蓝莓开花的下限温度及所需活动积温的变化

梁 平， 杨世琼， 左 晋*， 李 莉， 杨胜荣， 秦畅畅, 谢俊英

(1.黔东南州气象局， 贵州 凯里 556000； 2.贵州省山地环境气候研究所， 贵州 贵阳 550002； 3.贵州省丹寨县气象局， 贵州 丹寨 557500)

0 引言

【目的】近年来，贵州蓝莓种植面积不断扩大，在全省9个市州均有种植，种植品种已由最初的中晚熟兔眼蓝莓扩展到早熟的南高丛蓝莓，种植方式由自然露地栽培发展到钵式、地膜以及避雨防雹等设施栽培，种植技术日趋成熟，收益已从最初的纯鲜果向果汁、酿酒和蜂蜜等多元化方向转变。然而，随着蓝莓大规模连片种植，病虫害造成的危害日益严重，导致蓝莓整体品质下降，单位产量减少[1-4]，天气条件致使灰霉病成为蓝莓花期的主要病害之一。准确预测蓝莓开花时间，不仅可以提前安排蜜蜂蜂箱进场，助力蓝莓提质增效，而且可以提前做好蓝莓花期灰霉病的防控，达到防灾增效的目的。【前人研究进展】蓝莓开花与其他落叶果树一样，其生物学特性具有遗传性和生态适应性，相同果树树种不同品种的开花期在年际间存在差异，不同地区之间差异更大，但是开花所需积温相对稳定，作物完成发育阶段所需积温基本恒定，其基本原理已广泛应用于作物发育期模型预测[5-6]。董海涛等[7]对丹东地区桃树盛花期的模拟中建立了活动积温、有效积温和滑动积温3种积温模型。高苏岚等[8]研究了有效积温对不同品种荷花催花效果的差异。叶彩华等[9]比较研究了不同下限温度对北京樱花发育阶段所需积温的稳定性。孙鲁龙等[10]研究了有效积温与葡萄萌芽的关系。张东启等[11]研究发现，相同叶位烟叶成熟时其有效积温的积累量相对稳定。蒋江照等[12]研究认为，小白杏果皮颜色变化、可溶性固形物含量、总酸和糖酸比都与有效积温具有较高的相关性。梁平等[13]对蓝莓萌芽气象指标的研究结果表明，蓝莓萌芽前所需的≥7.2℃活动积温、≥7.2℃有效积温、≥10℃活动积温、≥10℃有效积温基本恒定。可见，蓝莓开花所需积温基本恒定，用积温法预报蓝莓开花期可行。【研究切入点】目前，未见关于蓝莓开花下限温度指标和蓝莓开花所需积温指标的研究报道。【拟解决的关键问题】探明蓝莓开花下限温度及开花所需积温等气象指标，以期为蓝莓开花气象条件预报及其灰霉病的防控提供依据。

1 资料与方法

1.1 资料

1.1.1 气温资料 麻江县宣威镇和龙山镇、丹寨县兴仁镇等区域的自动气象观测站逐日气温观测资料，均来自贵州省气候中心的贵州省气象数据查询与显示系统。麻江蓝莓生长于苗岭主峰西南侧，与选用的气象观测站具有相同的地理大环境和气候环境。

1.1.2 样地基础信息 2012-2013年麻江蓝莓观测样地的基础信息等资料(表1)，来自《特色农业气象试验研究——以贵州省“两高”沿线为例》[14]。

表1 观测样地基本情况及开花期

1.2 方法

1.2.1 蓝莓开花下限温度 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。蓝莓在气温低于7.2℃时进入低温休眠期；当日平均气温稳定通过10.2℃时，蓝莓开始叶芽萌动；日平均气温通过15.4℃时，进入始花期[13-14]；不同品种蓝莓的花粉量不同，温度5～25℃时，花粉的萌发率随温度升高而增加[15]，蓝莓开花期间日平均气温还没有通过20℃初日，因此研究以10℃、11℃、12℃、13℃、14℃、15℃为蓝莓开花的界限温度(T0)，统计其稳定通过T0初(终)日后≥10℃的活动积温和有效积温、稳定通过T0初(终)日后≥T0的活动积温和有效积温，通过分析其变异率确定蓝莓开花下限温度和所需相应的积温阈值。

