干热河谷区元谋气候变化对葡萄物候期的影响

徐凌 林坤 仲增福 王寿芹 文志聪 罗玉玲

（1.楚雄州气象局 云南楚雄 675000；2.元谋县气象局 云南元谋 651300；3.元谋县农业农村局 云南元谋 651300）

近年来，地处金沙江流域干热河谷地带的元谋县充分利用“天然温室”气候资源优势，进行葡萄品种选育、改良，种植技术的试验、示范、推广。葡萄是一种外观与风味具佳、营养丰富的果品，除鲜食外，其制品具有很好的医疗保健功效[1]。云南省元谋县早熟葡萄进入发展最快时期，种植面积2 067 hm2，产量2 700 t，产值3亿元[2]，成为了元谋县又一个新兴富民产业。物候期是进行农业生产的重要依据，也是作物对气候变化响应的最敏感的指标之一[3]。物候期变化可以直接或间接反映气候变化情况，是气候变化研究不可或缺的指示标志[4]。元谋县全年无霜，光热资源充足，属南亚热带干热季风气候，年平均气温 21.9℃，全年大于或等于 12℃的持续天数349 d，积温 7 796℃；年均降雨量 612 mm，且86.5%集中在 6—10月；年太阳总辐射量为153.3 kcal/cm2，太阳日照时数2 670.4 h，日照率60%。因其独特的地理环境和气候资源优势，许多喜温作物在这里可进行秋冬反季节露地栽培。根据近50年来气象观测资料，地处干热河谷区的元谋县气候变化，植物物候期也随之发生了变化。尹翠等[5]研究认为，适当提高土壤温度可以提早打破葡萄的生态抑制性休眠，提前解除休眠，气温是影响物候始末期变化最重要的因素，特别是同期日均温的升高对物候期的提前及末期的推迟具有主导控制作用[6]。地温是一个重要的气象指标，春季地温对树体萌芽和花期等有明显影响。郭淑萍等[7]认为，云南元谋干热河谷区 8个葡萄品种的萌芽期差异不大，萌芽率差异较大，充分利用冬季光温条件，采用光热资源结合简易的保温促早设施，能够缩短克瑞森无核葡萄的生长周期，使其提早上市[8]。李建查[9]认为，应该注意微量元素的补充，以促进土壤养分的平衡[10]。采用单氰胺人为打破葡萄休眠，促进提早萌芽。长期以来，对中国物候变化与气候关系的认识建立在统计分析基础上，缺少机理性的解释[11]，研究掌握气候变化对葡萄物候期的影响，找出关键栽培技术，充分利用气候资源优势，在减轻或避免气候变化对葡萄产业发展的不利影响下，通过品种选育、耕作制度改革、保温设施栽培、品种熟期搭配，达到葡萄高产优质，促进农民增收和农业可持续发展。

1 材料与方法

1.1 材料

文中涉及气温、降水、日照等气象资料和葡萄物候观测资料均来源于云南省元谋县气象局。

1.2 方法

利用线性倾向估计[12]，对元谋干热河谷区葡萄物候期、1971—2019年≥10℃活动积温、平均气温，最高（低）气温、降水、日照时数、地温等气象要素进行线性趋势分析，得出它们随时间变化的总体趋势。利用回归分析葡萄物候期（将各个物候出现日期转化为距1月1日的天数）与气候要素间的相关性，进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 1971—2019年元谋干热河谷区气候变化特征

重点分析葡萄萌芽前期至果实成熟期（头年12月至次年5月）这一时段元谋县光、热、水条件变化情况。

2.1.1 ≥10℃活动积温、有效积温分析49年来元谋≥10℃活动积温（表1）：全年、冬春季都呈现出减少趋势。其中，变化最明显的是冬春季≥10℃活动积温，气候倾向率为-41℃/10a（p＜0.01）。

表1 1971—2019年元谋≥10℃积温、有效积温变化相关系数及倾向率

元谋≥10℃有效积温呈增加趋势，冬、春季平均气温呈现减少趋势，均未通过显著性检验。

2.1.2 气温从年平均最高气温看，冬、春季及全年均呈上升趋势，年平均最高气温气候倾向率为 0.22℃/10a（p＜0.01），冬季最高气温上升，气候倾向率为 0.26℃/10a（p＜0.05）。元谋年平均最低气温,全年、冬季、春季均为降低趋势，春季最低气温降低最明显，气候倾向率为-0.3℃/10a（p＜0.01），其次是冬季最低气温，气候倾向率为-0.18℃/10a（p＜0.01）（表2）。

表2 1971—2019年元谋气温变化相关系数及倾向率

2.1.3 地面温度从表3可知，元谋县49年来平均地面温度（0 cm，下同）、平均最高（低）地面温度均呈上升趋势。春季平均地面温度上升未通过检验，其余均通过p＜0.01显著性检验。

表3 1971—2019年元谋地面0 cm温度变化相关系数及倾向率

2.1.4 水份条件由表4看，元谋年降水呈减少趋势，气候倾向率为-7.63 mm/10a（未通过检验），但冬春季降水呈现增加趋势，气候倾向率为6.08 mm/10a（未通过检验）。

表4 1971—2019年元谋水份、日照条件变化相关系数及倾向率

相对湿度总体呈增加趋势，年平均相对湿度变化气候倾向率为0.68%/10a(p＜0.01)。

2.1.5 日照条件由表4可知，元谋日照时数总体呈减少趋势，年日照时数气候倾向率为-27 t/10a(p＜0.01)。

2.2 近 30年干热河谷区（元谋县）葡萄物候期变化情况

观测的葡萄树是从新疆引进的品种—康贝尔葡萄，属于欧美杂交早熟种，与元谋县种植的早熟葡萄（无核白鸡心）习性基本一致。观测树种1985年5月种植，并作为物候期观测对象，1989年春天葡萄开花结果。从1990年开始观测葡萄物候期到2019年，至今有30年物候期观测资料。所观测的葡萄树不做任何人工干扰生长处理，处于自然生长状态。

