枇杷幼果冻害低温等级指标的确定*

陈 惠，杨 凯，林 晶，王加义，陈 涛，马治国，李丽纯，彭继达

（1.福建省气象科学研究所，福州 350001；2.福清市气象局，福清 350300）



枇杷幼果冻害低温等级指标的确定*

陈 惠1，杨 凯1，林 晶1，王加义1，陈 涛2，马治国1，李丽纯1，彭继达1

（1.福建省气象科学研究所，福州 350001；2.福清市气象局，福清 350300）

摘要：根据福建省近5a枇杷幼果低温箱试验和低温过程山坡地枇杷冻害观测试验结果，以及主产省福建、浙江历史灾情资料，采用归纳分析和对比印证等方法，对枇杷幼果冻害的低温等级指标进行研究。结果表明：枇杷幼果冻害低温等级指标可用日最低气温（Tmin）和低温持续天数（DD）表示，各级冻害指标分别为，轻度：-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；极重：Tmin≤-4.5℃，DD≤3d 或Tmin≤-3.5℃，DD＞3d。历史灾情资料验证结果表明，冻害等级指标在福建莆田的推算准确率为61%，在浙江临海、黄岩为87.5%，说明枇杷幼果低温冻害等级指标可应用于低温冻害预测。

关键词：枇杷幼果；冻害；等级指标

陈惠，杨凯，林晶，等.枇杷幼果冻害低温等级指标的确定[J].中国农业气象，2016，37（1）:91-97

枇杷是原产于中国亚热带地区的名贵保健水果，栽培历史悠久，作为枇杷第一生产大国，中国枇杷主要集中产于福建、四川、重庆、浙江等地，地跨中亚热带、南亚热带，种植面积和鲜果产量均占世界的80%以上[1-2]。然而由于气象灾害频繁，特别是近年极端天气事件时有发生，对枇杷生产构成了很*大威胁。枇杷作为福建主要果树品种之一，2013年种植面积达到3.8万hm2[3]，枇杷幼果生长期恰逢一年中温度最低的冬季，而其最不耐低温，所以，幼果冻害成为福建枇杷生产的主要气象灾害。据资料记载[4]，2005年元旦前后的一次严重冻害造成福建省枇杷产业直接经济损失高达数亿元，其中仅莆田市就达3亿元以上[4]。关于香蕉、荔枝、龙眼等亚热带果树的寒（冻）害低温指标国内已有大量研究[5-8]，已成功利用建立的等级指标开展寒（冻）害监测预警、区划的研究与业务服务[2，9-10]，但关于枇杷冻害指标以往多数学者仅给出枇杷营养器官能耐-18℃低温、枇杷花冻害临界温度为-6℃、枇杷幼果冻害临界温度为-3℃[4，11-12]，并未给出具体的冻害等级；同时也有学者给出不同的结论，王化坤等[13]在2008年中国南方罕见低温天气过程对枇杷种植北缘苏州市的调查表明，过程极端最低气温-4.3℃对枇杷花和幼果造成严重冻害；黄寿波等[12]指出，杭州1986年12月8-19日期间最低气温仅-3℃，而枇杷的花和幼果几乎全部冻死或干枯。郑国华等[14]通过对不同低温胁迫枇杷幼果细胞超微结构的变化观察，0℃低温胁迫48h，幼果原生质膜已出现破裂现象，叶绿体出现解体，双层膜结构破坏严重；-3℃低温胁迫24h，幼果原生质膜已完全破裂，细胞壁解体，叶绿体完全解体，双层膜消失；胡又厘等[15]发文指出，美国学者将-3℃作为杀死幼果的温度。可见，前人未给出具体的冻害等级，且研究结果缺乏一致性，无法开展枇杷寒冻害精细化监测预警评估及区划等业务服务。本文根据枇杷幼果低温箱试验和山坡地温度梯度观测资料，对枇杷幼果冻害低温等级指标进行研究，建立枇杷幼果冻害等级，并用主产省历史灾情资料进行验证，以期为枇杷冻害监测预警、合理布局提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 低温过程山坡地枇杷冻害观测试验

