蘋果結果期果園溫度空間分布規律

郭秀明　周國民　丘耘等

摘要：蘋果園中溫度是影響蘋果質量及產量的主要因素。為明確蘋果結果期果園中溫度空間分布變化規律，在北京普通蘋果園中進行了實地試驗，通過采樣的方法測量了3個果樹冠層及果樹間隙不同高度各16個點的溫度，通過分析測量數據，結果表明，在不同高度空氣溫度在水平方面具有相似的變化趨勢；空氣溫度在單個冠層的變化快慢及變化幅度和果樹所處的環境有關，處于果園邊緣或周圍環境不均衡的果樹冠層的溫度變化幅度對整個冠層溫度極差的貢獻最大；在同一位置點，溫度在不同高度的極差較小，至少87.5%以上的極差小于0.5 ℃；相同高度層、不同冠層的溫度極差相差較大，差值最大達到1.6 ℃；果樹間隙的溫度極差處于整個果園冠層的水平方向溫度極差和垂直方向溫度極差之間。在另外果園的結果期進行了驗證試驗，結果驗證了結論的正確性。

關鍵詞：蘋果園；結果期；溫度；空間分布；冠層；北京

中圖分類號： S126文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）11-0483-04

收稿日期：2015-02-02

基金項目：國家“863”計劃（編號：2013AA102405）；農業系統智能控制與虛擬技術團隊（編號：CAAS-ASTIP-2015-AII-03）。

作者簡介：郭秀明（1981—），女，河北滄州人，博士，助理研究員，主要從事農業信息化研究。E-mail：guoxiuming@caas.cn。

通信作者：周國民，博士，研究員。E-mail：zhouguomin@caas.cn。作物通過與周圍環境進行能量和物質的交換以進行生長，其生長環境參數是決定農作物產量和質量的直接因素[1-2]。溫度是影響作物生長的重要因素之一，不同作物中的溫度分布規律的研究能為作物環境中溫度參數的監測方案打下基礎，為溫度與作物產量及質量之間的關系提供支持，最終提高作物生產水平。

溫度和蘋果的產量及質量密切相關[3-5]。劉雯斐等研究了果實微域環境溫濕度與紅富士蘋果果面碎裂發生的關系，結果溫度越高，相對濕度越低，果面碎裂現象越嚴重[3]。吳芳芳等為深入了解蘋果炭疽菌的侵染規律，研究組建了溫度、濕度對蘋果炭疽病菌分生孢子萌發和芽管伸長的影響的Logistic模型[6]。劉增輝等綜述了干旱、鹽、高溫和低溫脅迫條件下 NADP-蘋果酸酶活性及該酶基因表達變化的特點，揭示了其在對植物體抵御各種脅迫帶來的危害時所發揮的作用以及作用機理[7]。本研究主要關注蘋果園中的溫度參數，研究其溫度的空間變化特性，為研究溫度與蘋果品質之間的關系打下基礎，為蘋果園中溫度的監測方案提供技術支持。

關于果園中空氣溫度的變化特性的研究較少。孫志鴻等研究了北京地區樹冠不同層次和部位溫度的分布、動態變化與枝葉數量間的關系，結果表明，樹冠不同層次溫度從上到下逐漸降低，同一層次內溫度從內膛到外圍逐步增大[8]。李光晨等研究了果樹冠層空氣溫度的分布，結論為樹冠中由上至下溫度逐漸降低[9]。以上研究均針對果樹冠層，有關整個果園中溫度分布規律的研究還未見報道。在果園中溫度監測中，監測方案和整個果園的溫度分布特性及規律有關。為了研究果園中空氣溫度的分布特性，在北京市的2個果園進行了實地試驗，以期發現果樹冠層的溫度分布規律，不同果樹冠層及果樹間隙的溫度差異，為蘋果園中溫度監測時監測位置的布局方案打下基礎，為研究溫度和蘋果質量之間的關系打下基礎。

1材料與方法

1.1試驗果園

試驗地點選取北京市豐臺區的一個普通蘋果園，果園樹齡為18年，主栽品種為富士和華紅。果樹的行距為4 m，株距4 m，果樹高3 m，主干高0.5 m。果樹冠層為紡錘形，冠層長為3 m、寬3 m。試驗果園情況見圖1。

