馬瑞麗,趙曉英
(1多倫縣氣象局,內(nèi)蒙古多倫 027300;2錫林浩特國家氣候觀象臺,內(nèi)蒙古錫林浩特 026000)
花椰菜含有多種維生素及礦物質(zhì),營養(yǎng)價值極高,具有肝臟解毒、清化血管、增強免疫、抗癌防癌、美容減肥等多種功效[1],因此越來越受到人們的歡迎。近年來多倫縣地區(qū)多年種植馬鈴薯的弊端越來越明顯,目前政府大力調(diào)整優(yōu)化種植結(jié)構(gòu),花椰菜種植已成為多倫縣政府部門調(diào)整優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)的主要替代物。多倫縣南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)以花椰菜種植為主的蔬菜種植已成為多倫縣地區(qū)五大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一。多倫縣的土地和氣候適宜花椰菜的種植,花椰菜在多倫縣也有一定的種植歷史,且已形成較好的產(chǎn)業(yè)鏈格局,投入低、產(chǎn)出高,有利于更大規(guī)模種植綠色有機花椰菜,有著較好的經(jīng)濟效益及推廣前景。多倫縣的花椰菜作為綠色無公害蔬菜在北京、天津等臨近城市十分暢銷,受到人們的喜愛和歡迎。
隨著氣象為農(nóng)服務(wù)理念的不斷深入和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的新需求,開展全程系列化的服務(wù)已成為當前氣象為農(nóng)服務(wù)的發(fā)展方向和重點。冶明珠等[2-3]、宮麗娟等[4]、越昆等[5]學者對東北地區(qū)及內(nèi)蒙古地區(qū)玉米氣候適宜度進行了較為全面的分析。吳炫柯等[6]、王永利等[7]、云文麗[8]對馬鈴薯發(fā)育期適宜溫度和干旱指標做了大量研究。卜坤[9]、楊顯峰[10]等學者對種植大豆的土地適宜性指標、體系的建立均做了分析研究。王彥平[11]對內(nèi)蒙古東北部地區(qū)種植大豆氣候適宜度、種植區(qū)劃做了較為全面的研究。閆世忠等人在“越冬花椰菜氣候適應(yīng)性研究及災(zāi)害防御技術(shù)”研究中對河南地區(qū)越冬花椰菜各生育期適宜氣象指標進行了分析[12]。但針對內(nèi)蒙古種植花椰菜這一大田特色農(nóng)作物還沒有相關(guān)氣候適宜度研究指標。目前內(nèi)蒙古地區(qū)花椰菜生長發(fā)育各階段的農(nóng)業(yè)氣象指標缺少深入分析,有待于進一步研究。再加上區(qū)域性的自然災(zāi)害頻發(fā),天氣不穩(wěn)定,使得種植基地往往面臨較大的減產(chǎn)或毀滅性風險[13]。因此,有必要對內(nèi)蒙古地區(qū)花椰菜氣候適宜度及易發(fā)生的氣象災(zāi)害做全面的分析研究。秧苗的好壞及長勢直接影響年終的產(chǎn)量,研究棚期秧苗的氣象條件至關(guān)重要。本研究首先分析了花椰菜育苗期大棚內(nèi)外溫度的相關(guān)性以及不同天氣類型下大棚內(nèi)外溫度日變化規(guī)律及定量關(guān)系,旨在找尋出大棚內(nèi)、外氣象要素變化規(guī)律,摸索出變化指標。其次,根據(jù)氣象觀測資料和所積累的花椰菜種植氣象指標,選取具有代表性地段的花椰菜作為研究對象,開展全生育期觀測,進行氣象條件與花椰菜全生育期影響分析,確定多倫縣地區(qū)花椰菜生育期適宜氣象指標。最后,對花椰菜生育期自然災(zāi)害及病蟲害進行研究。通過分析研究為花椰菜種植提供全面系統(tǒng)的氣象保障服務(wù),使農(nóng)民有效地防御氣象災(zāi)害,為今后全面開展農(nóng)業(yè)多品種氣象服務(wù)奠定基礎(chǔ)。