2010年10月在中国枇杷之乡福建省福清市一都镇善山村山坡地枇杷园设置5个小气候平行观测点，观测品种为早钟6号，近20a生枇杷树，测点经度、纬度、海拔高度等基本资料见表1。在各测点安装1.5m百叶箱，百叶箱内外同时观测记录温度，每30min记录温度一次，选取逐30min最低气温值作为当日最低气温值；2010年12月17-18日福清经历了一次当年冬季最强的低温过程，低温过程结束后3d采用梅花型取样，采集各点百叶箱周边枇杷幼果100个进行解剖，统计幼果种子、果肉褐变率，第二年枇杷收获时通过访问统计因冻害损失百分率作为减产率。

表1 山坡地气候观测点地理位置Table 1 Geography position of observing points

1.2 枇杷幼果冻害低温箱试验

1.2.1 取样

2011、2012、2014、2015年每年1月选择典型阴天天气（幼果呼吸消耗小）的上午在福清市一都镇无冻害果园采集果样。2011年采集早钟6号（特早熟）和解放钟（晚熟）两个品种，2012年以后增加长红3号（中熟）共3个品种，达到早、中、晚熟品种全涵盖效果。每个品种各采得含500～600果的果穗150～200枝。

1.2.2 试验设计

所有果穗均插于预先备好的花泥中，带回试验室于当日开始低温箱低温处理。

2011、2012年枇杷幼果期开展历时1d的低温箱（Ew2904091wal）试验，以确定低温冻害等级指标阈值。2011年温度设置范围为-2.5～-6.0℃，2012年为-1.0～-5.5℃，每隔0.5℃设1个处理，共9～10个处理。每个品种、每个处理放入1个含50～60个果的果穗样品。首先将所有处理全部放入低温箱中，仿造自然降温至设定的起点温度，恒温保持40min后取出1个处理果穗放入室内，并做好标记，再以30min降低0.5℃的速度继续降温于下一档，保持恒温40min后取出第2个处理果穗放入室内，重复降温流程直至温度降低至-5.5℃或-6.0℃，持续40min后取出最后1个果穗。不同品种分别按以上步骤进行试验。2011年获得2个品种各8个处理，2012年获得3个品种各10个处理，处理果穗在室内自然温度下（7～22℃）放置3d后分别解剖统计各处理种子和果肉褐变情况。

2014、2015年每年均开展历时4d的低温箱试验，以确定低温冻害指标的持续日数。2014年第1天的温度范围为-5.0～-2.0℃，每0.5℃设1个处理，共7个处理；第2、3、4天的温度范围为-4.0～-2.0℃，每0.5℃设1个处理，3d共15个处理；将22个处理所需样品全部放入低温箱中，按照以上方法开展试验，第1天试验结束后取出7个处理，为了获得低温持续时间的影响效果，其它15个处理继续开展试验，第2天试验结束后取出5个处理，第3天、第4天采取同方案。2a各获得1d低温处理的样品7个，连续2、3、4d低温处理的样品各5个。将样品以与2011、2012年相同方法在室内自然温度下（7～22℃）放置3d后分别解剖统计种子和果肉褐变情况。

1.3 观测统计项目

种子褐变率：在幼果期内，幼果因受冻出现种子褐变数（果肉已褐变除外）占总幼果数的百分比。

果肉褐变率：在幼果期内，幼果因受冻出现果肉褐变数占总幼果数的百分比。

受冻率：在幼果期内，幼果因受冻出现种子或果肉褐变数占总幼果数的百分比。

1.4 方法

利用一次低温过程内枇杷小气候平行观测资料初步确定枇杷冻害指标临界值；利用多年多批次室内低温箱试验结果确定幼果冻害等级指标阈值；利用福建省（1992-2009年）、浙江省（2008-2011年）枇杷主产区历史产量资料进行分级指标的初步验证，基于莆田1992-2009年枇杷单产资料，采用5a滑动平均法计算逐年趋势产量。参照农业上划分灾害年型的方法，将相对气象产量减产率分为-10%～0、-20%～-10%、-30%～-20%、-100%～-30%共4个等级，分别对应于轻度、中度、重度、极重冻害4种灾害等级，通过逐年产量推算冻害等级。其中，气象产量＝实际产量-趋势产量；相对气象产量（%）＝气象产量/趋势产量×100%；逐年减产率（%）＝（逐年产量−平均产量）/平均产量×100%。

