南丰蜜橘高接金秋砂糖橘冻害的致灾机制与灾害等级指标
金国花等
基金项目：江西省气象科技项目（JX2021M02）
柑橘类果树对低温的耐受力较差，在异常低温年份，最低温度可达-12~-7 ℃，甚至更低，柑橘遭受冻害并不少见 。冻害的受灾面积和损害程度为气象灾害之首，是限制柑橘发展的主要气象因子。影响柑橘冻害的因子较复杂，与柑橘种类及品种、植株的营养状况和休眠深度等有关，在气象因子中，除了低温强度、低温持续时间和冰冻以外，还与温度变化的速度、低温出现时间、温度日较差、风速等有关 。有关柑橘越冬期冻害的气象指标，前人的研究比较多，陈尚谟等 确定了日最低气温（Td）为柑橘越冬期致灾因子；黄寿波 的研究发现，温州蜜柑冻害指数与极端最低气温、低温的持续时间有关；王景红等 以过程极端最低气温值或过程有害积寒将陕南柑橘越冬冻害程度划分为重度、中度、轻度 3个等级；张养才等 应用负积温（日最低气温<0 ℃）≤90 ℃和极端最低气温≤-8 ℃作为柑橘严重冻害指标。一般将柑橘冻害的温度划分为-5、-7、-9、-11四个等级，分别代表开始受冻、轻冻害、冻害及重冻害。在相同的低温条件下，由于品种特性、砧木、树龄、地形、栽培技术和立地条件等因素的影响，往往会引起冻害指标的较大差异。不同柑橘种类和品种临界低温不同 ，在宽皮橘中，温州蜜橘耐寒力强于南丰蜜橘，一般宽皮橘类耐寒力比甜橙强 2 ℃左右。耐寒力的强弱和砧木密切相关，一般规律是耐寒性强的砧木会增强接穗品种的耐寒性 。冻害对成年结果树主要影响当年或第2年产量，而对高接种则可导致全树枯死 。专门针对柑橘高接换种冻害指标的研究较少，柑橘种植具有较强的区域性，农户在高接换种过程中更多地考虑经济效益，对引进的高接品种的受冻害指标缺乏正确的认识，各种不可控的自然气候条件变化都会增加高接换种后生产经营的不确定性 。2020—2021年江西省柑橘遭受冻害，尤其是高接品种受影响严重 。2021年1月上中旬抚州经历三轮低温冻害天气，南丰县极端最低气温为-11 ℃，冻害后全县70%以上的橘树遭受不同程度冻害，高接换种果园受害更严重，有的全园冻死，蜜橘种植面积从 4.67万hm 2 锐减至2.67万hm 2 。因此，摸清高接换种柑橘的冻害致灾机制和灾害等级指标，对合理引种、灾害预警和促进柑橘增产具有重要意义。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验在江西省南丰县洽湾镇上店村果园（116°57′E，27°27′N）进行。试验材料为2019年嫁接的金秋砂糖橘枝条，枳为基砧，中间砧为20年南丰蜜橘。果园地势平坦，常规管理，果树生长发育正常。
1.2 试验设计与试验区环境
在金秋砂糖橘越冬期，选取果树大小、长势相对一致的植株3株，在树腰外围随机选取生长适中、叶片正常的 3年生枝条进行挂牌，对长势一致的枝条系红绳标记。
低温试验时间为2023年1月16—20日，金秋砂糖橘共设计了 5 个温度，分别为-5、-6、-7、-8、-9 ℃。把挂牌标记的枝条放入便携式人工恒温控制箱（RR-CTC102C型，北京雨根科技有限公司），枝条基部穿过温控箱一侧的小孔与蜜橘树体连接，采用高度可调的三脚架固定好温控箱后进行低温处理，并逐渐达到设定目标温度。温控箱的规格为42 cm（长）×29 cm（宽）×35 cm（高），温度精度为±0.2 ℃。金秋砂糖橘低温处理时段为 22：00至翌日 7：00，期间无光照。试验结束，取下温控箱，让枝条自然生长。以同期同一试验树非低温处理（自然生长）的挂牌枝条作为对照（CK）。每个试验处理2次重复。
