枇杷幼果凍害低溫等級指標的確定*

陳 惠，楊 凱，林 晶，王加義，陳 濤，馬治國，李麗純，彭繼達

（1.福建省氣象科學研究所，福州 350001；2.福清市氣象局，福清 350300）

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枇杷幼果凍害低溫等級指標的確定*

陳 惠1，楊 凱1，林 晶1，王加義1，陳 濤2，馬治國1，李麗純1，彭繼達1

（1.福建省氣象科學研究所，福州 350001；2.福清市氣象局，福清 350300）

摘要：根據福建省近5a枇杷幼果低溫箱試驗和低溫過程山坡地枇杷凍害觀測試驗結果，以及主產省福建、浙江歷史災情資料，采用歸納分析和對比印證等方法，對枇杷幼果凍害的低溫等級指標進行研究。結果表明：枇杷幼果凍害低溫等級指標可用日最低氣溫（Tmin）和低溫持續(xù)天數（DD）表示，各級凍害指標分別為，輕度：-2.5℃＜Tmin≤-1.0℃，DD≤3d；中度：-3.5℃＜Tmin≤-2.5℃，DD≤3d或-2.5℃＜Tmin≤-1.0℃，DD＞3d；重度：-4.5℃＜Tmin≤-3.5℃，DD≤3d或-3.5℃＜Tmin≤-2.5℃，DD＞3d；極重：Tmin≤-4.5℃，DD≤3d 或Tmin≤-3.5℃，DD＞3d。歷史災情資料驗證結果表明，凍害等級指標在福建莆田的推算準確率為61%，在浙江臨海、黃巖為87.5%，說明枇杷幼果低溫凍害等級指標可應用于低溫凍害預測。

關鍵詞：枇杷幼果；凍害；等級指標

陳惠，楊凱，林晶，等.枇杷幼果凍害低溫等級指標的確定[J].中國農業(yè)氣象，2016，37（1）:91-97

枇杷是原產于中國亞熱帶地區(qū)的名貴保健水果，栽培歷史悠久，作為枇杷第一生產大國，中國枇杷主要集中產于福建、四川、重慶、浙江等地，地跨中亞熱帶、南亞熱帶，種植面積和鮮果產量均占世界的80%以上[1-2]。然而由于氣象災害頻繁，特別是近年極端天氣事件時有發(fā)生，對枇杷生產構成了很*大威脅。枇杷作為福建主要果樹品種之一，2013年種植面積達到3.8萬hm2[3]，枇杷幼果生長期恰逢一年中溫度最低的冬季，而其最不耐低溫，所以，幼果凍害成為福建枇杷生產的主要氣象災害。據資料記載[4]，2005年元旦前后的一次嚴重凍害造成福建省枇杷產業(yè)直接經濟損失高達數億元，其中僅莆田市就達3億元以上[4]。關于香蕉、荔枝、龍眼等亞熱帶果樹的寒（凍）害低溫指標國內已有大量研究[5-8]，已成功利用建立的等級指標開展寒（凍）害監(jiān)測預警、區(qū)劃的研究與業(yè)務服務[2，9-10]，但關于枇杷凍害指標以往多數學者僅給出枇杷營養(yǎng)器官能耐-18℃低溫、枇杷花凍害臨界溫度為-6℃、枇杷幼果凍害臨界溫度為-3℃[4，11-12]，并未給出具體的凍害等級；同時也有學者給出不同的結論，王化坤等[13]在2008年中國南方罕見低溫天氣過程對枇杷種植北緣蘇州市的調查表明，過程極端最低氣溫-4.3℃對枇杷花和幼果造成嚴重凍害；黃壽波等[12]指出，杭州1986年12月8-19日期間最低氣溫僅-3℃，而枇杷的花和幼果幾乎全部凍死或干枯。鄭國華等[14]通過對不同低溫脅迫枇杷幼果細胞超微結構的變化觀察，0℃低溫脅迫48h，幼果原生質膜已出現破裂現象，葉綠體出現解體，雙層膜結構破壞嚴重；-3℃低溫脅迫24h，幼果原生質膜已完全破裂，細胞壁解體，葉綠體完全解體，雙層膜消失；胡又厘等[15]發(fā)文指出，美國學者將-3℃作為殺死幼果的溫度?？梢姡叭宋唇o出具體的凍害等級，且研究結果缺乏一致性，無法開展枇杷寒凍害精細化監(jiān)測預警評估及區(qū)劃等業(yè)務服務。本文根據枇杷幼果低溫箱試驗和山坡地溫度梯度觀測資料，對枇杷幼果凍害低溫等級指標進行研究，建立枇杷幼果凍害等級，并用主產省歷史災情資料進行驗證，以期為枇杷凍害監(jiān)測預警、合理布局提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 低溫過程山坡地枇杷凍害觀測試驗

