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    藍(lán)莓開花的下限溫度及所需活動積溫的變化

    2022-05-06 01:25:50楊世瓊楊勝榮秦暢暢謝俊英
    貴州農(nóng)業(yè)科學(xué) 2022年4期
    關(guān)鍵詞:碧波有效積溫積溫

    梁 平, 楊世瓊, 左 晉*, 李 莉, 楊勝榮, 秦暢暢, 謝俊英

    (1.黔東南州氣象局, 貴州 凱里 556000; 2.貴州省山地環(huán)境氣候研究所, 貴州 貴陽 550002; 3.貴州省丹寨縣氣象局, 貴州 丹寨 557500)

    0 引言

    【目的】近年來,貴州藍(lán)莓種植面積不斷擴(kuò)大,在全省9個市州均有種植,種植品種已由最初的中晚熟兔眼藍(lán)莓?dāng)U展到早熟的南高叢藍(lán)莓,種植方式由自然露地栽培發(fā)展到缽式、地膜以及避雨防雹等設(shè)施栽培,種植技術(shù)日趨成熟,收益已從最初的純鮮果向果汁、釀酒和蜂蜜等多元化方向轉(zhuǎn)變。然而,隨著藍(lán)莓大規(guī)模連片種植,病蟲害造成的危害日益嚴(yán)重,導(dǎo)致藍(lán)莓整體品質(zhì)下降,單位產(chǎn)量減少[1-4],天氣條件致使灰霉病成為藍(lán)莓花期的主要病害之一。準(zhǔn)確預(yù)測藍(lán)莓開花時間,不僅可以提前安排蜜蜂蜂箱進(jìn)場,助力藍(lán)莓提質(zhì)增效,而且可以提前做好藍(lán)莓花期灰霉病的防控,達(dá)到防災(zāi)增效的目的?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】藍(lán)莓開花與其他落葉果樹一樣,其生物學(xué)特性具有遺傳性和生態(tài)適應(yīng)性,相同果樹樹種不同品種的開花期在年際間存在差異,不同地區(qū)之間差異更大,但是開花所需積溫相對穩(wěn)定,作物完成發(fā)育階段所需積溫基本恒定,其基本原理已廣泛應(yīng)用于作物發(fā)育期模型預(yù)測[5-6]。董海濤等[7]對丹東地區(qū)桃樹盛花期的模擬中建立了活動積溫、有效積溫和滑動積溫3種積溫模型。高蘇嵐等[8]研究了有效積溫對不同品種荷花催花效果的差異。葉彩華等[9]比較研究了不同下限溫度對北京櫻花發(fā)育階段所需積溫的穩(wěn)定性。孫魯龍等[10]研究了有效積溫與葡萄萌芽的關(guān)系。張東啟等[11]研究發(fā)現(xiàn),相同葉位煙葉成熟時其有效積溫的積累量相對穩(wěn)定。蔣江照等[12]研究認(rèn)為,小白杏果皮顏色變化、可溶性固形物含量、總酸和糖酸比都與有效積溫具有較高的相關(guān)性。梁平等[13]對藍(lán)莓萌芽氣象指標(biāo)的研究結(jié)果表明,藍(lán)莓萌芽前所需的≥7.2℃活動積溫、≥7.2℃有效積溫、≥10℃活動積溫、≥10℃有效積溫基本恒定??梢?,藍(lán)莓開花所需積溫基本恒定,用積溫法預(yù)報藍(lán)莓開花期可行?!狙芯壳腥朦c】目前,未見關(guān)于藍(lán)莓開花下限溫度指標(biāo)和藍(lán)莓開花所需積溫指標(biāo)的研究報道?!緮M解決的關(guān)鍵問題】探明藍(lán)莓開花下限溫度及開花所需積溫等氣象指標(biāo),以期為藍(lán)莓開花氣象條件預(yù)報及其灰霉病的防控提供依據(jù)。

    1 資料與方法

    1.1 資料

    1.1.1 氣溫資料 麻江縣宣威鎮(zhèn)和龍山鎮(zhèn)、丹寨縣興仁鎮(zhèn)等區(qū)域的自動氣象觀測站逐日氣溫觀測資料,均來自貴州省氣候中心的貴州省氣象數(shù)據(jù)查詢與顯示系統(tǒng)。麻江藍(lán)莓生長于苗嶺主峰西南側(cè),與選用的氣象觀測站具有相同的地理大環(huán)境和氣候環(huán)境。

