阮錫章，洪維群，鄭文君，受苗苗

(福建省尤溪縣氣象局，三明 365100)

0 引言

金柑又名金桔、綠桔等，果實(shí)呈圓形，冬季成熟，連皮帶肉均可食用，形美色鮮，酸甜適口，它含有多種維生素和礦物鹽，生食理氣補(bǔ)中。地處閩中的尤溪縣，其金柑栽培已有300多年的歷史， 2014年全縣種植面積達(dá)2 600hm2，年產(chǎn)量達(dá)2.5萬t，是全國金柑四大產(chǎn)地之一。近幾年來，由于氣候多變，加之果農(nóng)大多采取果實(shí)留樹保鮮，延長鮮果供應(yīng)時間，該縣金柑生產(chǎn)多次遭遇嚴(yán)寒凍害損失。2010年12月～2011年1月，尤溪縣出現(xiàn)罕見的降雪、低溫和霜凍天氣，全縣未采摘的金柑掛果約有1/3被凍壞； 管前、八字橋鄉(xiāng)海拔在700m以上的金柑果實(shí)全部凍壞，部分樹枝凍傷，嫁接嫩樹枝梢有90%凍死，經(jīng)濟(jì)損失數(shù)千萬元。有關(guān)金柑栽培技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，林盛洪、吳擢溪等[1-2]進(jìn)行了分析研究，但在寒害氣候風(fēng)險方面鮮有報(bào)道。文章通過調(diào)查，以尤溪縣為代表分析了閩中地區(qū)金柑凍害的氣象成因，并應(yīng)用縣氣象站、鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動氣象站資料和地理信息系統(tǒng)(GIS)軟件，對尤溪縣金柑凍害氣象風(fēng)險分布進(jìn)行分析和區(qū)劃，為金柑凍害防御和農(nóng)業(yè)保險產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供氣候依據(jù)。

1 資料來源與分析方法

1.1 研究區(qū)概況

尤溪縣位于福建省中部山區(qū)，介于117.8°E～118.6°E，25.8°N～26.4°N之間，屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候。境內(nèi)海拔高差較大，中部沿尤溪河兩岸地勢較低，多在300m以下； 由此向西北和東北地勢逐漸升高，八字橋、湯川等地海拔多在600m以上，屬于中亞熱帶山地氣候。根據(jù)第三次農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃資料統(tǒng)計(jì)[3-4]，歷史上曾出現(xiàn)3次極端最低氣溫低于-7.5℃的日期，分別是1961年1月18日、1963年1月27日和1999年12月23日。各地年極端最低氣溫的多年平均值介于-2.7～-6.2℃之間，沿河兩岸低海拔(300m以下地區(qū))極端最低氣溫一般高于-4.8℃(保證率80%)； 海拔在500m以上的管前、八字橋、中仙、湯川等鄉(xiāng)鎮(zhèn)極端最低氣溫的多年平均值低于-5℃，但都高于-8℃，因此適于亞熱帶作物的種植，但都有不同程度的凍害發(fā)生，高海拔地區(qū)凍害的機(jī)率較大。若以-7℃作為一般經(jīng)濟(jì)作物凍害指標(biāo)，城關(guān)附近等低海拔地區(qū)受凍害的機(jī)率為7.4%以下，中海拔地區(qū)(300～600m)為7.4%～15%，八字橋、湯川等高海拔地區(qū)達(dá)15%～20%以上。

1.2 數(shù)據(jù)來源

(1)氣象資料

采用尤溪縣氣象站(以下稱縣站)1957～2013年共57年趆冬期(11月至翌年2月)極端最低氣溫序列資料為基礎(chǔ)，取縣境內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同海拔高度的16個鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動氣象站(以下稱鄉(xiāng)鎮(zhèn)站)2009～2013年共5年趆冬期逐日最低氣溫資料作為分析依據(jù)。

(2)災(zāi)情資料和地理信息

災(zāi)情資料采用尤溪縣農(nóng)業(yè)局果樹站提供的近10年金柑低溫凍害資料； 地理信息采用2003年“數(shù)字福建”提供的矢量數(shù)據(jù)。

1.3 分析方法

1.3.1 計(jì)算各鄉(xiāng)鎮(zhèn)站與縣站之間極端最低氣溫差值

將2009～2013年縣站極端最低氣溫5年平均值與同期鄉(xiāng)鎮(zhèn)站極端最低氣溫平均值進(jìn)行比較，得到差值t(表1)。

表1 2009～2013年尤溪縣站及鄉(xiāng)鎮(zhèn)站極端最低氣溫平均值及其差值t ℃

1.3.2 建立氣候風(fēng)險模式

低溫凍害氣候風(fēng)險(M)，是指低溫災(zāi)害天氣對作物的危害強(qiáng)度(即災(zāi)損系數(shù)用L表示)和發(fā)生概率(用P表示)的綜合。該文用二者的乘積表示，建立金柑凍害氣候風(fēng)險評估模式如下(n為凍害級別)：

