Phát hiện rủi ro cháy nắng ở táo - Một mô hình đơn giản cho quyết định nông nghiệp và một số phép đo nhiệt độ trái cây

Erwerbs-Obstbau - Tập 63 - Trang 25-36 - 2021
Klaus-Peter Wittich1
1Zentrum für Agrarmeteorologische Forschung, Deutscher Wetterdienst (DWD), Braunschweig, Germany

Tóm tắt

Để phản ứng với sự gia tăng nhiệt độ bức xạ mạnh mẽ, nhiệt độ quả táo có thể tăng lên đáng kể so với nhiệt độ không khí. Điều này có thể gây tổn hại cho mô da và các lớp tế bào biểu bì và hạ bì. Để tránh thiệt hại kinh tế do các triệu chứng cháy nắng trên da, người trồng táo cần những dự báo về nhiệt độ của quả, điều này sẽ cho phép họ tổ chức các biện pháp bảo vệ chống nắng kịp thời. Nhiệt độ của táo tách rời, đã được tiếp xúc với bức xạ và gió, được đo để định lượng mức độ gia tăng nhiệt độ quả dưới điều kiện khí hậu của miền Bắc nước Đức. Trung bình, nhiệt độ tối đa hàng ngày của da quả được đo trên phía nam được ánh sáng mặt trời chiếu vào trong những ngày nắng và ấm được ghi nhận là khoảng 7 °C cao hơn nhiệt độ không khí tối đa hàng ngày. Tuy nhiên, nhiệt độ da hơn 40 °C (ngưỡng cảnh báo đã định trước) hiếm khi được phát hiện, cho thấy cháy nắng vẫn là hiện tượng không phổ biến ở miền Bắc nước Đức. Nhiệt độ lõi táo tối đa trung bình cao hơn 4 °C so với nhiệt độ môi trường không khí tối đa. Dựa trên các nguyên tắc cân bằng năng lượng, một mô hình đơn giản đã được phát triển để dự đoán chu kỳ nhiệt độ của phía trời và mặt đất của quả táo hình bán cầu. Tập trung vào nhu cầu của người trồng trái cây, những nhiệt độ tối đa hằng ngày của hình nửa cầu hướng trời được so sánh với nhiệt độ da được đo trên phía nam có ánh sáng mặt trời chiếu vào, dẫn đến sai số tuyệt đối trung bình (MAE) là 1.7 °C. So sánh giữa các nhiệt độ tối đa hàng ngày trên toàn cầu và nhiệt độ lõi táo cung cấp sự tương quan tốt hơn (MAE = 0.8 °C).

Từ khóa

#nhiệt độ quả táo #cháy nắng #mô hình dự đoán #cân bằng năng lượng #điều kiện khí hậu

