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山东五莲无花果栽培气候条件分析

2022-09-29陈志超陈修淼朱秀红

农学学报 2022年9期
关键词:五莲县气温

陈志超,陈修淼,朱秀红

(1山东省气象防灾减灾重点实验室,山东济南 250031;2山东省五莲县气象局,山东五莲 262300;3山东省五莲县农业农村局,山东五莲 262300)

0 引言

无花果有“绿化明珠”之称,叶片具有强大的吸尘功能,对二氧化硫、苯等有害气体有净化能力[1],耐瘠薄,管理简单。无花果别称阿阳、奶浆、映日果、蜜果、文仙果等,浑身是宝,果肉清甜甘美,含18 种氨基酸、多种维生素及丰富的酶类,还含有大量的抗氧化元素Se,无花果枝叶和青果含有特殊气味,能屏障病虫,是天然无公害果品,合理栽植当年即可结果,并且成熟期长,从7—11 月每年将近5 个月有新鲜果实陆续成熟,经常食用可健脾开胃、降脂降压、护肝明目、治癌防癌[2-3],含有很高的营养和药用价值,既可鲜食又可深度开发产品,加工成果干、饮料、果酱及药品等,不愧为“21 世纪人类健康的守护神”。近年来利用无花果提取花青素,开发高端化妆品方面也取得新突破,让无花果身价倍增。

相关学者对无花果主要从利用价值[4-5]、发展前景[6-7]、栽培技术[8-9]3 个方面进行研究。其中从利用价值角度对无花果的研究较多,如孙锐等[10]研究了山东引种无花果品种营养成分,品种间主要营养成分和无机元素存在显著差异;姜宏伟等[11]研究了无花果的化学成分、药理作用和临床作用;曾艳平等[12]研究了无花果叶提取物的镇静催眠作用,发现无花果叶提取物具有良好的镇静、催眠作用和抗惊厥作用;王宁宁[13]研究了无花果叶色素提取及其在棉织物染色中的应用,耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度为3 级以上,可满足纺织品应用要求。也有发展前景方面的研究,如马锞等[14]研究了广东省无花果栽培现状及发展建议;杨玉娟等[15]研究了无花果产业在云南的发展前景;史兴海等[16]研究了山西地区利用设施保护地栽培无花果的发展前景。关于无花果栽培技术方面,孟艳玲等[17]、苏卫国等[18]、张坤鹏等[19]研究了露地栽培技术,张艳等[20]、富丰珍等[21]、李志鑫等[22]对设施栽培技术进行了研究。对于山东山地丘陵特殊地域引种无花果气候条件分析,发展农村经济的研究不多。

无花果原产于地中海沿岸,唐代从波斯传入中国,适应性强,现中国从南到北均有栽培,主要分布在山东、新疆、江浙等地。无花果适宜在热带和温带生长,在最低气温18℃以上的热带地区,可终年生长结果,但部分热带地区干旱或夏季高温会造成其短暂休眠,部分品种在引入中国后,受雨热同期和冬季低温的影响,逐渐驯化形成落叶品种。无花果生长环境为北纬39°,喜排水良好的砂质壤土或者粘质壤土。五莲县地处北纬35.75°,土壤以砂质壤土和粘土为主,丘陵地形排水良好,属暖温带大陆性季风气候,基本满足无花果的栽培气候条件。2016 年以来地处山东五莲县北部的昌乐县已经引种无花果,培育发展田园综合体。五莲县地处山地、丘陵,山坡地,无法成片种植作物,适合发展林果,目前五莲县无花果栽培未成规模,呈零散单株分布,基于无花果广阔的发展前景,在笔者引导下,近年洪凝街道已经试植成功。本研究整理五莲30 年整编气象资料及近年气象数据,通过无花果的气候条件分析,为进一步推广五莲县无花果的栽培,防御气象灾害,振兴农村经济提供借鉴和参考。