(1)

1.3.3 利用GIS進(jìn)行金柑凍害氣候風(fēng)險區(qū)劃

利用公式(1)將各級別凍害發(fā)生概率與災(zāi)損系數(shù)相乘并累加，得到縣站、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)站凍害氣候風(fēng)險指數(shù)。選用經(jīng)度、緯度(以112°E， 0°N為原點(diǎn)，轉(zhuǎn)換成以m為單位的笛卡爾坐標(biāo)系X、Y值，以下稱公里網(wǎng)地理經(jīng)緯度)和海拔高度3個地理因子作為自變量，用多元回歸法分別建立各風(fēng)險指數(shù)地理分布推算模式。利用Arcview軟件的圖形計(jì)算功能(Map calculation)[5]，制作金柑凍害氣候風(fēng)險指數(shù)的柵格分布圖，再進(jìn)行分級(Reclassify)、打分和疊加、修飾，制作出氣候風(fēng)險指數(shù)區(qū)劃圖，分辨率最高可達(dá)50m，精度具體到村一級。

2 結(jié)果與分析

2.1 金柑物候期及生物學(xué)特性

金柑一年抽梢3次，春梢4月上旬至6月上旬，夏梢6月下旬至7月上旬，秋梢8月下旬至9月下旬，春、夏、秋梢均可成為結(jié)果母枝，但以春梢為主； 一年開花3～4次，分別在6月下旬、7月中下旬、8月中下旬和9月上旬，以前兩期花質(zhì)好、著果率高。11月下旬果實(shí)逐漸成熟， 12月中下旬(即冬至前后)進(jìn)入最佳采果期； 但近年來，果農(nóng)為提高經(jīng)濟(jì)效益多采取留樹保鮮、延長應(yīng)市時間至春節(jié)，因此確定12月至1月下旬為金柑采果期。

金柑栽培適應(yīng)性較廣、耐寒、耐旱、病蟲害較少，屬耐寒性柑桔類，其凍害氣象指標(biāo)日最低氣溫≤-10℃或連續(xù)2天日最低氣溫≤-8℃[7]，但留樹果實(shí)在-4℃以下易受到凍害[8]。在尤溪海拔100～850m地帶都有栽培，以400～700m種植的產(chǎn)量、品質(zhì)為佳，以紅壤、黃壤、紫色土和砂質(zhì)壤為好。適宜的氣候條件為年平均氣溫16～17℃，最高氣溫33～39℃，最低氣溫-7～-8℃以上，無霜期245～297d，年日照時數(shù)1 600～1 800h，年雨量1 500～1 800mm，理想環(huán)境是云霧多、濕度大、較陰濕的山壟地。

2.2 金柑凍害指標(biāo)

根據(jù)金柑發(fā)生凍害的生物理學(xué)特性和果農(nóng)的生產(chǎn)實(shí)踐，確定金柑樹體凍害指標(biāo)S1：以-9

2.3 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的金柑凍害發(fā)生風(fēng)險概率

2.3.1 金柑樹體凍害氣候風(fēng)險概率

依據(jù)金柑凍害指標(biāo)，采用概率移植法[9]，依下式：

-9-t

(2)

式(2)中，t為鄉(xiāng)鎮(zhèn)站與縣站最低氣溫差值(下同)，把各鄉(xiāng)鎮(zhèn)站金柑凍害臨界溫度轉(zhuǎn)換成縣站的溫度值，對照“樣本序列”計(jì)算，得到輕度、中度、重度金柑凍害氣候風(fēng)險發(fā)生概率(表2)。

2.3.2 金柑采果期凍害氣候風(fēng)險概率

同理，依下式：

-6-t

(3)

采用概率移植法，對照“樣本序列”計(jì)算出金柑采果期輕度、中度、重度凍害氣候風(fēng)險發(fā)生概率(表3)。

2.4 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的凍害風(fēng)險指數(shù)

根據(jù)果農(nóng)實(shí)踐，借鑒林果越冬期凍害氣候風(fēng)險方面的研究成果[5， 10-12]，確定金柑越冬期凍害輕度、中度、重度等級的災(zāi)損系數(shù)分別為0.3、0.5、0.7。

利用公式(1)將各級別凍害發(fā)生概率與災(zāi)損系數(shù)相乘并累加，得到縣站、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)站凍害氣候風(fēng)險指數(shù)M1(表4)，并建立其隨海拔高度和公里網(wǎng)地理經(jīng)緯度的變化模式：

M1=-48.09+0.020 812 5X1+0.000 016 05X2-0.000 002 23X3

(4)