多倫縣位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部,錫林郭勒盟東南端,陰山北麓,小興安嶺余脈,燕山山脈末端,海拔1150~1800 m,全縣地跨東經(jīng) 115°30′—116°55′,北緯41°45′—42°39′,處于中國北方農(nóng)牧交錯帶,渾善達克沙地南緣。屬溫帶半干旱向半濕潤過渡的典型大陸性氣候,雨熱同季,年平均氣溫2.8℃,氣溫日較差可達25℃以上,極端最高氣溫36.8℃,極端最低氣溫-39.8℃。年平均降水量378 mm,降水主要集中在6—8月,占年降水量的60%~70%。年平均風速3.3 m/s,大風日數(shù)49.1天,沙塵暴日數(shù)1.8天,平均日照時數(shù)2941.1 h,無霜期短,為82~140天,特殊的氣候條件使得花椰菜種植成為多倫縣最主要的大田特色作物。
分別選取大北溝鎮(zhèn)十五號村、西干溝鄉(xiāng)牛眼睛村、蔡木山鄉(xiāng)炮臺村3個具有代表性地段的花椰菜作為研究對象,開展了花椰菜全生育期觀測?;ㄒ擞缙诜謩e在3個代表性地段建立蔬菜大棚,在大棚內(nèi)放入人工觀測用的溫度計,每天14時更換自記紙,記錄棚內(nèi)逐小時氣溫數(shù)據(jù),觀測時間是2020年4月28日—5月31日。棚外溫度采用大棚附近3個區(qū)域氣象站同時期逐小時氣溫數(shù)據(jù)。日照時數(shù)資料來源于多倫縣國家基準氣候站。
利用日照時數(shù)數(shù)據(jù)將2020年4月28日—5月31日逐日天氣劃分為3個天氣類型,分別為晴天、多云、陰雨天,劃分標準見表1,可知5月3、8、9、15、19、21、23、29、31日為多云日,5月7、22、30日為陰雨天,其余日數(shù)為晴天。
表1 天氣類型劃分標準
數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理、分析及繪圖主要應(yīng)用Excel軟件和SPSS統(tǒng)計軟件。用趨勢分析法[14]定量描述棚內(nèi)大棚內(nèi)外日最低溫度散點圖,研究發(fā)現(xiàn)棚內(nèi)外日最低溫度呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.9154,通過0.001顯著性檢驗。棚內(nèi)日最低溫度平均值為5.4℃,棚外日最低溫度平均值為4.5℃,棚內(nèi)外溫度差值0.9℃。
由此可見:在花椰菜育苗期棚內(nèi)溫度均高于棚外,其中日平均最高溫度棚內(nèi)外差值最大,其次是日平均溫度,差值最小的是平均最低溫度。這進一步說明塑料大棚具有增溫、保溫作用,大棚內(nèi)的溫度變化主要是隨著外界氣溫的變化而起落,存在著顯著的季節(jié)性溫差和晝夜溫差,外界溫度越高,棚內(nèi)溫度越高,外界溫度越低,棚內(nèi)溫度越低。最高溫度一般出現(xiàn)在中午前后,最低溫度出現(xiàn)在黎明太陽升起來之前。因此,需要外溫度變化趨勢,棚內(nèi)溫度與日照時數(shù)關(guān)系研究采用相關(guān)分析法[15],并進行顯著性檢驗[16]。
2.1.1 棚內(nèi)外溫度相關(guān)分析 圖1為2020年4月28日—5月31日花椰菜育苗期大棚內(nèi)外日平均溫度散點圖,研究發(fā)現(xiàn)棚內(nèi)外日平均溫度呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.8576,通過0.001顯著性檢驗。棚內(nèi)日平均溫度16.9℃,棚外日平均溫度12.5℃,棚內(nèi)外溫度差值4.4℃。
