丹东蓝莓种植区气候条件影响分析

董海涛,刘 娥,李如楠,单璐璐,谭丽静

(1.丹东市气象局,辽宁 丹东 118000; 2.丹东农业科学院,辽宁 凤城 118109)

蓝莓是杜鹃花科越橘属的多年生小浆果,果实呈现蓝色或红色[1],其发源地和主栽区均在北美[2],主要栽培品种有高丛蓝莓、矮丛蓝莓和兔眼蓝莓[3]。 丹东地处辽宁东南部,属暖温带湿润性季风气候,温、光、水气候条件适宜蓝莓生长,是辽宁省种植面积最大区域,面积已达1.4 万hm2,产量达到3 万t,占全省总产量的80%以上,蓝莓逐步成为丹东市经济发展支柱型特色产业[4]。 由于气候、土壤和地貌等自然条件是制约蓝莓生长发育和形成产量品质的前提和基础[5],而气候条件是决定着蓝莓适宜种植的关键因素之一[6～7]。 因此,科学有效开展对蓝莓气候条件适应性的研究是非常必要的。

现有关蓝莓气候适宜条件分析的研究较多,如郑泽华等对青浦区蓝莓花期、果期和成熟期不同等级旱涝发生频率和变化特征进行分析,结果表明,青浦区蓝莓花期和果期有干旱化发展趋势,成熟期则向湿润化发展,整体上湿润发生频率多于干旱发生频率[8]。 徐艺格等围绕辽宁潜在的灾害性气象障碍对蓝莓产业的影响,并结合实践经验,对蓝莓始花至采摘结束期间因气候变化造成的受灾情况进行了归纳总结[9]。 莫建国等采用相关分析法分析各气象要素对蓝莓品质的影响,初果期—盛果期的温度、降雨量及日照时数对蓝莓果实品质的影响较大,低温阴雨、降雨过多是影响蓝莓品质的主要不利气象因素[10]。 本文以1991～2020 年丹东地区4 个国家级气象观测站的气温、降水和日照时数等资料为基础,综合丹东地区气候条件对蓝莓种植的影响,从多个角度来探讨气候资源的时间和空间变化特征,为蓝莓科学种植提供参考依据。

1 种植地概况

丹东市位于亚欧大陆东岸,地处辽宁省东南部鸭绿江西北岸,位于东经123°22′～125°42′,北纬39°43′～41°09′。 地势北高南低,多山地丘陵,南部为沿海平原和黄海,中北部是长白山脉向西南延伸的支脉,自然概貌可概括为“七山一水分半田,半分道路和庄园”。 丹东地区属于暖温带湿润性季风气候,主要特点是:春季多雨湿润,夏季暴雨频繁,秋季天高气爽,冬季严寒较少[11]。 生长季阴雨天较多,光照资源分配不均,但水资源丰富,适于多种农作物、林果等种植。 气象灾害对农业的影响较大,各种气象灾害频发,区域性较强、季节性分明,造成了农业生产的不稳定性。 丹东最严重的农业气象灾害是洪涝灾害,历来灾荒年份,多为洪涝所致。 其它还有大风、冰雹、干旱、低温冷(冻)害、连阴雨等。

到2022 年底,丹东蓝莓种植面积达4 666.7 hm2,约占全国蓝莓总面积的8.5%左右,总产量达3.5 万t,占全国总产量的10%左右。 主要品种有蓝丰、杜克、瑞卡、自由、北陆、醉婆等。 主要种植县(区)分布在凤城、东港、宽甸3 县和振安区(表1)。

表1 丹东主要蓝莓品种种植面积

2 适宜指标对比分析

蓝莓喜欢温暖、湿润的气候条件,对于环境的适应性很强。 根据适宜蓝莓生长的气象指标,将丹东的4 个主要的蓝莓种植县(区)的气候条件与适宜蓝莓生长的气象指标进行对比分析。 从表2 中可知,丹东蓝莓主要种植县的年平均气温7. 7 ～9. 6 ℃,年极端最低气温-33. 5 ～-25.0 ℃,1 月中旬的平均气温-7.0 ～-10.9 ℃,6 ～8 月平均气温21.8～22.6 ℃,年最高气温≥32℃ 的日数2.4～8.8 d,年降水量878.7～1 052.3 mm,6 ～8 月平均最低气温17.6～19.5 ℃,丹东除了年极端最低气温偏低(凤城和宽甸)和1 月中旬平均气温偏高外(东港和振安区),其余都达到适宜区的标准。

