基于实验的黑木耳气象服务指标研究

吴 虑,左 晋,周尚春,舒子倩,李舒颖,石 宇

(1.贵州省凯里市气象局,贵州 凯里 556000;2.贵州省山地环境气候研究所,贵州 贵阳 550002;3.贵州省麻江县气象局,贵州 麻江 556000;4.贵州省剑河县气象局,贵州 剑河 556000;5.贵州省贵阳市环境信息中心,贵州 贵阳 550000)

0 引言

剑河县属亚热带湿润季风气候,冬无严寒,夏无酷暑,温和湿润,年平均气温16.7 ℃,年平均降雨量1164.3 mm,年平均日照时数1236.3 h,年无霜期300 d左右。2017年剑河县将黑木耳种植作为发展战略和特色农业,大面积推广种植黑木耳,截止至2020年全县木耳种植超过10 000万袋,种植范围涵盖所有乡镇。但黑木耳栽培受气象条件的制约,其产量不稳定,商品率时好时坏。因此,利用气候资源,科学制定种植制度,对剑河县黑木耳产业健康发展的意义重大。

随着黑木耳产业的迅速发展,为合理安排农业生产提供科学依据,针对黑木耳生长的气候条件,生长周期等,前人已做了诸多研究[1-12]。如:板栗林下栽培黑木耳的耳芽形成较快,15 d即可全部形成耳芽,而露天全光模式的耳芽需要25 d才可全部形成。黑木耳在5～30 ℃之间菌丝均能生长,但是温度<15 ℃菌丝生长缓慢,>28 ℃菌丝纤弱,下地后易出红黄水,进而造成杂菌污染;黑木耳菌丝在5～35 ℃均可生长繁殖,最适温度是20～28 ℃。在-40 ℃的低温时菌丝仍能保持生命力。针对黑木耳生长发育适宜性气象指标,前人已通过气温、湿度、日照、温差等方面对贵州、汪清地区、绥阳县、黔东南州等地开展了深入研究[13-17]。

剑河县黑木耳种植模式有坝区与林下,目前尚无具体的针对县域内气象条件对黑木耳影响的研究,且不同季节种植产量也有差异。本文通过实验,研究分析黑木耳生长期与气象要素之间的关系,探讨黑木耳生长期适宜的气象条件,确定黑木耳高产的气象条件指标及灾害性天气指标,以期为剑河县黑木耳产业发展提供科学的气候依据,提高黑木耳产量、品质、口感,在保证食用木耳安全性的基础上增加经济效益[18]。

1 资料与方法

1.1 资料来源

文中黑木耳生育期、产量、同期气象要素值等资料来自于2020年在剑河县气象局进行的林下和坝区黑木耳模拟种植实验。

1.2 实验设计

对黑木耳气象适宜性指标、高温气象灾害指标、低温停止生长气象指标等指标研究进行观测实验。

实验品种:黑威半金。

实验时段:2020年春季、秋季,与普通耳农现有的种植时段一致。

实验设备:温湿度气象观测站、喷水器、支架等。

实验地段:剑河县气象局大院内,设林下与坝区2个黑木耳微型模拟观测站。

实验处理:坝区黑木耳微型模拟观测站建立在国家气象观测场内,地势平坦、无遮挡,做长2.0 m、宽1.5 m、高0.1 m的出耳床,共放置菌棒200棒;林下黑木耳微型模拟观测站建立在海拔低于剑河县国家气象观测场3 m左右、树龄3 a以上的周边树林内,树间距3 m,做长2.0 m、宽1.5 m、高0.1m的出耳床,共放置菌棒200棒。2个模拟观测站按照普通耳农现有的种植方法进行木耳培育。

气象要素观测:林下种植模式气象要素观测,在林下黑木耳微型模拟观测站新建气温、相对湿度两要素微气候观测站,观测1.5 m处的气温、相对湿度。坝区种植模式气象要素观测使用剑河县国家气象观测场1.5 m处百叶箱内气温、相对湿度、70 cm降水、风向风速、草温。