    1.1.2 樣地基礎(chǔ)信息 2012-2013年麻江藍(lán)莓觀測樣地的基礎(chǔ)信息等資料(表1),來自《特色農(nóng)業(yè)氣象試驗研究——以貴州省“兩高”沿線為例》[14]。

    表1 觀測樣地基本情況及開花期

    1.2 方法

    1.2.1 藍(lán)莓開花下限溫度 下限溫度指標(biāo)是作物模型中計算積溫最基本的和必需的要素。藍(lán)莓在氣溫低于7.2℃時進(jìn)入低溫休眠期;當(dāng)日平均氣溫穩(wěn)定通過10.2℃時,藍(lán)莓開始葉芽萌動;日平均氣溫通過15.4℃時,進(jìn)入始花期[13-14];不同品種藍(lán)莓的花粉量不同,溫度5~25℃時,花粉的萌發(fā)率隨溫度升高而增加[15],藍(lán)莓開花期間日平均氣溫還沒有通過20℃初日,因此研究以10℃、11℃、12℃、13℃、14℃、15℃為藍(lán)莓開花的界限溫度(T0),統(tǒng)計其穩(wěn)定通過T0初(終)日后≥10℃的活動積溫和有效積溫、穩(wěn)定通過T0初(終)日后≥T0的活動積溫和有效積溫,通過分析其變異率確定藍(lán)莓開花下限溫度和所需相應(yīng)的積溫閾值。

    1.2.2 氣象資料的處理與計算 由于大部分觀測樣地沒有氣象觀測站,觀測樣地的氣溫需要通過計算獲得。各界限溫度穩(wěn)定通過初日和終日、活動積溫(Aa)和有效積溫(Ae)均參照文獻(xiàn)[13]的方法計算。若觀測樣地氣象資料計算方法不存在逆溫層的日期,采用線性模型計算;若存在逆溫層的日期,則采用分段線性模型計算。各界限溫度初(終)日至藍(lán)莓開花始、盛期的活動積溫(Aa)和有效積溫(Ae)計算公式如下。

    式中,xi為第i日的日平均氣溫,i=1,2…n,n為日平均氣溫穩(wěn)定通過界限溫度初(終)日后的日序,計算時從通過界限溫度初(終)日的第2天算起;T(xi)為大于等于界限溫度的活動溫度,Tb為界限溫度。

    1.2.3 2011年終日和2012年初日觀測樣地各界限溫度活動積溫與有效積溫的穩(wěn)定性分析 經(jīng)對穩(wěn)定通過界限溫度(T0)初(終)日后≥10℃、≥T0的活動積溫和有效積溫的統(tǒng)計結(jié)果表明,穩(wěn)定通過界限溫度(T0)初(終)日后≥10℃的活動積溫的穩(wěn)定性高于穩(wěn)定通過界限溫度(T0)初(終)日后≥T0的活動積溫,各有效積溫的穩(wěn)定性均低于活動積溫。因此,研究只對≥10℃的活動積溫和有效積溫進(jìn)行分析。

    1.2.4 藍(lán)莓開花氣象指標(biāo)的確定和應(yīng)用檢驗 利用Excel 2010中的統(tǒng)計功能計算出其標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù),根據(jù)其標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)確定各下限溫度的活動積溫和有效積溫的穩(wěn)定性;選擇變異系數(shù)最小、且80%以上的樣本地進(jìn)入開花期的下限溫度和積溫值確定為藍(lán)莓開花的氣象指標(biāo);并利用2019年、2020年麻江縣(烏卡坪和龍奔)及丹寨縣(興仁和龍坡) 4個藍(lán)莓基地實地的觀測資料進(jìn)行應(yīng)用驗證,以確定積溫指標(biāo)的正確性。

