本文摘要：摘要針對山西省運城市近20年花期凍害、果實膨大期高溫熱害、果實膨大期至成熟期干旱災害以及果實成熟期連陰雨害等對蘋果生長有顯著影響的關鍵氣象災害，利用影響時段內(nèi)日最高氣溫、日平均氣溫、日最低氣溫、降水量、無降水日數(shù)等氣象數(shù)據(jù)，根據(jù)蘋果主要氣象
摘要針對山西省運城市近20年花期凍害、果實膨大期高溫熱害、果實膨大期至成熟期干旱災害以及果實成熟期連陰雨害等對蘋果生長有顯著影響的關鍵氣象災害，利用影響時段內(nèi)日最高氣溫、日平均氣溫、日最低氣溫、降水量、無降水日數(shù)等氣象數(shù)據(jù)，根據(jù)蘋果主要氣象災害劃定標準，采用最小二乘法對花期凍害日數(shù)進行線性傾向估計，并用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗方法對蘋果主要氣象災害的變化趨勢進行顯著性檢驗，分析運城市蘋果主要氣象災害變化特征。結果表明：近20年運城市蘋果花期凍害、果實膨大期高溫熱害、果實成熟期連陰雨害等氣象災害發(fā)生日數(shù)均呈下降趨勢，且2017年后趨勢顯著，其中花期凍害日數(shù)下降趨勢更加明顯;果實膨大期至成熟期干旱災害發(fā)生嚴重，干旱程度呈加重趨勢，但趨勢不顯著;花期凍害屬于年際變化小的偶發(fā)性災害，果實膨大期高溫熱害及干旱災害為年際變化小的常態(tài)災害，果實成熟期干旱災害及連陰雨害為年際變化大的常態(tài)災害。
關鍵詞蘋果;氣象;災害
山西省運城市地處黃土高原蘋果優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)帶，多項氣象指標適宜蘋果生長，但在暖溫帶大陸性季風氣候的影響下，氣象災害頻繁發(fā)生，尤其是花期凍害、果實膨大期高溫熱害、果實膨大期至成熟期干旱災害和果實成熟期連陰雨害，對蘋果產(chǎn)量及品質(zhì)影響嚴重[1]。
春季，當遭遇冷空氣大幅度降溫時，處于花期或坐果期的蘋果樹遭受嚴重凍害，造成花器官及果實脫落、畸形，會大幅度減產(chǎn)[2-3]。果實膨大期溫度過高和水分短缺均對蘋果產(chǎn)量及品質(zhì)造成不良影響[4-5]。成熟期果實對光照敏感，長時間的連陰雨天氣會對蘋果著色及品質(zhì)造成不良影響[6-7]。
有關蘋果氣象災害發(fā)生規(guī)律及防御對策前人研究較多，柴芊等[8]依據(jù)蘋果物候資料及氣象觀測數(shù)據(jù)，以溫度低于5℃作為發(fā)生凍害指標，建立了蘋果花期凍害指數(shù)計算模型，實現(xiàn)了花期凍害預報。魏麗欣等[9]通過調(diào)研河北省45個蘋果主產(chǎn)縣蘋果物候資料及氣象觀測站要素數(shù)據(jù)，確定了果實膨大期熱害評價指標。
劉璐等[10]針對白水縣1971—2010年逐日氣溫資料進行研究，建立了蘋果果實膨大期高溫熱害危險性風險評估模型，實現(xiàn)了膨大期熱害區(qū)劃。程雪等[11]和王景紅等[12]依據(jù)降水量、需水量、連續(xù)無降水日數(shù)及生育期日數(shù)4個氣象因子構建干旱指數(shù)，揭示了北方和陜西蘋果干旱災害發(fā)生的差異周期性規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了蘋果不同生育階段存在3種不同尺度的干旱災害變化周期。劉璐等[7]選取陜西省12個氣象臺站，設計并計算蘋果連陰雨指數(shù)，能夠客觀反映蘋果果實成熟期連陰雨害強度，實現(xiàn)了成熟期連陰雨害預測預報。不同區(qū)域氣候存在較大差異，對蘋果生產(chǎn)影響也不相同。本文研究了近20年運城市蘋果花期凍害、果實膨大期高溫熱害、果實膨大期至成熟期干旱災害以及果實成熟期連陰雨害等對蘋果生長有顯著影響的氣象災害的變化特征，旨在為防災增產(chǎn)提供參考依據(jù)。
1資料與方法
1.1數(shù)據(jù)來源
