袁嘉瑋，張 健，田時(shí)敏，張鵬飛，王 璐，薛琴琴，張戰(zhàn)備，梁哲軍

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所，運(yùn)城044000）

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)3 d 降水≥0.1 mm 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)3 d 及以上≥0.1 mm 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

由圖1 可知，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0～6 d 之間，平均值為2.15 d，最大值發(fā)生于2001 年；近5 年平均值為1.4 d，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-1.248 d/10 年（P≤0.01）。

圖1 運(yùn)城市近20 年蘋果花期凍害日數(shù)及變化趨勢(shì)

由圖2 可以看出，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)無突變點(diǎn)。

圖2 2000—2019 年運(yùn)城市蘋果花期凍害的Mann-Kendall 檢驗(yàn)

2.2 熱害

由圖3 可知，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9～40 d 之間，波動(dòng)幅度較大，平均值為23.55 d，最大值在2002 年，最小值在2015 年，近5 年平均值為18.4 d，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-1.556 d/10 年（P≤0.05）。

圖3 運(yùn)城市近20 年蘋果果實(shí)膨大期熱害日數(shù)及變化趨勢(shì)

由圖4 可以看出，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。

圖4 2000—2019 年運(yùn)城市蘋果果實(shí)膨大期高溫?zé)岷Φ腗ann-Kendall 檢驗(yàn)

2.3 干旱

由圖5 可以看出，運(yùn)城市近20 年蘋果果實(shí)膨大期無降水日數(shù)介于62～75 d 之間，平均值為68.55 d，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140.0～318.2 mm之間，變幅較大，平均值為202.2 mm，無法滿足蘋果果實(shí)膨大期生育需水量；蘋果果實(shí)成熟期無降水日數(shù)介于36～51 d 之間，平均值為43.55 d，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38.3～352.9 mm 之間，變 幅很大，平均值為145.1 mm。

圖5 2000—2019 年運(yùn)城市蘋果果實(shí)膨大期和成熟期無降水日數(shù)及降水量

由圖6 可以看出，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-0.047 d/10 年（P＞0.05）、-0.128 d/10 年（P＞0.05），氣候傾向率未通過顯著性檢驗(yàn)，趨勢(shì)不明顯，趨勢(shì)變化無參考價(jià)值。

圖6 2000—2019 年運(yùn)城市蘋果果實(shí)膨大期和成熟期干旱指數(shù)及變化趨勢(shì)

2.4 果實(shí)成熟期連陰雨害

由圖7 可以看出，運(yùn)城市近20 年蘋果果實(shí)成熟期連陰雨害日數(shù)介于0～21 d 之間，變幅較大，其平均值為11.25 d，最大值發(fā)生于2000 年，最小值發(fā)生于2004 年，近5 年平均值為11 d，可見，運(yùn)城市蘋果果實(shí)成熟期連陰雨害日數(shù)呈下降趨勢(shì)，其氣候傾向率為-2.023 d/10 年（P≤0.05）。

圖7 2000—2019 年運(yùn)城市蘋果果實(shí)成熟期連陰雨日數(shù)及變化趨勢(shì)

由圖8 可以看出，運(yùn)城市蘋果果實(shí)成熟期連陰雨害始終呈減少的趨勢(shì)，在2017—2019 年UF 曲線低于0.05 顯著性水平下限，表明該時(shí)間段運(yùn)城市蘋果果實(shí)成熟期連陰雨害呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)。運(yùn)城市蘋果果實(shí)成熟期連陰雨害日數(shù)的UF、UB 曲線相交于2011 年，可見2011 年是下降趨勢(shì)從遞減到遞增的突變年。

圖8 2000—2019 年運(yùn)城市蘋果果實(shí)成熟期連陰雨害的Mann-Kendall 檢驗(yàn)

3 討 論

近20 年來，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)害面臨的主要問題是花期凍害來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Γ瑧?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]。

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。