圖1 2020年4月28日—5月31日花椰菜育苗期大棚內(nèi)外日平均溫度散點圖
圖2為2020年4月28日—5月31日花椰菜育苗期大棚內(nèi)外日最高溫度散點圖,研究發(fā)現(xiàn)棚內(nèi)外日最高溫度呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.6061,通過0.001顯著性檢驗。棚內(nèi)日最高溫度平均值為34.7℃,棚外日最高溫度平均值為19.9℃,棚內(nèi)外溫度差值14.8℃。
圖2 2020年4月28日—5月31日花椰菜育苗期大棚內(nèi)外日最高溫度散點圖
圖3為2020年4月28日—5月31日花椰菜育苗期根據(jù)大棚內(nèi)外溫度變化采取通風散熱和防寒措施。
圖3 2020年4月28日—5月31日花椰菜育苗期大棚內(nèi)外日最低溫度散點圖
2.1.2 日照時數(shù)對棚內(nèi)溫度的影響 圖4為2020年4月28日—5月31日花椰菜育苗期日照時數(shù)與棚內(nèi)平均溫度散點圖,由圖可知:日照時數(shù)與棚內(nèi)日平均溫度呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.5167,通過0.001顯著性檢驗,這說明光照越好,棚內(nèi)溫度越高。光照是影響大棚花椰菜生長的重要因素,光照充足,則在光合作用下,花椰菜植株可以快速積累養(yǎng)分,生長較為健壯。但較強的光照也會導(dǎo)致高溫燒苗,同時,若苗期棚內(nèi)光照不足,光合作用降低,蓄熱量下降,氣溫地溫逐漸下降,影響幼苗生長,且濕度加大,病蟲害就極易發(fā)生蔓延。因此,大棚育苗期需及時采取遮光及補光措施人工調(diào)控光照強度和日照時數(shù)。
圖4 2020年4月28日—5月31日花椰菜育苗期日照時數(shù)與棚內(nèi)平均溫度散點圖
2.1.3 不同天氣類型下大棚內(nèi)外溫度日變化規(guī)律及定量關(guān)系 大棚實際上是一種日光溫室,棚內(nèi)的小氣候隨著天氣狀況的變化而變化,具有升溫快、溫差大、晴天氣溫變化劇烈、陰雨天變化平緩和分布不均等特點。
(1)晴天:圖5為2020年4月28日—5月31日花椰菜育苗期晴天大棚內(nèi)外平均溫度日變化圖,由圖可知:晴天天氣條件下,白天(7—19時)棚內(nèi)平均氣溫明顯高于棚外,夜間(20—06時)棚內(nèi)外平均氣溫較為接近,棚內(nèi)氣溫日變化幅度大于棚外;棚內(nèi)外平均最低氣溫出現(xiàn)在5時左右,棚內(nèi)平均最低溫度5.0℃,棚外平均最低溫度4.1℃;棚內(nèi)外平均最高氣溫出現(xiàn)在12—14時前后,棚內(nèi)平均最高溫度31.1℃,棚外平均最高溫度18.0℃;棚內(nèi)外平均最大溫差出現(xiàn)在11時,達13.3℃?;ㄒ擞缙谇缣熘形缗飪?nèi)最高溫度可達45~49℃,對秧苗生長有較大危害,為防止高溫危害,需要人工控溫。降溫應(yīng)采取通風、補水等措施,打開大棚入口,卷起棚膜,以加快空氣流通,中午通過補水能使溫度降低。晴天凌晨棚內(nèi)最低溫度在-0.6~-1.0℃左右,有可能對幼苗凍傷,需適當采取增溫措施預(yù)防低溫冷害和凍害。
圖5 2020年4月28日—5月31日花椰菜育苗期晴天大棚內(nèi)外平均溫度日變化圖
