台湾青枣(Zizyphus mauritiana Lam.)别名毛叶枣，为鼠李科枣属常绿小乔木，原产于印度、北非等地，是由印度毛叶枣经台湾育种家多代改良选育而成的优良水果品种[1-2]。台湾青枣产量较高且生产周期短，当年嫁接、种植，当年挂果，效益较好且稳定[3]。此外，台湾青枣营养价值丰富，具有保健价值和生态价值，已成为我国极具发展潜力的特色热带水果。近年来，福建省将台湾青枣作为“短、丰、快”的新兴果树种类加以推广，引种的台湾青枣主要分布在漳州市，占全省总种植面积的96.2%[4]。
福建省属亚热带季风气候，气候资源优越，但气象灾害也频繁发生，其中冬季强低温过程对亚热带作物造成较大影响[5]。冬季台湾青枣处于果实成熟的关键时期，遭受寒冻害则影响其产量和品质。国内外学者对于亚热带果树的低温寒害研究，主要集中在果树受寒害影响的机理及其诊断、品种差异及抗寒性特征方面[6-8]，对青枣的研究主要集中在品种选育、引种风险分析及区划、栽培方法和寒冻害指标等方面[9-13]。有关青枣寒冻害研究，主要通过寒冻害形态学差异划分低温阈值，进而确定寒冻害指标，尚未对低温的类型差异进行针对性研究[14]。在同一低温不同低温类型下，果树的寒冻害程度有所不同[15-19]，因此，有必要研究不同低温类型对青枣的影响差异。本研究根据气象观测资料和台湾青枣寒冻害灾情资料，研究不同低温类型下台湾青枣的寒冻害特征差异，以期为合理评估和防御寒冻害提供参考。
1 材料与方法
1.1 台湾青枣寒冻害灾情资料及灾害等级标准
根据福建省历史低温分布规律，在青枣主要种植区选取9个具有代表性天气类型的试验点，分别为长泰县、云霄县、平和县、龙海市、罗源县、永泰县、福鼎市气象局观测场以及漳州天宝热作试验站和南靖县高港村试验点。2015—2016年冬季，分别在9个试验点各放置4盆台湾青枣，共36盆，记录寒冻害情况。同时，也记录试验期间各观测点附近青枣种植园寒冻害情况。2015—2016年冬季果园小气候自动站记录数据来自于福建省气象科学研究所。将9个试验点邻近果园小气候自动站寒冻害过程气温收集整理，得到台湾青枣寒冻害过程极端最低气温值(Td)。根据台湾青枣寒冻害形态学分级标准(表 1) [20]，将树体、叶片、枝条、主干受害程度划分为0~4级，分别表示无、轻度、中度、重度、严重寒冻害。2015—2016年冬季，共有23例台湾青枣寒冻害灾情样本。
表 1
台湾青枣寒冻害形态学分级标准
Table 1
Morphological classification standard of cold and freezing injury of Taiwan-based Z.mauritiana
| 寒冻害等级1) | 果实 | 树叶 | 枝梢 |
| 0 | 果皮、果肉均不变色 | 叶片无变化 | 枝条无变化 |
| 1 | 果皮变色，果肉不变色 | 嫩叶卷曲 | 枝条无变化 |
| 2 | 果皮、果肉均变色，果实受冻率≤20% | 外围叶片出现卷曲 | 末端嫩梢受冻干枯，次级枝梢无冻伤 |
| 3 | 果实受冻率>20%，外围枝条受冻干枯 | 树体中上部及外围叶片卷曲、干枯、脱落 | 主枝部分冻伤 |
| 4 | 果实受冻率100%，烂果 | 叶片全部干枯、脱落 | 枝条、主枝均褐变、干枯，部分主干形成层褐变、植株死亡 |
| 1)寒冻害等级“0~4”分别表示:无、轻度、中度、重度、严重寒冻害。 |
1.2 福建冬季低温类型划分
福建冷空气过程主要发生在12月至翌年2月。根据文献[21]~[23]，将福建省寒冻害低温类型分为：辐射型、平流型和混合型。从天气过程来看：(1) 辐射型寒冻害发生于冷风过境后冷高压控制下，白天天气晴朗，夜晚辐射导致大幅度降温。辐射降温期间，静风，日均温不会很低，但气温日较差大。(2) 平流型寒冻害则是强冷平流直接导致的巨幅降温，期间天气阴冷或伴有降水，日均温低，但气温日较差较辐射降温小。(3) 混合型寒冻害则是平流降温和辐射降温接连发生导致的，先经历低温阴雨天气，然后天气急转晴[24-25]，绝大多数是冷平流过后的晴夜辐射降温引起[26]。鉴于此，2015—2016年冬季台湾青枣寒冻害等级划分见表 2。
表 2
2015—2016年冬季台湾青枣寒冻害等级划分
Table 2
Result of cold and freezing injury grade of Taiwan-based Z.mauritiana in the winter of 2015-2016
| 测定点 | 低温过程日期 | 过程最低气温/℃ | 过程最低气温日期 | 寒冻害等级1) | 低温类型 |
| 福鼎县气象局 | 12月17日—19日 | 0.2 | 12月18日 | 3 | 辐射型 |
| 罗源县气象局 | 1月2日 | 1.5 | 1月2日 | 2 | 辐射型 |
| 南靖船厂棚外 | 12月16日—19日 | 2.1 | 12月18日 | 2 | 辐射型 |
| 南靖高港 | 12月16日—19日 | -1.9 | 12月18日 | 3 | 辐射型 |