為了對試驗結果進行驗證，分別于9月、10月進行試驗。試驗時間均為蘋果即將成熟的秋天，天氣均無風。

1.2測定儀器

選用臺灣TES數字溫濕度測量儀測量果園中的空氣溫度，型號為1360A（圖2）?？諝鉁囟鹊姆直媛蕿?.1 ℃，準確度為±0.8 ℃。

1.3試驗方法

果園中的果樹離散分布，分別對果樹冠層、果樹間隙進行采樣測量。依據果園中的位置選定3棵長勢較均勻的果樹，

對每棵果樹以0.5 m3立方體為隔斷將其劃分為80個正方體，測量每個正方體中心點的空氣溫度。對每棵果樹的測量方法見圖3。為清晰起見，只畫出了2個測量高度（共5個測量高度：0、0.5、1.0、1.5、2.0 m）各16個測量位置點。

對果園間隙，采用“弓”字形測量方法以能覆蓋整個果園，反映整個果園的空氣溫度變化。測量方法見圖4。

為了對試驗結果進行驗證，10月在另外的果園進行了驗證試驗，試驗方法相同。

2結果與分析

2.1蘋果不同高度溫度變化

9月不同高度的16個點的溫度測量結果見圖5。1～16個位置點分別沿著“弓”字形順序定位。

不同高度層空氣溫度具有相似的走勢，表明空氣溫度在水平方面具有相似的變化趨勢。在冠層1中，不管在哪個高度層，溫度在1～8個測量位置點的溫度明顯低于9～16位置點的測量值。在果樹間隙，溫度從1至16個測量點逐漸減?。▓D5）。

空氣溫度在單個冠層的變化快慢及變化幅度與果樹所處的環境有關。果樹周圍及其本身的枝葉分布越均勻，空氣溫度越趨于穩定，變化幅度小，變化速度慢，如冠層2、冠層3。果樹周圍的環境不均衡，冠層溫度的變化較快，變化幅度較大，如冠層1（圖5）。

果樹周圍環境是否均衡主要和果樹所處的位置及相鄰果樹的生長狀況有關。處于果園邊緣的果樹由于其一邊直接和外界環境接觸，而另一邊為茂密的果樹，造成冠層溫度變化較大。即使果樹在果園內部，若果樹的鄰樹茂密程度較大，也會造成溫度的變化較大，如其中1棵相鄰的果樹由于病蟲害造成樹體矮小且枝葉較少的情況。

2.2蘋果不同高度溫度極差分布

對于多數果樹，不同高度的溫度曲線集中分布，說明在每個位置點，空氣溫度隨著高度的變化很小。對于所測量的64個位置點中，每個位置點的不同高度的溫度極差所占的百分比，87.5%的溫度極差小于0.5 ℃，>0.1～0.2 ℃的極差所占比例最多，占32.8%（圖6）。

2.3不同冠層及果園高度的溫度變化

為了深入研究空氣溫度在3個冠層、果樹間隙、整個果園的變化情況，計算了不同高度層的極差，結果見圖7。從圖7可以看出， 總體上極差由大到小排列分別為整個果園、冠層1、果樹間隙、冠層2、冠層3。雖然冠層1的覆蓋空間遠小于果樹間隙，但其溫度極差卻大于果樹間隙。整個果園的極差主要由冠層1造成，表明在果園中周圍環境不均衡，果園邊緣的果樹或者鄰樹缺位及長勢相差較大的果樹冠層的空氣溫度變化幅度基本能反映整個果園的變化幅度，結果為蘋果園中空氣溫度的監測方案提供了依據。

對任一冠層、果樹間隙或整個果園，極差隨著高度的變化波動較小，總體呈水平趨勢。表明空氣溫度在水平方面具有相似的變化趨勢。整個果園的最大極差出現在高160 cm處，為2.3 ℃。

2.4驗證試驗

為了對所得到的結果進行驗證，于10月進行了同樣的試驗，3個冠層及果樹間隙的不同高度16個測量點空氣溫度測定結果見圖8。10月與9月比較溫度均有所降低。

驗證試驗結果，冠層1中同一水平高度的溫度變化較大，與9月試驗結論一致，與果樹1所處的位置靠近果園邊緣有關。10月空氣溫度在同一冠層不同高度的曲線具有相似的走勢，且分布較集中，驗證了空氣溫度在不同水平面上具有相同走勢的結論。