黑木耳物候观测记录:在长方形微型模拟站内的4个角和中心各选1棒,共5棒,进行定株观测记录,每周二、周五09时对黑木耳生长发育情况进行定株定时拍照记录,每天巡视生长发育情况及观测病虫害发生情况。

黑木耳成熟采收标准及产量测定:耳片直径达2 cm以上可采收,每天对木耳生长进行观测,对达到采收标准耳片及时采收,记录采摘日、鲜木耳采摘片数及重量,采用自然风干,对木耳干量、色泽进行记录。

气象灾害观测:通过实况观测、调查等方式研究低温、高温等气象灾害对黑木耳的影响。

2 结果与分析

2.1 黑木耳微型模拟实验结果分析

2.1.1 生育期对比 表1是2020年模拟实验黑木耳生育期记录数据。表中数据显示,春季实验黑木耳均于3月5日下棒,坝区黑木耳耳芽形成历时27 d,耳芽形成到成熟采收历时22 d,其生长周期为49 d;林下黑木耳的耳芽形成历时34 d,耳芽形成到成熟采收历时22 d,其生长周期56 d。2种种植模式相比,坝区耳芽形成比林下快7 d;耳芽形成到成熟采收所需时间基本相同,均为22 d。秋季实验黑木耳均于11月3日下棒,黑木耳的耳芽形成历时林下为14 d,坝区为24 d,林下耳芽形成历时较坝区短。与春季相比,秋季林下耳芽形成历时比春季短20 d,坝区耳芽形成历时比春季短3 d。春季2种种植模式在相同的时间均出现了流耳现象;秋季种植的黑木耳耳芽形成后进行入低温期,在田时间长,杂菌多,无收成。

表1 黑木耳生育期和灾害发生情况Tab.1 Real observation of growth and development of black fungus

2.1.2 产量品质特征 林下种植平均每棒采收58片,生重共计357.6 g,干重38.7 g,平均每片干重0.67 g;坝区平均每棒采收98片,生重共计536.4 g,干重54.9 g,平均每片干重0.56 g。优质木耳要求耳形美观,呈碗状,边缘圆整、厚实,耳片筋脉少、颜色黑。林下在耳片形状、厚度和耳片筋脉、耳片单片干重等方面方面明显优于坝区,但颜色略黄。坝区耳片颜色偏黑,且数量优于林下地区。

2.1.3 气象要素对比 表2给出的是黑木耳种植各生育期平均气温、平均相对湿度值。数据表明,黑木耳下棒至出芽阶段,春季坝区气温在5.1～32.7 ℃之间,平均气温14.6 ℃、平均草温16.0 ℃、平均相对湿度78.1%、出芽时间27 d;春季林下气温在6.4～27.1 ℃之间、平均气温13.2 ℃、平均相对湿度82.6%、出芽时间34 d。秋季坝区平均气温13.1 ℃、平均草温14.1 ℃、平均相对湿度80.4%、出芽时间24 d;秋季林下平均气温15.4 ℃、平均相对湿度74.0%、出芽时间14 d。经对比,出耳速度最快的是秋季林下,其平均气温最高、平均相对湿度最小;出耳速度最慢的是春季林下,其平均气温为第二低、平均相对湿度最大。由此可见,出芽速度与生长环境温度、湿度有关,同样的种植模式、适宜温度和湿度范围内,温度越高,出芽速率越快,相对低湿可促进黑木耳出芽,这与前人研究结果是一致的。

表2 黑木耳种植各时段温湿要素Tab.2 Temperature and humidity factors at different time periods of black fungus planting

出芽至成熟阶段:坝区气温在6.1～29.1 ℃之间、平均气温14.7 ℃、草面平均温度17.1 ℃、相对湿度79.5%。林下气温在8.8～32.1 ℃之间、平均气温14.5 ℃、平均相对湿度83.1%,生长环境温度为14.5～17.1 ℃时,出芽至成熟阶段均为22 d。观测记录表明,近地面草温高于同期气温,黑木耳处于草面到气温观测面之间,黑木耳菌棒底气温高于棒顶,出耳顺序是菌棒下部先于上部,故可认为,当平均温度在13.2～17.1 ℃间,温度越高,耳片生长越快。