2 结果与分析

2.1 枇杷幼果冻害等级指标的确定

2.1.1 幼果冻害临界温度

由表2可见，在2010年底的一次低温天气过程中，山坡地果园中不同位置测点的极端最低温度是不同的，大致表现为海拔最高、最低百叶箱内、外的温度较低，山体中部百叶箱内、外的温度较高，与蔡文华中的低山体在中上部出现逆温现象的研究结果相一致[16]。除2号测点百叶箱内极端最低温度-0.7℃，无冻害，其它测点幼果均有较大程度的褐变，减产率在20%以上；4号测点百叶箱内极端最低温度为-1.0℃，已有冻害，其它测点均低于-1.0℃，5号测点的过程极端最低气温最低，冻害最严重，百叶箱内温度均比百叶箱外高（0.2～2.4℃），因此，初步确定百叶箱内-1.0℃为幼果受害临界温度。

2.1.2 幼果冻害分级指标

由2011、2012年枇杷幼果低温箱试验结果（表3、表4）可见，不同品种不同低温处理其幼果褐变率稍有差异，但各品种基本均表现出相同的特点，即在低温条件下，幼果种子首先开始褐变，随着低温强度的加大其褐变率增加，当达到一定低温水平时幼果果肉开始褐变，且随着低温强度的加大其褐变率增加。具体表现为：当温度在-2.5～-1.5℃范围时幼果种子开始褐变，当温度在-3.5～-2.5℃时幼果种子褐变率增至30%～60%，在-3.5～-3.0℃范围时幼果果肉开始褐变，随着低温强度增加褐变率增加，至-5.0～-4.5℃时枇杷幼果果肉褐变率增至90%以上。

表2 2010年12月17-18日低温过程中山坡地枇杷冻害观测结果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年枇杷幼果冻害低温箱试验结果（%）Table 3 The results about frozen injury of young loquat fruit in low temperature box in 2011(%)

表4 2012年枇杷幼果低温箱冻害试验结果（%）Table 4 The results about frozen injury of young loquat fruit in low temperature box in 2012 (%)

结合山坡地枇杷冻害观测试验结果，以百叶箱内-1.0℃为幼果受害临界温度，初步确定枇杷幼果冻害的轻度、中度、重度、极重冻害低温指标分别为，-2.5℃＜Tmin≤-1.0℃，-3.5℃＜Tmin≤-2.5℃，-4.5℃＜Tmin≤-3.5℃，Tmin≤-4.5℃。

由表5、表6可见，枇杷受冻害程度除与低温强度有关外，还与低温持续时间有关。具体表现为，同一低温强度下，随着低温持续天数的增加枇杷幼果种子、果肉褐变率增加。以-3℃为例，由2014年试验可见，-3℃连续4d果肉褐变率介于-3.5和-4.0℃持续1d之间，其受冻率则与-3.5℃持续1d相近。2015年试验表明，-3℃连续4d果肉褐变率介于-4.0和 -4.5℃持续1d之间，其受冻率则与-4.5℃持续1d相同。综合2a试验结果，同一低温强度下，低温持续时间超过3d冻害等级一般增加一个等次，结合2011、2012年试验结果，初步确定枇杷冻害等级见表7。

表5 2014年枇杷幼果冻害低温箱试验结果（%）Table 5 The results about frozen injury of young loquat fruit in low temperature box in 2014(%)

表6 2015年枇杷幼果冻害低温箱试验结果（%）Table 6 The results about frozen injury of young loquat fruit in low temperature box in 2015(%)

表7 枇杷幼果冻害等级及其表现Table 7 The frozen injury grade and symptoms of young loquat fruit

2.2 枇杷幼果冻害等级指标的对比验证

2.2.1 福建枇杷主产区历史灾情资料验证

福建莆田市是枇杷主产区，种植面积占全国的25%。表8为1992-2009年莆田市年极端最低气温的统计结果，因枇杷多种植在山区和半山区，据研究，山区年极端最低气温比莆田标准站低3～6℃[17-18]，由莆田标准站与莆田枇杷主产区自动站年极端最低气温对比可知，莆田枇杷主产区年极端最低气温比莆田标准站低3～6℃。因此，按平均值4.5℃[18]将莆田标准气象站的数据订正后得到莆田枇杷主产区的年极端最低气温，依据枇杷冻害等级指标判断得到逐年低温，由此推算冻害等级，结果见表8。