同理，以金柑采果期凍害輕度、中度、重度等級的災(zāi)損系數(shù)分別為0.3、0.5、0.7，計(jì)算縣站、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)站金柑采果期凍害氣候風(fēng)險指數(shù)M2，并建立其隨海拔高度和公里網(wǎng)地理經(jīng)緯度的變化模式：

表2 尤溪縣站及鄉(xiāng)鎮(zhèn)站金柑樹體凍害發(fā)生概率 %

表3 尤溪縣站及鄉(xiāng)鎮(zhèn)站金柑采果期凍害發(fā)生概率 %

表4 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的凍害風(fēng)險指數(shù)

地點(diǎn)海拔(m)緯度(m)經(jīng)度(m)M1M2縣站126 728962286149760 02590 1351湯川867 528909656430340 14140 4351擁口94290967763084000 0649聯(lián)合25429184546217660 01030 0860西城22829039006049140 02590 1158尤溪口72292200564368900 0263臺溪22728885646250490 02590 1404新陽20328827635940750 01550 1105管前60129004775919480 04310 2737中仙65028720746382320 12760 4211溪尾19728964106339740 02590 1544八字橋70028982065839660 17410 4702洋中182290874064683500 1梅仙304290520462688800 1351坂面140288179761210000 0614閩湖330286952760218600 0316玉澗243287857262314200 1158

M2=-107.497+0.056 145 81X1+0.000 032 22X2+0.000 021 33X3

(5)

式(5)中,M2為金柑采果期凍害氣候風(fēng)險指數(shù)，各因子物理意義同(4)式； 方程復(fù)相關(guān)系R2=0.920 8，通過信度0.01檢驗(yàn)。

2.5 金柑凍害氣候風(fēng)險區(qū)劃及分區(qū)評述

2.5.1 樹體凍害氣候風(fēng)險指數(shù)分布

根據(jù)式(4)應(yīng)用Arcview軟件可劃分金柑凍害氣候風(fēng)險分布區(qū)域?？蓜澐譃榛緹o凍害區(qū)(即安全區(qū)，風(fēng)險指數(shù)0～0.078)：主要分布在該縣中部尤溪河兩岸海拔較低(一般低于300m)的一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)和新陽鎮(zhèn)部分地區(qū)； 該區(qū)為丘陵河谷溫暖濕潤氣候區(qū)，海拔高差相對較小，地勢較為平坦，冬季冷空氣受北面山脈阻擋，強(qiáng)度有所減弱。輕度凍害風(fēng)險區(qū)(風(fēng)險指數(shù)0.078～0.174)：主要分布在該縣海拔300～850m的一些鄉(xiāng)村，為高丘低山溫和濕潤氣候區(qū)； 該區(qū)輕度凍害約10～13年一遇。中度凍害風(fēng)險區(qū)(風(fēng)險指數(shù)0.174～0.270)：主要分布湯川鄉(xiāng)和中仙鄉(xiāng)、管前鎮(zhèn)、八字橋鄉(xiāng)的部分區(qū)域，海拔高度多在850m以上，為中山溫涼濕潤氣候區(qū)，海拔相對較高，越冬期低溫天氣過程強(qiáng)度較大； 該區(qū)凍害輕度約5～8年一遇，中度凍害約10～14年一遇。由此看出，中低海拔大部地區(qū)金柑樹體凍害風(fēng)險指數(shù)低于0.2，中度低溫凍害發(fā)生機(jī)率不到10%，可以安全越冬； 偶有個別年份發(fā)生輕、中度樹體凍害，但不影響金柑在該地區(qū)的推廣種植。

2.5.2 金柑采果期凍害氣候風(fēng)險指數(shù)分布

同樣根據(jù)式(5)可劃分金柑采果期凍害氣候風(fēng)險分布區(qū)域。基本無凍害區(qū)(風(fēng)險指數(shù)0.026～0.221)：主要分布在該縣中部尤溪河兩岸海拔較低(一般低于300m)的一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)和新陽鎮(zhèn)部分地區(qū)； 該區(qū)為丘陵河谷溫暖濕潤氣候區(qū)，海拔高差相對較小，地勢較為平坦，冷空氣強(qiáng)度較弱，金柑采摘期輕度凍害約5～8年一遇。輕度凍害風(fēng)險區(qū)(風(fēng)險指數(shù)0.221～0.417)：主要分布在該縣海拔300～700m的一些鄉(xiāng)村，為高丘低山溫和濕潤氣候區(qū)； 該區(qū)金柑采摘期輕度凍害約3～5年一遇，中度凍害約8～10年一遇。中度凍害風(fēng)險區(qū)(風(fēng)險指數(shù)0.417～0.612)：主要分布在該縣海拔700～850m的一些鄉(xiāng)村，為中低山溫涼濕潤氣候區(qū)，位于管前鎮(zhèn)、八字橋鄉(xiāng)、西城鎮(zhèn)和中仙鄉(xiāng)的部分區(qū)域； 該區(qū)輕度凍害約2～3年一遇，中度凍害約3～7年一遇，重度凍害約10～13年一遇。重度凍害風(fēng)險區(qū)(風(fēng)險指數(shù)0.612～0.808)：主要分布湯川鄉(xiāng)和中仙鄉(xiāng)、管前鎮(zhèn)、八字橋鄉(xiāng)的部分區(qū)域，海拔高度多在850m以上，為中山溫涼濕潤氣候區(qū)，海拔相對較高，低溫天氣過程強(qiáng)度較大； 該區(qū)中度凍害約2～3年一遇，重度凍害約5～7年一遇。因此，在尤溪縣最適宜種植金柑的區(qū)域(海拔400～700m)，金柑采果期凍害氣候風(fēng)險指數(shù)達(dá)到0.3～0.5，輕、中度凍害機(jī)率達(dá)30%～45%，需在低溫寒害到來之前及早采收； 若要留樹保鮮，則需采取必要的防凍措施。