收集整理山西省運城市2000—2019年氣溫、降水量等氣象數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源于山西省氣象局。其中花期凍害取3月25日至4月25日逐日日最低氣溫，果實膨大期熱害取6月1日至9月10日逐日日最高氣溫，果實膨大期至成熟期干旱指數(shù)計算取6月1日至10月31日逐日日降水量、無降水日數(shù)，果實成熟期連陰雨害取9月1日至10月31日連續(xù)3d降水≥0.1mm日數(shù)。
1.2災害劃定指標
花期凍害日數(shù)劃定標準參照柴芊等[8]關于蘋果花期凍害日數(shù)的計算方法，以日極端最低氣溫≤5℃劃定。果實膨大期熱害日數(shù)劃定標準參照魏麗欣等[9]關于蘋果果實膨大期熱害日數(shù)的計算方法，以日最高氣溫≥35℃劃定。果實成熟期連陰雨害劃定標準參照劉璐等[7]關于蘋果果實成熟期連陰雨害日數(shù)的計算方法，只計算降水連續(xù)3d及以上≥0.1mm的日數(shù)。干旱指數(shù)參考王景紅等[12]關于陜西蘋果干旱指數(shù)的計算方法，計算公式如下。干旱指數(shù)=(生育期需水量×無降水日數(shù))/(生育期降水量×生育期日數(shù))
1.3分析方法
采用最小二乘法[13]對氣象災害日數(shù)進行線性傾向估計，并用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗方法(M-K檢驗)[14-15]對氣象災害日數(shù)的變化趨勢進行顯著性檢驗[16]，研究運城市蘋果主要氣象災害的時間變化特征及氣候演變趨勢。
2蘋果主要氣象災害分析
2.1凍害
運城市蘋果凍害發(fā)生較重的年份分別是2001、2004、2006、2010、2013、2015、2018年。近20年凍害日數(shù)介于0～6d之間，平均值為2.15d，最大值發(fā)生于2001年;近5年平均值為1.4d，凍害高頻期主要集中在4月10—16日，占比為46.8%。近20年蘋果花期凍害日數(shù)呈顯著下降趨勢，其氣候傾向率為-1.248d/10年(P≤0.01)。
運城市蘋果開花期凍害日數(shù)于2000—2001年短暫表現(xiàn)為增加的趨勢;UF曲線于2001—2019年表現(xiàn)為減少的趨勢。其中，在2011—2019年，UF曲線始終低于0.05顯著性水平下限，表明這一時間段凍害日數(shù)呈顯著下降趨勢。而蘋果開花期凍害日數(shù)的UF、UB曲線未相交，這一結果表明運城市近20年蘋果花期凍害日數(shù)趨勢無突變點。
2.2熱害
運城市蘋果熱害發(fā)生較重的年份分別是2001、2002、2005、2010、2019年，近20年果實膨大期高溫熱害日數(shù)介于9～40d之間，波動幅度較大，平均值為23.55d，最大值在2002年，最小值在2015年，近5年平均值為18.4d，熱害發(fā)生頻繁，熱害高頻期主要集中在6月11日至7月5日、7月28日至8月1日，其高頻期占比為43.3%。近20年蘋果果實膨大期高溫熱害日數(shù)整體呈下降趨勢，其氣候傾向率為-1.556d/10年(P≤0.05)。
運城市蘋果果實膨大期高溫熱害日數(shù)于2000—2006年表現(xiàn)為增加的趨勢，于2006—2019年表現(xiàn)為減少的趨勢。其中在2016—2019年UF曲線始終低于0.05顯著性水平下限，表明該時段運城市蘋果果實膨大期熱害日數(shù)呈顯著下降趨勢。而蘋果果實膨大期高溫熱害日數(shù)的UF、UB曲線相交于2002年前后及2010年，2002年是熱害日數(shù)增長趨勢開始下降的突變年，2010年是蘋果熱害日數(shù)由緩慢下降轉為明顯遞減的突變年。
2.3干旱
運城市近20年蘋果果實膨大期無降水日數(shù)介于62～75d之間，平均值為68.55d，最大值發(fā)生于2018年，最小值發(fā)生于2010年;蘋果果實膨大期降水量介于140.0～318.2mm之間，變幅較大，平均值為202.2mm，無法滿足蘋果果實膨大期生育需水量;蘋果果實成熟期無降水日數(shù)介于36～51d之間，平均值為43.55d，最大值發(fā)生于2013年和2018年，最小值發(fā)生在2011年;蘋果果實成熟期降水量介于38.3～352.9mm之間，變幅很大，平均值為145.1mm。