    2 結(jié)果分析

    2.1 藍(lán)莓開花的下限溫度

    從表2可知,2011年各觀測樣地穩(wěn)定通過10℃終日的日期主要集中在11月29-30日,除杏山鎮(zhèn)大草坪為11月29日外,其余均為11月30日;穩(wěn)定通過11℃終日主要集中在11月29-30日,其中杏山鎮(zhèn)大草坪、碧波鄉(xiāng)向塘村和碧波鄉(xiāng)沙壩沖為11月29日,其余均為11月30日;穩(wěn)定通過12℃終日的日期主要集中在11月29-30日,除碧波鄉(xiāng)沙壩沖為11月30日外,其余均為11月29日;穩(wěn)定通過13℃終日的日期主要集中在11月7-9日,其中,宣威鎮(zhèn)龍奔上、宣威鎮(zhèn)比戶村、杏山鎮(zhèn)大草坪、碧波鄉(xiāng)向塘村和碧波鄉(xiāng)沙壩沖為11月7日,其余均為11月9日;穩(wěn)定通過14℃和15℃的終日的日期均11月7日。

    表2 觀測樣地穩(wěn)定通過10~15℃的終日和初日

    2012年各觀測樣地穩(wěn)定通過10℃初日的日期為3月11-25日,其中,龍山鎮(zhèn)沙木林為3月11日,碧波鄉(xiāng)向塘村為3月15日,杏山鎮(zhèn)大草坪為3月25日,其余地點均為3月13日;穩(wěn)定通過11℃初日的日期為3月16-25日,除杏山鎮(zhèn)大草坪和碧波鄉(xiāng)向塘村為3月25日外,其余地點均為3月16日;穩(wěn)定通過12℃初日的日期為3月16-26日,其中,宣威鎮(zhèn)龍奔上、宣威鎮(zhèn)比戶村、杏山鎮(zhèn)大草坪和碧波鄉(xiāng)沙壩沖為3月25日,碧波鄉(xiāng)向塘村3月26日,其余地點均為3月16日;穩(wěn)定通過13℃初日的日期為3月25至4月1日,其中,杏山鎮(zhèn)大草坪為4月1日,碧波鄉(xiāng)向塘村為3月26日,其余地點均為3月25日;穩(wěn)定通過14℃初日的日期為3月25至4月16日,其中,宣威鎮(zhèn)龍奔上、宣威鎮(zhèn)比戶村和宣威鎮(zhèn)陳家山為3月26日,碧波鄉(xiāng)向塘村和碧波鄉(xiāng)沙壩沖為4月1日,杏山鎮(zhèn)大草坪為4月16日,其余地點均為3月25日;穩(wěn)定通過14℃初日的日期為4月2-16日,其中,碧波鄉(xiāng)沙壩沖為4月9日,杏山鎮(zhèn)大草坪和碧波鄉(xiāng)向塘村為4月16日,其余地點均為4月2日。綜上分析可以初步確定,藍(lán)莓開花的下限溫度為13℃,與楊玉春等[5]的12.8℃藍(lán)莓進(jìn)入淺休眠的結(jié)果基本一致。

    2.2 2011年終日和2012年初日觀測樣地各界限溫度活動積溫與有效積溫的穩(wěn)定性

    2.2.1 活動積溫

    1) 至藍(lán)莓開花始期≥10℃的活動積溫(Aa)。從表3看出,2011年穩(wěn)定通過10℃終日至藍(lán)莓開花始期的Aa為282.1~382.6℃·d,平均312.9℃·d,變異系數(shù)為0.088 0;11℃終日至藍(lán)莓開花始期的Aa為282.1~382.6℃·d,平均314.8℃·d,標(biāo)準(zhǔn)差為27.0 ℃·d,變異系數(shù)為0.085 8;12℃終日至藍(lán)莓開花始期的Aa為282.1~394.3℃·d,平均319.7℃·d,變異系數(shù)為0.091 1;13℃終日至藍(lán)莓開花始期的Aa為596.7~709.3℃·d、平均644.0℃·d,變異系數(shù)為0.046 5;14℃終日和15℃終日至藍(lán)莓開花始期的Aa相同,均為596.7~736.4℃·d,平均659.9℃·d,變異系數(shù)為0.050 7。

    表3 觀測樣地各界限溫度2011年終日和2012年初日至藍(lán)莓開花始期≥10℃的活動積溫(Aa)

