王宇翔,高小峰,雷夢(mèng)瑤,陶愛(ài)麗,李 爽,4,李玉英

(1.南陽(yáng)市氣象局,河南 南陽(yáng) 473000；2.南陽(yáng)師范學(xué)院 水資源與環(huán)境工程學(xué)院,河南省軟籽石榴工程研究中心,河南 南陽(yáng) 473061；3.南陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,河南 南陽(yáng)473000；4.河南仁和康源農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司,河南 淅川 474450)

石榴是石榴科石榴屬落葉灌木或小喬木,原產(chǎn)地在阿富汗、伊朗等中亞地區(qū),西漢時(shí)期經(jīng)絲綢之路傳入我國(guó),在我國(guó)已經(jīng)有2000多年的栽培歷史.石榴是一種重要的經(jīng)濟(jì)林樹(shù)種,具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、藥用價(jià)值及經(jīng)濟(jì)價(jià)值.石榴性喜溫畏寒,在冬季能耐-16 ℃的低溫, -20 ℃時(shí)大部分難以成活，軟籽石榴的耐寒性更差.突尼斯軟籽石榴果形正、色澤艷、籽粒大、成熟早等特點(diǎn)深受廣大消費(fèi)者喜愛(ài),是軟籽石榴的優(yōu)良品種.突尼斯軟籽石榴是原林業(yè)部考察團(tuán)于1986年從突尼斯引入我國(guó),同年定植于河南省鄭州市[1].2002年12月10日,河南省林業(yè)廳發(fā)布第3號(hào)林木良種公告,正式將該品種定名為突尼斯軟籽石榴.自2000年始,河南省黃河以南的鄭州市、洛陽(yáng)市和偃師市等多個(gè)地區(qū)開(kāi)始大面積栽植,與此同時(shí),河北、山西、山東、陜西、安徽、江蘇、浙江、上海、湖南、湖北、江西、重慶、貴州、四川和云南等省(市、區(qū))廣泛引種栽培,甚至新疆、天津、北京和東北等地也引種試栽,特別是2012—2015年,全國(guó)每年新栽約1000 hm2軟籽石榴,累計(jì)發(fā)展到接近30 000 hm2,尤以河南、云南、四川、貴州、陜西、湖南和湖北等省發(fā)展迅猛.突尼斯軟籽石榴引入我國(guó)30余年,有成功的經(jīng)驗(yàn),由于凍害造成失敗的教訓(xùn)以及巨額的經(jīng)濟(jì)損失.因缺乏必要的引種試驗(yàn),秦嶺、黃河河南段和蘇魯交界處一線以北,甚至黃淮之間,常因深秋驟然降溫、冬季低溫和春季倒春寒等氣象災(zāi)害使軟籽石榴遭受凍害,甚至發(fā)生整個(gè)石榴園凍死1/3幼樹(shù)的極端情況,使果農(nóng)多年發(fā)展的成果所剩無(wú)幾,損失慘重[2].

2015年以來(lái),南陽(yáng)地區(qū)軟籽石榴發(fā)展勢(shì)頭迅猛,全市軟籽石榴種植面積已超過(guò)4666.67 hm2,南陽(yáng)地處南北氣候過(guò)渡帶,是石榴的適宜種植區(qū),但個(gè)別年份的冬季低溫影響軟籽石榴的正常生長(zhǎng),部分地方栽植的軟籽石榴也曾受到較為嚴(yán)重的凍害.凍害是軟籽石榴在南陽(yáng)地區(qū)種植的主要限制因素,在某種程度上制約了南陽(yáng)地區(qū)軟籽石榴產(chǎn)業(yè)的發(fā)展.本文通過(guò)分析軟籽石榴發(fā)生凍害的農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo),結(jié)合該區(qū)域發(fā)生低溫的空間分布及歷史趨勢(shì),對(duì)軟籽石榴發(fā)生凍害的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合分析,以期為軟籽石榴產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供技術(shù)保障和理論支撐.