2010年10月在中國枇杷之鄉(xiāng)福建省福清市一都鎮(zhèn)善山村山坡地枇杷園設置5個小氣候平行觀測點，觀測品種為早鐘6號，近20a生枇杷樹，測點經度、緯度、海拔高度等基本資料見表1。在各測點安裝1.5m百葉箱，百葉箱內外同時觀測記錄溫度，每30min記錄溫度一次，選取逐30min最低氣溫值作為當日最低氣溫值；2010年12月17-18日福清經歷了一次當年冬季最強的低溫過程，低溫過程結束后3d采用梅花型取樣，采集各點百葉箱周邊枇杷幼果100個進行解剖，統(tǒng)計幼果種子、果肉褐變率，第二年枇杷收獲時通過訪問統(tǒng)計因凍害損失百分率作為減產率。

表1 山坡地氣候觀測點地理位置Table 1 Geography position of observing points

1.2 枇杷幼果凍害低溫箱試驗

1.2.1 取樣

2011、2012、2014、2015年每年1月選擇典型陰天天氣（幼果呼吸消耗小）的上午在福清市一都鎮(zhèn)無凍害果園采集果樣。2011年采集早鐘6號（特早熟）和解放鐘（晚熟）兩個品種，2012年以后增加長紅3號（中熟）共3個品種，達到早、中、晚熟品種全涵蓋效果。每個品種各采得含500～600果的果穗150～200枝。

1.2.2 試驗設計

所有果穗均插于預先備好的花泥中，帶回試驗室于當日開始低溫箱低溫處理。

2011、2012年枇杷幼果期開展歷時1d的低溫箱（Ew2904091wal）試驗，以確定低溫凍害等級指標閾值。2011年溫度設置范圍為-2.5～-6.0℃，2012年為-1.0～-5.5℃，每隔0.5℃設1個處理，共9～10個處理。每個品種、每個處理放入1個含50～60個果的果穗樣品。首先將所有處理全部放入低溫箱中，仿造自然降溫至設定的起點溫度，恒溫保持40min后取出1個處理果穗放入室內，并做好標記，再以30min降低0.5℃的速度繼續(xù)降溫于下一檔，保持恒溫40min后取出第2個處理果穗放入室內，重復降溫流程直至溫度降低至-5.5℃或-6.0℃，持續(xù)40min后取出最后1個果穗。不同品種分別按以上步驟進行試驗。2011年獲得2個品種各8個處理，2012年獲得3個品種各10個處理，處理果穗在室內自然溫度下（7～22℃）放置3d后分別解剖統(tǒng)計各處理種子和果肉褐變情況。

2014、2015年每年均開展歷時4d的低溫箱試驗，以確定低溫凍害指標的持續(xù)日數。2014年第1天的溫度范圍為-5.0～-2.0℃，每0.5℃設1個處理，共7個處理；第2、3、4天的溫度范圍為-4.0～-2.0℃，每0.5℃設1個處理，3d共15個處理；將22個處理所需樣品全部放入低溫箱中，按照以上方法開展試驗，第1天試驗結束后取出7個處理，為了獲得低溫持續(xù)時間的影響效果，其它15個處理繼續(xù)開展試驗，第2天試驗結束后取出5個處理，第3天、第4天采取同方案。2a各獲得1d低溫處理的樣品7個，連續(xù)2、3、4d低溫處理的樣品各5個。將樣品以與2011、2012年相同方法在室內自然溫度下（7～22℃）放置3d后分別解剖統(tǒng)計種子和果肉褐變情況。