    2012年穩(wěn)定通過10℃初日至藍(lán)莓開花始期的Aa為161.8~351.0℃·d,平均276.0℃·d,變異系數(shù)為0.165 5;11℃初日至藍(lán)莓開花始期的Aa為161.8~316.90℃·d,平均237.4℃·d,變異系數(shù)為0.1883;12℃初日至藍(lán)莓開花始期的Aa為120.5~316.9℃·d,平均206.9℃·d,變異系數(shù)為0.270 7;13℃初日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為68.5~196.5℃·d,平均128.8℃·d,變異系數(shù)為0.280 1;14℃初日至藍(lán)莓開花始期的Aa為71.3~196.5℃·d,平均113.6℃·d,變異系數(shù)為0.285 8。其中,觀測樣地杏山鎮(zhèn)大草坪的藍(lán)莓在14℃初日以前已經(jīng)進(jìn)入開花始期,觀測樣地宣威鎮(zhèn)龍奔上和比戶村的藍(lán)莓開花始期在15℃初日以后,其余10個觀測樣地的藍(lán)莓開花始期均在15℃初日以前??傮w看,穩(wěn)定通過13℃終日至藍(lán)莓開花始期Aa的變異系數(shù)最小、穩(wěn)定性最好,因此,定穩(wěn)定通過13℃終日后日平均氣溫≥10℃的活動積溫600℃·d以上藍(lán)莓即可進(jìn)入開花始期。

    2) 至藍(lán)莓開花盛期≥10℃的活動積溫(Aa)。從表4可知,2011年穩(wěn)定通過10℃終日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為395.9~535.3℃·d,平均478.2℃·d,變異系數(shù)為0.093 6;11℃終日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為395.9~546.5℃·d,平均480.1℃·d,變異系數(shù)為0.096 0;12℃終日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為395.9~546.5℃·d,平均485.0℃·d,變異系數(shù)為0.097 7;13℃終日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為710.4~882.9℃·d,平均807.7℃·d,變異系數(shù)為0.061 0;14℃終日和15℃終日至藍(lán)莓開花盛期的Aa相同,均為710.4~882.9℃·d,平均823.6 ℃·d,變異系數(shù)為0.065 2。

    表4 觀測樣地各界限溫度2011年終日和2012年初日至藍(lán)莓開花盛期≥10℃的活動積溫(Aa)

    2012年穩(wěn)定通過10℃初日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為275.6~514.3℃·d,平均441.3℃·d,變異系數(shù)為0.141 9;11℃初日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為275.6~481.2℃·d,平均402.7℃·d,變異系數(shù)為0.155 7;12℃初日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為275.6~448.4℃·d,平均372.2 ℃·d,變異系數(shù)為0.180 3;13℃初日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為182.3~363.2℃·d,平均294.1℃·d,變異系數(shù)為0.164 3;14℃初日至藍(lán)莓開花盛期的Aa為204.2~347.7℃·d、平均283.6℃·d為變異系數(shù)0.174 1,其中,觀測樣地杏山鎮(zhèn)大草坪的藍(lán)莓在14℃初日以前已經(jīng)進(jìn)入開花盛期,15℃初日至藍(lán)莓開花盛期獲得的活動積溫為78.0~242.7℃·d,平均172.9℃·d,變異系數(shù)為0.284 6;觀測樣地杏山鎮(zhèn)大草坪和碧波鄉(xiāng)向塘村的藍(lán)莓在15℃初日以前已經(jīng)進(jìn)入開花盛期??傮w看,穩(wěn)定通過13℃終日至藍(lán)莓開花盛期的活動積溫的變異系數(shù)最小、穩(wěn)定性最好,穩(wěn)定通過13℃終日后≥10℃的Aa在700℃·d以上藍(lán)莓即可進(jìn)入開花盛期。