1 軟籽石榴發(fā)生凍害的相關(guān)研究

1.1 一年生枝條發(fā)生凍害的研究

姚方等2016年結(jié)合低溫脅迫過(guò)程生理生化指標(biāo)的變化,對(duì)項(xiàng)目組引種的5個(gè)以色列軟籽石榴品種進(jìn)行抗寒性評(píng)價(jià).以1年生枝條為試材,采用人工模擬低溫(4 ℃、0 ℃、-5 ℃、-10 ℃和-15 ℃)進(jìn)行低溫處理,對(duì)其相對(duì)電導(dǎo)率、可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)含量以及過(guò)氧化物歧化酶(SOD)活性進(jìn)行測(cè)定,并結(jié)合主成分分析和隸屬函數(shù)法對(duì)8個(gè)石榴品種的抗寒性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià).結(jié)果表明,8個(gè)石榴品種抗寒性為豫大籽>以色列3號(hào)>突尼斯軟籽石榴>以色列1號(hào)>以色列2號(hào)>中農(nóng)紅>以色列M>以色列Y[3].

王新宇等2017年以突尼斯軟籽石榴的1年生休眠期扦插苗為材料,置于-6℃低溫條件下,進(jìn)行不同時(shí)間(0 h、6 h、12 h、18 h、24 h、30 h、36 h、42 h、48 h和54 h)的低溫脅迫處理,測(cè)定其根頸部的相對(duì)電導(dǎo)率、過(guò)氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和過(guò)氧化物酶(POD)等抗寒性指標(biāo),分析突尼斯軟籽石榴1年生休眠期扦插苗對(duì)低溫的忍耐程度.結(jié)果表明,突尼斯軟籽石榴1年生休眠期苗木由于其根系淺,置于-6 ℃低溫條件下只能忍受36 h的處理時(shí)間,時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致死亡[4].

王慶軍等2018年結(jié)合低溫脅迫過(guò)程生理生化指標(biāo)的變化,以1 年生休眠枝條為試材對(duì)24個(gè)石榴品種進(jìn)行抗寒性評(píng)價(jià).采用人工模擬低溫(室溫、0 ℃、-4 ℃、-8 ℃、-12 ℃、-16 ℃和-20 ℃)進(jìn)行24 h低溫處理,對(duì)其相對(duì)電導(dǎo)率(REC)、半致死溫度(LT50)、脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)含量進(jìn)行測(cè)定,對(duì)24個(gè)石榴品種的抗寒性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià).結(jié)果表明,突尼斯軟籽石榴的半致死溫度最高,為-7.95 ℃,最不抗寒[5].

1.2 整株發(fā)生凍害的研究

二到三年生枝條、主枝和主干的凍害研究目前無(wú)相關(guān)報(bào)道.大多數(shù)的研究是在果園田間自然狀態(tài)下進(jìn)行整株凍害狀況的調(diào)查分析.

陳玉玲等2005年認(rèn)為在鄭州試驗(yàn)區(qū),定植當(dāng)年的幼樹(shù)抗寒能力稍差,當(dāng)冬季氣溫在-10 ℃以下時(shí),易受凍害,需采取埋土防寒措施,苗木定植第2年以后樹(shù)體抗寒能力增強(qiáng),不采用防寒措施即可安全越冬[1].李明婉等2010年用旬平均氣溫分析2009年11月的石榴凍害,調(diào)查發(fā)現(xiàn)位于丘陵上部(海拔232～253 m)的突尼斯軟籽石榴2年生定植苗凍害指數(shù)為10.08%,而位于丘陵底部(海拔105～107 m)平地的凍害指數(shù)為80.00%,地上部?jī)鏊乐曷蕿?00%,凍害是由2009年11月上旬暴雪前的驟然降溫和中旬融雪低溫所致[6].李曦2018年統(tǒng)計(jì)出河南省靈寶市,每年1年至3年生的幼樹(shù)凍害率高達(dá)55.00%～83.00%,有的園區(qū)甚至全園發(fā)生凍害.據(jù)觀察,軟籽石榴在豫西地區(qū)-8 ℃即可受到凍害[7].曹尚銀等指出突尼斯軟籽石榴在冬季低溫-8～-10 ℃就會(huì)受到一定程度凍害,-10～-12 ℃持續(xù)低溫,即導(dǎo)致整樹(shù)死亡[8].