(2)多云:圖6為2020年4月28日—5月31日花椰菜育苗期多云大棚內(nèi)外平均溫度日變化圖,從圖6可見,棚內(nèi)平均最低氣溫出現(xiàn)在4時左右,最高氣溫出現(xiàn)在11時,棚內(nèi)外平均最大溫差達12.1℃,低于晴天最大溫差。花椰菜育苗期多云天氣中午棚內(nèi)最高溫度可達40~42℃,雖然低于晴天最高溫度,棚內(nèi)也會悶熱,需要適當通風散熱。多云天氣凌晨棚內(nèi)最低溫度在0.5℃左右,最低溫度在零上,不會造成凍害的發(fā)生,但也需要采取保溫措施防御低溫冷害。
圖6 2020年4月28日—5月31日花椰菜育苗期多云大棚內(nèi)外平均溫度日變化圖
(3)陰雨天:圖7為2020年4月28日—5月31日花椰菜育苗期陰雨天大棚內(nèi)外平均溫度日變化圖,從圖7可見,陰雨天天氣條件下,白天(7—19時)棚內(nèi)平均氣溫高于棚外,但低于晴天和多云棚內(nèi)溫度;夜間(20—06時)棚內(nèi)外平均溫度差值不大,其中,00—05時棚外平均溫度高于棚內(nèi),其他時次棚內(nèi)平均溫度高于棚外;棚內(nèi)平均最低氣溫出現(xiàn)在23時左右,最高氣溫出現(xiàn)在12—14時,棚內(nèi)外平均最大溫差達10.6℃,低于晴天和多云天最大溫差?;ㄒ擞缙陉幱晏熘形缗飪?nèi)最高溫度可達39℃左右,最低溫度在6.0℃左右,此溫度對花椰菜生長發(fā)育較為有利,但也需進行通風散熱防止氣溫過高造成不利影響。
圖7 2020年4月28日—5月31日花椰菜育苗期陰雨天大棚內(nèi)外平均溫度日變化圖
2.2.1 溫度 花椰菜發(fā)芽期(一期菜4月25日—4月30日,二期菜5月5日—5月10日,三期菜5月22日—5月27日)適宜溫度為14~24℃;花椰菜幼苗期(一期菜5月1日—6月10日,二期菜5月11日—6月25日,三期菜5月28日—7月10日)適宜溫度為13~24℃;花椰菜蓮座期(一期菜6月11日—6月30日,二期菜6月26日—7月20日,三期菜7月11日—7月31日)適宜溫度為14~23℃;花椰菜花球形成期(一期菜7月1日—8月20日,二期菜7月21日—8月31日,三期菜8月1日至9月20日)適宜溫度為13~22℃。
2.2.2 水分 多倫縣地區(qū)花椰菜全生育期歷年平均相對濕度分布在40%~77%,其中大田生長期(6月—9月)相對濕度分布在50%~77%之間,花椰菜大田生長期歷年平均降水量為296.2 mm,占全年降水量的77%,降水主要集中在6—8月(占全年降水量的65%),花椰菜生長發(fā)育期所需的土壤濕度在60%~80%之間。多倫縣地區(qū)濕度和降水條件不能滿足花椰菜的生長需求,需抽取地下水進行灌溉。
2.2.3 日照 根據(jù)多倫縣地區(qū)花椰菜全生育期歷年平均日照時數(shù)分析,該時期光照充足,日照時數(shù)分布在6.3~10.8 h,完全滿足花椰菜生長需求。但由于光照較強,需折葉蓋球或?qū)⒖拷ㄇ虻?~3片葉束住避免陽光直射,防止花球顏色變黃,確保品質(zhì)。
2.3.1 低溫冷害與霜凍 因溫度低于適宜生長溫度下限而引發(fā)的生育期延長或營養(yǎng)器官生理機制受到損害,營養(yǎng)組織被破壞造成葉片發(fā)黃、枯萎甚至死亡,部分失去再生能力。大棚內(nèi)由于降溫而受凍或定植早受低溫霜凍影響延長緩苗期甚至被凍壞,導(dǎo)致葉片生長不良,形成的花球小且散花、毛花多,品質(zhì)差,產(chǎn)量低。受凍后出現(xiàn)水漬狀,甚至死亡。2020年9月18日—20日出現(xiàn)了降溫天氣,最低氣溫降至-0.6℃,導(dǎo)致未及時采收的部分花球被凍,造成了一定的經(jīng)濟損失。
