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柠檬生长环境及气象灾害研究

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摘要:

利用连南1962—2013年的气象观测资料及柠檬种植生长发育资料,分析柠檬生长的生态气候环境条件和气象灾害的种类。结果表明,连南年平均温度19.5℃,≥10℃的年活动积温6750.0℃,极端低温­4.8℃,年降雨量1600.5mm,年日照时数1549.9h,无霜期312d;气象因子的变化等对柠檬各个生长阶段有着明显的影响,特别提出的是开花期的降温、降水对柠檬挂果率的影响尤为显著;通过小波分析,连南气温1980年后呈现明显的4年周期性,多年降水则显示出多重时间周期尺度的嵌套结构现象。本地气象灾害种类繁多,例如低温阴雨(倒春寒)、雨雪冰冻、冰雹、雷雨大风、干旱等。因此,研究连南柠檬生长的生态气象环境条件及气象灾害,对于加强农业气象方面指导并提高柠檬的产量有着重要意义。

关键词:

柠檬;生长环境;气象灾害

连南地处广东北部,同时位于南岭山脉南麓,境内多为山地,山区立体气候明显,高山与平地之间温差达4~5℃,且四季分明,夏长冬短,春秋过渡快,春季阴冷湿润,夏季炎热多雨,秋季凉爽风清,冬季寒冷干燥。目前,连南主要栽培的柠檬品种为里西本,该柠檬在植物学分类上属芸香科[1],柑桔属,枸檬类,原产于意大利,2004年从番禺引入连南,该品种果质的酸度达5%~8%,香度清纯,果肉无籽粒,无苦味。连南县从2003年开始建设柠檬商品生产基地,截止2013年底,种植面积已达到8.25万hm2,“柠檬”产业成为连南经济支柱产业之一。但是,柠檬属芸香科柑橘属常绿小乔木,是柑橘类中最不耐寒的种类之一[2],适宜于在冬季较暖、夏季不酷热、气温较平稳的地方种植,因此,研究连南柠檬生长的生态气象环境条件及气象灾害的影响,对于加强农业气象方面指导并提高柠檬的产量,有着重要的意义。

1连南县气候环境及柠檬生长发育特征

1.1连南县气候环境分析根据连南气象局1962—2013年的气象整编资料分析显示,连南地区年平均温度19.5℃,年均气温变化范围在18.5~20.6℃之间,平均相对湿度79%,≥10℃的年活动积温6750.0℃,年降雨量1600.5mm,年日照时数1549.9h,无霜期长达312d,1月份最低平均气温4.7℃,极端低温­4.8℃,丘陵、盆地等地区基本没有低于­5℃的低温和周期性的冻害地区。可见,连南冬无严寒,少受寒潮霜冻影响,夏无酷暑,加之没有毁灭性病虫害和水、空气污染等危害,具备了优良的柠檬种植的生态气候条件。另外,连南境内土壤多以黄色和红色壤土为主,且矿质营养元素含量较丰富,土壤温暖而土层深厚、排水良好的缓坡地较多,具有适宜于柠檬植株栽培的生态土壤条件。

1.2柠檬生长发育特征柠檬生长过程中,气候环境对其影响特别明显[3],根据连南农业局2008—2013年6年柠檬的连续生长资料,以及现场果树农业气象观测,分析其主要发育期如表1,所示,2月下旬芽膨大、开放,3月中、下旬展叶,主要开花期在4月中旬,花期大约有2周时间,第二次开花在6月初,果实成熟期为10月中旬。

