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磴口县华莱士蜜瓜气候适宜度分析

陆占东 高培德



摘    要:利用磴口县国家气象观测站1988—2017年气象观测资料和华莱士蜜瓜生育期监测数据,引入气候适宜度计算模型,分析温度、日照对华莱士蜜瓜生长发育的影响。结果表明,出苗期温度、日照时数适宜度分别为0.42、1,综合适宜度为0.65,适宜度一般;3叶期分别为0.74、1综合适宜度为0.86,适宜度高;伸蔓期-成熟期温度、日照时数和综合适宜度均在0.85以上,适宜度高。通过年际变化来看,温度、日照时数和气候适宜度均呈现上升趋势,倾向率分别为0.034/10 a、0.015/10 a和0.026/10 a,表明磴口县气候对华莱士蜜瓜生长整体适宜度高,且呈现继续上升趋势。华莱士蜜瓜含糖量和产量与气候适宜度成正相关,相关性通过0.01检验;磴口地区昼夜温差大也是含糖量高的重要因素之一。

关键词:华莱士蜜瓜;温度;日照时数;气候适宜度

Abstract: The meteorological observation data from 1988 to 2017 of Dengkou Meterological Station and monitoring data of wallace melon during the whole growth period were used in this research, the effects of temperature and sunlight on the growth of wallace melon were studied by a climate suitability degree model. The results showed that, at the emergence stage, the suitability of temperature and sunshine duration were respectively 0.42 and 1, and the comprehensive suitability was 0.65, which was general. At the three leaves stage, the suitability of temperature and sunshine duration were respectively 0.74 and 1, the comprehensive suitability was 0.86, which was high. During the vine elongation and maturity period, the temperature, sunshine duration and comprehensive suitability were all above 0.85, and the suitability was high. In terms of interannual variations, the temperature, sunshine hours and climate suitability all showed an upward trend, and the tendency rates were 0.034, 0.015 and 0.026/10a, respectively. The results showed that the climate of Dengkou had a high overall suitability for the growth of wallace melon, and exhibited a continuing upward trend. The sugar content and yield of wallace melon were of positive correlation with climate suitability, and the correlation was tested by 0.01. The large temperature difference between day and night in Dengkou was also one of the important factors causing high sugar content.

Key words: Wallace melon; Temperature; Sunshine duration; Climatic suitability

磴口縣位于内蒙古巴彦淖尔市西南部,地处东经106°9′至107°10′,北纬40°9′至40°57′。年平均气温8.8 ℃,年平均降水量143.2 mm,年平均日照时数3 196.0 h。磴口县地处中纬度内陆,属中温带大陆性季风气候,大气环流和地理地貌是气候差异的原因,造成磴口县冬季寒冷、夏季炎热、雨量较少、气候干燥、昼夜温差大、日照充足等气候特点。

华莱士蜜瓜属于葫芦科甜瓜属的厚皮甜瓜[1],产于内蒙古河套地区,属中早熟品种,每年4月中下旬种植,7月中下旬成熟,在磴口县已有70年的种植历史,是磴口县主要的经济作物之一。孔德胤等[2]对巴彦淖尔市河套蜜瓜的品质区划研究表明,磴口县是巴彦淖尔市7个旗县中品质最优区,理论上,大部分地区蜜瓜含糖量在17.75%~18.25%,部分地区含糖量超过18.25%;刘芳亮等[3]对大棚薄皮甜瓜高产栽培技术的研究表明,在蜜瓜的生长发育过程中,温度是主要的影响因素之一,温度过高或过低都会造成幼苗损伤;王志伟等[4]对湖南省西瓜种植的研究表明,温度和日照是延缓湖南地区瓜类嫁接育苗产业发展的主要因素。近几年,河套蜜瓜的研究主要包括蜜瓜品种选育[5]、栽培技术推广[6]以及蜜瓜内部物质含量的提取[7],随着天赋河套[8]农畜产品区域品牌的推广,系统研究华莱士蜜瓜生育期气候适宜度及影响其生长发育的气候因子,为指导华莱士蜜瓜种植和特色气象服务提供科学依据,也为华莱士蜜瓜气候品质认证打下基础。

1 数据来源和研究方法

1.1 数据来源

气象资料选取磴口县国家气象观测站1988—2017年逐日气温、最高气温、最低气温、可照时数、日照时数等气象要素;华莱士蜜瓜生育资料来源于磴口县华莱士瓜研究所和磴口县气象局华莱士蜜瓜近10年观测资料(表1)。

1.2 计算方法

按照华莱士蜜瓜生育进程,将华莱士蜜瓜生长发育过程分为出苗期、3叶期、伸蔓期、开花期、坐果—成熟期5个生育阶段,引入适宜度函数,重点分析温度和日照时数在各生育阶段的气候适宜度。

1.2.1 日照时数隶属函数 温度隶属函数可表示为[9-12]:

公式1中S(T)为华莱士蜜瓜生育期的温度适宜度,T为华莱士蜜瓜某个生育期旬平均气温;Tmin、Tmax和T0分别为华莱士蜜瓜在某个发育期所需的下限温度、上限温度和平均适宜温度,取值见表2[13-19]。B=(Tmax-T0)(T0-Tmin)。

当T=T0时,S(T)=1;当T>Tmax或T

1.2.2 日照时数隶属函数 日照时数隶属函数可表示为[20-22]:

公式(2)中S(R)为华莱士蜜瓜生育期的日照时数适宜度。R为旬日照时数,R0为可照时数的70%。S(R)在0到1之间取值。S(R)越趋近1,表示日照时数越适宜蜜瓜生长,S(R)越趋近0,表示日照时数越不适宜蜜瓜生长。

