上海地區葡萄結束自然休眠時間的時空分布分析

孔 莉,史艷姝,辛跳兒,周 宇,李 軍?

(1上海市嘉定區氣象局,上海201821;2上海市氣候中心,上海200030;3中國氣象局上海城市氣候變化應對重點開放實驗室,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,可明顯提升葡萄栽培的效益,因此在設施栽培中占的比例越來越高。葡萄促成栽培成功與否的前提條件是要掌握所栽培葡萄品種的需冷量。研究表明,在葡萄促成栽培中葡萄進入深度休眠后,只有滿足栽培品種的需冷量后才可以升溫,否則會導致花芽不能正常分化,花序退化,不萌芽或萌芽延遲且不整齊,產量和品質下降等問題[1-4]。國內關于葡萄需冷量的研究較多,奚曉軍等[1]研究認為,上海地區促成栽培葡萄品種‘夏黑’、‘醉金香’、‘巨峰’、‘巨玫瑰’(≤7.2℃模型)的需冷量分別為802 h、834 h、895 h和738 h。楊天儀等[5]研究了上海地區‘京亞’、‘巨峰’、‘緋紅’、‘里扎馬特’、‘無核白雞心’葡萄品種的需冷量,認為‘里扎馬特’需冷量最低,其次為‘京亞’和‘巨峰’,需冷量均低于1 000 h;‘緋紅’和‘無核白雞心’需冷量最高,均超過1 000 h。朱運欽等[6]按照0—7.2℃模型,研究了15個葡萄品種在自然條件下的需冷量,認為葡萄品種間的需冷量差異較大,‘金星無核’、‘大粒六月紫’、‘里扎馬特’、‘鄭果大無核’、‘京秀’、‘紅雙味’、‘紫珍香’、‘矢富羅莎’和‘奇妙無核’等品種的需冷量較低或中等,結束自然休眠較早,適合保護地栽培。王海波等[7]研究認為,‘無核早紅’、‘87-1’、‘莎巴珍珠’、‘香妃’和‘紅香妃’等5個品種的需冷量較低,花期早、更有利于產期調節,適宜設施促早栽培。和雅妮等[8]綜述了栽培架勢、負載量、施肥、激素應用以及環境調控對葡萄果實品質的影響,曹亞茹等[9]研究了蚓糞肥和化肥配施對‘夏黑’葡萄生長、品質以及產量的影響。綜上所述,關于葡萄促成栽培的研究,主要集中于葡萄品種需冷量的篩選及栽培技術,但對一個地區滿足葡萄需冷量結束自然休眠時間的時空分布研究較為鮮見。本研究根據2005年以來上海地區小時氣溫資料,分析不同等級需冷量(≤7.2℃模型)結束自然休眠時間的時空分布特征,旨在為葡萄引種、品種選育以及促成栽培中確定扣棚時間提供技術依據。

1 材料與方法

研究表明,滿足葡萄品種需冷量時即可認為該品種結束自然休眠[2]。上海地區促成栽培中葡萄需冷量最少和最多的品種分別為‘里扎馬特’和‘無核白雞心’,需冷量(≤7.2℃模型)分別為447.5 h和1 291 h[6],本研究將葡萄需冷量(≤7.2℃模型)(以下簡稱需冷量)設為4個值進行分析,分別為450 h、750 h、1 050 h和1 350 h。2005—2020年10個氣象站的小時氣溫資料來源于上海市氣象檔案館,郊區10個氣象站(閔行、嘉定、寶山、浦東、浦東惠南、奉賢、松江、金山、青浦、崇明)分布見圖1。數據采用Excel 2016統計,繪圖用Surfer 9.0。在分析葡萄結束自然休眠時間的時間變化時,以某年10個站的平均值表示該年上海郊區葡萄結束自然休眠時間;在分析葡萄結束自然休眠時間的空間變化時,以某站15年(2006—2020年)的平均值表示該站葡萄結束自然休眠時間。為計算方便,本研究采用Julian日換算方法[10],將結束自然休眠時間轉換為距11月1日的序號(如,11月1日序號為1,11月2日序號為2,1月1日為62,依次類推),得到各站2006—2020年歷年滿足不同需冷量結束自然休眠的序號,對序號進行平均,再將序號換算為時間。

圖1 上海郊區氣象站分布Fig.1 Spatial distribution of meteorological stations in suburban Shanghai

2 結果與分析

在計算需冷量1 050 h過程中,2020年6個站未滿足該需冷量,分別為浦東惠南、松江、奉賢、閔行、寶山和崇明。計算需冷量1 350 h過程中,2007年、2017年、2019年和2020年未滿足該需冷量,2007年未滿足的有浦東惠南、松江、嘉定、閔行、寶山、浦東和金山等7個站,2017年未滿足的有浦東惠南、青浦、松江、奉賢、嘉定、閔行、寶山、浦東和金山等9個站,2019年未滿足的有浦東惠南、閔行和浦東等3個站,2020年10個站均未滿足。因此,本研究僅分析滿足需冷量450 h和750 h葡萄結束自然休眠時間的時空分布特征。