2气候环境对柠檬生长的影响

2.1年内气候变化对柠檬生长的影响根据有关资料表明,影响植物生长发育的最主要气象因子是气温和降水;同时为了对应柠檬的生长发育期,本文选用小时间尺度的旬气温、降水资料,来分析连南地区年内的气候变化规律。图1(a)表明连南旬气温呈现明显的单峰型结构,同时基本符合以7月中旬为最高平均旬温度(28.6℃)的正态分布,最低旬气温8.7℃出现在1月上旬,这个变化和华南地区四季分明的季节性气候比较一致。连南地区降水主要集中在汛期(4—9月),从图1(b)看出,全年降水也大致呈现以5月降水为高峰值的单峰型,具体来看从1月上旬至3月中旬呈缓慢上升的趋势;3月下旬降水突升至70mm,同时出现全年降水最集中时段,4月上旬—6月下旬降水大致呈现85mm左右的震荡周期,年峰值出现在5月上旬为98.9mm;7月上旬至8月下旬是全年降水次集中期,大致呈现55mm左右的震荡周期;9月上旬后,雨量逐旬减少。柠檬芽膨大期出现在2月下旬,期间平均温度11.6℃,意味着连南柠檬芽膨大保证温度是11.6℃左右,在达到此温度时,柠檬树梢、根系才开始营养生长;芽开放至展叶期(3月上旬至下旬)正常生长发育的平均温度是14.4℃,需要关注的是,连南地区2—3月份,冷空气活动非常频繁,经常出现长时间的低温阴雨天气,会导致植株生长发育迟缓或停止,甚至造成植株新芽、叶的冻伤死亡。柠檬的花期主要集中在4月中旬前后,中旬气温19.8℃,降水85.0mm,此段时间和柠檬挂果率最为相关。据连南气象资料显示,连南地区4月份大致3~4年就会出现一次倒春寒(连续3d气温低于12℃),如果恰逢开花期,将对柠檬的座果率产生严重的减产影响。同时,连南地区4月份月降水为212.5mm,几乎每年都会出现暴雨(日降雨量≥50mm)的强降水,如果出现在花期,则可能造成大雨洗花,花粉不能传播从而造成减产。柠檬挂果营养生长期主要在7—9月,期间平均气温28.3℃,降水334.4mm,容易出现午后强对流及局地暴雨天气,影响挂果率。柠檬成熟、采收期是10月上旬,期间气温22.9℃,降水仅为21.9mm,几乎没有雷雨大风等对流天气,有利于柠檬果实的成熟采收。

2.2气候年际变化特征适宜的气候环境对柠檬的稳产高产有极为重要的作用,那么多年气候条件的年际变化趋势也将对连南柠檬种植的规划和发展有重要指导作用[4]。图2是1962—2013年连南年均气温和年降水量的年际变化分析图。图2(a)可见,1962—2013年连南年均气温在18.5~20.6℃之间波动变化,总体呈现为缓慢上升的线性趋势,其中20世纪60年代至90年代中期气温主要变现为不稳定的震荡波动,1997—2009年气温明显高于常年;近几年气温有所回落,但是2011年起呈现连续三年的上升趋势。图2(b)显示连南年降水量在972.3~2328.0mm之间变化,起伏较大,波动特征明显;在20世纪60年代、80年代降水相对稳定,且处于平均线以下;20世纪70、90年代处于丰水期降水充沛,震荡起伏较大;21世纪以来连南地区年降水波动大,平均雨量1778.6mm,比多年平均偏多95.2mm,且2002年降水量达2367.2mm,为历史第二多年份。利用MATLAB工具,对连南地区1962—2013年年均气温和年降水量进行时间序列的小波分析[5]。图3(a)表明,连南地区气温在1980年以后存在明显的4年左右的周期,另外20世纪70~90年代还表现出7~12年左右的准周期变化,目前震荡周期等值线远未闭合,预测未来几年连南地区处于温度的高值区。图3(b)则表明,连南年降水呈现多重时间周期尺度上的嵌套结构现象。总的来说,在年降水演变过程中存在着22~26年,8~12年以及3~5年的3类尺度的周期变化。其中,在22~26年尺度上出现了枯­丰交替的准两次震荡;在8~12年时间尺度上存在准5次震荡,2013年正值等值线震荡区已闭合。同时,还可以看出以上两个尺度的周期变化在整个分析时段表现的非常稳定,基本具有全域性;而3~5年尺度的周期变化,在1992年以后表现的较为稳定,目前处于负值震荡区。气温和降水的尺度周期变化位相叠加表明,未来几年连南地区处于高温和低湿配合影响。