由表5可知，近30年来葡萄平均萌芽期在2月20日，3月10日展叶，3月26日开花，平均成熟期在5月31日。元谋干热河谷区葡萄物候期最明显的变化是：萌芽至成熟期间隔日数缩短；生育期均有延迟现象，以萌芽期延迟最为明显。90年代末，萌芽在2月上旬中期，到2011年后萌芽出现在3月初，平均延迟25 d；展叶盛期在3月份，平均延迟13d；开花盛期出现在3月下旬，平均延迟 5 d左右；成熟期从 5月下旬延迟到 6月上旬中期，平均延迟8 d。其中葡萄最早萌芽出现在1991年1月7日，最晚萌芽在2015年3月14日；最早成熟为1991年5月20日，最晚成熟为2015年6月16日。

表5 1990—2019年元谋干热河谷区葡萄物候期（平均）

2.3 气候变化对葡萄物候期的影响分析

葡萄在年发育期中需要有一个低温期，主要是在生长结束的越冬准备时期，此阶段的气温不宜高过12℃，并要求逐渐下降，这是能否通过休眠的关键时期[13]。元谋县春季气候变化，葡萄萌芽、展叶、花期和成熟期发生变化，春季葡萄展叶、开花等物候主要受春季温度波动的影响，1990—2019年间由于春季气温降低使萌芽期延期19～24 d，展叶期延期11～13 d，开花盛期延期2～7 d，果子成熟延期 6～8 d。

萌芽期 在选取的积温、气温、0 cm地温、降水、相对湿度、日照几个要素中，葡萄萌芽期与冬季的平均最低0 cm地温相关性最显著，相关系数为0.514 4（p＜0.01），表明地温增加，萌芽期延迟。其次与12月平均最低气温呈正相关，相关系数为0.500 7（p＜0.01），表明平均最低气温上升，萌芽延迟。萌芽期与冬春季≥10℃积温、有效积温均呈负相关，积温、有效积温减少，萌芽期延迟，但未通过显著性检验。

展叶期 展叶期与 1月份的有效积温、1月平均最高地温及冬春季的平均最低地温相关性较好。其中与相对湿度相关最显著，相关系数r=0.429 9（p＜0.01），表明1月份相对湿度的增加，展叶期提前。与1月平均最高0 cm地温负相关r= -0.387 3（p＜0.01），1月份平均最高0 cm地温增加，展叶期延迟。与冬春季平均最低地温呈正相关r=0.383 3(p＜0.05)，冬春季平均最低地温增加，展叶提前。

花期 在所选因子中，花期与2—4月的平均最低气温相关性较好，均呈负相关。元谋2—4月最低气温呈降低趋势且均通过检验，表明随2—4月最低气温降低，导致开花期延迟。

成熟期 成熟期最明显是与 5—6月光热条件呈正相关，与水分呈负相关。表明成熟期多雨高湿，会导致葡萄生育期延迟。

3 讨论

葡萄各个物候期均有延迟现象，以萌芽期延迟最为明显。对葡萄物候期延迟影响最明显的是冬春季平均最低地面温度变化，随冬春季平均最低地面温度的增加，葡萄萌芽、展叶和成熟物候期延迟。

元谋县49年来年平均气温呈增加趋势，年降水呈减少趋势（未通过检验），年日照时数呈减少趋势。葡萄主要物候期（冬春季）平均气温、最低气温呈降低趋势；≥10℃积温、≥10℃有效积温、日照均呈减少趋势，降水变化趋势不明显，平均地面温度、平均最高（低）地面温度呈增加趋势。元谋气候变化与全球气候变暖不一致的是冬春季平均气温呈降低趋势，它是在特殊地形条件下，兴修水利设施、植树造林、地表植被增加下垫面性质和状态改变影响的结果[14]。

对葡萄物候期延迟影响最明显的是冬春季平均最低地面温度，除了开花期以外，冬春季平均最低地面温度与萌芽、展叶、成熟3个物候期均呈现较好的正相关，且均通过显著性检验，表明随着冬春季平均最低地面温度的增加，葡萄萌芽、展叶、成熟3个物候期均延迟。萌芽、展叶与有效积温均呈负相关，随着有效积温的减少，萌芽、展叶延迟。开花期与2—4月的平均最低气温呈负相关，随2—4月最低气温降低，花期延迟。成熟期与5—6月光热条件呈正相关，与水分条件呈负相关。葡萄果实成熟期主要决定于果实生长期的积温，元谋县4—6月的高温干燥气候条件有利于葡萄的成熟。

葡萄果实膨大处理多在盛花末期和盛花期15 d左右进行，果子成熟主要取决于果实生长期的积温，全年增暖可使果实生长期缩短，物候现象提前[15]，物候变化的驱动因子主要是气候变化和农业管理措施变化两大影响因子，气候变化是主动驱动因子，对作物物候变化起决定作用[16]，在葡萄栽培果实处理环节，随着葡萄开花期延迟，葡萄果实膨大处理应当相应延迟。

品种区域化优化布局是云南葡萄产业能否顺利发展的关键问题之一[17]。干热河谷地区种植葡萄，要选择极早熟、早熟和中熟葡萄品种种植，如元谋县种植早熟品种无核白鸡心，充分利用冬季光热资源，结合简易的保温促早设施，10月下旬修剪，11月初用单氰胺进行破眠，3月下旬果实成熟，4月份上市，填补市场空白。