林下气温日较差在各阶段均低于坝区气温与草温,林下木耳生长环境温度日较差小,同时因树木遮挡,光照条件也较差。表明林下温差刺激、光照刺激较坝区小,出芽率低于坝区,但林下气温变化幅度小,湿度高于坝区,耳片生长条件更适宜耳片生长,耳片质量更好。

2.2 黑木耳生长气象服务指标分析

2.2.1 黑木耳耳片生长适宜性气象指标分析 表3是实验黑木耳历次采收日期、采收片数、平均每片重量及相关气象要素值。表中数据表明,在适宜黑木耳耳片生长气温范围内、湿度条件满足的情况下,黑木耳耳片生长速度随温度的升高而增加。坝区黑木耳:在气温16.9 ℃、草温16.6 ℃、相对湿度86%时,2 d内有29片达到可采收标准,生长速度14.5片/d,每片生重5.34 g;在气温16.9 ℃、草温25.1 ℃、相对湿度71%时,5 d内有58片达到可采收标准,生长速度11.6片/d,每片生重5.42 g;在气温22.5 ℃、草温24.4 ℃、相对湿度70%时,4 d内有155片达到可采收标准,生长速度38.8片/d,每片生重5.74 g;在气温25.2 ℃、草温31.1 ℃、相对湿度75%时,3 d内有123片达到可采收标准,生长速度41.1片/d,每片生重5.60 g;在气温25.7 ℃、草温29.7 ℃、相对湿度75%时,2 d内有103片达到可采收标准,生长速度51.5片/d,每片生重5.02 g。林下黑木耳:在气温22.0 ℃、相对湿度73%时,4 d内有106片达到可采收标准,生长速度26.5片/d,每片生重6.29 g;在气温24.6 ℃、相对湿度76%时,3 d内有88片达到可采收标准,生长速度29.3片/d,每片生重6.15 g;在气温27.0 ℃、相对湿度71%时,3 d内有70片达到可采收标准,生长速度23.3片/d,每片生重6.01 g。

表3 黑木耳采收数量及气象要素值Tab.3 Harvest yield and meteorological conditions of black fungus

由此可见,同一种植模式下,在湿度条件满足的情况下,黑木耳耳片生长期内,耳片生长速度随气温升高而加快,耳片生重增加;但当气温>22.5 ℃后,气温继续升高,但耳片采收片数开始减少,耳片生重下降。由此可得出:耳片在相对湿度>70%,气温在5.1～32.7 ℃之间可以生长;在气温低于22.5 ℃时,气温越高,耳片生长速度越快。气温在22.0～22.5 ℃之间时,耳片生长速度最快。由此可初步得出耳片生长适宜性气象指标,见表4。

表4 黑木耳生长适宜性气象指标Tab.4 Indicators of meteorological elements of black fungus growth

表5 4月22日—5月5日气温与湿度条件Tab.5 Maximum temperature and humidity from April 22 to May 5

表6 秋冬季种植生长时段气象要素Tab.6 Meteorological elements of planting and growing periods in autumn and winter

2.2.2 高温高湿灾害指标分析 在春季种植中,黑木耳5月5日左右耳片产生流耳现象,且林下比坝区更严重,经菌业专家分析后,认为是气温、湿度条件导致,流耳现象一般对应高温高湿。因此本文选取流耳现象出现前14 d温湿度数据,分析流耳产生的原因及温湿度条件。根据实况观测,4月22日—5月2日未出现流耳现象。在4月22—25日林下与坝区最高相对湿度均>75%,但日最高气温<25 ℃。4月27—29日坝区最高气温均达30 ℃,相对湿度59%～69%;林下站日最高气温在30.8～32.1 ℃之间,对应平均相对湿度61.9%～65.6%。在实况观测中5日出现流耳现象,5月3—5日坝区日最高气温均>34 ℃,平均相对湿度均>70%;林下站日最高气温均>33.9 ℃,相对湿度均>69.5%。4月27日坝区日最高气温达30 ℃,日平均相对湿度69%;林下地区日最高气温高达32.1 ℃,相对湿度65.6%;该日坝区相对湿度与出现流耳现象时段相对湿度一致,仅日最高气温低于出现流耳时段;而林下地区日最高气温已高达32.1 ℃,相对湿度为65.6%,但未出现流耳现象。可初步得出:耳片出现流耳现象的条件为:日平均相对湿度>69%,日最高气温必须>32.1 ℃。