| 永泰县气象局 | 12月17日—19日 | 2.4 | 12月18日 | 2 | 辐射型 |
| 长泰县气象局 | 12月17日 | 4.8 | 12月17日 | 1 | 辐射型 |
| 长泰薛厂长青枣园 | 2月6日—7日 | 2.6 | 2月7日 | 2 | 辐射型 |
| 福鼎县气象局 | 1月20日—27日 | -4.2 | 1月25日 | 4 | 混合型 |
| 南安农科所 | 1月23日—27日 | -2.4 | 1月25日 | 3 | 混合型 |
| 南靖船厂棚内 | 1月22日—27日 | -2.3 | 1月25日 | 3 | 混合型 |
| 南靖船厂棚外 | 1月22日—27日 | -3.1 | 1月25日 | 4 | 混合型 |
| 南靖高港村 | 1月22日—26日 | -6.8 | 1月25日 | 4 | 混合型 |
| 南靖五川村 | 1月24日—25日 | -0.2 | 1月25日 | 3 | 混合型 |
| 南靖县气象局 | 1月22日—26日 | -0.7 | 1月25日 | 3 | 混合型 |
| 永泰县气象局 | 12月18日 | 1.8 | 12月18日 | 2 | 混合型 |
| 永泰县气象局 | 1月23日—26日 | -2.2 | 1月25日 | 3 | 混合型 |
| 云霄县路边 | 1月22日—26日 | 1.7 | 1月25日 | 2 | 混合型 |
| 长泰县气象局 | 1月23日—26日 | 0.0 | 1月25日 | 3 | 混合型 |
| 南安农科所 | 12月22日—23日 | 3.6 | 12月22日 | 1 | 平流型 |
| 南靖高港 | 12月5日 | 4.1 | 12月5日 | 1 | 平流型 |
| 南靖高港 | 12月22日 | -2.6 | 12月22日 | 3 | 平流型 |
| 龙海市气象局 | 12月22日 | 6.6 | 12月22日 | 1 | 平流型 |
| 长泰县气象局 | 12月30日 | 4.8 | 12月30日 | 1 | 平流型 |
| 1)寒冻害等级“0~4”分别表示：无、轻度、中度、重度、严重寒冻害。 |
2 结果与分析
2.1 3种低温类型寒冻害指标的初步确定
根据寒冻害灾情样本的等级划分及低温类型分类结果(表 2)，对最低气温和寒冻害等级分别用直线、对数、幂函数、指数函数方程进行拟合，以一元一次直线方程的拟合效果最佳。对辐射型、平流型、混合型和无分型拟合结果如下。
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$辐射型：T_d=-2.86x+7.80(n=7, r=0.942>r_{\rm 0.01})$
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(1) |
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$平流型：T_d=-3.69x+8.46(n=5, r=0.945>r_{\rm 0.01})$
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(2) |
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$混合型：T_d=-3.60x+9.29(n=11, r=0.915>r_{\rm 0.01})$
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(3) |
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$无分型：T_d=-3.28x+8.34(n=23, r=0.953>r_{\rm 0.01})$
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(4) |
式中，Td为最低气温，x为寒冻害等级，n为样本个数，r为相关系数。由上可知，基于低温分型的青枣寒冻害等级回归模型与无分型有一定差异。低温分类与未分类的寒冻害等级点聚图见图 1、2。由图 1、2可知，不同类型Td与寒冻害等级间均有显著的负相关关系，即最低温度越低寒冻害等级越高。辐射型、平流型、混合型和无分型的一项式相关系数依次为：0.942、0.945、0.915、0.953，相关性均较好。
2.2 3种低温类型寒冻害指标的特征分析
将寒冻害等级x=0、1、2、3、4分别代入方程(1) ~(4)，即可得出不同寒冻害无、轻度、中度、重度和严重等级临界低温阈值，并据此初步确定各等级的指标区间(表 3)。在无分型下，当日最低气温 < 8.34 ℃时，青枣出现寒冻害；平流型和混合型分别在 < 8.46 ℃、< 9.29 ℃呈现寒冻害，较无分型高；辐射型在 < 7.8 ℃时呈现寒冻害，临界温度较无分型低。出现寒冻害的临界温度阈值依次为：辐射型≤无分型≤平流型≤混合型。在寒冻害1级区间，同一低温强度下平流型和辐射型寒冻害程度较接近，均较混合型寒冻害轻；在寒冻害2级区间，同一低温强度下平流型寒冻害程度较混合型轻，辐射型寒冻害程度介于二者之间；在3、4级区间，同一低温强度下辐射型、混合型、平流型青枣寒冻害程度依次减轻。
