四川眉山晚熟柑桔果实冻害调查与影响因素分析

2022-12-22杨万云彭良志李奇穗何义仲淳长品

中国南方果树 2022年6期

杨万云，曾瑶，彭良志，袁梦，李奇穗，何义仲，淳长品

(1 西南大学柑桔研究所/国家柑桔工程技术研究中心/中国农业科学院柑桔研究所，重庆，400712；2 眉山市东坡区农业农村局，四川眉山，620010；3 眉山市气象局，四川眉山，620010)

近年来，我国晚熟柑桔种植面积持续增加。其中，四川省晚熟柑桔面积已达15.3万hm2，产量210万t，成为我国著名晚熟柑桔产区。晚熟柑桔需挂果越冬至翌年1—5月成熟上市[1-2]。柑桔果实只能短时间忍受-2 ℃左右低温，相对于树体更易遭受冻害[3]。近几十年，全球气候异常，我国柑桔产区已遭遇多次低温冻害，晚熟柑桔果实受冻较严重，限制了其种植发展[4-7]。

2020年12月至2021年1月我国多个柑桔产区遭受极端低温天气，造成多地柑桔受冻，四川盆地晚熟柑桔果实冻害尤为严重，留在树上的果实超过一半受冻，大部分受冻果实失去商品价值，损失达数十亿元。前人对柑桔树体冻害有较多研究[7-10]，但少有针对晚熟柑桔果实低温冻害的研究报道。目前，对柑桔果实冻害发生规律，特别是在地形多变、栽培管理方式差异较大和防冻措施不同的情况下的冻害规律，不甚明了。在此次冻害过后的2021年2月，我们对四川眉山市的晚熟柑桔开展了系统性调查，以探索晚熟柑桔果实冻害规律及影响因素，为晚熟柑桔果实冻害预防提供参考。

1 材料与方法

1.1 调查地点、时间与材料

1.2 调查内容

选代表性柑桔园进行调查，调查内容(果实冻害影响因素)包括品种、地形、海拔、坡向、树体状况、土壤管理、防寒措施和果实着生部位等。选择调查树时，排除果园中心区域和外围果树，单株小区，每个影响因素至少10次重复，记录每株树各受冻级别的果实数量和比例，并计算冻害综合指数。

1.3 调查方法

1.3.1 区县间比较针对眉山市东坡区、彭山区、丹棱县、仁寿县和青神县的不知火、春见和沃柑进行调查统计，每个区县的每个品种选择至少4个砧木、树龄、树势和生产条件一致的果园，调查统计果实受冻情况，计算冻害综合指数。

1.3.2 品种间比较一是对眉山主栽晚熟柑桔品种进行抽样调查，统计受冻情况，品种包括沃柑(含091无核沃柑，下同)、春见、不知火、明日见、大雅、W·默科特、塔罗科血橙，以及留树越冬的爱媛28号(红美人)，每个品种的调查选择中等树势、浅丘建园和管理水平基本一致的果园，树龄除明日见为4年外其余均为6年。二是选择3个分别位于青神县鸿化村、东坡区正山口村和盘鳌村的基地果园，每个基地都有相同砧木、树龄、树势、地形和防寒措施的不知火、春见和沃柑。

1.3.3 地形间比较选择眉山地区位于平地、浅丘、洼地、坡地的果园，坡地果园的调查分为坡底、坡中和坡顶3个坡位，每种地形均调查3个常见品种：春见、不知火、沃柑，每个品种调查3～6个砧木、树龄、树势和生产条件基本一致的果园。眉山柑桔种植主要集中在海拔330～600 m，以海拔每上升50 m划分一个区间(330～379 m，380～429 m，430～479 m，480～529 m和530～579 m)，每个海拔区间每个品种调查4个砧木、树龄、树势和生产条件基本一致的果园。坡向方面，不知火选择3个、沃柑和春见各选择5个砧木、树龄、树势和生产条件基本一致且含不同坡向(阴坡和阳坡)的果园进行调查。

1.3.4 树体挂果量间比较树体挂果量的调查每个品种选择3个果园，分别调查单株产量分别为15～25、30～40和45～55 kg的植株。不同果园内相同品种砧木、树龄一致，沃柑和春见为6年，不知火为10年。

