本文摘要：摘要針對(duì)山西省運(yùn)城市近20年花期凍害、果實(shí)膨大期高溫?zé)岷Α⒐麑?shí)膨大期至成熟期干旱災(zāi)害以及果實(shí)成熟期連陰雨害等對(duì)蘋果生長(zhǎng)有顯著影響的關(guān)鍵氣象災(zāi)害，利用影響時(shí)段內(nèi)日最高氣溫、日平均氣溫、日最低氣溫、降水量、無(wú)降水日數(shù)等氣象數(shù)據(jù)，根據(jù)蘋果主要?dú)庀?/p>
摘要針對(duì)山西省運(yùn)城市近20年花期凍害、果實(shí)膨大期高溫?zé)岷�、果�?shí)膨大期至成熟期干旱災(zāi)害以及果實(shí)成熟期連陰雨害等對(duì)蘋果生長(zhǎng)有顯著影響的關(guān)鍵氣象災(zāi)害，利用影響時(shí)段內(nèi)日最高氣溫、日平均氣溫、日最低氣溫、降水量、無(wú)降水日數(shù)等氣象數(shù)據(jù)，根據(jù)蘋果主要?dú)庀鬄?zāi)害劃定標(biāo)準(zhǔn)，采用最小二乘法對(duì)花期凍害日數(shù)進(jìn)行線性傾向估計(jì)，并用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗(yàn)方法對(duì)蘋果主要?dú)庀鬄?zāi)害的變化趨勢(shì)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，分析運(yùn)城市蘋果主要?dú)庀鬄?zāi)害變化特征。結(jié)果表明：近20年運(yùn)城市蘋果花期凍害、果實(shí)膨大期高溫?zé)岷�、果�?shí)成熟期連陰雨害等氣象災(zāi)害發(fā)生日數(shù)均呈下降趨勢(shì)，且2017年后趨勢(shì)顯著，其中花期凍害日數(shù)下降趨勢(shì)更加明顯;果實(shí)膨大期至成熟期干旱災(zāi)害發(fā)生嚴(yán)重，干旱程度呈加重趨勢(shì)，但趨勢(shì)不顯著;花期凍害屬于年際變化小的偶發(fā)性災(zāi)害，果實(shí)膨大期高溫?zé)岷案珊禐?zāi)害為年際變化小的常態(tài)災(zāi)害，果實(shí)成熟期干旱災(zāi)害及連陰雨害為年際變化大的常態(tài)災(zāi)害。
關(guān)鍵詞蘋果;氣象;災(zāi)害
山西省運(yùn)城市地處黃土高原蘋果優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)帶，多項(xiàng)氣象指標(biāo)適宜蘋果生長(zhǎng)，但在暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候的影響下，氣象災(zāi)害頻繁發(fā)生，尤其是花期凍害、果實(shí)膨大期高溫?zé)岷�、果�?shí)膨大期至成熟期干旱災(zāi)害和果實(shí)成熟期連陰雨害，對(duì)蘋果產(chǎn)量及品質(zhì)影響嚴(yán)重[1]。
春季，當(dāng)遭遇冷空氣大幅度降溫時(shí)，處于花期或坐果期的蘋果樹遭受嚴(yán)重凍害，造成花器官及果實(shí)脫落、畸形，會(huì)大幅度減產(chǎn)[2-3]。果實(shí)膨大期溫度過(guò)高和水分短缺均對(duì)蘋果產(chǎn)量及品質(zhì)造成不良影響[4-5]。成熟期果實(shí)對(duì)光照敏感，長(zhǎng)時(shí)間的連陰雨天氣會(huì)對(duì)蘋果著色及品質(zhì)造成不良影響[6-7]。
有關(guān)蘋果氣象災(zāi)害發(fā)生規(guī)律及防御對(duì)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(cè)數(shù)據(jù)，以溫度低于5℃作為發(fā)生凍害指標(biāo)，建立了蘋果花期凍害指數(shù)計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)了花期凍害預(yù)報(bào)。魏麗欣等[9]通過(guò)調(diào)研河北省45個(gè)蘋果主產(chǎn)縣蘋果物候資料及氣象觀測(cè)站要素?cái)?shù)據(jù)，確定了果實(shí)膨大期熱害評(píng)價(jià)指標(biāo)。
劉璐等[10]針對(duì)白水縣1971—2010年逐日氣溫資料進(jìn)行研究，建立了蘋果果實(shí)膨大期高溫?zé)岷ξｋU(xiǎn)性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，實(shí)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(wú)降水日數(shù)及生育期日數(shù)4個(gè)氣象因子構(gòu)建干旱指數(shù)，揭示了北方和陜西蘋果干旱災(zāi)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(zāi)害變化周期。劉璐等[7]選取陜西省12個(gè)氣象臺(tái)站，設(shè)計(jì)并計(jì)算蘋果連陰雨指數(shù)，能夠客觀反映蘋果果實(shí)成熟期連陰雨害強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了成熟期連陰雨害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。不同區(qū)域氣候存在較大差異，對(duì)蘋果生產(chǎn)影響也不相同。本文研究了近20年運(yùn)城市蘋果花期凍害、果實(shí)膨大期高溫?zé)岷�、果�?shí)膨大期至成熟期干旱災(zāi)害以及果實(shí)成熟期連陰雨害等對(duì)蘋果生長(zhǎng)有顯著影響的氣象災(zāi)害的變化特征，旨在為防災(zāi)增產(chǎn)提供參考依據(jù)。
