气象条件对不同品种花椒果实生长发育的影响

张 奇，任利明，梁宏喆，王 海，刘淑明

中国花椒(Zanthoxylum bungeanum)主产于四川、甘肃、陕西、山东、河北、河南等省，栽培地区较为广泛，其中以川、甘、陕的花椒品质最优，有着很高的药用及食用价值，为我国重要的经济树种［1］。花椒果实的生长发育与其所处的生态环境条件和栽培管理技术水平等因素密切相关［1-2］。由于气象条件的变化和栽培管理措施不当等原因，在花椒的生产过程中存在严重的落花落果现象［3］。目前国内外对于花椒的挥发油以及其他酰胺类等化学成分［4］、生物活性［4-5］和加工利用［5］等方面研究较为系统，但气象条件对花椒果实生长发育的影响研究尚未有报道。本试验以秦安1号、小红冠和狮子头3个生产中广泛栽培的优良花椒品种为材料，研究不同品种花椒果实生长及发育与气象因子的关系［6-12］，建立果实生长发育的数学模型［13-15］，预测和掌握果实在不同时期的发育水平，为加强科学管理提供理论依据，并据此为生产中不同时期采取相应的栽培技术措施提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地设在陕西杨陵西北农林科技大学苗圃。该地属暖温带半湿润气候区，春暖多风、夏热多雨、秋热凉爽多连阴雨、冬寒干燥，具有明显的大陆性季风气候特征。年平均气温 12.9℃，年均降水量635.1 mm，无霜期 211 d，年均日照时数 2 163.8 h，太阳辐射年总量 480.11×107J·m－2。土壤为土，其中，土壤速效钾、速效磷、碱解氮含量分别为161.37、8.01、45.09 mg·kg－1，有机质 11.60 g·kg－1［9］。

试验地面积1 300 m2，测试花椒树龄10 a。花椒品种分别为秦安1号、小红冠和狮子头，均为生产中广泛栽培的优良品种。观测株树势良好，结果正常。各花椒品种采用相同的栽培管理技术。

1.2 研究方法

1.2.1 果实数量测定 每个品种选3个样株，在每株树冠南侧中部选1个标准枝，每个标准枝上选取3个标准果穗并挂牌标记。坐果后(4月中旬)初期，每隔3 d测量1次果实数量，果实数量稳定后，每隔7 d测量1次果实数量，直至果实成熟。

1.2.2 果实直径测定 坐果后(4月中旬)，用游标卡尺测定每个标准果穗所有果实的直径，并计算每个标准果穗果实的平均直径。初期每隔3 d测量1次，果实变化稳定后，每隔7 d测量1次，直至果实成熟。

1.2.3 气象因子测定 3－6月，在果实性状测定的同时，进行气象要素测定，包括日最高气温(℃)、日最低气温(℃)、空气相对湿度(%)、日照时数(h)和降水量(mm)。

1.3 数据处理

对试验所得数据进行统计分析，建立果实生长发育的数学模型，研究果实数量和大小与气象因子的相关性，采用主成分分析法提取主要气象因子，模拟不同花椒品种果实生长发育的回归方程。利用Excel2007和SPSS20.0统计软件处理数据。

2 结果与分析

2.1 不同品种花椒果实生长发育规律

2.1.1 果实直径随时间的变化 由图1看出，3个花椒品种从5月12日－19日为果实直径生长速生期，之后直径大小变化出现较小波动，狮子头在6月16日以后果实大小基本趋于稳定，小红冠和秦安1号在6月23日以后果实大小逐渐趋于稳定。

图1 不同品种花椒果实直径变化趋势Fig.1 The diameter change trend of different prickly ash varieties

3个花椒品种果实直径生长规律，选取x(时间)为自变量，y(果实直径)为因变量，作回归分析结果均为多项式函数，并计算其相关指数R2。分别为:

秦安1号:

小红冠:

狮子头:

2.1.2 果实数量随时间的变化 由图2可以看出，秦安1号果实数量在5月初至26日和5月26日－6月16日有2个波动期，6月20日后数量基本稳定;小红冠果实数量从5月12日到5月19日左右迅速下降，从5月下旬到6月末数量变化逐渐趋于平稳，6月23日以后基本稳定;狮子头果实数量从5月初到6月初左右缓慢减少，从6月23日以后数量逐渐稳定。

