温度在27℃以上、日最高温度在36℃以上、日照时数在11 h以上，结合表2发现，太阳总辐射随日照时数的变化而变化，日照时数越多，太阳总辐射值越大，反之，太阳总辐射值越小；6—8日每日的日照时数在11 h以上，太阳总辐射基本在41 MJ/m2以上，但处于南部的普古、双凤基地太阳总辐射在38 MJ/m2左右，而每日的日照时数在12 h以上，这与谷晓平等[25]研究结果一致，即太阳总辐射随纬度的升高而增多。由此可见，太阳总辐射值与日照时数有较好的对应关系。

表2 贵州西部红心猕猴桃主要种植区5月3—10日逐日太阳总辐射分布 MJ/m2

表3 贵州西部市中心城区5月3—10日逐日气象要素分布

2.2 5月上旬高温、强光照天气对红心猕猴桃幼果生长的影响

高温、强光照天气结束之后，于12—13日对发耳等19个红心猕猴桃种植基地进行实地调查，发现5月上旬持续时间较长的高温、强光照天气对红心猕猴桃幼果影响较重，导致红心猕猴桃日灼病严重（图2）。

图2 2020年5月上旬持续高温、强光照造成米箩基地(a)和都格基地(b)红心猕猴桃果实日灼病

由公式(1)和(2)计算得到发耳等19个基地红心猕猴桃果实被高温、强光照灼伤程度（见表4），发现红心猕猴桃日灼病最重为都格基地，即果实被高温、强光照灼伤率高达33.3%，其次为龙河、新窑两基地，其果实灼伤率在27%以上，再次是发耳、阿戛、米箩、鸡场和岩脚基地，其果实灼伤率在22%以上；坪寨、木岗和双凤基地的果实被高温、强光照灼伤不明显。结合表1和表2，发现红心猕猴桃日灼病对最高温度、太阳总辐射有较好的响应，如日灼病最重的都格基地，其6—9日逐日最高温度在42℃以上、太阳总辐射在44.4～46.1 MJ/m2之间，而与日灼病最重的都格基地相邻的坪寨基地，其日灼病不明显，就其原因是6—9日该基地逐日最高温度在32℃以下（除7日有35.7℃外）、太阳总辐射在41.9～44.6 MJ/m2之间。由表4还可以看出，红心猕猴桃日灼病相对较重的发耳、猴场、阿戛、米箩、顺场、鸡场、都格、郎岱、龙河、新窑、岩脚和普古共12个基地，占调查区的63%；日灼病相对较轻的杨梅、勺米、落别、大用共4个基地，占调查区的21%；影响不明显的坪寨、木岗、双凤共3个基地，占调查区的16%。由此可见，红心猕猴桃日灼病的发生主要受日最高温度、日太阳总辐射两个气象因子影响；在红心猕猴桃果实生长发育期，当连续4天及以上日最高温度超过35℃、太阳总辐射超过41 MJ/m2或日照时数超过10 h时，红心猕猴桃果实易发生日灼病；在红心猕猴桃果实生长发育期，当连续3天及以上日最高温度超过38℃、太阳总辐射超过41 MJ/m2或日照时数超过11 h时，红心猕猴桃果实一定会发生日灼病。

表4 贵州西部各基地红心猕猴桃果实灼伤率调查

3 讨论

3.1 持续高温、强光照影响

2020年5月3—10日贵州西部出现持续8天的高温、强光照天气过程，造成红心猕猴桃幼果发生严重的日灼病。在5月3—10日期间，持续3天及以上38℃以上的高温天气主要发生在发耳、猴场、阿戛、米箩、顺场、鸡场、都格、龙河、新窑、岩脚和普古基地，尤其是猴场、米箩、都格、新窑基地出现持续2～4天的日最高温度在40℃以上，以新窑基地8日43.2℃为最高，其太阳总辐射在44 MJ/m2以上，其次是都格基地7日的42.7℃，其太阳总辐射为45.3 MJ/m2。太阳总辐射与日照时数有较好的对应关系，6—8日每日的日照时数在11 h以上，太阳总辐射基本在41 MJ/m2以上，但处于南部的普古、双凤基地太阳总辐射在38 MJ/m2左右，而每日的日照时数在12 h以上，这与谷晓平等[25]研究结果一致。