1資料與方法
1.1數(shù)據(jù)來(lái)源
收集整理山西省運(yùn)城市2000—2019年氣溫、降水量等氣象數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來(lái)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(shí)膨大期熱害取6月1日至9月10日逐日日最高氣溫，果實(shí)膨大期至成熟期干旱指數(shù)計(jì)算取6月1日至10月31日逐日日降水量、無(wú)降水日數(shù)，果實(shí)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(zāi)害劃定指標(biāo)
花期凍害日數(shù)劃定標(biāo)準(zhǔn)參照柴芊等[8]關(guān)于蘋果花期凍害日數(shù)的計(jì)算方法，以日極端最低氣溫≤5℃劃定。果實(shí)膨大期熱害日數(shù)劃定標(biāo)準(zhǔn)參照魏麗欣等[9]關(guān)于蘋果果實(shí)膨大期熱害日數(shù)的計(jì)算方法，以日最高氣溫≥35℃劃定。果實(shí)成熟期連陰雨害劃定標(biāo)準(zhǔn)參照劉璐等[7]關(guān)于蘋果果實(shí)成熟期連陰雨害日數(shù)的計(jì)算方法，只計(jì)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(guān)于陜西蘋果干旱指數(shù)的計(jì)算方法，計(jì)算公式如下。干旱指數(shù)=(生育期需水量×無(wú)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(duì)氣象災(zāi)害日數(shù)進(jìn)行線性傾向估計(jì)，并用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗(yàn)方法(M-K檢驗(yàn))[14-15]對(duì)氣象災(zāi)害日數(shù)的變化趨勢(shì)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)[16]，研究運(yùn)城市蘋果主要?dú)庀鬄?zāi)害的時(shí)間變化特征及氣候演變趨勢(shì)。
2蘋果主要?dú)庀鬄?zāi)害分析
2.1凍害
運(yùn)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(shì)，其氣候傾向率為-1.248d/10年(P≤0.01)。
運(yùn)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(shì);UF曲線于2001—2019年表現(xiàn)為減少的趨勢(shì)。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(shí)間段凍害日數(shù)呈顯著下降趨勢(shì)。而蘋果開花期凍害日數(shù)的UF、UB曲線未相交，這一結(jié)果表明運(yùn)城市近20年蘋果花期凍害日數(shù)趨勢(shì)無(wú)突變點(diǎn)。
2.2熱害
運(yùn)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(shí)膨大期高溫?zé)岷θ諗?shù)介于9～40d之間，波動(dòng)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(shí)膨大期高溫?zé)岷θ諗?shù)整體呈下降趨勢(shì)，其氣候傾向率為-1.556d/10年(P≤0.05)。
運(yùn)城市蘋果果實(shí)膨大期高溫?zé)岷θ諗?shù)于2000—2006年表現(xiàn)為增加的趨勢(shì)，于2006—2019年表現(xiàn)為減少的趨勢(shì)。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(shí)段運(yùn)城市蘋果果實(shí)膨大期熱害日數(shù)呈顯著下降趨勢(shì)。而蘋果果實(shí)膨大期高溫?zé)岷θ諗?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(zhǎng)趨勢(shì)開始下降的突變年，2010年是蘋果熱害日數(shù)由緩慢下降轉(zhuǎn)為明顯遞減的突變年。
2.3干旱
運(yùn)城市近20年蘋果果實(shí)膨大期無(wú)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(shí)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(wú)法滿足蘋果果實(shí)膨大期生育需水量;蘋果果實(shí)成熟期無(wú)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(shí)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(yùn)城市蘋果果實(shí)膨大期干旱指數(shù)介于0.569～1.516之間，旱情較為嚴(yán)重;果實(shí)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(yán)重，峰值發(fā)生于2013年。運(yùn)城市蘋果果實(shí)膨大期和成熟期干旱指數(shù)均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，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(guò)顯著性檢驗(yàn)，趨勢(shì)不明顯，趨勢(shì)變化無(wú)參考價(jià)值。