1.3.5 防寒措施间比较眉山晚熟柑桔防寒措施以生草栽培、套袋和树冠覆盖薄膜为主。生草栽培的调查，选择3个生产条件一致的基地，每个基地选择6个砧木、树龄、树势基本一致的果园进行调查统计，其中3个生草果园，3个清耕果园。选择的生草果园为生草区域大于全园(除树盘外)面积的90%，草茂密且高度不低于10 cm。套袋的调查，每个品种选择3个生产条件基本一致的基地，每个基地选择3个砧木、树龄、树势基本一致的果园，每个果园至少有未套袋、套单层袋和套双层袋(含外面再加套报纸)3种情况中的两种。覆盖的调查，选择3个生产条件基本一致的基地，每个基地选择4个砧木、树龄、树势基本一致的果园，每个果园至少有覆盖防寒布、覆盖塑料膜和未覆盖3种情况中的两种。

2）由于日常注水水质监测只在注水增压泵出口一个取样点进行，导致注水系统每个设备的处理效果不能及时有效监测，给问题的排查带来了极大困难。注水系统恢复正常后，在固定用水量的前提下，对注水系统各个关键节点进行V30及粒子中值加密取样监测，建立注水水质更换填料后的原始数据，方便日后注水系统水质问题的对比分析排查[7]。

1.3.6 结果部位间比较针对不同海拔(330～379 m，380～429 m，430～479 m，480～529 m和530～579 m)、地形(平地、浅丘、洼地、坡底、坡中和坡顶)和防寒措施(生草+覆盖，生草+无覆盖，清耕+覆盖和清耕+无覆盖)，分别调查树冠顶部、中部、下部和内膛果实受冻情况，选择3个生产条件基本一致的基地，每个基地调查3个砧木、树龄、树势基本一致的果园。

1.4 柑桔果实冻害等级分级标准

参考胡仕碧等[11]对夏橙果实冻害的分级，结合冻害发生后的柑桔果实受冻表现、落果情况和对商品性的影响，将柑桔果实冻害等级划分为5个等级：0级为无冻害，1级为轻微冻害，2～3级为中度冻害，4级为严重冻害。各冻害等级对应的指标见表1。

表1 柑桔果实冻害分级指标[11]

1.5 数据分析

冻害综合指数参考文献[12]的计算方法，冻害综合指数/%=∑[(各级冻害株数×相应级数)/(调查总株数×最高冻害级数)]×100。冻害综合指数越高，受冻程度越高。

方差分析使用IBM SPSS Statistics 25，采用单因素ANOVA分析的最小显著性差异法(LSD)比较差异显著性(α=0.05)，数据格式为“平均值±标准误”。

2 结果与分析

2.1 气象站与田间气象哨最低气温的差异

根据气象站数据，眉山市低温主要出现在1月，2020年12月至2021年1月的冻害主要发生期在1月上旬和中旬。2021年1月眉山市全域出现4次共8 d的0 ℃下低温，分别是1月1日、7日、8日、12日、13日、14日、18日和19日，东坡区、彭山区、仁寿县、青神县和丹棱县气象站记录的极端低温分别为-1.4、-1.5、-3.7、-2.2和-1.2 ℃，表现为仁寿县<青神县<彭山区<东坡区<丹棱县。对比发现，1月1日、8日、11日、12日、13日、14日、18日和19日东坡区气象站记录的最低气温为1.10、-0.20、0.20、-1.40、-0.20、0.40、0.50和1.50 ℃，最低气温均未低于-2 ℃；而东坡区3个果园气象哨记录的最低气温分别为-2.24、-2.06、-2.30、-4.50、-2.69、-3.18、-3.20和-2.21 ℃，最低气温都低于-2 ℃，与气象站记录的最低气温分别相差2.30、1.00、2.26、2.61、2.10、3.30、3.42和3.57 ℃(见表2)。这表明，即使气象站的最低气温未达到柑桔果实冻害发生温度，但田间或已达果实冻害温度。

表2 2021年1月眉山市柑桔果实冻害期间各区县气象站日最高气温、最低气温和气象哨最低气温

2.2 各区县间比较

调查结果看出，各区县晚熟柑桔果实冻害程度差异不显著，其中，仁寿县和青神县的冻害程度有重于丹棱县和彭山区的趋势(见图1)。这与1月仁寿县和青神县的最低温度较其他区县更低的情况基本吻合。