1 无花果栽培的气候条件

1.1 温度

无花果对温度指标要求较高,喜温暖不耐寒,年平均气温>13℃,冬季最低气温>-20℃的地区都能正常挂果。温度是形成无花果生态分布的主要影响因子,能控制和调节无花果树体的生长发育和生理功能,对叶片的光合作用、呼吸作用和蒸腾作用起决定性的作用,对果形、果实的品质、含糖量和产量也有影响。低温会导致无花果冻害,当气温<-12℃时,新梢顶端将开始受冻,当气温达到-20~-22℃时,根部以上会受冻致死[23],不同品种抗寒性不同。无花果树的根系在15 cm 地温≥10℃时开始生长,当地温为20~26℃时根系进入生长高峰,地温<8℃根系停止生长。在气温>15℃时,地上部开始萌芽,22~28℃最适新芽生长,从发芽到展叶约需15~20天时间。在水分供应充足的条件下,无花果可耐较高的温度但不耐热害,若高于38~40℃的高温天气持续数日,则会导致果实早熟和干缩,有时还会引起果实脱落。气温>30℃或者<15℃,光合作用能力下降。气温<10℃开始落叶,进入休眠期。15~20℃为果实着色的最佳温度,气温>30℃或<10℃,则抑制花青素变化,从而影响着色。

五莲县以低山丘陵地形为主,约占全县总面积85.9%,受地形地貌影响易形成极寒和极热小气候,气温分布主要受地形影响,规律性差,即使同一地区因高度不同也有明显差异。五莲历年平均气温13.2℃,最冷月出现在1月,平均气温-1.4℃,最热月出现在7月,平均气温25.8℃,年极端最高气温40.7℃,连续高于38℃的天数不多,年极端最低气温-15.9℃,稳定高于5℃的日期自3 月18 日至11 月19 日共247 天,≥5℃积温4702.6℃·d,五莲县无霜期为222天。受五莲县的地形影响,当地白天太阳辐射强增温快,晚上迅速冷却温度下降急剧,昼夜温差明显,气温日较差平均9.3℃,白天温度高,无花果光合作用比呼吸作用强烈,夜晚温度较低减少呼吸作用的消耗,对养分的转化和糖分的积累非常有利,这种特定温度条件是生产优质无花果的基础[24]。综合五莲温度条件看,适宜无花果生长。

无花果是山东威海市特产[25],已经有100 多年的种植史,是山东省地理标志保护产品。从表1中看出,与威海的气温条件相比,五莲的极端最低气温比威海低2℃,最冷月平均气温比威海低0.7℃。冬季无花果枝条受冻除了绝对低温,还有抽干因素,威海地理位置靠海,海洋性气候明显,部分乡镇在海的南面,冬季风从北面水体刮过来,湿度偏大,无花果一般不会受冻,五莲距海较远,偏大陆性气候,可见五莲露地栽培的无花果冬季需要防范低温、低湿。

五莲县夏季风大,高温时长短,无花果不容易形成高温热害。中部低山隆起,包括30余座海拔500 m以上的山峰,全县海拔最高点是许孟镇马耳山706.7 m,海拔最低点是潮河镇丹土村18 m,按照对流层气温垂直变化规律,海拔高度每上升100 m 温度平均下降0.6℃,气温随高度呈递减。低山成为一道道冷空气的天然屏障,山前气温较山后高,这些低山对辐射起到屏障效应,阳坡和阴坡冷暖、干湿有明显差别,形成“山前桃花山后雪”的自然景观。鉴于五莲县的地貌,海拔高度造成初霜终霜出现时间差异明显,随着海拔升高,初霜出现早,终霜出现晚,无霜期就越短,晚霜对无花果伤害严重。由此可见建园时宜首选向阳、背风的缓坡地。

1.2 水分

无花果适宜生长在年平均降水量400~800 mm的地区,根系发达,因此耐旱性强,对水分要求没有温度那么苛刻[26],在年降水量1000 mm以上的福建,甚至不到100 mm的新疆,都能栽培成功。虽然无花果耐旱,但是在生长关键期,由于无花果叶片很大,叶面蒸腾作用强,长期干旱会出现片萎,导致处于盛长期的节位节间变短,所结果实变小或未熟脱落,直接影响产量,还是需要适量浇水,另外天气干热也需要及时浇水。比如“萌芽期”、“抽枝期”、“开花期”、“挂果期”、“越冬期”5 个关键时期,要酌情适时浇水。由于无花果适应性强,出现旱象后及时灌水或者出现降雨,能很快恢复正常生长。降水过多会使果肉含糖量下降,果实品质降低,冲淋大雨会造成裂果、掉果,果园内积水会造成树叶凋萎,严重积水则会导致果树死亡[27],降水过少则会导致果皮粗果实小,甚至使果实干缩或脱落,收获期如遇持续干旱骤降暴雨,将加重果孔开裂,导致果实品质下降。无花果适宜在排水良好的砂质壤土或者粘质壤土栽培,能较好的防范大水漫灌。