2 南陽(yáng)地區(qū)2018年軟籽石榴凍害調(diào)查及相關(guān)農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)

2.1 南陽(yáng)地區(qū)2018極端最低氣溫狀況

2018年冬季(2017年12月—2018年2月)氣溫最低出現(xiàn)在2018年1月28日。2018年1月27日22時(shí)至28日10時(shí),南陽(yáng)地區(qū)出現(xiàn)一次強(qiáng)冷空氣過(guò)程,極端最低氣溫為-8.3～-14.9 ℃(圖1),西峽站和淅川站-8～-9 ℃,鎮(zhèn)平站和內(nèi)鄉(xiāng)站為-9～-10 ℃,南召站為-10.5 ℃,社旗站和桐柏站-12～-13 ℃,唐河站、方城站、南陽(yáng)站和鄧州站-13～-14 ℃,新野站-14.9 ℃. 各站低于-9 ℃以下的時(shí)長(zhǎng)分別為：西峽站、淅川站氣溫?zé)o出現(xiàn)-9 ℃以下，鎮(zhèn)平站、內(nèi)鄉(xiāng)站-9 ℃以下2 h，南召站-9 ℃以下6 h，-10 ℃以下3 h；南陽(yáng)站-10 ℃以下6 h，-11 ℃以下3 h；方城站-9 ℃以下11 h，-10 ℃以下10 h，-11 ℃以下8 h，-13 ℃以下2 h；社旗站-9 ℃以下10 h，-10 ℃以下8 h，-11 ℃以下7 h；唐河站-9 ℃以下10 h，-10 ℃以下7 h，-11 ℃以下4 h；鄧州站-9 ℃以下12 h，-10 ℃以下6 h，-11 ℃以下5 h，-13 ℃以下2 h；桐柏站-9 ℃以下9 h，-10 ℃以下6 h，-11 ℃以下5 h；新野站-9 ℃以下8 h，-10 ℃以下7 h，-11 ℃以下5 h，-13 ℃以下4 h(表1).

2.2 南陽(yáng)地區(qū)2018年軟籽石榴凍害調(diào)查分析

2018年極端最低溫發(fā)生后2天，對(duì)南陽(yáng)地區(qū)不同區(qū)域軟籽石榴園進(jìn)行了凍害調(diào)查.從調(diào)查結(jié)果可知,軟籽石榴凍害因溫度、苗情和地形地勢(shì)而異.對(duì)于平地、非嫁接苗,-9 ℃以上無(wú)凍害發(fā)生,-9～-12 ℃凍害較重,-13～-14 ℃凍害嚴(yán)重;對(duì)于山坡地和非嫁接苗,-10～-11 ℃無(wú)凍害,-11～-13.5 ℃有輕微凍害.地形地勢(shì)對(duì)凍害的影響為：平地-9 ℃凍害較重的時(shí)候,或者平地-10～-11 ℃的時(shí)候,相鄰朝南向陽(yáng)的山坡地上的非嫁接苗無(wú)凍害發(fā)生;而平地上-10～-11 ℃嫁接苗沒(méi)有凍害時(shí),相鄰凹地上的嫁接苗也有輕微凍害(表2).

表1 南陽(yáng)地區(qū) 2018年1月28日逐小時(shí)氣溫值 單位：℃

表2 南陽(yáng)地區(qū)不同區(qū)域軟籽石榴果園2018年凍害調(diào)查表

2.3 軟籽石榴發(fā)生凍害的農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)

綜合國(guó)內(nèi)的研究和南陽(yáng)地區(qū)2018年1月軟籽石榴凍害調(diào)查分析，在果園整體層面，初步確定以-9 ℃作為軟籽石榴非嫁接苗發(fā)生凍害的農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)，以-13 ℃作為軟籽石榴非嫁接苗發(fā)生嚴(yán)重凍害的農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)，以-11 ℃作為軟籽石榴嫁接苗發(fā)生凍害的農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo).