3.2 日最高温度和太阳总辐射影响

针对2020年5月上旬贵州西部红心猕猴桃幼果发生严重的日灼病情况，较为详细地分析5月3—10日逐日最高温度、日照时数、太阳总辐射变化及其与红心猕猴桃果实日灼病的关系，得出了影响红心猕猴桃果实发生日灼病的定量的气象指标阈值，与国内已有为数不多的同类研究[9-13]比较，本研究结果将定性阶段上升到定量阶段。如：比池再香等[13]指出持续2天以上35℃高温或最高温度达到38℃以上时对红心猕猴桃果实造成“灼伤”结论更精细、更明确、更全面，比李学宏等[10-12]指出高温干旱对猕猴桃果实影响结论更定量，因为前人研究成果单指高温灾害对猕猴桃生长发育的影响，也没有定量到高温天气持续多少天才能造成对猕猴桃的危害，同时也没有考虑光照条件的影响。因此，日最高温度和太阳总辐射是影响红心猕猴桃果实发生日灼病的主要气象因子。总体上，前人研究成果基本处于定性阶段上，但本研究时间短，红心猕猴桃果实发生日灼病的气象指标阈值存在一定的局限性，这有待于今后选取多年多站点多个个例进行验证。

3.3 高温、强光照灼伤率对比

经调查发耳等19个红心猕猴桃基地，红心猕猴桃幼果被高温、强光照平均灼伤率为16.2%，灼伤率最高为33.3%的贵州西部都格基地，持续8天的高温、强光照天气造成红心猕猴桃损失比2013年浙江省青田县季宅乡皇山猕猴桃基地[10]、2016年陕西安康汉滨区恒口镇三条岭猕猴桃园[12]因高温干旱造成猕猴桃受灾偏轻，这可能是浙江省青田县季宅乡皇山和陕西安康汉滨区恒口镇三条岭持续35℃以上的高温天气时间比贵州西部偏长所致。在调查的19个红心猕猴桃基地中，红心猕猴桃果实灼伤率在14%以上基地占调查区的63%，未发生日灼病基地占调查区的16%，但在未发生日灼病的木岗、双凤两基地，5月6—9日持续3～4天日最高温度在35℃以上，而发生日灼病5.3%的大用基地，日最高温度基本在35℃以下，就其原因，木岗和双凤基地的喷滴灌覆盖全园，而大用基地喷滴灌覆盖面积(16.7 hm2)占种植面积的8.35%，喷滴灌覆盖力较低，这些不确定因素有待今后作进一步研究。

4 结论

2020年5月上旬，贵州西部出现持续时间较长的高温、强光照天气过程。高温、强光照天气发生期间，正是贵州红心猕猴桃果树幼果生长发育时期，导致红心猕猴桃果实日灼病严重，以都格基地红心猕猴桃幼果被高温、强光照灼伤率33.3%为最高，其次是龙河、新窑两基地，其果实灼伤率在27%以上，再次是发耳、阿戛、米箩、鸡场和岩脚基地，其果实灼伤率在22%以上。在红心猕猴桃果实生长发育期，当连续4天及以上日最高温度超过35℃、太阳总辐射超过41 MJ/m2或日照时数超过10 h时，红心猕猴桃果实易发生日灼病；在红心猕猴桃果实生长发育期，当连续3天及以上日最高温度超过38℃、太阳总辐射超过41 MJ/m2或日照时数超过11 h时，红心猕猴桃果实一定发生日灼病。