1.2.2 气象资料的处理与计算 由于大部分观测样地没有气象观测站，观测样地的气温需要通过计算获得。各界限温度稳定通过初日和终日、活动积温(Aa)和有效积温(Ae)均参照文献[13]的方法计算。若观测样地气象资料计算方法不存在逆温层的日期，采用线性模型计算；若存在逆温层的日期，则采用分段线性模型计算。各界限温度初(终)日至蓝莓开花始、盛期的活动积温(Aa)和有效积温(Ae)计算公式如下。

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 2011年终日和2012年初日观测样地各界限温度活动积温与有效积温的稳定性分析 经对稳定通过界限温度(T0)初(终)日后≥10℃、≥T0的活动积温和有效积温的统计结果表明，稳定通过界限温度(T0)初(终)日后≥10℃的活动积温的稳定性高于稳定通过界限温度(T0)初(终)日后≥T0的活动积温，各有效积温的稳定性均低于活动积温。因此，研究只对≥10℃的活动积温和有效积温进行分析。

1.2.4 蓝莓开花气象指标的确定和应用检验 利用Excel 2010中的统计功能计算出其标准差和变异系数，根据其标准差和变异系数确定各下限温度的活动积温和有效积温的稳定性；选择变异系数最小、且80%以上的样本地进入开花期的下限温度和积温值确定为蓝莓开花的气象指标；并利用2019年、2020年麻江县(乌卡坪和龙奔)及丹寨县(兴仁和龙坡) 4个蓝莓基地实地的观测资料进行应用验证，以确定积温指标的正确性。

2 结果分析

2.1 蓝莓开花的下限温度

从表2可知，2011年各观测样地稳定通过10℃终日的日期主要集中在11月29-30日，除杏山镇大草坪为11月29日外，其余均为11月30日；稳定通过11℃终日主要集中在11月29-30日，其中杏山镇大草坪、碧波乡向塘村和碧波乡沙坝冲为11月29日，其余均为11月30日；稳定通过12℃终日的日期主要集中在11月29-30日，除碧波乡沙坝冲为11月30日外，其余均为11月29日；稳定通过13℃终日的日期主要集中在11月7-9日，其中，宣威镇龙奔上、宣威镇比户村、杏山镇大草坪、碧波乡向塘村和碧波乡沙坝冲为11月7日，其余均为11月9日；稳定通过14℃和15℃的终日的日期均11月7日。

表2 观测样地稳定通过10～15℃的终日和初日

2012年各观测样地稳定通过10℃初日的日期为3月11-25日，其中，龙山镇沙木林为3月11日，碧波乡向塘村为3月15日，杏山镇大草坪为3月25日，其余地点均为3月13日；稳定通过11℃初日的日期为3月16-25日，除杏山镇大草坪和碧波乡向塘村为3月25日外，其余地点均为3月16日；稳定通过12℃初日的日期为3月16-26日，其中，宣威镇龙奔上、宣威镇比户村、杏山镇大草坪和碧波乡沙坝冲为3月25日，碧波乡向塘村3月26日，其余地点均为3月16日；稳定通过13℃初日的日期为3月25至4月1日，其中，杏山镇大草坪为4月1日，碧波乡向塘村为3月26日，其余地点均为3月25日；稳定通过14℃初日的日期为3月25至4月16日，其中，宣威镇龙奔上、宣威镇比户村和宣威镇陈家山为3月26日，碧波乡向塘村和碧波乡沙坝冲为4月1日，杏山镇大草坪为4月16日，其余地点均为3月25日；稳定通过14℃初日的日期为4月2-16日，其中，碧波乡沙坝冲为4月9日，杏山镇大草坪和碧波乡向塘村为4月16日，其余地点均为4月2日。综上分析可以初步确定，蓝莓开花的下限温度为13℃，与杨玉春等[5]的12.8℃蓝莓进入浅休眠的结果基本一致。