测定结果表明，秦安1号、小红冠和狮子头的落果率分别为 15.97%、45.71%、27.37%。

选取y(果实数量)为因变量，x(时间)为自变量。3个品种花椒果实数量增长曲线和相关指数R2分别为:

秦安1号:

小红冠:

狮子头:

2.2 花椒果实生长发育与气象因子相关性

以花椒果实直径、果实数量分别与气象因子做相关分析，计算Person相关系数。由表1可以看出，3个花椒品种直径变化与最高温度、最低温度和日照时数相关性较强，均呈正相关，且都受最低温度影响最大，而三者直径都与相对湿度呈负相关。3个花椒品种的果实数量与最低气温及日照时数相关性较强，均与日照时数呈负相关。

2.3 主成分分析

运用主成分分析法对5个气象因子进行降维(表2)，提取前3个因子，方差解释度为86.18%。

从表3可以看出，在主成分1中，最高气温和最低气温的成分得分系数远高于其他3个气象因子，因此命名第1主成分为气温(T);在主成分2中日照时数成分得分系数最高，故将第2主成分命名为光照(I);在主成分3中相对湿度成分得分系数最高，所以将第3个因子命名为湿度(RH)。

图2 不同品种花椒果实数量变化趋势Fig.2 The number change trend of different varieties

表1 气象因子与不同品种花椒果实数量、直径的相关系数Table 1 The relationship between the meteorological factors and the diameter and the number of different varieties

表2 方差解释度Table 2 Variance explained

表3 成分得分系数Table 3 Component score coefficient

2.4 不同品种花椒果实生长发育与主要气象因子的回归模型

2.4.1 果实直径与主成分气象因子的回归模型基于主成分分析及果实生长发育与气象因子相关性分析结果(表4)，通过筛选不同的曲线拟合模型，最终确立花椒果实生长发育与主要气象因子的相关关系模型为:ln(Y)=aln(X)。建立花椒果实直径(D)与气象因子的回归模型(Ⅰ)为ln(D)=－0.324+0.289ln(T)+0.202ln(I)+0.14ln(RH)，复相关系数 R=0.996，决定系数 R2=0.992，即模型解释度为 99.2%，F 检验 F=78.946，P=0.013，达到极显著水平。说明模型拟合较好，该模型有效。

2.4.2 果实数量与主成分气象因子的回归模型结合主成分分析，根据花椒果实数量与主要气象因子的相关关系(表5)，建立花椒果实数量(M)与主成分气象因子的回归模型(Ⅱ)为:ln(M)=5.790－0.184ln(T)－0.199ln(I)－0.102ln(RH)，复相关系数 R=0.993，决定系数 R2=0.986，即模型解释度为 98.6%，F 检验 F=47.489，P=0.021，达到显著水平。说明模型拟合较好，该模型有效。

2.4.3 不同品种果实数量及直径与主要气象因子的回归模型 运用建立上述2个模型相同的方法，分别建立3个品种果实数量及直径与主要气象因子的回归模型(表6)。

表4 模型(Ⅰ)各主成分气象因子回归系数Table 4 Coefficients of main meteorological factors in model No.1

表5 模型(Ⅱ)各主要气象因子系数Table 5 Coefficients of main meteorological factors in model No.2

表6 3个花椒品种回归模型汇总Table 6 The summary of regression models for three varieties

3 结论与讨论

在花椒果实生长发育过程中，日最高气温、日最低气温、空气湿度、日照时数及降水量对其均有一定的影响，其中气温、日照时数和空气湿度具有显著影响。

秦安1号、小红冠和狮子头果实直径从5月初到5月20日为生长发育的速生期，之后生长速度减缓。故应在4月中下旬进行适当的补水增肥措施，保证花椒果实在速生期能有充足的养分吸收。

3个花椒品种果实数量随时间变化不同。秦安1号和狮子头果实数量从5月初到5月末减少幅度较大，小红冠果实数量从5月初到5月中旬迅速下降。因此，各种保花保果措施都应在5月前进行，进入5月后即进入落花落果高峰期，实施措施的效果会削弱很多。在花椒幼果期，最低气温是制约花椒果实生长发育的重要因子，也是造成落果率较高的主要原因。生产中应根据各地的土壤及地形条件，花椒栽植应该合理布局，尤其是山地，尽量避免栽植在低洼或者山谷地带。