将相对气象产量推算等级与Td（低温过程日最低气温）推算冻害等级对比，评价其一致性。由表8可见，1992-2009年共18a中有11a等级完全符合，低温推算准确率达61%。1991/1992年、1999/2000年、2004/2005年冬季为枇杷重度或极重冻害年，2008/2009年冬季为枇杷中度冻害年。因此，从主要冻害年来看，1992-2009年福建枇杷冻害评估结果除2000年为-4.4℃，在临界值外，1992、2005、2009年均与实际相一致，故认为低温推算结果与实际冻害灾情相符。

表8 莆田市枇杷历史产量资料冻害指标验证Table 8 The frozen injury index verification of historical disaster data of loquat in Putian

据查历史灾情资料[19]，1991/1992年度冬季的强寒潮是1975年以来最强的一次寒潮过程，莆田全市约0.5万hm2枇杷遭受冻害，减产3.565万t，幼果大部分冻坏干枯；1999/2000年度冬季福建部分地区出现严重霜冻、冰冻天气，莆田县常太镇全镇栽培枇杷面积4000多hm2，2000年减产或绝收面积达1000多hm2；2004/2005年度冬季福建省枇杷各主产区受冻害严重，枇杷幼果种子、果肉褐变，严重的果实萎蔫，损失较大，莆田市全市枇杷受灾面积达1.39万hm2，占全市枇杷面积1.67万hm2的80.32%。2008/2009年度冬季涵江的山区乡镇6700hm2枇杷树有30%面积绝收，70%面积不同程度受冻。可见，历史灾情资料验证了相对气象产量资料对灾情判断的可靠性。

2.2.2 浙江枇杷主产区冻害评估结果验证

表9为浙江枇杷主产区临海、黄岩2008-2011年枇杷产量与幼果期极端最低气温统计结果。由表可见，8个样本中有7个其推算结果与实际冻害灾情相符，低温推算准确率为87.5%，其余1个样本相差1个等级，表明低温推算效果较好。

表9 2008-2011年浙江临海市、黄岩市枇杷产量资料冻害指标验证Table 9 The frozen injury index verification of historical disaster data of loquat in Linhai and Huangyan, Zhejiang province from 2008 to 2011

3 结论与讨论

表述果树寒冻害发生程度的因子很多，如过程日最低气温单因子指标[5-8]，极端最低气温、最大降温幅度、持续日数和有害积寒值建立寒冻害综合气候指标[18，20]。但过程日最低气温单因子指标仅体现低温强度，未考虑持续时间，不能完整表示冻害程度，而考虑多因子的综合气候指标涉及气象因子多，无法在灾害监测预警上应用。本研究通过5a枇杷幼果低温箱试验、山坡地气候梯度观测资料，采用归纳分析方法判断枇杷幼果冻害是否发生及其程度轻重，在植物学因子相同的条件下，与最低气温相关密切，随着最低气温的降低，冻害趋向严重；冻害还与低温持续天数有关，冻害程度随低温持续天数的增加而加重，同一低温强度持续日数每增加3d，则冻害等级增加一个级别。本研究建立的用日最低气温和低温持续天数这2个最主要气象因子表示的枇杷幼果低温冻害等级指标，既解决了以往枇杷冻害指标研究未进行分级问题，又达到比用日最低气温单因子更科学，比多因子综合指标更实用的效果。

利用福建、浙江主产区枇杷历史单产资料，计算相对气象产量和减产率，采用对比印证方法，分析对比各样本实际产量推算冻害等级与样本所处低温按初步冻害指标所对应等级的一致性，结果表明，福建莆田18a样本中有11a完全一致，吻合率61%，其余7a相差1个等级，其中典型年4a有3a符合，1a低温值处于临界值，浙江临海、黄岩共8个样本吻合率为87.5%，验证表明所确定的枇杷幼果冻害等级指标是可靠的，可以投入业务服务及研究上应用。

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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

作者简介：陈惠（1963-），女，正研级高级工程师，从事农业气象和气象生态环境研究工作。E-mail：ch775@126.com

基金项目：公益性行业（气象）科研专项（GYHY201106024）；福建省科技厅农业科技重点项目（2009N0030；2013N0012）

* 收稿日期：2015-06-18

doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2016.01.012