不同春季气候类型对杧果丰产效应及其开花期适宜气象指标初探与构建

罗 慧,宋傲宇,苏俊任,文 裕,方中斌,林凤昌,黄丞珏,李界秋

(1 广西大学农牧产业发展研究院,南宁,530005;2 广西大学农学院,南宁,530005;3 广西农业职业技术大学,南宁,530007;4 广西南宁市良庆区那陈镇农业服务中心,南宁,530231)

杧果MangiferaindicaL.是重要的热带水果,享有“热带果王”的美誉,具有较高的经济价值[1]。广西是我国杧果生产重要基地,据统计,截至2020年底,广西杧果种植面积10.39万hm2,产量95.0万t,是广西老区和山区实现乡村振兴的支柱产业之一。影响杧果丰产稳产最主要的自然条件是气候,花期低温阴雨天气是发展杧果生产的最大障碍[2]。广西杧果开花期2月中旬至4月上旬,正值广西春季低温阴雨天气,较长时间内气温明显下降并伴随连绵阴雨频发,影响杧果开花、传粉和受精,甚至造成烂花、落花和幼果大量脱落,是影响杧果丰产稳产的主要不利因素[3-5]。近年来,杧果开花期遇上高温(日最高温≥32.0 ℃)或高温伴“干热风”也时有发生,导致花柱干枯过快,授粉受精困难,致使幼果败育、畸形和脱落等[6]。每年春季气候不同,对杧果生产的影响迥异,在春季不同气候类型下减少因低温阴雨或高温对杧果开花、着果的不利影响是确保丰产稳产的关键。有关不同年份春季气候类型对杧果成花、着果及产量等的影响鲜见报道。为此,本文以“台农一号”杧为试材,研究不同年份春季气候类型对杧果成花、着果和产量的影响,及其开花期适宜气象指标,以期为营造适宜开花的果园小气候,确保杧果丰产稳产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验在广西大学农学院教学科研基地杧果园进行,杧果1986年春定植,2009年9月髙接换种,“紫花杧”为中间砧嫁接“台农一号”杧,株行距2.0 m×3.5 m,每667 m2种植95株,植株高度2.3～2.8 m,株间末级梢互有交叉,行间距20～50 cm。果园土壤赤红壤,黏壤土,有机质含量4.75 g/kg,pH值4.80,碱解氮64.4 mg/kg,速效磷33.1 mg/kg,速效钾178.9 mg/kg;施肥、修剪、促花、除草、病虫害防治等管理措施一致。

1.2 方法

气象数据获取:在试验果园按规范要求设立小型自动气象站(MBF30),从该小型气象站获取2018年和2019年2—4月的温度、湿度、降雨量等相关气象数据。

杧果生长结果情况调查。2018年和2019年分别在供试果园选取东南西北中观察记录点5个,2年观察记录点相同,每个点选取相邻3株调查,每年1月下旬开始至开花结束每隔3 d记录观察点植株结果母枝顶芽物候期,记录开花和谢花及谢花后20 d日期;调查各个观察点单株末级梢数、成花枝数,谢花后20 d统计正常果实数量,计算成花率和着果率。单株结果数分别在2018年6月15日和2019年7月2日统计,2018年6月30日和2019年7月13日分别采收每个观察点单株成熟果实10个,称取单果质量后计算各个观察点平均株产、每公顷产量。成花率(%)=成花枝数/总枝数×100,着果率(%)=正常果实数/成花枝数×100,株产=单株果实数×单果质量,每公顷产量=株产×(植株数/667 m2)×15。

1.3 数据分析

数据采用Microsoft excel 2010软件进行计算和制图。

2 结果与分析

2.1 2018年和2019年春季气候条件及类型划分

从表1可以看出,2018年和2019年2—4月平均气温分别为15.3～23.5 ℃和15.8～25.2 ℃,2018年3月平均温度比2019年3月高2.3 ℃,温暖感较强。2018年和2019年2—4月降雨量分别为10.2～31.2 mm和67.6～102.2 mm,累计降雨量分别为116.1 mm和258.6 mm;2018年2—4月降雨量和累计降雨量分别是2019年同期的15.1%、73.1%、35.1%和44.9%,2018年月降雨量减少,干旱少雨明显。2018年和2019年2—4月平均湿度分别为68.0%～72.1%和78.0%～81.3%,平均分别为70.1%和80.0%;2018年2—4月平均湿度比2019年同期各月分别低13.3个百分点、8.5个百分点和7.8个百分点。由于2018年3月比2019年3月温度高2.3 ℃,2—4月降雨量累计只是2019年的44.9%,且湿度较低,据此将2018年划分为春季少雨晴暖天气,2019年划分为春季多雨阴冷天气。