3 南陽(yáng)地區(qū)極端最低氣溫狀況及軟籽石榴凍害風(fēng)險(xiǎn)分析

3.1 南陽(yáng)地區(qū)12個(gè)國(guó)家氣象站極端最低氣溫空間分布狀況

南陽(yáng)地區(qū)12個(gè)國(guó)家氣象站極端最低氣溫是1967—2000年出現(xiàn)的氣溫最低值,反映了各地低溫最差的情況.南陽(yáng)地區(qū)各氣象站極端最低氣溫空間分布狀況為西高東低,范圍在-13.2 ℃至-20.3 ℃之間,淅川站最高,為-13.2 ℃,西峽站、內(nèi)鄉(xiāng)站和南召站為-14.2～-14.6 ℃, 鎮(zhèn)平站、鄧州站和新野站為-16.3～-16.9 ℃, 方城站和南陽(yáng)站為-17.6～-17.8 ℃,唐河站和社旗站為-19.0～-19.3 ℃, 桐柏站最低,為-20.3 ℃.

3.1.1 南陽(yáng)地區(qū)12個(gè)國(guó)家氣象站年最低氣溫-9 ℃以下出現(xiàn)比率的空間分布狀況

以-9 ℃作為軟籽石榴非嫁接苗發(fā)生凍害的氣溫標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)計(jì)南陽(yáng)地區(qū)12個(gè)國(guó)家氣象站1967—2000年年最低氣溫低于-9 ℃出現(xiàn)的年數(shù),計(jì)算出現(xiàn)的比率,空間分布表現(xiàn)為西部小東部大.西峽站和淅川站在10%左右,鄧州站接近30%,內(nèi)鄉(xiāng)站、南召站、南陽(yáng)站和新野站為30%～40%,桐柏站和唐河站為40%～50%,鎮(zhèn)平、方城站和社旗站為60%～70%.

3.1.2 南陽(yáng)地區(qū)12個(gè)國(guó)家氣象站年最低氣溫-11 ℃以下出現(xiàn)比率的空間分布狀況

以-11 ℃作為軟籽石榴嫁接苗發(fā)生凍害的氣溫標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)計(jì)南陽(yáng)地區(qū)12個(gè)國(guó)家氣象站1967—2000年年最低氣溫低于-11 ℃出現(xiàn)的年數(shù),計(jì)算出現(xiàn)的比率,空間分布表現(xiàn)為西部小東部大.西峽站、淅川站和鄧州站在10%以下,內(nèi)鄉(xiāng)站、南召站、南陽(yáng)站和新野站為10%～20%,鎮(zhèn)平站、方城站、社旗站、唐河站和桐柏站為20%～30%.

3.1.3 南陽(yáng)地區(qū)12個(gè)國(guó)家氣象站極端最低氣溫-13 ℃以下出現(xiàn)比率的空間分布狀況

以-13 ℃作為軟籽石榴非嫁接苗發(fā)生嚴(yán)重凍害的氣溫標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)計(jì)南陽(yáng)地區(qū)12個(gè)國(guó)家氣象站1967—2000年年最低氣溫低于-13 ℃出現(xiàn)的年數(shù),計(jì)算出現(xiàn)的比率,空間分布表現(xiàn)為西部小東部大.西峽站、淅川站和南召站低于5%,內(nèi)鄉(xiāng)站、鎮(zhèn)平站、鄧州站、新野站、社旗站和桐柏站為5%～10%,方城站、南陽(yáng)站和唐河站為10%～15%.

3.2 南陽(yáng)地區(qū)12個(gè)國(guó)家氣象站年最低氣溫歷史變化趨勢(shì)

3.2.1 南陽(yáng)地區(qū)12個(gè)國(guó)家氣象站年最低氣溫最大值的歷史變化趨勢(shì)

南陽(yáng)地區(qū)12個(gè)國(guó)家氣象站每年年最低氣溫的最大值,反映了當(dāng)年全市低溫的最好情況.1967—2020年年最低氣溫最大值隨時(shí)間的變化為逐步升高的趨勢(shì),傾向率為0.465 ℃/10年,達(dá)到信度0.01極顯著的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn).在1967年、1969年、1977年和1992年出現(xiàn)所有氣象站仍然在-9.0 ℃以下的情況,1993年之后就再?zèng)]有出現(xiàn)這些情況(圖1).