2.2 2011年终日和2012年初日观测样地各界限温度活动积温与有效积温的稳定性

2.2.1 活动积温

1) 至蓝莓开花始期≥10℃的活动积温(Aa)。从表3看出，2011年稳定通过10℃终日至蓝莓开花始期的Aa为282.1～382.6℃·d，平均312.9℃·d，变异系数为0.088 0；11℃终日至蓝莓开花始期的Aa为282.1～382.6℃·d，平均314.8℃·d，标准差为27.0 ℃·d，变异系数为0.085 8；12℃终日至蓝莓开花始期的Aa为282.1～394.3℃·d，平均319.7℃·d，变异系数为0.091 1；13℃终日至蓝莓开花始期的Aa为596.7～709.3℃·d、平均644.0℃·d，变异系数为0.046 5；14℃终日和15℃终日至蓝莓开花始期的Aa相同，均为596.7～736.4℃·d，平均659.9℃·d，变异系数为0.050 7。

表3 观测样地各界限温度2011年终日和2012年初日至蓝莓开花始期≥10℃的活动积温(Aa)

2012年稳定通过10℃初日至蓝莓开花始期的Aa为161.8～351.0℃·d，平均276.0℃·d，变异系数为0.165 5；11℃初日至蓝莓开花始期的Aa为161.8～316.90℃·d，平均237.4℃·d，变异系数为0.1883；12℃初日至蓝莓开花始期的Aa为120.5～316.9℃·d，平均206.9℃·d，变异系数为0.270 7；13℃初日至蓝莓开花盛期的Aa为68.5～196.5℃·d，平均128.8℃·d，变异系数为0.280 1；14℃初日至蓝莓开花始期的Aa为71.3～196.5℃·d，平均113.6℃·d，变异系数为0.285 8。其中，观测样地杏山镇大草坪的蓝莓在14℃初日以前已经进入开花始期，观测样地宣威镇龙奔上和比户村的蓝莓开花始期在15℃初日以后，其余10个观测样地的蓝莓开花始期均在15℃初日以前。总体看，稳定通过13℃终日至蓝莓开花始期Aa的变异系数最小、稳定性最好，因此，定稳定通过13℃终日后日平均气温≥10℃的活动积温600℃·d以上蓝莓即可进入开花始期。

2) 至蓝莓开花盛期≥10℃的活动积温(Aa)。从表4可知，2011年稳定通过10℃终日至蓝莓开花盛期的Aa为395.9～535.3℃·d，平均478.2℃·d，变异系数为0.093 6；11℃终日至蓝莓开花盛期的Aa为395.9～546.5℃·d，平均480.1℃·d，变异系数为0.096 0；12℃终日至蓝莓开花盛期的Aa为395.9～546.5℃·d，平均485.0℃·d，变异系数为0.097 7；13℃终日至蓝莓开花盛期的Aa为710.4～882.9℃·d，平均807.7℃·d，变异系数为0.061 0；14℃终日和15℃终日至蓝莓开花盛期的Aa相同，均为710.4～882.9℃·d，平均823.6 ℃·d，变异系数为0.065 2。

表4 观测样地各界限温度2011年终日和2012年初日至蓝莓开花盛期≥10℃的活动积温(Aa)