1.3 觀測統(tǒng)計項目

種子褐變率：在幼果期內，幼果因受凍出現種子褐變數（果肉已褐變除外）占總幼果數的百分比。

果肉褐變率：在幼果期內，幼果因受凍出現果肉褐變數占總幼果數的百分比。

受凍率：在幼果期內，幼果因受凍出現種子或果肉褐變數占總幼果數的百分比。

1.4 方法

利用一次低溫過程內枇杷小氣候平行觀測資料初步確定枇杷凍害指標臨界值；利用多年多批次室內低溫箱試驗結果確定幼果凍害等級指標閾值；利用福建省（1992-2009年）、浙江?。?008-2011年）枇杷主產區(qū)歷史產量資料進行分級指標的初步驗證，基于莆田1992-2009年枇杷單產資料，采用5a滑動平均法計算逐年趨勢產量。參照農業(yè)上劃分災害年型的方法，將相對氣象產量減產率分為-10%～0、-20%～-10%、-30%～-20%、-100%～-30%共4個等級，分別對應于輕度、中度、重度、極重凍害4種災害等級，通過逐年產量推算凍害等級。其中，氣象產量＝實際產量-趨勢產量；相對氣象產量（%）＝氣象產量/趨勢產量×100%；逐年減產率（%）＝（逐年產量?平均產量）/平均產量×100%。

2 結果與分析

2.1 枇杷幼果凍害等級指標的確定

2.1.1 幼果凍害臨界溫度

由表2可見，在2010年底的一次低溫天氣過程中，山坡地果園中不同位置測點的極端最低溫度是不同的，大致表現為海拔最高、最低百葉箱內、外的溫度較低，山體中部百葉箱內、外的溫度較高，與蔡文華中的低山體在中上部出現逆溫現象的研究結果相一致[16]。除2號測點百葉箱內極端最低溫度-0.7℃，無凍害，其它測點幼果均有較大程度的褐變，減產率在20%以上；4號測點百葉箱內極端最低溫度為-1.0℃，已有凍害，其它測點均低于-1.0℃，5號測點的過程極端最低氣溫最低，凍害最嚴重，百葉箱內溫度均比百葉箱外高（0.2～2.4℃），因此，初步確定百葉箱內-1.0℃為幼果受害臨界溫度。

2.1.2 幼果凍害分級指標

由2011、2012年枇杷幼果低溫箱試驗結果（表3、表4）可見，不同品種不同低溫處理其幼果褐變率稍有差異，但各品種基本均表現出相同的特點，即在低溫條件下，幼果種子首先開始褐變，隨著低溫強度的加大其褐變率增加，當達到一定低溫水平時幼果果肉開始褐變，且隨著低溫強度的加大其褐變率增加。具體表現為：當溫度在-2.5～-1.5℃范圍時幼果種子開始褐變，當溫度在-3.5～-2.5℃時幼果種子褐變率增至30%～60%，在-3.5～-3.0℃范圍時幼果果肉開始褐變，隨著低溫強度增加褐變率增加，至-5.0～-4.5℃時枇杷幼果果肉褐變率增至90%以上。

表2 2010年12月17-18日低溫過程中山坡地枇杷凍害觀測結果Table 2 The observed results about frozen injury of loquat during a low temperature process at a hillside land in Fujian province(Dec.17-18,2010)

表3 2011年枇杷幼果凍害低溫箱試驗結果（%）Table 3 The results about frozen injury of young loquat fruit in low temperature box in 2011(%)

表4 2012年枇杷幼果低溫箱凍害試驗結果（%）Table 4 The results about frozen injury of young loquat fruit in low temperature box in 2012 (%)

結合山坡地枇杷凍害觀測試驗結果，以百葉箱內-1.0℃為幼果受害臨界溫度，初步確定枇杷幼果凍害的輕度、中度、重度、極重凍害低溫指標分別為，-2.5℃＜Tmin≤-1.0℃，-3.5℃＜Tmin≤-2.5℃，-4.5℃＜Tmin≤-3.5℃，Tmin≤-4.5℃。