1.2.3 气候适宜度 采用几何平均方法,对华莱士蜜瓜生育期气温和日照的适宜度求取平均值,从而得到华莱士蜜瓜各生育期气候适宜度[23-24],气候适宜度公式计算如下:

公式(3)中Si为华莱士蜜瓜第i个发育期的气候适宜度,Si(T)为第i个发育期的温度适宜度,Si(R)为第i个发育期的日照适宜度。Si在0到1之间取值,Si越趋近1,表示气候越适宜蜜瓜生长,Si越趋近0,表示气候越不适宜蜜瓜生长。

1.3 气候适宜度评价标准

根据黄璜[25]提出的气候适宜度评价标。适宜度>0.85,适宜度高;适宜度为0.70~0.85,适宜度较高;适宜度为0.50~0.70,适宜度一般;适宜度<0.5,适宜度低。

2 结果与分析

2.1 华莱士蜜瓜温度适宜度

华莱士蜜瓜全生育期温度适宜度在0.42~0.99之间(见表4),整体随时间呈现增加的趋势。出苗、3叶期温度适宜度分别为0.42、0.74,适宜度偏低原因是这一阶段平均温度偏低,为16.7、19.6 ℃,发育期前期温度略低,促进根系下扎,有利于作物后期发育生长。伸蔓期-坐果成熟期,温度适宜度均在0.85以上,此时正是蜜瓜生长发育旺盛阶段,适宜度高,促进作物发育生长。坐果-成熟期,磴口平均温差为12.9 ℃,温差大,适宜度高,增加了蜜瓜干物质和糖分的积累,提高了蜜瓜的产量和品质。从年际变化看(见图1),温度适宜度呈现上升趋势,变化倾向率为0.034/10 a。

2.2 华莱士蜜瓜日照时数适宜度

华莱士蜜瓜全生育期日照适宜度在0.97以上(见表4),适宜度极高。出苗、3叶期日照充足有利于作物光合作用,光合作用产生的营养物质更多地向根系转移,此时气温略低,根系主要以向下扎根为主,为培育出健壮的根系打下基礎。伸蔓期—坐果成熟期,高的温度、日照适宜度,作物地上部分迅速生长,尤其在开花-成熟期,温度、日照适宜度均在0.95以上,有利于提高干物质积累。从年际变化看,日照适宜度呈现上升趋势,变化倾向率为0.015/10 a。

2.3 华莱士蜜瓜气候适宜度

从华莱士蜜瓜全生育期气候适宜度来看(见表4),出苗期适宜度最低,为0.65。从单要素看,造成适宜度低的主要原因是气温较低,较低的气温、高的日照时数有利于作物出苗后根系发生,为作物后期生长打下基础。三叶—成熟期,气候适宜度均在0.85以上,这表明磴口的气候很好地满足华莱士蜜瓜的生长。从年际变化看,气候适宜度呈现上升趋势,变化倾向率为0.026/10 a。

2.4 气候适宜度与华莱士蜜瓜产量和可溶性固形物含量的关系分析

从图2-a可以看出,华莱士蜜瓜可溶性固形物含量与气候适宜度成正相关,相关系数为0.838,说明气候适宜度越高,华莱士蜜瓜可溶性固形物含量越高。从图2-b可以看出,华莱士蜜瓜产量与气候适宜度成正相关,相关系数为0.863,说明气候适宜度越高,华莱士蜜瓜产量越高。此外,华莱士蜜瓜可溶性固形物含量和产量与磴口县昼夜温差有较大关系,磴口县近30年华莱士蜜瓜生育期平均昼夜温差为13.7 ℃,白天气温高,日照充足,有利于光合作用,晚上气温低降低了华莱士蜜瓜呼吸作用消耗的养分,从而增加干物质的积累。

3 讨论与结论

磴口县地处黄河河套灌区上游,灌溉条件便利。笔者根据磴口县华莱士蜜瓜生长发育与气候因子的关系,引入适宜度计算模型,重点研究温度、日照时数对华莱士蜜瓜不同生育期的影响。通过对1988—2017年华莱士蜜瓜不同生育期气候适宜度分析,较为客观地反映气候变化对华莱士蜜瓜生长发育的影响,为蜜瓜种植管理和气象服务提供理论支持。

(1)华莱士蜜瓜全生育期日照时数适宜度明显高于温度和气候适宜度。各生育期之间比较,出苗、3叶期温度适宜度偏低,此时低温配合高的日照时数,促进根系的生长,为作物之后的生长发育打下基础。伸蔓至成熟期,温度、日照时数和气候适宜度均在0.85以上,适宜度高。

(2)从年际变化来看,近30年华莱士蜜瓜全生育期温度日照时数和气候适宜度均呈现上升趋势,变化倾向率分别为0.034/10 a、0.015/10 a 和0.026/10 a,温度适宜度上升更加明显。其中1991—1993年、2014—2016年,温度、日照时数和气候适宜度均有明显下降。

(3)近10年华莱士蜜瓜平均可溶性固形物含量为14.1%,平均产量为1 749.1 kg·667 m-2。经研究,蜜瓜可溶性固形物含量和产量与气候相关性成正相关,且相关性通过0.01检验。此外,磴口地区昼夜温差大也是造成蜜瓜可溶性固形物含量高的重要因素。

(4)目前,磴口县华莱士蜜瓜存在大棚设施农业种植、小拱棚套种和露地大田等多种种植模式,本文主要针对露地大田种植模式进行分析,对于其他种植模式,还应在种植时期加强管理,通过增加光照和温度来提高生长环境的适宜度。此外,对于露地大田种植模式还应加强水肥管理,以增加华莱士蜜瓜对光温和养分的利用效率,从而提高蜜瓜产量和品质。

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