3.2.2 南陽(yáng)地區(qū)12個(gè)國(guó)家氣象站年最低氣溫最小值的歷史變化趨勢(shì)

南陽(yáng)地區(qū)12個(gè)國(guó)家氣象站每年年最低氣溫的最小值,反映了當(dāng)年全市低溫的最差情況.1967—2020年年最低氣溫最小值隨時(shí)間的變化也為逐步升高的趨勢(shì),傾向率為0.463 ℃/10年,達(dá)到信度0.01極顯著的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn).1967年、1977年和1992年曾達(dá)到-18 ℃以下,1993年之后沒(méi)有低于-18 ℃的年份;在1975年、1988年、1991年、1996年、2002年、2007年、2017年和2020年出現(xiàn)過(guò)所有氣象站都在高于-9 ℃的情況(圖2).

3.3 南陽(yáng)地區(qū)發(fā)展軟籽石榴的凍害風(fēng)險(xiǎn)分析

從南陽(yáng)地區(qū)12個(gè)國(guó)家氣象站1967—2020年極端最低氣溫和年最低氣溫-9.0 ℃、年最低氣溫-11.0 ℃、年最低氣溫-13.0 ℃等指標(biāo)出現(xiàn)的比率可知,西部的西峽和淅川種植軟籽石榴受到凍害的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)比較低,中部的內(nèi)鄉(xiāng)、南召、鎮(zhèn)平、南陽(yáng)、鄧州和新野種植軟籽石榴受到凍害的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高,方城、社旗、唐河和桐柏種植軟籽石榴受到凍害的風(fēng)險(xiǎn)最高.

從南陽(yáng)地區(qū)12個(gè)國(guó)家氣象站1967—2020年極端最低氣溫最大值和最小值等隨時(shí)間變化分析可知,南陽(yáng)地區(qū)種植軟籽石榴受到凍害的風(fēng)險(xiǎn)有逐步降低的趨勢(shì).

圖1 南陽(yáng)地區(qū)12個(gè)國(guó)家氣象站年最低氣溫最大值年際變化圖

圖2 南陽(yáng)地區(qū)12個(gè)國(guó)家氣象站年最低氣溫最小值年際變化圖

4 分析及結(jié)論

軟籽石榴發(fā)生凍害既有其品種性狀的內(nèi)部因素,也有氣溫、地形等外部因素.通過(guò)分析軟籽石榴發(fā)生凍害的氣象指標(biāo),筆者認(rèn)為,軟籽石榴凍害農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)為一年生扦插苗在-6 ℃時(shí)就有可能發(fā)生凍害,非嫁接苗在低于-9 ℃時(shí)凍害較重,低于-13 ℃時(shí)凍害嚴(yán)重;嫁接苗在-11 ℃時(shí)有輕微凍害.通過(guò)調(diào)查南陽(yáng)地區(qū)2018年不同區(qū)域石榴園的凍害發(fā)生情況,軟籽石榴種植在山坡地陽(yáng)坡有利于減輕凍害,種植在低凹地容易發(fā)生和加重凍害,另外,有病害的植株更容易發(fā)生和加重凍害.通過(guò)分析南陽(yáng)地區(qū)極端低溫空間分布及歷史變化趨勢(shì),南陽(yáng)地區(qū)軟籽石榴發(fā)生低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)的空間分布由西向東逐漸增高,從氣溫歷史變化來(lái)看,凍害風(fēng)險(xiǎn)有逐步降低的趨勢(shì).

綜上所述,在南陽(yáng)地區(qū)發(fā)展軟籽石榴,需要全面考察品種、地形和所處區(qū)域等眾多因素.品種方面,要選擇耐寒性較強(qiáng)的軟籽石榴品種,能耐受的最低氣溫最好在-10 ℃以下;同時(shí),選擇嫁接苗,同一品種的嫁接苗比扦插苗更耐寒;地形方面,盡量選擇在山坡地陽(yáng)坡或平地種植,避免在凹地種植,凹地更易受冷空氣侵害;所處區(qū)域方面,南陽(yáng)地區(qū)西部發(fā)生低溫的程度和頻率要低于東部,軟籽石榴在南陽(yáng)西部種植發(fā)生凍害的風(fēng)險(xiǎn)要小于東部.條件允許的情況下,選擇在南陽(yáng)西部種植軟籽石榴.