表 3
不同低温类型台湾青枣低温寒冻害指标
Table 3
Cold and freezing injury indicators of Taiwan-based Z.mauritiana under different low temperature types
| 类型 | 临界低温阈值/℃ |
| 0级 | 1级 | 2级 | 3级 | 4级 |
| 辐射型 | Td≥7.80 | 4.94≤Td < 7.80 | 2.08≤Td < 4.94 | -0.78≤Td < 2.08 | Td < -0.78 |
| 平流型 | Td≥8.46 | 4.78≤Td < 8.46 | 1.09≤Td < 4.78 | -2.60≤Td < 1.09 | Td < -2.60 |
| 混合型 | Td≥9.29 | 5.70≤Td < 9.29 | 2.09≤Td < 5.70 | -1.51≤Td < 2.09 | Td < -1.51 |
| 无分型 | Td≥8.34 | 5.06≤Td < 8.34 | 1.78≤Td < 5.06 | -1.50≤Td < 1.78 | Td < -1.50 |
2.3 3种低温类型寒冻害指标的个例验证
2015—2016年冬季，漳州市平和县遭受了3次低温过程(12月18日、1月22日—26日和2月13日)，过程降温幅度大，极端最低气温较低，导致台湾青枣遭受寒冻害。平和县山格镇和平和县气象局2个台湾青枣种植区共观测到4个寒冻害灾情样本数据，将初步得到的低温分型寒冻害等级指标与4个台湾青枣寒冻害灾情样本进行对比(表 4)。由表 4可见，用低温分型获得的初步寒冻害指标与实际寒冻害等级比较，有1个样本等级差1级外，其余3个样本等级均一致，占75%；用无低温分型获得的初步寒冻害指标与实际寒冻害等级进行比较，有2个样本等级差1级，2个样本等级一致，准确率为50%。综上所述，2种低温寒冻害指标与实际寒冻害等级比较，准确率均≥50%；低温分型寒冻害指标较无低温分型准确率高25%。
表 4
台湾青枣寒冻害资料对初步指标的验证
Table 4
Preliminary index verification by cold and freezing injury data of Taiwan-based Z.mauritiana
| 地点 | 低温过程日期 | 过程最低气温/℃ | 过程最低气温日期 | 低温类型 | 实际寒冻害等级 | 低温分型判断寒冻害等级 | 无分型判断寒冻害等级 | 低温分型验证结果 | 无分型验证结果 |
| 平和县气象局 | 1月22日—26日 | -1.4 | 01-25 | 混合型 | 3 | 3 | 3 | 一致 | 一致 |
| 平和县山格镇 | 12月18日 | 0.6 | 12-18 | 辐射型 | 3 | 3 | 3 | 一致 | 一致 |
| 平和县山格镇 | 1月22日—26日 | -3.0 | 01-25 | 混合型 | 3 | 4 | 4 | 差1级 | 差1级 |
| 平和县山格镇 | 2月13日 | 1.4 | 02-13 | 平流型 | 2 | 2 | 3 | 一致 | 差1级 |
3 小结
台湾青枣寒冻害是否发生及其受害程度与气象条件及果树树龄、长势、生育期有关，但最主要取决于最低气温，即冷空气过程最低气温[27]。以往研究大多笼统利用最低气温单一指标作为阈值，本研究将福建省低温类型划分为：辐射型、平流型、混合型，分别探讨3种低温类型下台湾青枣的寒冻害特征，并建立寒冻害指标。结果表明，不同低温类型下最低气温与寒冻害等级间均有显著的负相关关系。对比分析显示，无分型下青枣的寒冻害临界温度较平流型和混合型低，较辐射型高。不同等级区间，不同低温类型下寒冻害程度有较大差异：(1) 寒冻害1级区间，在同一寒冻害等级下平流型和辐射型寒冻害致灾温度较低，混合型寒冻害致灾温度较高；(2) 寒冻害2级区间，在同一寒冻害等级下混合型寒冻害致灾温度较平流型高，辐射型介于二者之间；(3) 寒冻害3、4级区间，在同一寒冻害等级下寒冻害致灾温度依次为：辐射型>混合型>平流型。个例对比验证结果显示，低温分型寒冻害等级指标准确率≥75%，无分型寒冻害等级指标准确率≥50%，即低温分型寒冻害等级指标准确度优于无分型。
本研究对福建省冬季低温天气过程进行分类，分析台湾青枣在不同低温类型下寒冻害指标特征，通过个例对比印证有分型和无分型寒冻害指标准确率，以期为台湾青枣寒冻害评估及防御提供参考。气象灾情资料的丰富度和植物学、人为等因素亦会影响研究结果，有待今后进一步完善。
2017,Vol. 13
