延庆地区葡萄种植气候适宜性研究

Study on Climate Suitability of Planting Grapes in Yanqing Region

摘要: 本研究利用北京延庆国家基本气象站气象资料，结合葡萄生育期气象指标，来进行延庆葡萄种植气候适宜性研究。结果表明：延庆地区葡萄生育期光照时数为1622.9 h，日照百分率为56.8%，光热系数为5.9，各生育期气温均适合葡萄生长，日较差为12.5℃有利于生产优质葡萄，无霜期为189 d，降水量基本可以满足葡萄生长需要，全生育期干燥度为0.8，土壤含水量为60%~75%，各项气候指标均为种植葡萄适宜气候区划范围。

Abstract: Climate suitability of planting grapes in Yanqing was analyzed by use of meteorologic data from Yanqing national basic meteorological observing station and meteorological indicators of grape growth periods. The results show: The sunshine duration and sunshine percentage of grape growth period were 1622.9 h and 56.8%, the light and heat coefficient was 5.9, and the temperature of every growth period was suitable for the growth of grape. The diurnal temperature range was 12.5˚C, which was favorable for planting high quality grape. The frost-free period was 189 days, the precipitation can meet the needs of grape growth, the dryness of whole growth period was 0.8, and the soil moisture was 60% - 75%, so every meteorological indicator was suitable for planting grapes.

1. 引言

延庆区位于北京市西北部地处东经115˚44'~116˚34'北纬40˚16'~40˚47'属大陆性季风气候平均海拔500米以上光照条件好土壤矿物质丰富水资源丰富非常适合葡萄生长在《全国葡萄优势区域发展规划》中被划为全国葡萄发展优势地区。2014年世界葡萄大会在延庆举办借“葡萄届的奥运会”举办之机延庆重点打造一条北京最大的“葡萄与葡萄酒庄产业带”。葡萄是属于典型的喜光作物其适应性强、结果早、效益高对灌溉及土壤要求不高相比更容易受到气候变化的影响气候因子对葡萄的生长、结果起主导作用影响葡萄栽培成功与否。目前许多学者对葡萄与气候的关系做了深入的研究 [1] - [14] 在针对影响葡萄生长发育的气象因子方面马延庆、李名旺、李瑞萍、张有菊 [15] [16] [17] [18] [19] 等对葡萄产量与气象因素的相关性进行分析；杨华、常绪正 [20] [21] 等对主栽葡萄的气象条件进行分析这些研究主要集中在对温度、日较差、降水、日照等的分析对于不同的产区和品种影响葡萄生产的气象因素也是不同的；谭瑶等 [22] 分析了枝条发育、叶面积、果粒增长与各气象要素的关系；马玉平等 [23] 对红地球葡萄栽培的气候适应性进行研究分析了不同生育阶段对光、温、水的需求特点和适宜指标。目前还未见针对延庆地区的葡萄种植适宜性研究因此本研究在前人理论研究的基础上通过对延庆地区历史气象数据进行统计结合葡萄生育期气象指标来对延庆地区葡萄种植的适应性进行逐项论证以期为葡萄种植的科学化、产业化奠定理论基础。

2. 资料与方法

本研究所用的气象数据包括1981~2010年(简称常年)地面逐日气象数据分别从光照(计算光热系数)、温度、日较差、无霜期、降水量(计算干燥度)、土壤含水量六方面评价了葡萄种植的适宜性延庆地区葡萄生育期指标(萌芽期、展叶期、新梢生长期、开花期、坐果期、幼果膨大期、成熟期、落叶期所需日照时数、温度、日较差、无霜期、降水量等)综合了中外文献、葡萄领域专家、延庆种植大户提供的经验数据、各年份的历史统计数据及田间试验数据制定。

3. 结果与分析

3.1. 光照

葡萄是喜光植物枝条生长、花芽分化、浆果成熟都需要光照若光照不足新梢生长细弱叶片薄黄花芽分化不良降低产量和品质。延庆地区晚熟葡萄品种生长需要的各月日照时数和各月日照百分率适宜范围为180~270小时和50%~70%当日照低于150小时对葡萄的生长、发育及品质均会产生不利影响高于270小时也不利于葡萄糖分的积累 [2] 。从延庆区葡萄生长季节来看整个生育期的光照时数为1622.9 h日照百分率为56.8%各个生育期的日照时数基本可以满足其生长需要(见表1)但是个别年份7月和8月的日照时数也会出现不足180小时的情况经对常年数据进行统计日照时数低于180小时的年数分别为5年和4年其中7、8月份日照不足的最大情况出现在2006年日照时数为144小时和103.7小时对葡萄生长造成严重影响因此日照不足对葡萄种植仍存在一定威胁。