五莲县年平均降水量为747.0 mm,降水量主要集中在汛期,6—9 月平均降水量535.3 mm,占全年平均降水量的72%,8 月平均降水量最多,为185.2 mm,12月平均降水量最少为10.6 mm,雨热同季,对无花果的生长发育有利。1990 年降水量最多,达1257.3 mm,1983 年降水量最少,仅为466.3 mm,年际变化幅度较大,年降水极值相差791.0 mm。棕壤土分布最广,占全县土壤面积的87.1%,分布在中东部低山丘陵地区,褐土次之,分布在西部地区的丘陵和倾斜平地上,土壤微量元素含量和有效态值较高,利于提高无花果品质,低山和丘陵地形排水良好,不易积水形成涝灾。山东雨季一般6月20日—7月10日开始,8月20日—9月10日结束,五莲县雨季大约从7月上旬持续到8月中旬。乡镇部分气象观测站建站时间晚,目前区域站降水量观测用仪器为翻斗式雨量传感器,冬季需加盖,本研究只统计近5 年无花果生长季节(4—10 月)平均降水量。从表2中可见,各乡镇4—10月平均降水量都能满足无花果生长发育水分条件,空间分布呈东南多西北部少的趋势。对于熟土层浅的果园,果实成熟期需水时要适时适量浅水勤灌,以免土壤水分含量剧烈波动引起裂果增多。五莲连阴雨天气较少,遇到连阴雨天气,可以用塑料薄膜覆盖搭棚避雨,防止滋生病害和果实成熟期裂果。

表2 五莲县近5年各乡镇4—10月年平均降水量

1.3 光照

无花果是喜光树种,生育需要充足的光照条件,足量的光照使叶片肥厚,光合作用强,叶片通过光合作用所制造的有机产物部分回流根系,“叶靠根长,根靠叶养”,使树体强壮,座果率高,尤其在果实成熟期,光照强度和光照时长对果实品质和含糖量的影响很关键。光照条件差将导致花芽不饱满,果实酸味大,品质降低。如果低于饱和点持续时间过长,则使光合作用能力降低,抑制花芽的分化。如遇连阴天的情况,由于光照不足,树冠下部光合作用低,影响果实着生,单果重、果形指数和糖度均降低,同时成熟期延迟。

五莲县光照资源丰富,年日照百分率时数2393.5 h,占可照时数的54%。1997 年日照百分率最多,达到60.9%,2003 年平均日照最少,仅为46.8%。近10 年来,年日照百分率呈缓慢增长的趋势,2020 年雨雪天气122 天,约占全年天数的1/3,但2020 年全年日照百分率为59%,比历年平均日照百分率高5%。从表3可见,月平均日照时数最多的5月为251.5 h,最少的1月为168.3 h,按照气象划分法季节,季节分布是春季>夏季>秋季>冬季。无花果主要生长期为4—10 月,日照时数占全年62.8%,5—7 月的最长日照时数可达12 h,完全能满足无花果生育需求。充足的光照条件非常适宜无花果生长发育,有利于提高果实品质和产量。五莲县年日照时数呈现西部高、大部分适中的地理分布。

表3 五莲县各月平均日照时数及日照百分率

2 无花果生育过程中的主要气象灾害

2.1 冻害

五莲冬季寒潮和春季倒春寒容易使无花果发生冻害,不同品种抗寒能力不同,植株发生冻害的部位也有差别[28-30]。五莲县12月、1月和2月极端最低气温分别是-15.9℃、-15.3℃、-14.2℃,无花果地上部基本会全部冻死。气候变化背景下,异常大气环流造就冰火两重天,极寒极热并存,五莲近年冬季平均气温有升高的趋势,但是2021年1月极端最低气温突破了历史极值,比近30 年历年值低2℃。春季冷空气活动频繁,气温起伏大,4月无花果处于花芽萌动期,气温异常升高植株提早萌芽,若此时遭遇强冷空气,将发生倒春寒,出现霜冻使嫩芽受冻,倒春寒的频率为平均1~2 年1 遇。如图1 所示,五莲县春季低温灾害综合风险北部大于南部,高风险区分布面积最小,轻、低风险面积较大。