    2.2.2 有效積溫 從表5可知,觀測樣地2011年終日10~15℃至藍(lán)莓開花始期≥10℃的有效積溫(Ae)最大值為122.6~246.4℃·d,最小值為77.2~176.8℃·d,平均為90.5~208.9℃·d,變異系數(shù)為0.080 1~0.136 8,以15℃終日至藍(lán)莓開花始期有效積溫的變異系數(shù)最小,10℃終日至藍(lán)莓開花始期有效積溫的變異系數(shù)最大;10~15℃至藍(lán)莓開花盛期≥10℃的Ae最大值為185.3~310.6℃·d,最小值為125.9~220.5℃·d,平均為163.2~281.0℃·d,變異系數(shù)為0.095 6~0.128 1,以13℃終日至藍(lán)莓開花盛期有效積溫的變異系數(shù)最小,12℃終日至藍(lán)莓開花盛期有效積溫的變異系數(shù)最大。

    觀測樣地2012年初日10~15℃至藍(lán)莓開花始期≥10℃有效積溫(Ae)最大值為42.6~122.3℃·d,最小值為8.7~77.1℃·d,平均為13.7~90.3℃·d,變異系數(shù)為0.137 1~0.933 1,以10℃終日至藍(lán)莓開花始期有效積溫的變異系數(shù)最小,15℃終日至藍(lán)莓開花始期有效積溫的變異系數(shù)最大;10~15℃至藍(lán)莓開花盛期≥10℃的Ae最大值為111.5~185.2℃·d,最小值為30.3~125.9℃·d,平均為77.6~163.0℃·d,變異系數(shù)為0.126 0~0.356 0,以10℃終日至藍(lán)莓開花盛期有效積溫的變異系數(shù)最小,15℃終日至藍(lán)莓開花盛期有效積溫的變異系數(shù)最大??傮w看,各界限溫度的終日(初日)至藍(lán)莓開花始期和盛期有效積溫的穩(wěn)定性均低于同期活動積溫的穩(wěn)定性,對藍(lán)莓開花期的預(yù)報選擇Aa更接近實際,且計算更簡便。

    表5 觀測樣地各界限溫度2011年終日和2012年初日至藍(lán)莓開花始期和盛花期≥10℃有效積溫(Ae)

    2.3 藍(lán)莓開花氣象指標(biāo)的驗證

    2.3.1 2019年開花期及其13℃終日后日平均氣溫10℃的活動積溫 經(jīng)實地調(diào)查,2019年麻江縣烏卡坪和龍奔藍(lán)莓基地、丹寨縣興仁和龍坡藍(lán)莓基地的藍(lán)莓3月28日進(jìn)入開花始期,4月5日前后進(jìn)入盛花期,4月20日花期基本結(jié)束。氣象資料統(tǒng)計結(jié)果表明,3個藍(lán)莓基地2018年穩(wěn)定通過13℃終日均為11月5日,2019年穩(wěn)定通過12℃的初日均為3月26日,2019年穩(wěn)定通過13℃的初日均為4月5日。研究選擇的4個藍(lán)莓基地中,龍奔基地≥10℃活動積溫是3月28日超過600℃·d,烏卡坪、興仁和龍坡3個基地均于2019年3月29日超過600℃·d;≥10℃活動積溫超過700℃·d的時間龍奔基地是4月5日,烏卡坪、興仁和龍坡3個基地是2019年4月5日。該研究結(jié)果中,烏卡坪、興仁和龍坡基地的藍(lán)莓于3月29日開始開花、4月5日進(jìn)入盛花期,龍奔基地的藍(lán)莓于3月28日開始開花、4月4日進(jìn)入盛花期,與實際觀測的始花期和盛花期基本相符。

    2.3.2 2020年開花期及其13℃終日后日平均氣溫≥10℃的活動積溫

    經(jīng)實地調(diào)查,2020年麻江縣烏卡坪和龍奔藍(lán)莓基地3月21日進(jìn)入開花始期,3月28-30日進(jìn)入盛花期,4月15日前后花期基本結(jié)束;丹寨縣興仁和龍坡藍(lán)莓基地的藍(lán)莓3月25日進(jìn)入開花始期,3月28-30日進(jìn)入盛花期,4月15日前后花期基本結(jié)束。藍(lán)莓花期明顯早于2019年。氣象資料統(tǒng)計結(jié)果表明,各個藍(lán)莓基地2019年穩(wěn)定通過13℃終日均為10月25日,2020年穩(wěn)定通過12℃的初日均是4月24日,2020年穩(wěn)定通過13℃的初日均為4月26日。