试验期间外界的气温资料从果园附近的洽湾镇区域观测站获取。图1为洽湾镇区域站和南丰县国家基准站极端最低气温的变化情况。从图 1可知，试验期间，2022年 12月 18日洽湾镇区域站极端最低气温达到-4.0 ℃，南丰县国家基准站为-3.6 ℃；试验结束后，2023年1月29日洽湾镇区域站和南丰县国家基准站的极端最低气温均为-5.5 ℃。另外，2022年 12月 16日至 2023年 1月 31日蜜橘越冬期内，洽湾镇极端最低气温为-5.5 ℃（1 d），低于-3 ℃的天数5 d，低于0 ℃的天数为12 d。
图1 2022年12月16日至2023年1月31日南丰县和洽湾镇极端最低气温
1.3 气象站气温要素分析
试验在金秋砂糖橘越冬期间进行，外界温度普遍较低。试验果园附近的洽湾镇区域站与南丰县国家基准站最低气温要素基本一致。南丰县国家基准站及乡镇区域站点日最低气温情况见表1。从区域站的极端最低气温数据来看，中和乡区域站记录的极端最低气温为-8.0 ℃，太源乡为-4.2 ℃，两个区域站之间相差 3.8 ℃，与南丰县国家基准站分别相差 2.5 ℃和 1.3 ℃；洽湾镇、桑田镇、白舍镇、太和镇、莱溪乡、付坊乡、三溪乡、紫霄镇记录的区域站极端最低气温与南丰县国家基准站极端最低气温相同或接近；市山镇、太源乡、东坪乡、中和乡区域站的极端最低气温与南丰县国家基准站相差均超过 1 ℃。从最低气温低于 0 ℃的天数来看，不同区域站之间相差较大，其中中和乡达19 d，比南丰县国家基准站多6 d；从最低气温低于-5 ℃的天数来看，洽湾镇、桑田镇、白舍镇、太和镇、太源乡、莱溪乡、付坊乡、紫霄镇与南丰县国家基准站相同或相差1 d，其余站相差4 d天或7 d。
表1 南丰县2022年12月16日至2023年1月31日冻害气象要素
1.4 形态特征观察
试验期间和结束后每隔 15 d 观察和记录金秋砂糖橘对照与处理叶片和枝条的形态特征。
1.5 冻害等级指标及验证
根据金秋砂糖橘形态特征表现，分析其低温冻害的灾害等级指标。结合南丰县 2021 年 1 月金秋砂糖橘冻害与2023年1月冻害的调查灾情等级，对比验证冻害等级指标。
2 结果及分析
2.1 金秋砂糖橘受冻的形态特征
不同低温条件对金秋砂糖橘形态特征的影响不同。金秋砂糖橘采用-5、-5（2 d）、-6、-7、-8、-9 ℃低温处理，其中-5 ℃分别处理了 1 d和 2 d，其他温度均处理 1 d。-5 ℃处理 1 d 后，基本没有受冻，其余低温处理叶片均有不同程度冻伤，出现卷曲、发黄、落叶，随着温度降低，枝条出现失水、干枯、死亡；当温度降到-9 ℃时，整个枝条出现干枯死亡。试验开始于2023年1月16日，晚上通过温控箱进行处理。
柑橘冻害等级参考 QX/T 197—2013的宽皮柑橘单站冻害等级划分，结合 2022 年和 2023 年金秋砂糖橘实地灾情调查情况，初步确定金秋砂糖橘冻害等级划分（表 2、表 3）。从试验结果来看，未老熟的顶端叶片因细胞液浓度低、耐寒力差，遭受低温时受冻萎焉最先脱落。生长较晚、发育不成熟的嫩枝，因组织不充实，最先遭受冻害变褐、干枯、死亡。低温处理金秋砂糖橘的形态表现有滞后性，尤其是枝梢受冻害症状。
表2 金秋砂糖橘冻害等级划分
表3 金秋砂糖橘冻害程度分级
2.2 金秋砂糖橘冻害等级指标
金秋砂糖橘冻害等级指标：-6 ℃<日最低气温（Td）≤-5 ℃或≤-5 ℃（2 d）属轻度冻害；-7 ℃<日最低气温（Td）≤-6 ℃属中度冻害；-8 ℃<日最低气温（Td）≤-7 ℃属偏重冻害，-9 ℃≤ 日最低气温（Td）≤-8 ℃属严重冻害。限于试验条件，特重冻害试验尚待下一步研究。