根据光热系数理论在生长季(4~10月)光热系数 > 4.5的情况下可满足不同类型葡萄的光能需要。

光热系数：I(Rt) = X∙H × 10⁻⁶

其中X为日平均气温>10℃时期的温度总和H为该期中的日照时数。

经计算延庆地区常年光热系数平均为5.9每年均高于下限值4.5因此极适于葡萄生长。

3.2. 温度

温度对葡萄果粒有机物的增长影响很大不仅直接影响着葡萄的生长、发育和产量而且影响葡萄可溶性固形物、含酸量和浆果的综合品质 [2] [8] 。

萌芽期：萌芽以后葡萄树体进入营养生长阶段是当年结果母枝和营养枝形成的重要时期。这一时期光温条件适宜与否对营养生长影响很大。当气温稳定通过 10℃ 时葡萄开始萌芽延庆葡萄芽开放期在4月下旬期间平均温度为 14.1℃ 。从延庆地区常年4月下旬平均温度来看除2011年偏低外该时期温度比较适合葡萄芽开放。

萌芽后至开花前是葡萄新梢生长期(5月份)。在这一段时间里一面进行新梢生长一面进行花器分化。温度过高必将使新梢发生陡长生育使花器分化质量下降乃至退化影响结实因此白天最高温度在25~28℃之间夜间以13~ 15℃ 左右为宜平均温度15~25℃为宜。为提高提高光合效率昼温不得超过 30℃ 。延庆地区5月份的日平均气温为 17.9℃ 日最高气温平均为 24.9℃ 日最低气温平均为 10.9℃ 比较符合高品质葡萄对该时段的温度要求。

从开花到稳定结实后(6上中旬)的这段时期时间很短但却是葡萄生产的最重要的关键时期包括开花期、坐果期和落果期。这期间葡萄对气温要求比较高最适宜温度为白天25~ 30℃ 低温应高于14℃葡萄才能正常开花和授粉受精。经统计延庆该段时期常年日最高气温的范围在25.4~ 31.7℃ 之间平均值为 28.0℃ ；而日最低气温则在13.0~ 17.5℃ 之间平均值为 15.2℃ 比较符合该段时期葡萄生长的气候条件。

Table 1. Comparison of the demand and actual sunshine duration of grape growth period

表1. 葡萄各生育期需求光照与实际日照时数对比表

光合作用在超过 30℃ 时效率受到抑制葡萄果实膨大期(7月份)延庆常年月平均气温为 23.6℃ ；平均最高气温为29.0℃基本满足条件但是从常年7月极端高温分布看大部分年份7月的极端高温都会突破30℃从常年7月份的平均气温和平均最高气温来看7月份平均最高气温超过 30℃ 的年份为7年因此对葡萄生长存在一定威胁。

日平均温度在 26℃ 左右时有利于葡萄着色温度过高或过低均会影响着色。延庆地区葡萄着色期一般在7月下旬该时期平均温度为 24.1℃ 基本可以达到着色要求。

果实成熟盛期(8~9月)期内最高气温 ≥ 28℃ 为宜平均气温范围在16~ 22℃ 内即可满足果实成熟的温度条件。温度过低(低于16℃)会延迟葡萄成熟也不利于糖分积累影响鲜果与干果的品质。气温高于 20℃ 时果实迅速成熟低于 16℃ 果实成熟不佳品质差。延庆区8~9月平均气温为 19.5℃ 也可以满足果实生长的需要。并且8~9月的平均日较差可达 13.7℃ 这是保证葡萄品质的重要因素。

3.3. 日较差

葡萄生长期气温日较差以>10℃为宜。延庆地区全年平均日较差为 12.6℃ 葡萄生长期的平均日较差为 12.5℃ 生长期各月日较差均>10℃日较差处于一个较高的水平对种植优质葡萄极为有利(见表2)。