10月冠層中的空氣溫度曲線分布更集中，表明在同一測量位置點空氣溫度隨著高度的變化較小。每個位置點的最大最小值之差分布見圖9。從圖9可以看出，溫度極差最大值為0.7，0～0.1的極差所占比例最高，為46.9%。

空氣溫度在3個冠層、果樹間隙及整個果園不同高度層的極差見圖10。從圖10可以看出，冠層1不同高度的極差最大，對整個果園極差的貢獻最大。冠層2、冠層3不同高度的極差值近似，果園中果樹間隙的極差在前二者間，驗證了9月試驗的結論。整個果園的極差最大值為2.3 ℃，與9月試驗結論一致，驗證了果園中整個果園空氣溫度最大最小值之差在2～3 ℃之間的結論。

3討論與結論

果園冠層中空氣溫度在不同高度具有相同的走勢。這與王大銘研究的樹冠不同層次溫度從上到下逐漸降低，同一層次內溫度從內膛到外圍逐步增大的結論[1]不同?？赡芎驮囼灂r節和天氣有關，本研究試驗季節均為秋天，在果實成熟前進行，雖然沒有風，但空氣相對濕度較低。本研究結論為秋季蘋果成熟前果園中空氣溫度的監管提供依據，并為研究溫度與果實品質及產量之間的關系提供理論支持。

果園中空氣溫度的極差不同冠層相差很大，與果樹所處的位置有關，果樹周圍環境越是不均衡，冠層空氣溫度的極差越大。果園間果樹間隙的極差處于冠層極差之間。處于果樹邊緣或臨樹茂密度相差很大的果樹冠層的空氣溫度極差較大，對整個果園中不同高度的溫度極差貢獻最大。

空氣溫度在水平方向的變化大于其在垂直方向的變化。通過2次試驗表明，同一位置點不同高度處空氣溫度的最大最小值之差小于0.5 ℃。而在水平方向即使在同一冠層，極差最大值為2.3 ℃。

參考文獻：

[1]王大銘. 不同氮、鉀肥水平對紅富士蘋果產量和品質的影響[J]. 吉林林業科技，2014，43（5）：47-49.

[2]Kaack K H，Pedersen，H L. Prediction of diameter，weight and quality of apple fruit（Malus domestica Borkh.）cv.‘Elstarusing climatic variables and their interactions[J]. Europ J Hort Sci，2010，75（2）：60-70.

[3]劉雯斐，李保國，齊國輝，等. 微域環境溫濕度與蘋果果面碎裂的關系[J]. 果樹學報，2008，25（4）：458-461.

[4]Warrington I J，Fulton T A，Halligan E A，et al. Apple fruit growth and maturity are affected by early season temperatures[J]. J Amer Soc Hort Sci，1999，124（5）：468-477.

[5]邸葆，張建光，孫建設，等. 不同袋型、光照強度和溫度對蘋果果實表皮細胞膜特性的影響[J]. 中國農學通報，2011，27（6）：161-165.

[6]吳芳芳，鄭有飛，胡正華，等. 溫度和濕度對蘋果炭疽菌分生孢子萌發芽管伸長的影響的相應模型[C]. 北京：2007農業環境科學峰會，2007.

[7]劉增輝，邵宏波，初立業，等. 干旱、鹽、溫度對植物體NADP-蘋果酸酶的影響與機理[J]. 生態學報，2010，30（12）：3334-3339.

[8]孫志鴻，魏欽平，楊朝選，等. 紅富士蘋果樹冠枝（梢）葉分布與溫度、濕度的關系[J]. 果樹學報，2008，25（1）：6-11.

[9]李光晨，王茂興，張福旺. 蘋果樹冠內溫度的分布狀況（簡報）[J]. 北京農業大學學報，1995，21（4）：402.王思樂，楊文柱，盧素魁. 大田作物長勢監控圖像中綠色植物的識別方法[J]. 江蘇農業科學，2015，43（11：487-492.