3连南气象灾害对柠檬生长的影响

3.1低温阴雨(倒春寒)南方春季的低温阴雨定义为日平均气温≤12℃,且连续3d或以上。连南县2、3月份几乎每年都会出现这种天气,仅持续时间长短和结束期的迟早不同而已,长时间的低温阴雨天气会导致柠檬生长缓慢,甚至芽、叶冻伤死亡。更值得注意的是,连南地区每3年左右就会出现一次倒春寒天气,据有关资料显示,木本植物开花期,当气温低于12℃时,花粉发芽及伸长极差,气温低于10℃则几乎停止生长,这种情况容易出现花期枯萎,无法授粉,从而严重影响柠檬的挂果率。在连续低温阴雨期间,可采取熏烟或者覆盖法,进行防寒保暖,但要注意果园小气候,注意做好通风,防止局部温度过高。

3.2冰雹、雷雨大风春夏季节,冷空气活动频繁,连南常出现局地性冰雹、大雷雨风等强对流天气。雷雨大风不仅影响昆虫传粉和刮落果实,而且使果树的枝叶产生机械损伤,甚至倒伏。冰雹出现的机率虽较低,但往往伴有局地强风,所以一旦发生,所造成的损失是很大的。因此,柠檬生产基地应建立防护林或挡风墙,减轻风灾危害。

3.3干旱连南从7月开始,雨量、雨日明显减少,常有伏秋旱发生。如果把连续≥10d无雨作为干旱过程指标,则每年都有干早发生,而且一般年份都有2~3次干旱过程。7月之后,柠檬树处于挂果营养生长的关键时期,若遇干旱,水分供应不足,势必影响果品产量以及品质。因此,柠檬产业园应配备相应的灌溉排水系统。

3.4雨雪、冰冻柠檬是柑橘类中最不耐寒的种类之一。连南地区发生大范围的雨雪冰冻现象比较罕见,但是如果出现,则会导致果树冻伤,轻则当年减产,重则果树冻死。例如2008年,南方地区出现大范围、连续性的雨雪冰冻灾害,连南地区也发生了长时间的冻雨天气,导致大部分柠檬冻伤、冻死,当年柠檬直接减产6成以上。如遇有雨雪、冰冻天气过程,应在当地政府部门的指导下,积极做好除冰,利用覆盖法进行防寒、防冻的必要措施。

4结论

柠檬是柑橘类中最不耐寒的种类之一,连南地区四季分明,山区立体气候明显,年平均温度19.5℃,湿度79%,≥10℃的年活动积温6750.0℃,降雨量1600.5mm,日照时数1549.9h,无霜期长达312d,丘陵、盆地等地区基本没有低于­5℃的低温和周期性的冻害地区,具备了柠檬种植的优良生态气候条件,比较适宜柠檬种植推广。

气候因子对柠檬各个生长阶段有着明显的的影响,特别提出的是开花期的降温、降水对柠檬挂果率的影响尤为显著;通过小波分析,连南气温1980年后呈现明显的4年周期性,多年降水则显示出多重时间周期尺度的嵌套结构现象。连南处于南岭山脉北侧,气象灾害种类繁多,例如低温阴雨(倒春寒)、雨雪冰冻、冰雹、雷雨大风、干旱等,广大果农和有关部门须做好应对措施。

参考文献:

[1]吴昌标,尤立克.柠檬生长结果及其栽培要点[J].中国南方果树,1981(1):36­38.

[2]蔡文华,陈家金,陈惠.福建省2004/2005冬季低温评价和果树冻害成因分析[J].亚热带农业研究,2005,1(3):35­39.

[3]安岳柠檬生长的生态气象环境及其变化研究[J].成都信息工程学院学报,2009(9):33­36.

[4]黄木松,胡方平.粤北山区水晶梨气候生态适应性分析[J].广东气象,1999(3):22­24.

[5]石春林,金之庆,汤日圣,等.水稻高温败育模拟模型[J].中国水稻科学,2007,21(2):220­222.

作者:朱勇 段吟红 潘国英  姜涛 单位:广东省连州市气象局 广东省连南县气象局

柠檬生长环境及气象灾害研究责任编辑:杨雪    阅读:人次