注：误差线为标准误；不同小写字母表示相同品种不同区域之间差异显著(p<0.05)。

2.3 品种间比较

在眉山市范围内整体比较不同品种果实的冻害程度，沃柑冻害重，清见冻害轻，其他品种冻害程度界于这两个品种之间，品种间冻害综合指数最大相差8.3倍(见图2)。大体上呈现如下规律：(1)小果的比大果的更易受冻，如沃柑果实最小，受冻最重，与除春见外的其他品种差异显著；(2)树冠外围结果的比内膛结果的更易受冻，明日见和塔罗科血橙以内膛结果为主，受冻较轻，与春见和沃柑差异显著；(3)皮薄的比皮厚的更易受冻，春见、大雅和不知火这3个品种是姐妹系，但不知火和春见皮更厚，受冻轻。

注：误差线为标准误，不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。

比对同一个果园不知火、春见和沃柑果实的冻害程度，发现受冻程度总体表现为沃柑最重，不知火最轻，春见居中(见图3)。

注：误差线为标准误，不同小写字母表示相同地点不同品种之间差异显著(p<0.05)。

2.4 地形(坡位)间影响

调查结果看出，地形对不知火和春见果实冻害程度的影响显著，坡位对春见果实冻害程度的影响显著，坡位对不知火果实冻害程度的影响不显著。对不知火和春见而言，不同地形的冻害程度表现为洼地最重，平地和浅丘其次，坡地最轻。对春见而言，不同坡位的冻害程度表现为坡底最重，坡顶最轻，坡中居中。地形和坡位对沃柑果实冻害程度的影响均不显著(见表3)。

表3 不同地形(坡位)的晚熟柑桔果实冻害程度比较

调查结果看出，总体上阴坡的冻害程度大于阳坡，冻害指数最小相差5.31%，最大相差18.35%(见图4)。

注：不同小写字母表示同坡向不同品种间差异显著(p<0.05)，*表示同品种不同坡向之间差异显著(p<0.05)。

调查结果看出，在眉山柑桔种植海拔范围内，随着海拔上升，果实受冻程度下降，果实冻害程度与海拔呈负相关，海拔对果实冻害影响很大，冻害指数最大相差近7倍(见图5)。

注：不同小写字母表示同品种不同海拔区间之间差异显著(p<0.05)。

2.5 树体状况(挂果量)间比较

调查结果看出，挂果量对果实冻害程度影响显著，挂果量大的冻害重，挂果量小的冻害轻(见图6)。树势与挂果量密切相关，结果多的树势较弱，结果少的树势较强。树势除了影响树体和果实糖分与抗性物质积累外[13]，也影响夏梢和秋梢的萌发数量和质量，结果少的树夏梢和秋梢数量多而充实，对果实有遮蔽作用，可直接减少果面霜冻。

注：不同小写字母表示相同品种不同挂果量之间差异显著(p<0.05)。

2.6 防寒措施间比较

眉山晚熟柑桔果实套袋普及率高，套袋种类主要为单层袋、双层袋及单层袋+报纸遮盖。调查结果看出，总体上，未套袋果实冻害重，套袋的冻害轻(见图7)。

注：不同小写字母表示相同品种不同套袋之间差异显著(p<0.05)。

调查结果看出，果园生草对减少柑桔果实冻害有明显作用，春见生草果园的冻害程度显著低于清耕园(见图8)。柑桔园冻害几乎都是辐射霜冻[5]，发生在寒潮过后晴朗无风的凌晨，特别是晴朗无风又干燥的凌晨。果园生草减轻冻害的机制可能与草能有效减少或减缓地面的长波辐射，从而有效阻止了果园温度在无风晴朗凌晨的快速下降有关。

注：*表示同品种不同耕作情况间差异显著(p<0.05)，不同小写字母表示同耕作情况不同品种间差异显著(p<0.05)。

树冠覆盖可直接阻隔树体和大气的对流散热，同时减少树冠热量以长波辐射的方式散失。眉山晚熟柑桔的树冠覆盖材料主要有3种，最常用的是无色薄膜，其次是白色防寒布，少量用黑色遮阳网。调查结果看出，总体上，未覆盖的果实冻害重，覆盖防寒布的受冻轻，覆盖塑料薄膜的其次(见图9)。