从表 4来看，2016年 1月南丰县国家基准站极端最低气温为-6.2 ℃，达到了蜜橘受冻害的临界温度，因2015年采收期遭受连阴雨叠加2016年1月冻害影响，蜜橘一年生枝梢和叶片受冻，落叶严重，蜜橘产量和效益明显下降 。2017—2020年，南丰县国家基准站极端最低气温均高于-5 ℃，冬季没有出现极端天气对金秋砂糖橘的明显不利影响，果农对蜜橘冬季防冻思想有所松懈。2021年1月南丰县国家基准站的极端低温为-8.0 ℃，白舍镇望天区域站极端最低气温为-11.0 ℃，且由于 2020年冬季降雨量偏少，土壤过分干旱，加重了蜜橘冻害，造成南丰县 1/3蜜橘受冻，1~2年生幼树达重度冻害，成年树达轻-中度冻害；高接换种树 3年及以上枝条轻-中度冻害，当年高接换种树达重度以上冻害，严重的全树枯死。由于遭受了 2021 年冻害，叠加 2022 年夏秋连旱灾害，蜜橘树势恢复缓慢，长势偏弱。调查发现，2022年12月18日，南丰县国家基准站最低气温为-3.6 ℃，洽湾镇区域站最低气温为-4.0 ℃，部分金秋砂糖橘顶端叶片受冻变褐色，原因可能是树体内贮藏养分少且处于休眠初期，耐寒力下降；2023年 1月 29日南丰县国家基准站的极端最低气温达-5.5 ℃，造成金秋砂糖橘叶片脱落，达到轻-中度冻害，与试验结果一致。另外，在调查中发现，洽湾镇（-5.5 ℃）、桑田镇（-6.0 ℃）没有采取防冻措施的金秋砂糖橘幼树全部冻死。而通过稻草覆盖或是包扎的幼苗，几乎没有受冻。
表4 2015—2022年12月至翌年2月上旬日极端最低气温
3 讨论
3.1 低温影响金秋砂糖橘的耐冻性
柑橘冻害受多种因子的综合影响，不但决定于低温强度和低温的持续时间，低温出现前后的天气状况，低温出现前气温偏高、柑橘尚未进入休眼期；低温出现的时间越早，柑橘处于半休眠状态，低温出现时间较晚，柑橘处于较深休眠状态；还决定于植株生长是否健壮、有否遭受过病虫危害、砧木品种和砧穗组合、成熟情况（如树龄、枝梢、叶片的成熟度）、上一年的结果情况、果实采收是否适时，都影响冻害是否发生及其严重程度。试验选点的时候，应尽量选择树势恢复较好、长势正常的果树开展冻害试验；本次气象数据采用的是南丰县国家基准站资料，极端气温数据与洽湾镇区域站相近，避免了国家基准站与区域站数据的差异，同时尽量避免因树势、环境等因素影响试验结果。
3.2 金秋砂糖橘冻害等级指标
金秋砂糖橘冻害等级指标为：-6 ℃<日最低气温（Td）≤-5 ℃或≤-5 ℃（2 d）属轻度冻害；-7 ℃<日最低气温（Td）≤-6 ℃属中度冻害；-8 ℃<日最低气温（Td）≤-7 ℃属偏重冻害，-9 ℃≤ 日最低气温（Td）≤-8 ℃属严重冻害。此外，试验中还观察到果园中金秋砂糖橘幼树（一年生）遭遇≤-5.5 ℃低温时，形态特征表现为特重冻害等级。
试验采用的是金秋砂糖橘 1~3年生枝条，进行了不同低温处理，低温处理后金秋砂糖橘的形态表现都有一定的滞后性。未来应进行不同低温强度和持续时间的果园试验，并结合不同树龄、不同防冻措施开展相关冻害试验，为柑橘冻害机制研究、指标选取和防灾减灾提供科学依据。
4 结论
在老橘园南丰蜜橘上高接金秋砂糖橘，引起冻害临界极端低温为-5 ℃，-9~-5 ℃会造成不同程度的冻害，-9 ℃会造成金秋砂糖橘3年生枝条全部冻死。而金秋砂糖橘幼树在低于-5.5 ℃的低温下会出现整株冻死。在12月上中旬（处于浅休眠期）遇到-4.0 ℃的低温，枝梢顶端部分叶片出现冻伤；在 1月上旬（处于休眠期）遇到-5 ℃的低温，未发生明显冻害；当低温持续时间延长或温度继续降低，冻害程度逐渐明显，当温度降至-9 ℃时会引起枝条死亡。根据冻害等级指标可评判冻害程度，研究结果可为柑橘灾害区划、预警、评估和防灾减灾提供科学参考。
在进行相关预警时，结合柑橘品种及低温冻害指标，国家气象基准台站极端最低气温与区域气象站点存在差异、且同一果园低洼地受冻害相对严重，发布低温冻害预警信息，对柑橘减轻或避免低温造成的灾害有重要意义。