在实况观测记录中,林下地区流耳情况更为严重。根据前人研究结果,高温高湿易导致木耳流耳,5月3—5日林下与坝区的日最高气温、日平均相对湿度差异较小。因此本文又对林下与坝区的气温日较差进行了分析,发现林下地区的日较差普遍小于坝区,特别是5月5日,气温日较差相差1.2 ℃。可初步得出,在气温、湿度达到流耳条件下,气温日较差越小,流耳情况越严重。

2.2.3 停止生长低温指标分析 在秋冬季种植实况观测记录中,林下及坝区木耳自11月17日、11月27日出芽后,耳芽几乎无生长,经菌业专家综合分析,本轮种植的菌棒杂菌多,且未来一月已无继续生长气象条件,秋冬季种植实验提前结束。

针对耳芽不生长情况,结合春夏季种植经验,采用从下棒至1月5日期间气象观测数据,对木耳生长的气象条件进行分析。下棒至出芽期间坝区平均气温13.1 ℃,相对湿度80.4%,林下地区平均气温15.4 ℃,相对湿度74.0%;出芽至1月5日坝区平均气温6.0 ℃,相对湿度74.4%,林下地区平均气温7.4 ℃,相对湿度75.5%。2个时段中湿度条件差异较小,但气温相差较大,其中出芽至1月5日时段平均气温低太多。对2个时段的平均气温<10 ℃与<5 ℃出现天数进行统计分析可知,在下棒至出芽时段坝区出现了6 d的平均气温<10 ℃,林下地区无平均气温<10 ℃日数,林下地区从下棒至出芽为14 d,而坝区下棒至出芽为24 d;在湿度条件适宜耳芽生长情况下,考虑日平均气温<10 ℃为影响坝区下棒至出芽周期更长的原因。在出芽至1月5日,林下与坝区出现了30 d以上的日平均气温<10 ℃。坝区和林下分别出现了8 d和13 d的日平均气温<5 ℃,结合实况观测,出芽至1月5日耳片无生长。可初步总结出:相对湿度条件满足的情况下,当气温<10 ℃时,耳芽无生长。

2.2.4 气象灾害预警指标与防御措施 根据上述分析结果,结合黑木耳生长特点,提出剑河县黑木耳农业气象灾害预警指标及防御措施(表7)。

表7 剑河县黑木耳气象灾害气象服务指标及防御措施Tab.7 Jianhe County meteorological service indexes and prevention measures of meteorological disasters in black fungus

3 结论与讨论

(1)林下与坝区春季黑木耳出耳周期为49～56 d。当平均温度在13.2～17.1 ℃之间,气温越高,木耳生长周期越短。林下温差刺激、光照刺激较坝区小,出芽率低于坝区,但林下气温变化幅度小,湿度高于坝区,耳片生长条件更适宜,耳片质量更好。

(2)黑木耳适宜生长温度条件:气温在5.1～32.7 ℃之间,草温在3.6～42.5 ℃之间;最适宜生长温度条件:气温在22.0～22.5 ℃之间,草温在24.4～31.1 ℃之间;适宜湿度条件:相对湿度>70%。

(3)当气象条件满足日最高气温>32 ℃、相对湿度≥70%,会产生高温灾害,易造成木耳流耳;气温日较差越小,流耳情况越严重。生长环境气温<10 ℃时,抑制耳片生长。