    研究選擇的4個藍(lán)莓基地中,龍坡基地2月19日≥10℃活動積溫超過600℃·d,烏卡坪和龍奔基地2月25日≥10℃活動積溫超過600℃·d,興仁基地2月26日≥10℃活動積溫超過600℃·d,龍坡、龍奔、烏卡坪和興仁基地≥10℃活動積溫超過700℃·d的日期分別為2月28日、3月5日、3月6日和3月8日。該研究結(jié)果中各基地藍(lán)莓于2月下旬至3月上旬進(jìn)入始花和盛花期,與藍(lán)莓實際的開花時間相差25~30 d。原因是2019年11月至2020年3月藍(lán)莓基地休眠期氣溫(9.8~10.2℃),較常年同期偏高1.8℃左右,2019年12月至2020年2月氣溫(8.0~8.4℃)較常年同期偏高2.0~2.1℃,短暫高溫多,藍(lán)莓結(jié)束休眠的次數(shù)偏多,導(dǎo)致休眠期延長,開花期落后于開花指標(biāo)積溫出現(xiàn)的時間,與楊玉春等[5]的研究結(jié)果一致。

    3 討論

    藍(lán)莓開花與其他落葉果樹一樣具有遺傳性和生態(tài)適應(yīng)性,相同果樹樹種、品種的開花期在年際間存在差異,不同地區(qū)間差異更大,但開花所需溫度和積溫相對穩(wěn)定。對比各界限溫度的終日(初日)到藍(lán)莓開花始期獲得≥10℃活動積溫的變異系數(shù),變異系數(shù)越小穩(wěn)定性越好。由于落葉果樹解除自然休眠(內(nèi)休眠)需要一定的冷量,兔眼藍(lán)莓晚熟品種7.2℃以下的溫度700 h左右才能順利通過休眠期[15-17],落葉果樹需冷量具有遺傳性,因而不同果樹樹種、品種的需冷量存在差異;相同果樹樹種、品種在年際間存在差異,短暫高溫能抵消低溫、短暫高溫結(jié)束休眠的作用而使休眠期延長[5]。研究結(jié)果表明,藍(lán)莓開花的下限溫度為13℃,穩(wěn)定通過13℃終日后日平均氣溫≥10℃的活動積溫600℃·d以上藍(lán)莓即可進(jìn)入開花始期,穩(wěn)定通過13℃終日后≥10℃的活動積溫(Aa)在700℃·d以上藍(lán)莓即可進(jìn)入開花盛期,各界限溫度的終日(初日)至藍(lán)莓開花始期和盛期有效積溫(Ae)的穩(wěn)定性均低于同期Aa的穩(wěn)定性,對藍(lán)莓開花期的預(yù)報選擇Aa更接近實際。藍(lán)莓開花的下限溫度為13℃,與楊玉春等[5]的12.8℃藍(lán)莓進(jìn)入淺休眠的結(jié)果基本一致。研究得出藍(lán)莓開花的積溫指標(biāo),但并未給出藍(lán)莓解除自然休眠所需的有效低溫時數(shù)這一限制因子,造成在極端暖冬年份下,藍(lán)莓開花時13℃終日后日平均氣溫≥10℃的活動積溫明顯高于指標(biāo)值,與短暫高溫能抵消低溫,短暫高溫結(jié)束休眠的作用而使休眠期延長有關(guān),準(zhǔn)確預(yù)報特殊年份藍(lán)莓開花期,應(yīng)增加需冷量這一限制因子,還有待下一步深入研究,進(jìn)一步完善藍(lán)莓開花的積溫指標(biāo)。

    4 結(jié)論

    氣候正常年份麻江藍(lán)莓開花的下限氣溫為13℃,在需冷量滿足的情況下,當(dāng)日平均氣溫穩(wěn)定通過13℃終日后,≥10℃的活動積溫達(dá)600℃·d以上時藍(lán)莓開始開花,≥10℃的活動積溫達(dá)700℃·d以上藍(lán)莓花盛開;結(jié)合黔東南藍(lán)莓種植區(qū)上年秋季至次年春季的氣溫實際,藍(lán)莓開花所需活動積溫相較于有效積溫更為穩(wěn)定,建議采用活動積溫對藍(lán)莓開花期進(jìn)行預(yù)報。

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