Tài liệu tham khảo

Blanke M (1989) Wieviel Licht nimmt eine Apfelfrucht auf? (Light absorption of developing apple fruit). Erwerbsobstbau 31:157–161 Blanke M, Lenz F (1985) Spaltöffnungen, Fruchtoberfläche und Transpiration wachsender Apfelfrüchte der Sorte ‘Golden Delicious’. Erwerbsobstbau 27:139–143 Brooks C, Fisher DF (1926) Some high-temperature effects in apples: contrasts in the two sides of an apple. J Agric Res 32:1–16 Butler DR (1976) Estimation of the transpiration rate in an apple orchard from net radiation and vapour pressure deficit measurements. Agric Meteorol 16:277–289 Darbyshire R, McClymont L, Goodwin I (2015) Sun damage risk of Royal Gala apple fruit-growing districts in Australia. N Z J Crop Hortic Sci 43:222–232 Donsì G, Ferrari G, Nigro R (1996) Experimental determination of thermal conductivity of apple and potato at different moisture contents. J Food Eng 30:263–268 Evans RG (2004) Energy balance of apples under evaporative cooling. Trans ASAE 47:1029–1037 Green SR, McNaughton KG (1997) Modelling effective stomatal resistance for calculating transpiration from an apple tree. Agric For Meteorol 83:1–26 Häckel H (1973) Über die Wärmeleitfähigkeit von Fruchtfleisch. Gartenbauwissenschaft 38:139–150 Hanke M‑V (2017) Klimawandel – Ausrichtung der Züchtung bei Obst. J Kulturpflanz 69:51–52 Hellebrand HJ, Beuche H, Linke M, Herold B, Geyer M (2001) Chances and shortcomings of thermal imaging in the evaluation of horticultural products. http://www2.atb-potsdam.de/hauptseite-deutsch/Institut/Abteilungen/abt2/mitarbeiter/jhellebrand/jhellebrand/Publikat/PMA2001.pdf. Accessed 13 July 2020 Holmes R, Crisera M, Brown G (2009) Harvest and post harvest options for heat affected apples and pears. Aust Fruitgrow 2:8–10 Hother K, Herold B, Geyer M (1995) Grenzen und Erkennung von Qualitätsfehlern im Apfelgewebe bei Messung der spektralen Reflexion. Gartenbauwissenschaft 60:162–166 Jones HG, Higgs KH (1982) Surface conductance and water balance of developing apple (Malus pumila Mill.) fruits. J Exp Bot 33:67–77 Kobel F (1931) Lehrbuch des Obstbaus. Springer, Berlin Landsberg JJ, Powell DBB, Butler DR (1973) Microclimate in an apple orchard. J Appl Ecol 10:881–896 Lebe R, Schulte E (2008) Sonnenbrandschäden an Apfelfrüchten in der Saison 2007. Obstbau 33:309–312 Legates DR, McCabe GJ (1999) Evaluating the use of “goodness-of-fit” measures in hydrologic and hydroclimatic model validation. Water Resour Res 35:233–241 Li L, Peters T, Zhang Q, Zhang J, Huang D (2014) Modeling apple surface temperature dynamics based on weather data. Sensors 14:20217–20234 Lisowa H, Wujec M, Lis T (2002) Influence of temperature and variety on the thermal properties of apples. Int Agrophys 16:43–52 Lolicato S (2011) Sun protection for fruit. A practical manual for preventing sunburn on fruit. Farm Services Victoria, Department of Primary Industries, Victoria, Australia Makeredza B (2011) Studies towards understanding sunburn in apple. Master thesis, Dept. of Horticultural Science, Stellenbosch University, South Africa McAdams WH (1954) Heat transmission. McGraw-Hill, New York McCaskill MR, McClymont L, Goodwin I, Green S, Partington DL (2016) How hail netting reduces apple fruit surface temperature: a microclimate and modelling study. Agric For Meteorol 226/227:148–160 Monteith JL, Unsworth MH (2013) Principles of environmental physics, 4th edn. Elsevier, Amsterdam Nash JE, Sutcliffe JV (1970) River flow forecasting through conceptual models. Part I—A discussion of principles. J Hydrol 10:282–290 Nobel PS (1975) Effective thickness and resistance of the air boundary layer adjacent to spherical plant parts. J Exp Bot 26:120–130 Racskó J, Schrader LE (2012) Sunburn of apple fruit: Historical background, recent advances and future perspectives. CRC Crit Rev Plant Sci 31:455–504 Saudreau M, Marquier A, Adam B, Monney P, Sinoquet H (2009) Experimental study of fruit temperature dynamics within apple tree crowns. Agric For Meteorol 149:362–372 Saudreau M, Sinoquet H, Santin O, Marquier A, Adam B, Longuenesse J‑J, Guilioni L, Chelle M (2007) A 3D model for simulating the spatial and temporal distribution of temperature within ellipsoidal fruit. Agric For Meteorol 147:1–15 Schrader L (2010) Interactive sunburn model. Tree Fruit Research and Extension Center, Washington State University, Wenatchee Schrader L, Sun J, Felicetty D, Seo J‑H, Jedlow L, Zhang J (2003a) Stress-induced disorders: Effects on apple fruit quality. In: Washington Tree Fruit Postharvest Conference Wenatchee, WA, 2–3 December 2003 Schrader L, Zhang J, Sun J (2003b) Environmental stresses that cause sunburn on apple. Acta Hortic 618:397–405 Schrader LE, Zhang J, Duplaga WK (2001) Two types of sunburn in apple caused by high fruit surface (peel) temperature. Plant Health Prog. https://doi.org/10.1094/PHP-2001-1004-01-RS Smart RE, Sinclair TR (1976) Solar heating of grape berries and other spherical fruits. Agric Meteorol 17:241–259 Steffens M (2008) Einsatz der klimatisierenden Beregnung zum Schutz vor Sonnenbrand. Mitt Obstbauversuchsringes Alten Landes 63:353–354 Steffens M (2013) Rückblick auf die Sonnenbrandsituationen in 2012 – Bericht aus Sicht der Beratung. Mitt Obstbauversuchsringes Alten Landes 68:119–121 Sweat VE (1974) Experimental values of thermal conductivity of selected fruits and vegetables. J Food Science 39:1080–1083 Thorpe MR (1974) Radiant heating of apples. J Appl Ecol 11:755–760 Tscheuschner H‑D (ed) (2004) Grundzüge der Lebensmitteltechnik. Behr’s Verlag, Hamburg VDI (Verein Deutscher Ingenieure) (2006) VDI Wärmeatlas – Berechnungsblätter für den Wärmeübergang, 10th edn. Springer, Berlin Wagner J, Böttcher F (2010) Sonnenbrand am Apfel. Schweiz Z Obst Weinbau 146(11):10–12 Webb L, Darbyshire R, Erwin T, Goodwin I (2017) A robust impact assessment that informs actionable climate change adaptation: future sunburn browning risk in apple. Int J Biometeorol 61:891–901 Wiebusch J‑H (2019) Sonnenbrand an Äpfeln. Mitt Obstbauversuchsringes Alten Landes 74:157–161 Willmott CJ, Matsuura K (2005) Advantages of the mean absolute error (MAE) over the root mean square error (RMSE) in assessing average model performance. Clim Res 30:79–82 WMO (2014) Guide to meteorological instruments and methods of observation. https://www.wmo.int/pages/prog/www/IMOP/CIMO-Guide.html. Accessed 13 July 2020 (WMO-No. 8)