2.1 葡萄結束自然休眠時間的時間變化

根據小時氣溫資料,計算2006—2020年上海地區10個氣象站滿足需冷量450 h、750 h的歷年結束自然休眠時間。上海郊區滿足需冷量450 h結束自然休眠時間為1月4日,最早為2009年12月22日,最晚為2020年1月16日,年際間差23 d,2016年以來結束自然休眠時間偏晚的年份有增多趨勢(圖2a)。滿足需冷量750 h結束自然休眠時間為1月20日,最早為2010年1月8日,最晚為2020年2月6日,年際間差29 d,2016年以來結束自然休眠時間偏晚的年份呈增多趨勢(圖2b)。可見,2006年以來,上海郊區葡萄結束自然休眠時間偏晚的年份有增多趨勢,結束自然休眠時間的年際間差異隨著需冷量增加呈增大的趨勢。

圖2 2006—2020年上海地區滿足需冷量葡萄結束自然休眠時間的時間變化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 葡萄結束自然休眠時間的空間分布

根據小時氣溫資料計算(表1),上海郊區滿足葡萄需冷量450 h結束自然休眠時間的空間分布為:崇明最早,時間為12月30日;寶山最晚,時間為1月6日,空間差異為7 d。郊區東南部結束休眠時間偏晚,西部、北部、南部部分偏早(圖3a);從歷年空間分布看,最早為12月19日(2005年,奉賢、青浦),最晚為1月18日(2020年閔行、浦東、浦東惠南,2008年寶山)。郊區滿足需冷量750 h結束自然休眠時間的空間分布為:崇明最早,時間為1月15日;浦東最晚,時間為1月23日,空間差異為8 d(表2);郊區中部偏晚,西部、北部及南部部分偏早(圖3b);從歷年空間分布看,最早為1月5日(2010年青浦),最晚為2月15日(2020年浦東)。可見,上海郊區葡萄結束自然休眠時間的空間差異隨著需冷量增加呈增大的趨勢。

圖3 2006年—2020年上海地區滿足需冷量葡萄結束自然休眠時間的空間分布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年上海地區滿足葡萄需冷量450 h結束自然休眠時間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年上海地區滿足需冷量750 h葡萄結束自然休眠時間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 結論與討論

葡萄與其他落葉果樹一樣,進入自然休眠后,只有滿足了葡萄品種需冷量后才能解除休眠,正常萌芽展葉,否則出現生長結果不良的情況,影響葡萄產量和品質,這是葡萄引種和設施栽培需要注意的關鍵問題之一[2-3]。本研究根據上海地區2005年以來的小時氣溫資料,計算了滿足需冷量(≤7.2℃模型)葡萄結束自然休眠時間,發現在上海地區存在明顯的時間和空間變化,年際差異大于空間差異。從時間變化看,滿足需冷量450 h結束自然休眠時間變幅為12月22日—1月16日,滿足需冷量750 h結束自然休眠的時間變幅為1月8日—2月6日,隨著需冷量的增加結束自然休眠時間年際間差異增大,與楊天儀等[5]的研究結果(上海地區葡萄結束自然休眠時間最早在1月上旬至2月中旬)有較大的差異,可能與使用的氣象資料年數和資料類型有關。從空間變化看,滿足需冷量450 h結束自然休眠時間空間變幅為12月30日(崇明)—1月6日(寶山),滿足需冷量750 h結束自然休眠時間空間變幅為1月15日(崇明)—1月23日(浦東),隨著葡萄需冷量的增加結束自然休眠時間空間差異增大。在上海郊區葡萄栽培中,對要求需冷量多的葡萄品種要注意空間上的差異,近郊(本市中部、東部)要栽培需冷量少的品種;對已栽培的需冷量高的品種,要關注當年的需冷量情況,當需冷量不能滿足時,要適時采取物理方法和化學方法進行人工破眠[11],以減少經濟損失。

受氣候變化和城市熱島效應的影響[12-15],上海地區的氣溫升高趨勢明顯,尤其冬季更明顯,在計算需冷量1 050 h以上時,出現了未滿足該條件的年份和氣象站,如2020年的浦東惠南、松江、奉賢、閔行、寶山和崇明等6個站,2007年(7個站)、2017年(9個站)、2019年(3個站)和2020年(10個站)沒有滿足需冷量1 350 h。楊天儀等[5]研究表明,上海地區葡萄‘緋紅’和‘無核白雞心’品種需冷量均超過1 000 h,這2個品種在崇明栽培較為適宜;因此,上海地區適宜栽培葡萄需冷量1 000 h以下(≤7.2℃模型)的品種,如‘申滬’系列、‘里扎馬特’、‘京亞’、‘巨峰’等[5,16],在葡萄引種、品種培育中要關注上海地區需冷量的時間變化趨勢及空間差異。

栽培中確定葡萄品種覆膜時間時要使用當地的小時氣溫資料,計算滿足某葡萄品種需冷量結束自然休眠時間,以精準確定該葡萄品種在該地的覆膜時間,以提高葡萄促成栽培的成功率及效益。本研究統計需冷量的資料是基于站點的數據。今后,要進一步應用氣候學方面的相關技術建立滿足需冷量結束自然休眠時間的空間(1 km以內)格點化模型,開展上海地區葡萄結束自然休眠時間的精細化區劃,為葡萄品種的精準布局和促成栽培提供技術依據。