3.4. 无霜期

160~220 d的无霜期是酿酒葡萄适宜的气候条件小于160 d不具有生产葡萄的条件大于220 d虽然能种植任何成熟类型的酿酒葡萄品种却会影响酿酒葡萄的品质。延庆地区无霜期常年值为189天霜期开始日期 10 月 6 日 结束日期为3月29日可满足葡萄生长需求近年来无霜期的呈波动增长的趋势近十年平均无霜期变化与80年代相比增加了24.6天。

3.5. 降水量

延庆地区种植的红地球葡萄不宜在年降水量超过700 mm或夏季超过500 mm的地区种植；酿酒葡萄(红葡萄酒)的主要气象指标为果实成熟期月降雨不超过100 mm或旬降雨不超过30 mm [23] 。

延庆区常年平均降水量为435 mm夏季(6~8月)降水量为274.1 mm从各旬降水量来看旬降水量超过30 mm的仅为7月上旬至8月上旬对葡萄生长有一定影响。

有学者选用生长季干燥度作为酿酒葡萄区划的水分指标 [24] 以生长季( 4 月1 日 ~ 10 月30 日 )作为计算的时段选取在生长季的最大作物系数作为本次研究的作物系数即K_C= 0.8生长季干燥度DI =ET_C/P₀；ET_C= K_C× ET_O。式中ET_C为葡萄生长季的蒸散量(实际需水量)；P为同期降水量；K_C为作物系数；ET_O为参考作物蒸散量(mm)；按Penman-Monteith方法计算：ET_O= [0.408Δ (Rn − G) + γ 900/(T + 273)*u₂(e_s− e_a)]/[Δ + γ (1 + 0.34 u₂)]延庆地区多年葡萄生育期干燥度为0.8 (见表3)。

干燥度DI = 1.0时表示降水量与作物需水量恰好相等在一定范围内DI值愈大说明愈干燥葡萄处于干旱胁迫状态有利于糖分和酚类物质积累提高葡萄浆果和葡萄酒的品质以及防止病虫害等

Table 2. Statistical of the diurnal temperature range of Growth period of grape in Yanqing

表2. 延庆地区常年葡萄生育期日较差统计

Table 3. Dryness of each month during grape growth

表3. 葡萄生长期各月份干燥度

DI值愈小则说明愈湿润不利于糖分和酚类物质积累导致病害流行降低葡萄的品质进而影响葡萄的经济栽培性。延庆葡萄栽培以灌溉栽培为主4~5月是葡萄营养生长的关键时期对水分的需求比较大从表3中看到两个月的干燥度分别为5.0和1.4说明4~5月份的降水量较少并不能满足葡萄的生长需要但延庆葡萄种植有较好的灌溉条件可以满足该段时间的水分需求。9~10月是葡萄成熟盛期该段时间降水的多少直接影响葡萄的品质。9月和10月延庆地区干燥度分别为0.7和2.2说明9月降水量多于葡萄的需求量而10月的干燥度指标则符合葡萄在该时段的糖分积累需求。

3.6. 土壤含水量

土壤水分是葡萄营养物质的载体根部吸收、叶片蒸腾作用都离不开水分葡萄各生育阶段对水分要求不同萌芽新梢生长和幼果膨大期要求水分多土壤含水量要达到60%~75%最适宜在浆果成熟期前后土壤含水量要达到60%左右深层土壤含水量应达到60%以上。统计延庆区2005~2016年土壤湿度10 cm、20 cm、50 cm土壤含水量基本可以达到60%~75%仅6月下旬土壤含水量较少总体看来土壤含水量适宜葡萄萌芽、新梢生长和幼果膨大期的需求浆果成熟期各层的土壤湿度也基本能达到要求。

4. 小结

延庆地区的日照、温度、日较差、无霜期、降水量、土壤含水量整体上适宜优质葡萄的种植但是也存在于不利于葡萄生长的风险比如7、8月降雨多、日照不足果实膨大期的高温对光合作用产生抑制这都需要采取有效农业生产措施来趋利避害。同时不同品种的生育期气象指标也有所不同因此结合延庆地区的气候特点选取适合的品种也显得尤为重要。

基金项目

北京市气象局业务研发专项基金(BJMBYWYF2012008)资助。