2012年稳定通过10℃初日至蓝莓开花盛期的Aa为275.6～514.3℃·d，平均441.3℃·d，变异系数为0.141 9；11℃初日至蓝莓开花盛期的Aa为275.6～481.2℃·d，平均402.7℃·d，变异系数为0.155 7；12℃初日至蓝莓开花盛期的Aa为275.6～448.4℃·d，平均372.2 ℃·d，变异系数为0.180 3；13℃初日至蓝莓开花盛期的Aa为182.3～363.2℃·d，平均294.1℃·d，变异系数为0.164 3；14℃初日至蓝莓开花盛期的Aa为204.2～347.7℃·d、平均283.6℃·d为变异系数0.174 1，其中，观测样地杏山镇大草坪的蓝莓在14℃初日以前已经进入开花盛期，15℃初日至蓝莓开花盛期获得的活动积温为78.0～242.7℃·d，平均172.9℃·d，变异系数为0.284 6；观测样地杏山镇大草坪和碧波乡向塘村的蓝莓在15℃初日以前已经进入开花盛期。总体看，稳定通过13℃终日至蓝莓开花盛期的活动积温的变异系数最小、稳定性最好，稳定通过13℃终日后≥10℃的Aa在700℃·d以上蓝莓即可进入开花盛期。

2.2.2 有效积温 从表5可知，观测样地2011年终日10～15℃至蓝莓开花始期≥10℃的有效积温(Ae)最大值为122.6～246.4℃·d，最小值为77.2～176.8℃·d，平均为90.5～208.9℃·d，变异系数为0.080 1～0.136 8，以15℃终日至蓝莓开花始期有效积温的变异系数最小，10℃终日至蓝莓开花始期有效积温的变异系数最大；10～15℃至蓝莓开花盛期≥10℃的Ae最大值为185.3～310.6℃·d，最小值为125.9～220.5℃·d，平均为163.2～281.0℃·d，变异系数为0.095 6～0.128 1，以13℃终日至蓝莓开花盛期有效积温的变异系数最小，12℃终日至蓝莓开花盛期有效积温的变异系数最大。

观测样地2012年初日10～15℃至蓝莓开花始期≥10℃有效积温(Ae)最大值为42.6～122.3℃·d，最小值为8.7～77.1℃·d，平均为13.7～90.3℃·d，变异系数为0.137 1～0.933 1，以10℃终日至蓝莓开花始期有效积温的变异系数最小，15℃终日至蓝莓开花始期有效积温的变异系数最大；10～15℃至蓝莓开花盛期≥10℃的Ae最大值为111.5～185.2℃·d，最小值为30.3～125.9℃·d，平均为77.6～163.0℃·d，变异系数为0.126 0～0.356 0，以10℃终日至蓝莓开花盛期有效积温的变异系数最小，15℃终日至蓝莓开花盛期有效积温的变异系数最大。总体看，各界限温度的终日(初日)至蓝莓开花始期和盛期有效积温的稳定性均低于同期活动积温的稳定性，对蓝莓开花期的预报选择Aa更接近实际，且计算更简便。

表5 观测样地各界限温度2011年终日和2012年初日至蓝莓开花始期和盛花期≥10℃有效积温(Ae)

2.3 蓝莓开花气象指标的验证

2.3.1 2019年开花期及其13℃终日后日平均气温10℃的活动积温 经实地调查，2019年麻江县乌卡坪和龙奔蓝莓基地、丹寨县兴仁和龙坡蓝莓基地的蓝莓3月28日进入开花始期，4月5日前后进入盛花期，4月20日花期基本结束。气象资料统计结果表明，3个蓝莓基地2018年稳定通过13℃终日均为11月5日，2019年稳定通过12℃的初日均为3月26日，2019年稳定通过13℃的初日均为4月5日。研究选择的4个蓝莓基地中，龙奔基地≥10℃活动积温是3月28日超过600℃·d，乌卡坪、兴仁和龙坡3个基地均于2019年3月29日超过600℃·d；≥10℃活动积温超过700℃·d的时间龙奔基地是4月5日，乌卡坪、兴仁和龙坡3个基地是2019年4月5日。该研究结果中，乌卡坪、兴仁和龙坡基地的蓝莓于3月29日开始开花、4月5日进入盛花期，龙奔基地的蓝莓于3月28日开始开花、4月4日进入盛花期，与实际观测的始花期和盛花期基本相符。