由表5、表6可見，枇杷受凍害程度除與低溫強度有關外，還與低溫持續(xù)時間有關。具體表現為，同一低溫強度下，隨著低溫持續(xù)天數的增加枇杷幼果種子、果肉褐變率增加。以-3℃為例，由2014年試驗可見，-3℃連續(xù)4d果肉褐變率介于-3.5和-4.0℃持續(xù)1d之間，其受凍率則與-3.5℃持續(xù)1d相近。2015年試驗表明，-3℃連續(xù)4d果肉褐變率介于-4.0和 -4.5℃持續(xù)1d之間，其受凍率則與-4.5℃持續(xù)1d相同。綜合2a試驗結果，同一低溫強度下，低溫持續(xù)時間超過3d凍害等級一般增加一個等次，結合2011、2012年試驗結果，初步確定枇杷凍害等級見表7。

表5 2014年枇杷幼果凍害低溫箱試驗結果（%）Table 5 The results about frozen injury of young loquat fruit in low temperature box in 2014(%)

表6 2015年枇杷幼果凍害低溫箱試驗結果（%）Table 6 The results about frozen injury of young loquat fruit in low temperature box in 2015(%)

表7 枇杷幼果凍害等級及其表現Table 7 The frozen injury grade and symptoms of young loquat fruit

2.2 枇杷幼果凍害等級指標的對比驗證

2.2.1 福建枇杷主產區(qū)歷史災情資料驗證

福建莆田市是枇杷主產區(qū)，種植面積占全國的25%。表8為1992-2009年莆田市年極端最低氣溫的統(tǒng)計結果，因枇杷多種植在山區(qū)和半山區(qū)，據研究，山區(qū)年極端最低氣溫比莆田標準站低3～6℃[17-18]，由莆田標準站與莆田枇杷主產區(qū)自動站年極端最低氣溫對比可知，莆田枇杷主產區(qū)年極端最低氣溫比莆田標準站低3～6℃。因此，按平均值4.5℃[18]將莆田標準氣象站的數據訂正后得到莆田枇杷主產區(qū)的年極端最低氣溫，依據枇杷凍害等級指標判斷得到逐年低溫，由此推算凍害等級，結果見表8。

將相對氣象產量推算等級與Td（低溫過程日最低氣溫）推算凍害等級對比，評價其一致性。由表8可見，1992-2009年共18a中有11a等級完全符合，低溫推算準確率達61%。1991/1992年、1999/2000年、2004/2005年冬季為枇杷重度或極重凍害年，2008/2009年冬季為枇杷中度凍害年。因此，從主要凍害年來看，1992-2009年福建枇杷凍害評估結果除2000年為-4.4℃，在臨界值外，1992、2005、2009年均與實際相一致，故認為低溫推算結果與實際凍害災情相符。

表8 莆田市枇杷歷史產量資料凍害指標驗證Table 8 The frozen injury index verification of historical disaster data of loquat in Putian

據查歷史災情資料[19]，1991/1992年度冬季的強寒潮是1975年以來最強的一次寒潮過程，莆田全市約0.5萬hm2枇杷遭受凍害，減產3.565萬t，幼果大部分凍壞干枯；1999/2000年度冬季福建部分地區(qū)出現嚴重霜凍、冰凍天氣，莆田縣常太鎮(zhèn)全鎮(zhèn)栽培枇杷面積4000多hm2，2000年減產或絕收面積達1000多hm2；2004/2005年度冬季福建省枇杷各主產區(qū)受凍害嚴重，枇杷幼果種子、果肉褐變，嚴重的果實萎蔫，損失較大，莆田市全市枇杷受災面積達1.39萬hm2，占全市枇杷面積1.67萬hm2的80.32%。2008/2009年度冬季涵江的山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)6700hm2枇杷樹有30%面積絕收，70%面積不同程度受凍?？梢姡瑲v史災情資料驗證了相對氣象產量資料對災情判斷的可靠性。

2.2.2 浙江枇杷主產區(qū)凍害評估結果驗證

表9為浙江枇杷主產區(qū)臨海、黃巖2008-2011年枇杷產量與幼果期極端最低氣溫統(tǒng)計結果。由表可見，8個樣本中有7個其推算結果與實際凍害災情相符，低溫推算準確率為87.5%，其余1個樣本相差1個等級，表明低溫推算效果較好。

