上海地区葡萄结束自然休眠时间的时空分布分析

孔 莉,史艳姝,辛跳儿,周 宇,李 军∗

(1上海市嘉定区气象局,上海201821;2上海市气候中心,上海200030;3中国气象局上海城市气候变化应对重点开放实验室,上海200030)

在葡萄栽培中,促成栽培是葡萄提早上市的主要栽培方式,可明显提升葡萄栽培的效益,因此在设施栽培中占的比例越来越高。葡萄促成栽培成功与否的前提条件是要掌握所栽培葡萄品种的需冷量。研究表明,在葡萄促成栽培中葡萄进入深度休眠后,只有满足栽培品种的需冷量后才可以升温,否则会导致花芽不能正常分化,花序退化,不萌芽或萌芽延迟且不整齐,产量和品质下降等问题[1-4]。国内关于葡萄需冷量的研究较多,奚晓军等[1]研究认为,上海地区促成栽培葡萄品种‘夏黑’、‘醉金香’、‘巨峰’、‘巨玫瑰’(≤7.2℃模型)的需冷量分别为802 h、834 h、895 h和738 h。杨天仪等[5]研究了上海地区‘京亚’、‘巨峰’、‘绯红’、‘里扎马特’、‘无核白鸡心’葡萄品种的需冷量,认为‘里扎马特’需冷量最低,其次为‘京亚’和‘巨峰’,需冷量均低于1 000 h;‘绯红’和‘无核白鸡心’需冷量最高,均超过1 000 h。朱运钦等[6]按照0—7.2℃模型,研究了15个葡萄品种在自然条件下的需冷量,认为葡萄品种间的需冷量差异较大,‘金星无核’、‘大粒六月紫’、‘里扎马特’、‘郑果大无核’、‘京秀’、‘红双味’、‘紫珍香’、‘矢富罗莎’和‘奇妙无核’等品种的需冷量较低或中等,结束自然休眠较早,适合保护地栽培。王海波等[7]研究认为,‘无核早红’、‘87-1’、‘莎巴珍珠’、‘香妃’和‘红香妃’等5个品种的需冷量较低,花期早、更有利于产期调节,适宜设施促早栽培。和雅妮等[8]综述了栽培架势、负载量、施肥、激素应用以及环境调控对葡萄果实品质的影响,曹亚茹等[9]研究了蚓粪肥和化肥配施对‘夏黑’葡萄生长、品质以及产量的影响。综上所述,关于葡萄促成栽培的研究,主要集中于葡萄品种需冷量的筛选及栽培技术,但对一个地区满足葡萄需冷量结束自然休眠时间的时空分布研究较为鲜见。本研究根据2005年以来上海地区小时气温资料,分析不同等级需冷量(≤7.2℃模型)结束自然休眠时间的时空分布特征,旨在为葡萄引种、品种选育以及促成栽培中确定扣棚时间提供技术依据。

1 材料与方法

研究表明,满足葡萄品种需冷量时即可认为该品种结束自然休眠[2]。上海地区促成栽培中葡萄需冷量最少和最多的品种分别为‘里扎马特’和‘无核白鸡心’,需冷量(≤7.2℃模型)分别为447.5 h和1 291 h[6],本研究将葡萄需冷量(≤7.2℃模型)(以下简称需冷量)设为4个值进行分析,分别为450 h、750 h、1 050 h和1 350 h。2005—2020年10个气象站的小时气温资料来源于上海市气象档案馆,郊区10个气象站(闵行、嘉定、宝山、浦东、浦东惠南、奉贤、松江、金山、青浦、崇明)分布见图1。数据采用Excel 2016统计,绘图用Surfer 9.0。在分析葡萄结束自然休眠时间的时间变化时,以某年10个站的平均值表示该年上海郊区葡萄结束自然休眠时间;在分析葡萄结束自然休眠时间的空间变化时,以某站15年(2006—2020年)的平均值表示该站葡萄结束自然休眠时间。为计算方便,本研究采用Julian日换算方法[10],将结束自然休眠时间转换为距11月1日的序号(如,11月1日序号为1,11月2日序号为2,1月1日为62,依次类推),得到各站2006—2020年历年满足不同需冷量结束自然休眠的序号,对序号进行平均,再将序号换算为时间。

图1 上海郊区气象站分布Fig.1 Spatial distribution of meteorological stations in suburban Shanghai

2 结果与分析

在计算需冷量1 050 h过程中,2020年6个站未满足该需冷量,分别为浦东惠南、松江、奉贤、闵行、宝山和崇明。计算需冷量1 350 h过程中,2007年、2017年、2019年和2020年未满足该需冷量,2007年未满足的有浦东惠南、松江、嘉定、闵行、宝山、浦东和金山等7个站,2017年未满足的有浦东惠南、青浦、松江、奉贤、嘉定、闵行、宝山、浦东和金山等9个站,2019年未满足的有浦东惠南、闵行和浦东等3个站,2020年10个站均未满足。因此,本研究仅分析满足需冷量450 h和750 h葡萄结束自然休眠时间的时空分布特征。