表1 2018和2019年2—4月广西大学农学院“台农一号”杧试验基地气象因子比较

2.2 不同春季气候类型对杧果开花结果的影响

从表2可以看出,2018年杧果初花至谢花的时期为3月13日至3月28日,开花期16 d;2019年杧果初花至谢花的时期为3月25日至4月11日,开花期18 d。2018年初花期比2019年提早12 d,2018年开花期比2019年缩短2 d。可见春季少雨晴暖年份(2018年)始花期明显提前,开花期偏短;春季多雨阴冷年份(2019年)开花期明显推后,开花期略有延长。

表2 不同年份广西大学农学院试验基地“台农一号”杧开花期、成花率、着果率和产量比较

2018年各个观察点的成花率较高,平均成花率达94.1%;2019年成花率较低,平均成花率85.4%,2018年成花率比2019年提高10.2%。说明春季少雨晴暖年份(2018年)有利于杧果花芽分化,促进成花的趋势明显,成花率较高。

2018年和2019年平均着果率分别为54.7%和29.4%,2018年比2019年高86.1%。春季少雨晴暖的2018年比春季多雨阴冷的2019年成花率只高10.2%,而着果率则高86.1%,说明2018年开花期(3月13日至3月28日)间温度、湿度及降雨量等气候条件适合杧果授粉受精,着果率明显提高。

2018年和2019年平均产量分别为44 558.3 kg/hm2和18 236.3 kg/hm2,2018年产量较2019提高144.3%,提高幅度明显。由此可推测,春季少雨温暖晴好的2018年,不仅开花期气候条件适合杧果授粉受精,果实生长期温度、降雨量及湿度也较适宜,保障了果实健康发育,落果减少,达到高产。

2.3 不同春季气候类型开花期主要气象因子比较

温度是影响杧果开花期授粉受精能否顺利进行的关键因子。由表3和图1可知,春季少雨晴暖的2018年开花期和春季多雨阴冷的2019年开花期平均温度分别为20.9 ℃和22.4 ℃,2018年较2019年低1.5 ℃;日最低温分别为14.2 ℃和12.5 ℃、日最高温分别为29.6 ℃和32.7 ℃,2018年比2019年日最低温度高1.7 ℃、日最高温度低3.1 ℃;2018年没有出现日最高温度≥32.0 ℃,2019年出现1 d。从平均气温来看,2018年开花期平均温度更接近杧果开花需要≥20.0 ℃的条件;从对授粉受精影响最大的日最低温度(≤15.0 ℃)和日最高温度(≥32.0 ℃)来看,2018年处于受害温度阈值范围内且离阈值温度较远,2019年则离受害最低温度阈值较近,最高温度则超过受害最高温度阈值。

图1 不同年份广西大学农学院试验基地“台农一号”杧开花期日均气温变化

表3 不同年份广西大学农学院试验基地“台农一号”杧开花期气候因子比较

降雨特别是持续降雨会造成花粉不易散开或将已散发花粉冲刷,减少授粉概率;也会造成空气湿度大,易发生和传播病害导致落花落果。由表3和图2可知,春季少雨晴暖的2018年开花期和春季多雨阴冷的2019年开花期累积降雨量分别为62.5 mm和76.0 mm,2018年是2019年的82.2%;2018年和2019年降雨时间分别为13 d和9 d,日降雨量≥9.8 mm时间分别为2 d和3 d,日最大降雨量分别为10.7 mm和47.8 mm;日降雨量≥9.8 mm的降雨量占开花期降雨量分别为33.0%和94.2%。说明2018年开花期降雨时间虽多但降雨量不大也不集中,对杧果花粉和柱头难以造成冲刷;而2019年则比2018年降雨时间多且单日降雨量大,降雨时间集中,会冲刷杧果花粉和柱头,且降雨期间空气湿度增大,易发生病害。