图1 五莲县春季低温灾害综合风险区划图

2.2 雹害

五莲雹灾近年有增多趋势,有5条冰雹路径:第一条从汪湖→中至→石场→日照(最为严重)、第二条从汪湖→洪凝→街头→日照,第三条为许孟→松柏→潮河→日照,第四条为许孟→户部→叩官→日照,第五条为于里→桑园→石场→日照。由于低山复杂地形引导局地环流的形成,五莲县平均雹灾机率为1~2 年1遇。建园时应避开雹线路径,架设防雹网。冰雹最早出现在4月17日,最晚出现在10月3日,多集中在5—7月,年降雹日平均为0.8天。冰雹主要发生在每年5、6 月,平均出现日数为0.2、0.3 天,其次是4、7、8、9、10月。冰雹来势凶猛,冲击力大,同时有暴风雨加持,使其摧毁力增强,直径较大的冰雹会将花芽、幼果和果树叶打烂。本地人影天气部门在监测到冰雹云时会启动人工消雹,可一定程度降低冰雹的灾害。如图2所示,五莲县冰雹灾害综合风险中部、北部最高,东、西部次之,南部最轻。

图2 五莲县冰雹灾害综合风险区划图

2.3 风害

五莲春季和7—9月,无花果易受春季大风和台风灾害。五莲县年平均大风日数4.7天,主要集中在3—6月,4月出现频率最大,台风天气平均1~2年1遇。无花果树木质韧度较差,大风易将枝干折裂折断,甚至架面倒塌,导致损失严重。果实成熟期,预报有强大风时,可将迎风方向的成熟无花果提前采摘,以减少损失。五莲县地形崎岖,多低山丘陵,受特殊地形影响,大风的地理分布呈明显的地域性。如图3 所示,一是高海拔地区的年大风日数明显多于低海拔地区,二是山地效应明显。

图3 五莲县大风灾害综合风险区划图

3 建议与对策

3.1 改良局地小气候

无花果新建园区,应尽量选择背风向阳且自然小气候条件较好的地段,可在果园上风方向栽植防风林或设置风障。防风林宜选择根系深、树冠大的抗风乔木,如柳树、杨树。有条件的地方可以在迎风面设1~2层防风网,以降低风速。设置挡风障的操作方式是,在无花果的上风方向架设风障,材料通常用玉米秸秆做成,为使风挡坚固耐用,横向加编竹杆和铁丝。挡风障需高于无花果树,埋至地下0.5 m 深,两端用木桩固定,防止被强风吹倒,能有效减轻风速,改善园区的局部小气候环境。

3.2 选栽抗寒品种

不同品种无花果的抗冻能力有差异,在选栽培品种时,除考虑到风味、成熟期和经济效益外,还要重点调查品种的适应性、耐寒性。通常情况下,在北方地区露地栽植时,宜选栽抗寒能力较强的品种,如‘布兰瑞克’、‘新疆早黄’、‘ALMA’、‘青皮’等,对抗寒能力较差的品种,如‘玛斯义陶芬’,虽然果实大产量高,但耐寒性低,要谨慎种植。

3.3 加强管理、提高树体越冬能力

入秋之后,需适当控制无花果树氮肥和水的供应,保证枝条充实,加强树体养分积累,以提高树体自身的抗寒性,切忌树梢徒长而不充实,萌发出无效副梢,导致树体抗寒性降低。进入冬季之前,要及时灌溉越冬水,务必在土壤冻结前进行,将水一次性灌足。越冬水适宜昼化晚冻期浇灌,这样在土壤封冻时,树盘周围就会形成相对稳定的冻土层,利于保持树根部位温度的相对稳定,使树根不会因天气温度的起伏受冻,而使树体受到冻害。