2.1 葡萄结束自然休眠时间的时间变化

根据小时气温资料,计算2006—2020年上海地区10个气象站满足需冷量450 h、750 h的历年结束自然休眠时间。上海郊区满足需冷量450 h结束自然休眠时间为1月4日,最早为2009年12月22日,最晚为2020年1月16日,年际间差23 d,2016年以来结束自然休眠时间偏晚的年份有增多趋势(图2a)。满足需冷量750 h结束自然休眠时间为1月20日,最早为2010年1月8日,最晚为2020年2月6日,年际间差29 d,2016年以来结束自然休眠时间偏晚的年份呈增多趋势(图2b)。可见,2006年以来,上海郊区葡萄结束自然休眠时间偏晚的年份有增多趋势,结束自然休眠时间的年际间差异随着需冷量增加呈增大的趋势。

图2 2006—2020年上海地区满足需冷量葡萄结束自然休眠时间的时间变化Fig.2 Temporal changes of the date for breaking of dormancy for grapes to measured up chilling requirement in Shanghai area from 2006 to 2020

2.2 葡萄结束自然休眠时间的空间分布

根据小时气温资料计算(表1),上海郊区满足葡萄需冷量450 h结束自然休眠时间的空间分布为:崇明最早,时间为12月30日;宝山最晚,时间为1月6日,空间差异为7 d。郊区东南部结束休眠时间偏晚,西部、北部、南部部分偏早(图3a);从历年空间分布看,最早为12月19日(2005年,奉贤、青浦),最晚为1月18日(2020年闵行、浦东、浦东惠南,2008年宝山)。郊区满足需冷量750 h结束自然休眠时间的空间分布为:崇明最早,时间为1月15日;浦东最晚,时间为1月23日,空间差异为8 d(表2);郊区中部偏晚,西部、北部及南部部分偏早(图3b);从历年空间分布看,最早为1月5日(2010年青浦),最晚为2月15日(2020年浦东)。可见,上海郊区葡萄结束自然休眠时间的空间差异随着需冷量增加呈增大的趋势。

图3 2006年—2020年上海地区满足需冷量葡萄结束自然休眠时间的空间分布Fig.3 Spatial distribution of the date for breaking of dormancy for grapes to measured up chilling requirement from 2006 to 2020 in Shanghai area

表1 2006—2020年上海地区满足葡萄需冷量450 h结束自然休眠时间Table 1 The date for breaking of dormancy for grapes to measured up chilling requirement of 450 h from 2006 to 2020 in Shanghai area

表2 2006—2020年上海地区满足需冷量750 h葡萄结束自然休眠时间Table 2 The date for breaking of dormancy for grapes to measured up chilling requirement of 750 h from 2006 to 2020 in Shanghai area

3 结论与讨论

葡萄与其他落叶果树一样,进入自然休眠后,只有满足了葡萄品种需冷量后才能解除休眠,正常萌芽展叶,否则出现生长结果不良的情况,影响葡萄产量和品质,这是葡萄引种和设施栽培需要注意的关键问题之一[2-3]。本研究根据上海地区2005年以来的小时气温资料,计算了满足需冷量(≤7.2℃模型)葡萄结束自然休眠时间,发现在上海地区存在明显的时间和空间变化,年际差异大于空间差异。从时间变化看,满足需冷量450 h结束自然休眠时间变幅为12月22日—1月16日,满足需冷量750 h结束自然休眠的时间变幅为1月8日—2月6日,随着需冷量的增加结束自然休眠时间年际间差异增大,与杨天仪等[5]的研究结果(上海地区葡萄结束自然休眠时间最早在1月上旬至2月中旬)有较大的差异,可能与使用的气象资料年数和资料类型有关。从空间变化看,满足需冷量450 h结束自然休眠时间空间变幅为12月30日(崇明)—1月6日(宝山),满足需冷量750 h结束自然休眠时间空间变幅为1月15日(崇明)—1月23日(浦东),随着葡萄需冷量的增加结束自然休眠时间空间差异增大。在上海郊区葡萄栽培中,对要求需冷量多的葡萄品种要注意空间上的差异,近郊(本市中部、东部)要栽培需冷量少的品种;对已栽培的需冷量高的品种,要关注当年的需冷量情况,当需冷量不能满足时,要适时采取物理方法和化学方法进行人工破眠[11],以减少经济损失。

受气候变化和城市热岛效应的影响[12-15],上海地区的气温升高趋势明显,尤其冬季更明显,在计算需冷量1 050 h以上时,出现了未满足该条件的年份和气象站,如2020年的浦东惠南、松江、奉贤、闵行、宝山和崇明等6个站,2007年(7个站)、2017年(9个站)、2019年(3个站)和2020年(10个站)没有满足需冷量1 350 h。杨天仪等[5]研究表明,上海地区葡萄‘绯红’和‘无核白鸡心’品种需冷量均超过1 000 h,这2个品种在崇明栽培较为适宜;因此,上海地区适宜栽培葡萄需冷量1 000 h以下(≤7.2℃模型)的品种,如‘申沪’系列、‘里扎马特’、‘京亚’、‘巨峰’等[5,16],在葡萄引种、品种培育中要关注上海地区需冷量的时间变化趋势及空间差异。

栽培中确定葡萄品种覆膜时间时要使用当地的小时气温资料,计算满足某葡萄品种需冷量结束自然休眠时间,以精准确定该葡萄品种在该地的覆膜时间,以提高葡萄促成栽培的成功率及效益。本研究统计需冷量的资料是基于站点的数据。今后,要进一步应用气候学方面的相关技术建立满足需冷量结束自然休眠时间的空间(1 km以内)格点化模型,开展上海地区葡萄结束自然休眠时间的精细化区划,为葡萄品种的精准布局和促成栽培提供技术依据。