表9 2008-2011年浙江臨海市、黃巖市枇杷產量資料凍害指標驗證Table 9 The frozen injury index verification of historical disaster data of loquat in Linhai and Huangyan, Zhejiang province from 2008 to 2011

3 結論與討論

表述果樹寒凍害發(fā)生程度的因子很多，如過程日最低氣溫單因子指標[5-8]，極端最低氣溫、最大降溫幅度、持續(xù)日數和有害積寒值建立寒凍害綜合氣候指標[18，20]。但過程日最低氣溫單因子指標僅體現低溫強度，未考慮持續(xù)時間，不能完整表示凍害程度，而考慮多因子的綜合氣候指標涉及氣象因子多，無法在災害監(jiān)測預警上應用。本研究通過5a枇杷幼果低溫箱試驗、山坡地氣候梯度觀測資料，采用歸納分析方法判斷枇杷幼果凍害是否發(fā)生及其程度輕重，在植物學因子相同的條件下，與最低氣溫相關密切，隨著最低氣溫的降低，凍害趨向嚴重；凍害還與低溫持續(xù)天數有關，凍害程度隨低溫持續(xù)天數的增加而加重，同一低溫強度持續(xù)日數每增加3d，則凍害等級增加一個級別。本研究建立的用日最低氣溫和低溫持續(xù)天數這2個最主要氣象因子表示的枇杷幼果低溫凍害等級指標，既解決了以往枇杷凍害指標研究未進行分級問題，又達到比用日最低氣溫單因子更科學，比多因子綜合指標更實用的效果。

利用福建、浙江主產區(qū)枇杷歷史單產資料，計算相對氣象產量和減產率，采用對比印證方法，分析對比各樣本實際產量推算凍害等級與樣本所處低溫按初步凍害指標所對應等級的一致性，結果表明，福建莆田18a樣本中有11a完全一致，吻合率61%，其余7a相差1個等級，其中典型年4a有3a符合，1a低溫值處于臨界值，浙江臨海、黃巖共8個樣本吻合率為87.5%，驗證表明所確定的枇杷幼果凍害等級指標是可靠的，可以投入業(yè)務服務及研究上應用。

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Determination of Frozen Injury Grade Index for Young Fruit of Loquat

CHEN Hui1, YANG Kai1, LIN Jing1, WANG Jia-yi1, CHEN Tao2, MA Zhi-guo1, LI Li-chun1, PENG Ji-da1
（1. Fujian Institute of Meteorological Science， Fuzhou 350001， China; 2. Fuqing Meteorological Bureau， Fuqing 350300）

Abstract:Based on the data of low temperature box experiment and climatic gradient observation at hillside land in last 5 years， and historical disaster data of the main production provinces， the frozen injury grade index for young fruit of loquat was studied by using methods of induction analysis and contrast verification. The results showed that the frozen injury grade index for young fruit of loquat could be represented by the daily extreme minimum temperature （Tmin） and the continuous days of low temperature （DD）. All of the frozen injury grade index was as follows: the mild frozen injury -2.5℃＜Tmin≤-1.0℃ and DD ≤3d， the moderate frozen injury -3.5℃＜Tmin≤-2.5℃ and DD ≤3d or -2.5℃＜Tmin≤-1.0℃ and DD ＞3d， the severe frozen injury -4.5℃＜Tmin≤-3.5℃and DD≤3d or -3.5℃＜Tmin≤-2.5℃ and DD＞ 3d， the serious frozen injury was Tmin≤-4.5℃ and DD≤ 3d or Tmin≤-3.5℃ and DD＞3d. Compared to historic disaster data， the accuracy of the frozen injury grade index was 61% in Putian region Fujian province， and 87.5% in Huangyan and Linhai region Zhejiang province， which indicated that the frozen injury grade index for young fruit of loquat could be used for frozen disaster prediction.

Key words:Young fruit of loquat; Frozen injury; Grade index

作者簡介：陳惠（1963-），女，正研級高級工程師，從事農業(yè)氣象和氣象生態(tài)環(huán)境研究工作。E-mail：ch775@126.com

基金項目：公益性行業(yè)（氣象）科研專項（GYHY201106024）；福建省科技廳農業(yè)科技重點項目（2009N0030；2013N0012）

* 收稿日期：2015-06-18

doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2016.01.012