3.4 埋土及包裹越冬防护

不能安全越冬是制约北方大量发展无花果的重要因素,可行措施有埋土及包裹法。对定干50 cm 的无花果,在无花果树干50 cm以下埋土,对预防低温冻伤主干和树根有理想的效果。至翌年春天,在气温适宜的时间撤土,注意倒春寒,一般在晚霜后10天,地温稳定在4~6℃时可撤土。对50 cm以上干枝和结果母枝,可用草绳或者塑膜加稻草包裹的方式来防寒。耐寒品种可以在落叶后,把枝条压倒绑在一起,用厚毛毡覆盖,边沿压土,春季揭开。无花果1~3年生抗冻能力最差,幼树木质化程度低,易冻,随着树龄增大,无花果的抗寒能力增强。对于幼树可采取挖坑压倒盖草埋土方式,定植后主干高15~20 cm,培养2个主枝拉压成一字形,宜起垄规模化,入冬前按树枝大小挖一个深20~30 cm的坑,把枝条压入坑中用树叶或干草盖到10 cm左右,然后把整个植株用干土埋实,土层厚20 cm,这种方式省工省力环保,防寒效果最佳。

3.5 冻害补救措施

无花果轻微冻害时,根据枝条冻害情况进行合理修剪,把有冻害症状的枝条剪除,待发芽后再选择适宜的新枝,用拉枝的方法补充替代。注意春季修剪不宜过早,可在枝条萌发时修剪,原则为轻剪,避免倒春寒导致枝条抽干。此时要加强灌溉,施肥要适量,宜采取水肥一体的办法浇施,有利于树体生长发育。若无花果地上部分全部冻死,早春时应彻底剪掉枯枝,充分利用地下抽生蘖芽,重新培养枝组。通常情况下,即使地上部全部冻死,地下部也可能未受到损害,注意不要轻易把树体挖除。例如2021 年1 月7 日五莲站最低气温-17.9℃,庭院露地栽培的无花果未做防范,地上部全部冻死,4月根部重新萌发新芽,再生出强壮的新枝条长成新树冠。新萌芽可暂时全部保留以快速恢复园区,实现当年8、9月结果。待翌年春季发芽时,可留下粗壮、直立的3~4 个主枝,剪除其他枝条,促进树体的健壮生长。

3.6 设施栽培

基于无花果抗寒性差的特点,选择设施栽培可调控温度提早或延迟鲜果供应,达到增产丰收、提高经济效益的目的,保护设施有塑料大棚、地膜、小拱棚、加温温室等。塑料大棚除了保温,框架可以充当防鸟网和防雹网骨架,也可在多雨季节覆盖薄膜防雨,保证果实品质。建园时规划设计要有提前性,选就近水源,提前铺设大棚位置的浇水管道,开挖排水沟渠等基础设施,做好温湿度管理。促早栽培设施条件下,控制棚内温度在15~20℃,可使无花果提前发芽,夜间气温低需遮草帘,6 月白天棚温需控制在25~30℃,>30℃可揭掉棚膜,棚内最高温度不高于35℃,最适相对湿度是60%~70%,6 月下旬至7 月上旬果实陆续成熟。延迟栽培阶段是9月下旬至11月上旬,无花果花芽分化能力旺盛,在>15℃温度条件下随时都有萌芽现象,9月气温<15℃覆盖棚膜,气温持续下降时加盖草帘,可保证大部分晚熟的果实充分成熟,将棚温控制在20~30℃,果实能采收到12月中上旬。

4 结语

通过综合分析发现,山东五莲土质富含微量元素以及有益元素Se,有效态含量较高[31-32],还有无污染的山泉水,非常适合发展林果业,具备充足的光热条件,并且雨热同季,昼夜温差大,有利无花果营养物质的积累,所产无花果品质优越,果厚汁浓,营养价值高,大部分地区适宜推广无花果栽培,并且无花果树有绿化功能和观赏价值,可同时提升五莲生态环境质量。

由于特殊的地形,五莲经常出现晚霜冻导致无花果极易发生冻害,降水量时空分布不均,一年四季干旱均有发生,海拔越高风力越大,因此建园时,应选择在向阳、背风并且靠近塘坝、河流等水源的地方选址,除了考虑光、温、水对无花果的直接影响,还要兼顾避开冰雹带、大风口等气象灾害多发区。

面对无花果生育过程中的冻害、雹害、风害等气象灾害,加强防灾减灾意识,增强与气象、水利部门的联动,掌握灾害发生规律和频次,主动采取合理应对措施,科学防范和补救,适当发展设施栽培最大程度减轻气象灾害对无花果的影响,积极整合低山丘陵优势,发展特色高效栽培,取得更高的经济、生态和社会效益。

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