2.6 歷年金柑凍害風(fēng)險驗(yàn)證

近10年來尤溪金柑主產(chǎn)區(qū)(海拔約500～700m)共發(fā)生5次凍害(表5)，分別出現(xiàn)在2004年12月下旬末至翌年1月初、2005年12月下旬末、2008年12月上旬、2010年12月16～17日，其中1次樹體凍害(嫩枝凍死)，受凍機(jī)率約10%； 4次凍害較輕(未采收掛果受凍)，即金柑凍害機(jī)率50%左右，這與上述區(qū)劃結(jié)果是吻合的。

表5 尤溪縣近10年金柑低溫凍害情況(TD為極端最低氣溫)

日期(月/日/年)縣站TD(℃)凍害發(fā)生地點(diǎn)TD(℃)災(zāi)損情況描述01/01/2005-4 8-9 2?未采收掛果受凍12/23/2005-4 5-8 5?未采收掛果受凍12/07/2008-1 4-5 9?未采收掛果受凍12/17/2010-2 8-9 1未采收掛果全部受凍損失6000T，嫩枝凍死12/31/2012-2 6-8 0未采收掛果受凍損失失2500T 注：?上標(biāo)的凍害發(fā)生地點(diǎn)是根據(jù)縣站極端最低氣溫推算的值

3 小結(jié)與討論

(1)綜上分析，福建省尤溪縣金柑越冬期樹體凍害氣候風(fēng)險分布可劃分為尤溪河兩岸等低海拔地區(qū)所處的安全區(qū)、縣內(nèi)中海拔大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)所處的輕度凍害風(fēng)險區(qū)以及海拔高度在800m以上八字橋、湯川鄉(xiāng)和管前、中仙等鄉(xiāng)鎮(zhèn)部分地區(qū)所處的中度凍害風(fēng)險區(qū)。結(jié)果表明，尤溪中低海拔大部地區(qū)金柑樹體凍害風(fēng)險指數(shù)低于0.2，中度凍害發(fā)生機(jī)率不到10%，可以安全越冬，偶有個別年份發(fā)生輕、中度樹體凍害，不影響金柑在該地區(qū)的推廣種植。

(2)該縣海拔400～700m地區(qū)是金柑種植適宜區(qū)，金柑采果期凍害氣候風(fēng)險指數(shù)達(dá)到0.3～0.5，輕、中度凍害機(jī)率達(dá)30%～45%，需在低溫寒害到來之前及早采收； 若要留樹保鮮，則需采取塑料薄膜外加土工布覆蓋等防凍措施。

(3)在該縣海拔高度750m以上建設(shè)金柑果園，應(yīng)避開北坡，盡量選擇南坡和西南坡(背風(fēng)坡)，利用山體的屏障作用，減輕凍害； 在850m以上種植金柑，其采果期受凍害風(fēng)險大，經(jīng)濟(jì)效益差，一般不宜種植。

(4)該文在應(yīng)用鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動氣象站資料為農(nóng)服務(wù)方面進(jìn)行了有益的嘗試，為金柑凍害防御和開展農(nóng)業(yè)保險產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供氣候依據(jù)。由于資料年代較短，尚不能取得金柑優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)較為全面的氣象資料； 關(guān)于金柑凍害災(zāi)損系數(shù)的確定，該文采用歷史資料反演和專家經(jīng)驗(yàn)的方法綜合確定，未能進(jìn)行定量統(tǒng)計(jì)方面的論證，有待進(jìn)一步探討。

感謝：感謝福建省氣象服務(wù)中心陳家金正研、王加義高工和尤溪縣農(nóng)業(yè)局林盛洪教授級高級農(nóng)藝師提供部分資料和指導(dǎo)。

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