3討論
近20年來(lái)，運(yùn)城市蘋果主要?dú)庀鬄?zāi)害總體呈下降趨勢(shì)，尤其近3年呈顯著減緩趨勢(shì)，這與王丹丹等[17]基于華北地區(qū)近年氣象受災(zāi)面積及成災(zāi)面積得出的氣象災(zāi)害趨勢(shì)研究結(jié)論一致。運(yùn)城市蘋果果實(shí)膨大期熱害日數(shù)發(fā)生頻繁，且于2000—2006年呈上升趨勢(shì)，苗愛(ài)梅等[18]認(rèn)為，熱害發(fā)生頻繁是受盆地地勢(shì)的影響。武捷等[19]認(rèn)為，熱害呈上升趨勢(shì)，主要是受城市化和工業(yè)化進(jìn)程的影響。運(yùn)城市蘋果果實(shí)膨大期至成熟期干旱災(zāi)害較為嚴(yán)重，這與梁哲軍等[20]和王江濤[21]針對(duì)山西地區(qū)的研究結(jié)論一致。
運(yùn)城市蘋果果實(shí)成熟期連陰雨害發(fā)生頻率高，總體呈下降趨勢(shì)，這與王棟等[22]研究山西省秋季成熟期連陰雨害的結(jié)果一致。運(yùn)城市2000—2001年凍害呈短暫增加趨勢(shì)，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(dòng)頻繁，導(dǎo)致當(dāng)年凍害日數(shù)突增[23-25]。本研究在蘋果果實(shí)膨大期至成熟期干旱災(zāi)害長(zhǎng)期氣候變化趨勢(shì)與梁哲軍等和王江濤研究不一致的原因可能是干旱指標(biāo)的計(jì)算方式不一樣。蘋果生育期氣象條件是影響果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)的重要因素，由于氣象災(zāi)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(dāng)導(dǎo)致巨大災(zāi)損。
目前，果樹氣象災(zāi)害面臨的主要問(wèn)題是花期凍害來(lái)臨前防御措施不到位、果實(shí)膨大期熱害處理不及時(shí)以及果實(shí)成熟期連陰雨害發(fā)生時(shí)不重視。針對(duì)蘋果花期凍害，應(yīng)該采取萌芽前及時(shí)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(lái)臨前進(jìn)行熏煙，另外在災(zāi)害高頻期應(yīng)提高防范意識(shí)[26-27]。針對(duì)果實(shí)膨大期高溫?zé)岷�，�?yīng)及時(shí)灌溉、樹體噴水、延遲套袋時(shí)間，并及時(shí)摘除日燒嚴(yán)重的病果，以減少樹體營(yíng)養(yǎng)流失，且在災(zāi)害高頻期及時(shí)采取園內(nèi)降溫措施[28-29]。對(duì)于常年發(fā)生果實(shí)成熟期連陰雨害的果園，應(yīng)及時(shí)調(diào)整果園內(nèi)蘋果種植布局、品種及結(jié)構(gòu)，及時(shí)鋪設(shè)反光膜，使果實(shí)在較弱的光照條件下也能著色良好[30]。
農(nóng)藝師論文投稿期刊：《果樹學(xué)報(bào)》(雙月刊)是農(nóng)業(yè)部主管，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所主辦的國(guó)家級(jí)果樹專業(yè)學(xué)術(shù)期刊，中文園藝學(xué)核心期刊，中國(guó)科技核心期刊。著重選發(fā)密切結(jié)合我國(guó)果樹科研、教學(xué)、生產(chǎn)實(shí)際，反映學(xué)科學(xué)術(shù)水平和發(fā)展動(dòng)向的優(yōu)秀稿件，及時(shí)報(bào)道重大科研成果、階段性成果和科研進(jìn)展情況。
4小結(jié)
(1)總體上看，近20年運(yùn)城市蘋果花期凍害、果實(shí)膨大期高溫?zé)岷�、果�?shí)成熟期連陰雨害等氣象災(zāi)害發(fā)生日數(shù)均呈下降趨勢(shì)，且2017年后下降趨勢(shì)顯著，其中花期凍害日數(shù)下降趨勢(shì)更加明顯。
(2)蘋果不同生育階段干旱程度分析結(jié)果表明：運(yùn)城市蘋果果實(shí)膨大期和成熟期干旱災(zāi)害發(fā)生嚴(yán)重，且大多數(shù)年份膨大期生育階段干旱嚴(yán)重程度重于成熟期生育階段;對(duì)于年際變化趨勢(shì)，過(guò)去20年研究區(qū)域內(nèi)干旱指數(shù)在果實(shí)膨大期和成熟期生育階段干旱程度呈加重趨勢(shì)，但趨勢(shì)不顯著。
(3)從近年災(zāi)害發(fā)生頻次上看，運(yùn)城市花期凍害年際變化小，屬偶發(fā)性，災(zāi)害發(fā)生高頻期在4月10—16日;果實(shí)膨大期高溫?zé)岷案珊禐?zāi)害年際變化小，為常態(tài)災(zāi)害，災(zāi)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(shí)成熟期干旱災(zāi)害及連陰雨害年際變化大，為常態(tài)災(zāi)害。
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作者：袁嘉瑋，張健，田時(shí)敏，張鵬飛，王璐，薛琴琴，張戰(zhàn)備，梁哲軍
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