2.3.2 2020年开花期及其13℃终日后日平均气温≥10℃的活动积温

经实地调查，2020年麻江县乌卡坪和龙奔蓝莓基地3月21日进入开花始期，3月28-30日进入盛花期，4月15日前后花期基本结束；丹寨县兴仁和龙坡蓝莓基地的蓝莓3月25日进入开花始期，3月28-30日进入盛花期，4月15日前后花期基本结束。蓝莓花期明显早于2019年。气象资料统计结果表明，各个蓝莓基地2019年稳定通过13℃终日均为10月25日，2020年稳定通过12℃的初日均是4月24日，2020年稳定通过13℃的初日均为4月26日。

研究选择的4个蓝莓基地中，龙坡基地2月19日≥10℃活动积温超过600℃·d，乌卡坪和龙奔基地2月25日≥10℃活动积温超过600℃·d，兴仁基地2月26日≥10℃活动积温超过600℃·d，龙坡、龙奔、乌卡坪和兴仁基地≥10℃活动积温超过700℃·d的日期分别为2月28日、3月5日、3月6日和3月8日。该研究结果中各基地蓝莓于2月下旬至3月上旬进入始花和盛花期，与蓝莓实际的开花时间相差25～30 d。原因是2019年11月至2020年3月蓝莓基地休眠期气温(9.8～10.2℃)，较常年同期偏高1.8℃左右，2019年12月至2020年2月气温(8.0～8.4℃)较常年同期偏高2.0～2.1℃，短暂高温多，蓝莓结束休眠的次数偏多，导致休眠期延长，开花期落后于开花指标积温出现的时间，与杨玉春等[5]的研究结果一致。

3 讨论

蓝莓开花与其他落叶果树一样具有遗传性和生态适应性，相同果树树种、品种的开花期在年际间存在差异，不同地区间差异更大，但开花所需温度和积温相对稳定。对比各界限温度的终日(初日)到蓝莓开花始期获得≥10℃活动积温的变异系数，变异系数越小稳定性越好。由于落叶果树解除自然休眠(内休眠)需要一定的冷量，兔眼蓝莓晚熟品种7.2℃以下的温度700 h左右才能顺利通过休眠期[15-17]，落叶果树需冷量具有遗传性，因而不同果树树种、品种的需冷量存在差异；相同果树树种、品种在年际间存在差异，短暂高温能抵消低温、短暂高温结束休眠的作用而使休眠期延长[5]。研究结果表明，蓝莓开花的下限温度为13℃，稳定通过13℃终日后日平均气温≥10℃的活动积温600℃·d以上蓝莓即可进入开花始期，稳定通过13℃终日后≥10℃的活动积温(Aa)在700℃·d以上蓝莓即可进入开花盛期，各界限温度的终日(初日)至蓝莓开花始期和盛期有效积温(Ae)的稳定性均低于同期Aa的稳定性，对蓝莓开花期的预报选择Aa更接近实际。蓝莓开花的下限温度为13℃，与杨玉春等[5]的12.8℃蓝莓进入浅休眠的结果基本一致。研究得出蓝莓开花的积温指标，但并未给出蓝莓解除自然休眠所需的有效低温时数这一限制因子，造成在极端暖冬年份下，蓝莓开花时13℃终日后日平均气温≥10℃的活动积温明显高于指标值，与短暂高温能抵消低温，短暂高温结束休眠的作用而使休眠期延长有关，准确预报特殊年份蓝莓开花期，应增加需冷量这一限制因子，还有待下一步深入研究，进一步完善蓝莓开花的积温指标。

4 结论

气候正常年份麻江蓝莓开花的下限气温为13℃，在需冷量满足的情况下，当日平均气温稳定通过13℃终日后，≥10℃的活动积温达600℃·d以上时蓝莓开始开花，≥10℃的活动积温达700℃·d以上蓝莓花盛开；结合黔东南蓝莓种植区上年秋季至次年春季的气温实际，蓝莓开花所需活动积温相较于有效积温更为稳定，建议采用活动积温对蓝莓开花期进行预报。