图2 不同年份广西大学农学院试验基地“台农一号”杧开花期降雨量变化

湿度大可致杧果花药开放慢、花粉不易散开,且易发生和迅速传播病害,影响杧果授粉受精。由表3和图3可知,春季少雨晴暖的2018年和春季多雨阴冷的2019年开花期平均湿度分别为72.6%和81.2%,2018年比2019年低8.6个百分点;日最高湿度≥89.0%的时间分别是0 d和4 d,即2019年开花期第2天和第9～11天即呈现2个高湿度天气过程;最低湿度分别为51.6%和56.1%,2018年比2019年低4.5个百分点。对比可知,2018年平均湿度较低,无湿度≥89.0%的时间,最低湿度小;2019年平均湿度较高,且有2个分布在开花期的高湿度天气过程,会影响杧果花药开放和花粉散发,加大病虫害发生概率。

图3 不同年份广西大学农学院试验基地“台农一号”杧开花期日均湿度变化

2.4 杧果适宜开花期

在生产实践中,难以遇到2018年春季那样比较理想的杧果开花气候条件,其他年份均发生一定程度的低温阴雨天气而影响产量。春季低温阴雨天气的地区可利用杧果花穗再生特性,通过摘花来调控开花期以避开低温阴雨天气,创造有利于杧果生长结果的气象条件,也是保证杧果取得高产稳产的前提和重要措施。本研究试验果园在2018年和2019年栽培管理中,均采用笔者研发的“一种广西南部地区确保杧果花期避过低温阴雨天气的方法”进行花期调节,均获得较好产量。笔者结合2016—2020年2月底至4月温湿度及降雨的记录和分析,通过研究分批摘花后花芽复抽率、花芽萌发至初花所需时间、开花期时段及每次摘花的着果情况等方面,初步探究发现,广西南部地区一般年份杧果3月25日后花朵开放是获得丰产稳产的适宜开花期起点,春季少雨晴暖的年份开花期适当提前10 d左右。此开花期经2016—2022年在广西桂南地区杧果生产检验,能够避过大部分低温阴雨天气影响而获得丰产稳产。各产区可根据这一思路寻找适宜当地的开花期,为杧果开花营造有利的环境条件,保证杧果顺利授粉受精,以获得丰产稳产。

3 讨论

3.1 不同春季气候类型对杧果开花期、成花率和着果率及产量的影响

广西杧果开花期大多为2月至4月上中旬,此时期频发“倒春寒”天气,易出现低温阴雨天气而使花序遭受寒害,授粉受精不良和落花落果。杧果开花期如前期干旱,后期有一定湿度,开花期降雨量少,是杧果成花、开花和结果的气候条件[7]。杧果花期树体营养充足且平衡,光照充足和适宜温湿度是花穗和花器发育良好,提高成花率和着果率,进而提升产量和品质的重要因素[8-10]。冼玉卿等研究结果表明,南宁市1972—1989年间杧果共有4年丰产年份和5年低产年份,其平均总产量分别为114.7 t/年和0.54 t/年,差异显著。丰产年份3月中旬至4月上旬的气象条件为平均气温和日最低温度均较高,雨日少;低产年份则平均气温和日最低温度均较低,雨日偏多[4]。可见,春季气候存在少雨晴暖和多雨阴冷的年份差异,且不同气候类型对杧果产量影响巨大。本研究结果表明,春季少雨晴暖的2018年开花期较2019年提早12 d,说明春季少雨晴暖的气候类型有助于花芽萌发早,且花穗生长速度快,开花期提早,而春季多雨阴冷的气候类型则相反。2018年成花率较2019年高10.2%,可能由于春季少雨晴暖的气候类型光照足,适当干旱促进成花,而春季多雨阴冷的气候类型则可能因光照不足而光合作用较弱和效率低等降低成花率。2018年着果率和产量比2019年分别高86.1%和144.3%,说明春季少雨晴暖的年份开花期和果实生长期气候条件优越,促进果实的生长发育,进而提高产量。

3.2 开花期温度、降雨量和湿度的比较与开花期适宜气象指标

试验结果表明,春季少雨晴暖的2018年比春季多雨阴冷的2019年杧果成花率只高10.2%,但着果率和产量均大幅提高,说明2018年杧果开花期间的温度、降雨量及湿度等环境条件非常适合杧果授粉受精及初胚发育,探讨这些气象数据对确立杧果适宜开花期有重要意义。