表2 丹东蓝莓主要种植县气象条件与适宜指标对比

3 蓝莓主要种植区气候特征分析

3.1 温度条件

温度条件是蓝莓生长发育过程中的关键气象因素之一,影响根系生长和果实成熟。 对蓝莓的生长发育起着决定性作用,丹东蓝莓主要种植县生育期温度与适宜温度指标比较。 从表3 中可以看出,各项指标都处在适宜范围内。 由表3 得知,丹东蓝莓主要种植县萌芽期平均温度为8.7～9.6 ℃,花期平均温度13.5～14.2 ℃,坐果期平均温度为15.0～15.6 ℃,果实生长期平均温度为17.5～18.1 ℃,果实着色期平均温度为21.7～22.4 ℃,成熟采收期平均温度为23.2～24.0 ℃,落叶期平均温度为9.1～11.9 ℃。

表3 丹东蓝莓主要种植县生育期月降水量 (mm)

表3 丹东蓝莓主要种植县生育期温度指标对比 (℃)

统计了1991～2020 年丹东地区蓝莓生长季(4～8 月)各月气温时间变化特征,从图1 可以看出,总体来看,各月气温平均值整体上呈升高趋势,平均升高幅度0.18 百分点/10 年,其中5 月升高幅度最大,为0.21 百分点/10年,4 月升高幅度最小,仅为0.009 百分点/10 年,十分不显著。 从各月来看,30 年间4 月平均气温变化幅度最大,月平均最低为6.9 ℃,最高为11.5 ℃,相差4.6 ℃,适宜蓝莓生长月平均气温占比为80%,其他月平均气温均满足蓝莓生长所需热量条件,主要原因是4 月东北冷涡影响较为活跃,导致气温偏低,回暖缓慢,也是丹东地区发生“倒春寒”关键时期,对蓝莓种植产生一定影响。 4 ～8月月平均气温整体变化较为平缓,月平均最低为18.0 ℃,最高为19.2 ℃,相差1.2 ℃,进一步说明丹东地区在蓝莓生长季有充足热量条件,对蓝莓生长发育起到关键性作用。

图1 1991～2020 年丹东地区蓝莓生长季各月平均气温的时间分布

1991～2020 年丹东地区蓝莓生长季(4～8 月)各月气温空间变化特征较为显著(图2),从整体看,南部明显高于北部地区,8 月南北地区气温较差最大,为1.5 ℃,其次是4 月为0.9 ℃,6 月和7 月最小,为0.6 ℃。 从各月气温空间分布看,4 月和8 月平均气温分布特征基本一致,由东北向西南方向逐渐递增,凤城地区是月平均气温的高值区,宽甸为低值区;5 月平均气温分布由东向西逐渐递增,凤城为高值区,宽甸和东港低值区;6 月同5 月平均气温分布特征;7 月和整个生长季(4～8 月)气温分布特征相同,进一步说明7 月平均气温代表着丹东地区蓝莓作物热量总体情况,热量多少直接影响蓝莓的产量和品质。

图2 1991～2020 年丹东地区蓝莓生长季各月平均气温的空间分布

3.2 水分条件

蓝莓适宜栽种在疏松度高、通气良好的土壤环境中,要求土壤环境湿润但不易发生积水涝渍[12]。 适宜的土壤水分有利于蓝莓生长发育,特别是果实生长期需要充足的水分,水分偏少会严重影响蓝莓植株的生长发育和蓝莓果实的大小,雨水偏多会导致蓝莓枝叶徒长、花朵数量大幅度减少、蓝莓的品质和口感变差[13]。 在生长季节(4～8 月)月平均降水量不小于50 mm,总降水量在500 ～600 mm 之间就能满足果树生长发育的需要。 从表4 可见,4～8 月丹东蓝莓主要种植县的月总降水量662. 1 ～811.7 mm,平均月降水量132.4 ～162.3 mm,满足蓝莓生长所需的水分条件。 计算了1991～2020 年丹东地区蓝莓生长季(4～8 月)各月降水量时间变化特征,从图3 可以看出,总体来看,各月降水量变化趋势有较大差异,4 月、5月、8 月同4～8 月蓝莓生长季降水量呈增多趋势,其中8月增多幅度最大,为44.3 百分点/10 年,其次是5 月11.1百分点/10 年,4 月最少,仅为1.6 百分点/10 年;6 月和7月降水量呈减少趋势,减少幅度分别6.3 百分点/10 年,26.0 百分点/10 年。 进一步说明了丹东地区受气候变化影响,降水集体时段后延趋势显著,对于早熟和中熟品种蓝莓,在年景偏差情况下,需要加强水分管理,确保蓝莓生长所需的水分条件,而对晚熟品种需要做好强降水和连阴雨等灾害性天气防范。