注：不同小写字母表示同品种不同覆盖情况之间差异显著(p<0.05)。

2.7 结果部位间比较

对春见而言，仅在海拔380～429 m时，树冠不同部位果实冻害程度差异显著，内膛果实受冻程度较其他部位更轻。对不知火而言，树冠不同部位果实的冻害程度无显著差异，可能是由于不知火果实冻害较小的原因。对沃柑而言，仅在海拔330～379 m时，树冠不同部位果实冻害程度差异有显著性，内膛果实受冻程度较其他部位更轻。总体上，在调查海拔范围内，随海拔升高，相同树冠部位果实的冻害越轻(见表4至表6)。

表4 不同海拔条件下春见树冠不同部位果实冻害综合指数的差异 %

表5 不同海拔条件下不知火树冠不同部位果实冻害综合指数的差异 %

表6 不同海拔条件下沃柑树冠不同部位果实冻害综合指数的差异 %

对于不知火和春见而言，均是仅在浅丘地形下，树冠不同部位果实的冻害程度有显著差异，即内膛果实冻害显著低于其他部位。对于沃柑而言，浅丘、坡底和坡中的内膛果实冻害均显著低于其他部位果实。浅丘地形下3个品种均表现为内膛果冻害最轻。各地形之间的冻害规律基本与“2.4”的结果一致(见表7至表9)。

表7 不同地形条件下不知火树冠不同部位果实冻害综合指数的差异 %

表8 不同地形条件下春见树冠不同部位果实冻害综合指数的差异 %

表9 不同地形条件下沃柑树冠不同部位果实冻害综合指数的差异 %

对于不知火而言，生草条件下树冠不同部位果实冻害程度差异显著，以内膛果实冻害较低，清耕条件下树冠不同部位果实冻害程度差异不显著；除清耕无覆盖条件下的内膛果实冻害程度显著高于生草条件下内膛果实外，其他相同树冠部位不同防寒方式(不同生草和覆盖条件的组合)之间无显著差异。对于春见而言，相同生草和覆盖条件下，树冠各部位差异均不显著；相同部位，清耕无覆盖果实冻害重，生草且覆盖条件下果实冻害轻。对于沃柑而言，生草无覆盖和清耕覆盖条件下，树冠不同部位之间以内膛的果实冻害程度较低；除树冠下部果实不同防寒方式之间冻害无显著差异外，其他相同树冠部位总体上以清耕无覆盖的冻害重，生草且覆盖的冻害轻。可见，在多数情况下，树冠各个部位在“生草+覆盖”条件下果实冻害程度低，而在“清耕+未覆盖”条件下受冻程度高，这在春见果实上表现最突出。覆盖对春见果实的冻害影响大于生草，无论清耕或生草，覆盖减小的冻害综合指数大于生草减小的冻害综合指数，说明覆盖的防冻作用好于生草(见表10至表12)。

表10 生草和覆盖条件下不知火树冠不同部位果实冻害综合指数的差异 %

表11 生草和覆盖条件下春见树冠不同部位果实冻害综合指数的差异 %

表12 生草和覆盖条件下沃柑树冠不同部位果实冻害综合指数的差异 %

3 讨论

根据前人研究，柑桔冻害的发生与气象学因素和植物学因素相关的多种因子有关。气象学因素包括低温强度、低温持续时间、低温前后天气状况、光强以及影响气象学因素的其他因子(如地形地势、地理位置和柑桔园位置)等[3，5，14-19]。植物学因素包括柑桔品种、砧木、树龄、树势、器官、肥水管理、挂果量和果实大小等[3，15，17，20，21]。此外，防寒措施在低温冻害中有重要影响[3，22-24]。谢远玉等[25]对2009年1月中旬赣南遇强冻天气下脐橙树体的冻害情况进行调查发现，冻害指数与极端低温呈显著负相关，与极端低温出现的累计时间和最长持续时间则呈显著正相关。说明，柑桔发生冻害不仅仅与极端低温有关，还与低于临界温度持续的时间相关。柑桔果实冻害的发生往往需要低于-2 ℃的低温，在本次调查中，只有仁寿县和丹棱县气象站记录温度出现过低于-2 ℃的低温(分别为-3.7和-2.2 ℃)。根据朱春钊[26]和张梦娇等[27]在重庆市长寿区浅丘柑桔园的研究，最低气温的特点为气象站>气象哨>柑桔树冠，果园实际的最低气温往往比气象站最低温度要低1～4 ℃。因此，即使气象站记录的最低温度为-1～2 ℃，但果园仍有可能出现-2 ℃以下、可导致果实冻害的低温。