2021年5月1日、2日出現(xiàn)了強降溫天氣,最低氣溫分別降至-5.2、-9.7℃,因疏于防范導(dǎo)致部分菜苗被凍枯死,同時,未枯死的菜苗由于遭受凍害后影響其生長,導(dǎo)致花球品質(zhì)變劣。
2.3.2 高溫干旱 高溫危害是影響花椰菜產(chǎn)量和品質(zhì)的主要氣象災(zāi)害,幼苗期最高溫度30℃以上時,易形成高溫傷苗。花球發(fā)育期極端最高氣溫高于30℃不能形成花球。同時,在高溫干旱條件下,有利于蚜蟲的大量繁殖,蚜蟲傳播病毒病使花椰菜大面積減產(chǎn)甚至枯萎死亡。
2.3.3 冰雹 冰雹的危害程度取決于雹粒的大小、持續(xù)的時間和密度以及發(fā)生的時期,一般在苗期、蓮座期發(fā)生最多。冰雹危害嚴重時,會將花椰菜外部的功能葉片基本打光,只剩下葉柄和內(nèi)部的葉球,從而造成減產(chǎn)甚至絕收。
2.3.4 暴雨與連陰雨 暴雨可將幼苗沖出土外使根系受傷造成缺苗斷壟及大、小苗現(xiàn)象,此外,因大雨或暴雨時間過長,土壤積水,對土壤的通透性造成嚴重破壞而發(fā)生澇害,澇害嚴重時可使花椰菜根系在較短時間內(nèi)因缺氧而窒息死亡,危害明顯。由于雨后土壤長期排水不良或連陰雨使土壤水份持續(xù)處于飽和狀態(tài),長時間缺氧而損害根系形成濕害,主要發(fā)生在苗期和蓮座期。發(fā)生濕害和澇害后,植株矮小,葉片黃化,出現(xiàn)“早花”現(xiàn)象,或引起花球松散、花枝腐爛,易發(fā)生霜霉病、黑腐病、軟腐病等病害。
2.3.5 大風 由于多倫縣地區(qū)大風發(fā)生頻率較多,大棚育苗期遇大風會出現(xiàn)棚膜上下摔打現(xiàn)象,時間長會刮飛、刮破棚膜,降低或破壞大棚的保溫性能,散熱量加快,室內(nèi)溫度下降,對安全生長影響極大。定植期遭遇大風會破壞幼苗葉片從而影響品質(zhì),甚至將幼苗刮斷死亡。
2.3.6 連陰寡照 苗期棚內(nèi)光照不足,濕度加大,病蟲害極易發(fā)生蔓延。長時間的弱光環(huán)境,光合作用降低,蓄熱量下降,氣溫地溫逐漸下降,根系吸收能力減弱,植株葉片黃化,造成生育障礙影響產(chǎn)量和質(zhì)量[17-19]。
2.3.7 雪災(zāi) 遇到大(暴)雪天氣時,一旦雪量大、風力強時,會將大棚壓垮,造成棚毀。積雪遮陰影響光溫條件,雪后轉(zhuǎn)晴光照較強容易造成棚內(nèi)升溫過快,導(dǎo)致嚴重失水發(fā)生急性閃苗凋萎。
2.4.1 花椰菜生育期主要病害 花椰菜生育期主要病害有:立枯病(苗期)、猝倒?。缙冢?、細菌性軟腐?。ㄌ镩g管理期,根部和花球)、黑腐?。ㄌ镩g管理期,葉部和花球)、霜霉病(田間管理期,葉部)、病毒?。ㄌ镩g管理期,葉部)。防治措施應(yīng)以農(nóng)業(yè)綜合防治為主,促進植株健壯生長提高抗病能力,在病害嚴重情況下適量噴灑農(nóng)藥,以減少病毒傳播途徑,禁止使用高度、高殘留農(nóng)藥。
2.4.2 花椰菜生育期主要蟲害 花椰菜生育期主要蟲害有:小菜蛾(吊絲蟲)、菜青蟲、草地螟,主要采取農(nóng)業(yè)防治、物理防治、化學防治等措施進行防治。
(1)花椰菜育苗期棚內(nèi)外日平均溫度呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.8576,棚內(nèi)外日最高溫度呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.6061,棚內(nèi)外日最低溫度呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.9154,均通過0.001顯著性檢驗。