運城市蘋果果實膨大期干旱指數(shù)介于0.569～1.516之間，旱情較為嚴重;果實成熟期干旱指數(shù)介于0.191～2.184之間，變幅較大，多數(shù)年份旱情嚴重，峰值發(fā)生于2013年。運城市蘋果果實膨大期和成熟期干旱指數(shù)均呈增長趨勢，氣候傾向率分別為-0.047d/10年(P>0.05)、-0.128d/10年(P>0.05)，氣候傾向率未通過顯著性檢驗，趨勢不明顯，趨勢變化無參考價值。
3討論
近20年來，運城市蘋果主要氣象災害總體呈下降趨勢，尤其近3年呈顯著減緩趨勢，這與王丹丹等[17]基于華北地區(qū)近年氣象受災面積及成災面積得出的氣象災害趨勢研究結論一致。運城市蘋果果實膨大期熱害日數(shù)發(fā)生頻繁，且于2000—2006年呈上升趨勢，苗愛梅等[18]認為，熱害發(fā)生頻繁是受盆地地勢的影響。武捷等[19]認為，熱害呈上升趨勢，主要是受城市化和工業(yè)化進程的影響。運城市蘋果果實膨大期至成熟期干旱災害較為嚴重，這與梁哲軍等[20]和王江濤[21]針對山西地區(qū)的研究結論一致。
運城市蘋果果實成熟期連陰雨害發(fā)生頻率高，總體呈下降趨勢，這與王棟等[22]研究山西省秋季成熟期連陰雨害的結果一致。運城市2000—2001年凍害呈短暫增加趨勢，與前人研究不一致的原因是2000年冬季及2001年春季異常高溫造成蘋果開花期提前且2001年春季冷空氣活動頻繁，導致當年凍害日數(shù)突增[23-25]。本研究在蘋果果實膨大期至成熟期干旱災害長期氣候變化趨勢與梁哲軍等和王江濤研究不一致的原因可能是干旱指標的計算方式不一樣。蘋果生育期氣象條件是影響果實產(chǎn)量及品質(zhì)的重要因素，由于氣象災害具有突發(fā)性和不確定性，果樹生產(chǎn)者往往因其防范不當導致巨大災損。
目前，果樹氣象災害面臨的主要問題是花期凍害來臨前防御措施不到位、果實膨大期熱害處理不及時以及果實成熟期連陰雨害發(fā)生時不重視。針對蘋果花期凍害，應該采取萌芽前及時灌水，噴施葉面微量元素肥，并收集果樹殘枝、麥秸等置于果園內(nèi)，冷空氣來臨前進行熏煙，另外在災害高頻期應提高防范意識[26-27]。針對果實膨大期高溫熱害，應及時灌溉、樹體噴水、延遲套袋時間，并及時摘除日燒嚴重的病果，以減少樹體營養(yǎng)流失，且在災害高頻期及時采取園內(nèi)降溫措施[28-29]。對于常年發(fā)生果實成熟期連陰雨害的果園，應及時調(diào)整果園內(nèi)蘋果種植布局、品種及結構，及時鋪設反光膜，使果實在較弱的光照條件下也能著色良好[30]。
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4小結
(1)總體上看，近20年運城市蘋果花期凍害、果實膨大期高溫熱害、果實成熟期連陰雨害等氣象災害發(fā)生日數(shù)均呈下降趨勢，且2017年后下降趨勢顯著，其中花期凍害日數(shù)下降趨勢更加明顯。
(2)蘋果不同生育階段干旱程度分析結果表明：運城市蘋果果實膨大期和成熟期干旱災害發(fā)生嚴重，且大多數(shù)年份膨大期生育階段干旱嚴重程度重于成熟期生育階段;對于年際變化趨勢，過去20年研究區(qū)域內(nèi)干旱指數(shù)在果實膨大期和成熟期生育階段干旱程度呈加重趨勢，但趨勢不顯著。
(3)從近年災害發(fā)生頻次上看，運城市花期凍害年際變化小，屬偶發(fā)性，災害發(fā)生高頻期在4月10—16日;果實膨大期高溫熱害及干旱災害年際變化小，為常態(tài)災害，災害高頻期主要集中在6月11日至7月5日、7月28日至8月1日;果實成熟期干旱災害及連陰雨害年際變化大，為常態(tài)災害。
參考文獻
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作者：袁嘉瑋，張健，田時敏，張鵬飛，王璐，薛琴琴，張戰(zhàn)備，梁哲軍
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