就柑桔树体冻害而言，不同的柑桔品种抗冻能力相差较大[3，5，14，17]，如：柠檬类只能耐-3～-5 ℃的低温，温州蜜柑能耐-7～-9 ℃的低温；但通常认为柑桔果实只能短时间忍受-1.5～-2 ℃的低温，且不同品种间果实的耐低温能力差异小。本次调查发现，不同柑桔品种间果实冻害程度有明显差别，沃柑和春见果实冻害较严重，清见、塔罗科血橙、爱媛28号、W·默科特和明日见较轻。需要说明的是由于存在栽培管理和防寒措施等不一致的情况，此调查结果并不能完全反映各品种的抗冻特性。2022年2月，广西南宁在最低气温未降至0 ℃的情况下，沃柑出现大量果皮冷害斑，反映了沃柑果实不耐冻。在本次调查中，沃柑果实冻害最严重，还可能与沃柑因果实较小和挂果量大而不套袋、树枝下垂导致果实直接暴露或靠近地面有关。

海拔与地形对柑桔冻害程度的相关性高：海拔较低的地方多为洼地、谷底和坡谷，易聚集冷空气，温度最低，因而冻害较严重[26]；由于逆温层的作用，随着海拔升高，温度相应升高，受冻程度降低[28-29]。在本次调查中，眉山地区晚熟柑桔果实冻害程度与海拔呈负相关，即冻害程度随海拔升高呈下降趋势，330-379 m为冻害程度最小的海拔区间。此结果与周席华等[30]在湖北三峡库区的调查结果(冻害程度随海拔增加而增加)不同。这是因为眉山多为浅丘地形，海拔高度有限，海拔上升高度仍在逆温层范围内。

挂果量影响树势，树势影响抗性，一方面是因为树势影响植物体内抗性物质的累积[13，22，31-33]，另一方面茂密的枝梢可以减少霜雪直接接触果实的概率，为果实提供了缓冲空间，树势越弱的树受冻程度越高。因此，对于同龄结果树而言，结果越多，树势相对越弱，果实受冻的可能性和程度就越大。

生草栽培是柑桔常用的栽培模式，生草可以改变果园小气候，提高土壤肥力和含水量，进而影响果树生长和树势，且生草能减少地面的长波辐射，减缓温度下降，所以生草的果园具更强的耐低温能力[34-36]。果实套袋和树冠覆盖是晚熟柑桔最常用的防寒防冻措施，均具有良好的防冻效果[37]。树冠覆盖材料有塑料薄膜、防寒布和遮阳网等[24]，都有提高内部温度、减缓内部温度降低至临界温度的时间、减少低温持续时间以及避免树体和果实直接接触霜雪的作用。其中，防寒布的效果最好。在生产上，应在低温来临前完成覆盖，在温度快速回升前掀开覆盖物，否则与覆盖物接触的枝梢易烫伤。

在冷空气袭来时，树冠不同部位降低至冻害临界低温所需时间和低温持续时间不同，故树冠各部位果实在低温下的受冻程度可能不同；霜雪直接接触树体或果实，对其造成低温冻害，树冠不同部位接触到霜雪的情况不同，故冻害程度也会有所区别。树冠顶部易接触霜雪，树冠下部离冷空气更近，故在各栽培条件下冻害最严重，树冠中部介于树冠顶部和下部之间，受冻程度也介于两者之间，但这3个部位之间的冻害综合指数差异并不显著；树冠内膛降低至临界温度所需时间更长，低温持续时间更短，受冻程度显著降低。坡地中上部的柑桔应尽可能给予覆盖，保护树冠顶部的果实。在生草栽培情况下，树冠下部果实受冻程度小，所以平地和坡底的柑桔可以采用生草栽培保护树冠下部果实。在生产上因树冠过大而不能完全遮盖，导致清耕果园树冠下部的冻害较为严重，若能采用“生草+覆盖”栽培管理，则可使树冠各个部位的果实得到有效保护。

在调查中还发现，大型水体对减轻冻害的作用明显。如：东坡区多悦镇宋坪山，果园最高海拔达586 m，遭遇强降雪天气，但冻害程度多为0级和1级，原因是其毗邻河流和大型水库，水的热容较大、低温天气有放热保温的作用[3]。此外还发现，种植密度大的果园受冻更轻；水分充足的果园较不易受冻；同一个受冻果实，上半部分比下半部分的冻害更严重，可能是霜雪接触上部所致。