(2)花椰菜育苗期日照時數(shù)與棚內(nèi)日平均溫度呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.5167,通過0.001顯著性檢驗,這說明光照越好,棚內(nèi)溫度越高。
(3)晴天天氣條件下,白天(7—19時)棚內(nèi)平均氣溫明顯高于棚外,夜間(20—06時)棚內(nèi)外平均氣溫較為接近,棚內(nèi)氣溫日變化幅度大于棚外;多云天氣條件下,白天(7—19時)棚內(nèi)平均溫度高于棚外,但低于晴天棚內(nèi)溫度;夜間(20—06時)棚內(nèi)外平均溫度差值不大,00—04時棚外平均溫度高于棚內(nèi),其他時次棚內(nèi)平均溫度高于棚外;陰雨天天氣條件下,白天(7—19時)棚內(nèi)平均氣溫高于棚外,但低于晴天和多云棚內(nèi)溫度;夜間(20—06時)棚內(nèi)外平均溫度差值不大,其中,00—05時棚外平均溫度高于棚內(nèi),其他時次棚內(nèi)平均溫度高于棚外;總之,棚內(nèi)平均氣溫與天氣狀況的關(guān)系為:晴好>多云>陰雨,說明晴天白天天氣對棚內(nèi)平均溫度影響最大。應(yīng)采取降溫、通風、補水等措施,加快空氣流通,以防幼苗曬傷、悶死。
(4)花椰菜不同生育期適宜氣象指標:所需的溫度在13~24℃之間,土壤濕度在60%~80%之間,日照時數(shù)分布在6.3~10.8 h就能滿足其生長發(fā)育條件。
(5)多倫縣地區(qū)花椰菜生長期主要氣象災(zāi)害有低溫冷害與霜凍、高溫干旱、冰雹、暴雨與連陰雨等,由于花椰菜生長初期采用大棚進行育苗,還需防范大風、連陰寡照、雪災(zāi)等災(zāi)害。
(6)花椰菜生育期主要病害有:立枯病、猝倒病、細菌性軟腐病、黑腐病、霜霉病、病毒病。蟲害有:小菜蛾(吊絲蟲)、菜青蟲、草地螟。
文章根據(jù)多倫縣近3年(2018—2020)花椰菜生育期觀測的氣象資料,分析得出了花椰菜生育期適宜氣象指標,花椰菜生長不同時期溫度指標與閆世忠[12]研究結(jié)果稍有差異,有可能與地域不同有關(guān),也有可能與花椰菜種植品種不同有關(guān)。農(nóng)業(yè)與氣象密不可分,各級氣象部門一直把為農(nóng)服務(wù)放在氣象服務(wù)的首位。近年來,氣象部門主動適應(yīng)國家發(fā)展和改革需要,積極推進氣象服務(wù)體制改革,大力發(fā)展氣象為農(nóng)服務(wù)。本研究只是對花椰菜生長發(fā)育不同時期的氣象指標和氣象災(zāi)害進行了分析,對于氣象災(zāi)害對花椰菜種植造成的影響評估這方面的研究沒有涉及,在今后的研究和為地方服務(wù)中,要根據(jù)當?shù)貧庀箢A(yù)報,在出現(xiàn)氣象災(zāi)害前,及時制作并發(fā)布花椰菜氣象預(yù)報預(yù)警產(chǎn)品、花椰菜氣象災(zāi)害評估產(chǎn)品、花椰菜氣象監(jiān)測分析產(chǎn)品等針對性強的服務(wù)產(chǎn)品,減輕氣象災(zāi)害給農(nóng)民帶來的經(jīng)濟損失。同時,在災(zāi)情出現(xiàn)后,及時深入農(nóng)戶進行災(zāi)情調(diào)研評估,也可與保險公司聯(lián)合,當農(nóng)民種植的花椰菜因災(zāi)產(chǎn)生損失,保險公司可給予賠償,減輕農(nóng)民種植花椰菜的后顧之憂。通過一系列的措施為多倫縣地區(qū)花椰菜種植“直通式”氣象服務(wù)工作,提升農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)能力,為農(nóng)民增產(chǎn)增收提供助力。