图3 1991～2020 年丹东地区蓝莓生长季各月降水量的时间分布

表4 丹东蓝莓主要种植县生育期月日照时数 (h)

1991～2020 年丹东地区蓝莓生长季(4～8 月)各月降水量空间变化特征存在着差异(图4),从整体来看,东北地区略高于西南地区,其中7 月各地区降水量相差最大,为33.2%,其次8 月为25.8%,4 月最少仅为10.2%。 从降水量集中区域来看,4 月和5 月东部地区降水量多于其他地区,主要集中在振安区附近;6 月、7 月和8 月北部地区降水量多于其他地区,为降水集中区域,主要集中在宽甸。 从降水量空间分布来看,宽甸和振安区降水更有利于蓝莓生长,其他地区需要适时开展浇灌以补充蓝莓生长所需水分。

图4 1991～2020 年丹东地区蓝莓生长季各月降水量的空间分布

3.3 光照条件

蓝莓在生长发育过程中对光照条件要求较高,尤其在初果期至果实成熟期是果实品质形成的关键因素,对蓝莓果实中糖分的积累有着十分重要的作用。 适宜蓝莓生长的年平均日照时数需要大于2 000 h,4～8 月日照时数超过900 h(相当于6 h/d 以上)就可以满足蓝莓生长发育。 从表4 可见,丹东蓝莓主要种植县区的常年平均日照时数为965.3～1 023.3 h,每天日照时数为8.0～8.5 h,完全满足蓝莓生育期所需的光照条件。

通过图5 分析了1991～2020 年丹东地区蓝莓生长季(4～8 月)各月日照时数时间变化特征,总体来看,只有7月日照时数变化趋势变化不显著,其中4 月和6 月气候变化率为偏少趋势发展,分别为0.26 百分点/10 年、和2.1百分点/10 年;5 月、7 月和8 月以及4～8 月日照时数为偏多趋势发展,其中7 月增幅最多,为14.3 百分点/10 年,但同时7 月也是日照时数最少的月份,正是蓝莓果实着色的关键期。

图5 1991～2020 年丹东地区蓝莓生长季各月日照时数的时间分布

从年际变化来看,月日照时数存在着较大波动,其中7 月日照时数波动最大,最多年份(2020 年)和最少年份(2004 年)相差222.9 h。 进一步说明了丹东地区虽然整体上日照时数满足蓝莓生长的热量条件,但个别年份,因降水量偏多,出现阴雨寡照,导致蓝莓果实成熟期延缓,含糖量降低,影响品质和口感,需要加强蓝莓品种选择和种植区域规划。

图6 为1991～2020 年丹东地区蓝莓生长季(4～8 月)各月日照时数的空间变化特征,从整体来看,中部地区明显高于南北地区,其中5 月各地区日照时数偏差最大,为23.0 h,4 月偏差最小,为13.7 h。 因此,丹东中部地区更有利于蓝莓种植,与实际种植情况较为符合(丹东蓝莓种植80%以上集中在中部地区),而其他地区日照均满足蓝莓生长所需的热量条件。

图6 1991～2020 年丹东地区蓝莓生长季各月日照时数的空间分布

4 小结

4.1 丹东蓝莓主要种植区生长环境比较好,光照充足(2 173.2～2 576.4 h/年),温度条件比较适宜(年平均气温7.7～9.6 ℃)、水分条件比较适宜(年降水量878.7 ～1 052.3 mm),除了年极端最低气温偏低(凤城和宽甸)和1月中旬平均气温偏高外(东港和振安区),其余都达到蓝莓种植适宜区的标准。

4.2 30年间丹东蓝莓主要种植区气候特征分布,气温条件除了4月的适宜蓝莓生长月平均气温占比为80%外,其他月平均气温均满足蓝莓生长所需热量条件,而7 月平均气温代表着丹东地区蓝莓作物热量总体情况,热量多少直接影响蓝莓的产量和品质;水分条件月总降水量662.1～811.7 mm,满足蓝莓生长所需,但由于受气候变化影响,降水集中时段后延,对于早熟和中熟品种蓝莓,在年景偏差情况下,需要加强水分管理,而对晚熟品种需要做好强降水和连阴雨等灾害性天气防范;光照条件完全满足蓝莓生育期所需,中部地区更有利于蓝莓种植。

4.3 在露地蓝莓种植过程中,除了考虑基本的气候条件外,还要充分考虑该地区的气象灾害风险和小气候环境影响,需要根据实际监测的气象数据进行有效调控,以满足蓝莓生长所需的温、光、水气象条件,确保蓝莓产业发展科学规范有序。