杧果授粉受精要求开花期日平均气温≥20 ℃,少低温阴雨天气,日照充足且适当干旱;花粉萌发最适温度25～30 ℃[11-12]。春季少雨晴暖的2018年和春季多雨阴冷的2019年开花期平均温度分别为20.9 ℃和22.4 ℃,2018年开花期温度更接近适宜条件。低温条件下,杧果花粉管生长受抑制,到达胚囊时间延长,会降低受精成功率[13]。低温易形成大量雄花,两性花比例降低;温度20 ℃以下花药不会裂开,25 ℃以上才普遍裂开,因此低温严重影响杧果的正常开花结果[14-15]。如开花期遇连续≥3 d的日平均气温≤12 ℃的天气,则易造成开花受阻,授粉不良,导致着果率低[16]。2018年和2019年开花期日最低温分别为14.2 ℃和12.5 ℃,可见2019年开花期的日最低温度更接近授粉受精的低温受害阈值。但杧果开花期气温达32 ℃以上则不适宜,高温与热风使柱头分泌物干枯,抑制雌蕊发育,影响花粉萌发,导致授粉受精不良[17-18]。2018年无日最高温度≥32.0 ℃,2019年有1 d,两年日最高温分别为29.6 ℃和32.7 ℃,说明2019年开花期的日最高温超过受害高温阈值,使授粉受精受到抑制。由此可知,2018年开花期平均温度接近于理想值,最低温度和最高温度都处于受害阈值范围外,且离阈值较远;而2019年则平均温度偏离理想值较远,日最低温度接近于受害阈值,最高温度则超过阈值;2018年开花期温度适宜授粉受精和提高着果率。

除低温外,病害也是导致着果率低的重要因素[19]。杧果花期主要有2种病害,即炭疽病和白粉病。研究表明,杧果产量与3—4月总降水量呈极显著相关;降雨影响炭疽病当年发病时间和程度,炭疽病菌孢子释放、侵染及果园发病程度均与降雨密切相关;而降水量和持续时间与空气湿度关系密切,当相对湿度达90%以上,平均气温25～28 ℃,炭疽病容易发生和流行[19-22]。3月至4月中下旬为白粉病发生高峰期,相对湿度70%左右有利于该病害发生,干旱条件下同样发病严重[23-24]。有研究发现,在温度一定下,空气相对湿度50%～70%有利于花粉萌发[25]。试验结果表明,与2018年相比,2019年降雨量偏多,平均湿度大;2018年日降雨量≥9.8 mm时间2 d,但由于降雨量少且不相邻,没有日湿度≥89.0%的高湿度天气;而2019年日降雨量≥9.8 mm时间3 d,且降雨量大,持续降雨,形成持续3 d的日湿度≥89.0%的高湿度天气过程。因此,2018年的平均湿度72.6%,且连续4 d符合50%～70%有利于花粉萌发的理想相对湿度天气,有利于授粉受精;而2019年平均湿度81.2%,超出花粉萌发的理想湿度范围,且持续3 d较强降雨引起日湿度≥89.0%,对开花授粉造成较大影响:降雨量大会冲刷花粉和柱头,降雨引起高湿天气不利于花药开放,花粉散发,及易滋生病虫害等不利于杧果授粉受精,加剧落花落果。

综上所述,2019年平均温度偏离理想值较远,日最低温度接近于受害阈值,最高温度则超过阈值;平均湿度远离花粉萌发理想湿度,持续几天较强降雨也不利于授粉受精和着果。从2018年高产量可知,其开花期的各项气象数值是自然年景开花、授粉和受精较为理想的指标,即平均温度20.9 ℃、日最低温度≥14.2 ℃、最高温度≤29.6 ℃,累积降雨量62.5 mm,降雨量≥9.8 mm的天数少且雨量少,雨天不连续,平均湿度72.6%,无日湿度≥89.0%的天气出现。因此,2018年杧果开花期气象指标为适宜指标,可用于指导杧果生产。各杧果产区可以参考其温度指标,依据历年温度回升趋势确定达到该温度的时间段,作为开花起始时间;后通过花期调控技术使杧果开花期全部或大部时段与适宜开花期吻合,以避开低温阴雨天气或花期过迟遭遇高温天气,从而实现丰产稳产。