克日木·阿巴司 努爾帕提曼·買買提熱依木 孟凡雪 陳剛 帕提曼·阿布都艾尼

摘要：本文利用英吉沙國家一般氣象站2001—2019年的基本氣象資料及巴旦姆物候期觀測資料和凍害調(diào)查資料，采用花芽受凍率及產(chǎn)量分析，結(jié)合相關(guān)氣象要素的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對英吉沙巴旦姆越冬期間導(dǎo)致花芽凍害的氣象因素進(jìn)行分析。結(jié)果表明：在英吉沙，冬季最低氣溫及其持續(xù)日數(shù)、最低地表溫度、凍土深度對巴旦姆花芽受凍造成影響較大，最大積雪深度及積雪持續(xù)日數(shù)的長短、冬季降水量的影響不太明顯。其中當(dāng)最低氣溫為-23℃～-18℃，其持續(xù)日數(shù)的長短、地表最低溫度是導(dǎo)致英吉沙巴旦姆在越冬期間花芽受凍最嚴(yán)重的主要因素之一。

關(guān)鍵詞：英吉沙；巴旦姆；越冬期；凍害；氣象因素

中圖分類號(hào)：S 662.5，P962文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號(hào)：cjas20191100279

Meteorological Factors on Freezing Injury of Amygdalus communis During Overwintering in Yingjisha of Xinjiang

Kerimu ABASI1， Nuerpatiman MAIMAITIREYIM1， MENG Fanxue1， CHEN Gang2， Patiman ABUDUAINI1（1Kashi Meteorological Bureau of Xinjiang Uygur Autonomous Region， Kashi 844000， Xinjiang， China； 2Yingjisha Meteorological Bureau of Xinjiang Uygur Autonomous Region， Yingjisha 844500， Xinjiang， China）

Abstract： By using the basic meteorological data of 2001 to 2019 from Yingjisha national meteorological observing station and the phenological observation data and freezing injury data， the freezing rate of flower bud and yield of Amygdalus communis were analyzed. Combined with mathematical statistics， the meteorological factors causing frozen flower bud during overwintering period of Amygdalus communis in Yingjisha were studied. The results showed that the lowest air temperature in winter and its lasting days， the lowest land surface temperature and frozen earth depth caused the freezing of Amygdalus communis buds， but there was no obvious impact of the maximum snow depth of winter and its lasting days and winter precipitation. When the lowest temperature was -23℃to -18℃， its lasting days and the lowest land surface temperature were the main factors causing frozen flower buds.

Keywords： Yingjisha； Amygdalus communis； overwintering； freezing injury； meteorological factor

0引言

全球變暖背景下，氣候變化已成為了全球熱門話題。IPCC第五次評(píng)估報(bào)告指出，1880—2012年，全球平均地表溫度上升了0.85℃（0.65～1.06℃），1951—2012年全球地表平均增溫速率幾近1880年以來升溫速率的2倍[1]。有研究者指出，隨著氣候的變暖，到 2100年大氣中持續(xù)增加的溫室氣體濃度可能會(huì)使全球平均氣溫升高1.8～4.0℃[2]。而氣候變化背景下干旱、洪澇和低溫冷害等極端天氣氣候事件發(fā)生頻率增加[3]。根據(jù)世界氣象組織（WMO）統(tǒng)計(jì)[4]，1970—2009年全球共發(fā)生7870次極端氣象災(zāi)害，并造成近20000億美元的經(jīng)濟(jì)損失。因未來氣候變化的不確定性，眾多學(xué)者開展了氣候變化影響評(píng)估研究，其中，評(píng)估未來氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響是該項(xiàng)研究的重要內(nèi)容之一[5]。有關(guān)研究表明，物候期對氣候變化響應(yīng)最為敏感的指標(biāo)[6]，氣象條件的變化導(dǎo)致植物的物候期發(fā)生明顯變化[7]。

目前，氣候變化背景下極端氣候事件不斷加劇，其中低溫凍害是影響植物生長發(fā)育和地理分布的關(guān)鍵環(huán)境因子[8-9]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年因低溫傷害造成的農(nóng)林作物損失高達(dá)數(shù)千億元[10]，隨著全球變暖帶來的極端氣候頻發(fā)，這一損失還會(huì)增加[11]。在新疆，低溫凍害是影響新疆特色林果產(chǎn)業(yè)持續(xù)高效發(fā)展的三大自然災(zāi)害之一[12]，進(jìn)入21世紀(jì)后冬季異常低溫頻繁，新疆境內(nèi)幾乎每年都有嚴(yán)重的果樹凍害發(fā)生[13]，眾多的研究不斷豐富和發(fā)展了凍害的定義，先后對凍害、霜凍、寒害、冷害、寒潮這幾種低溫災(zāi)害的受害溫度、發(fā)生時(shí)期、危害癥狀、危害區(qū)域和危害物種進(jìn)行了比較。凍害是當(dāng)溫度降低到0℃以下時(shí)，通過一系列細(xì)胞內(nèi)的生理反應(yīng)變化，對植物造成的低溫傷害[14-17]。當(dāng)花芽受到凍害時(shí)，有時(shí)全部花芽枯萎，有時(shí)局部枯萎，呈畸形花，有時(shí)柱頭變褐色，失去受粉能力。花芽凍害有2種類型：一種發(fā)生在深冬季節(jié)，當(dāng)氣溫降低，超過了花原基深度過冷點(diǎn)溫度，發(fā)生組織內(nèi)結(jié)冰時(shí)，花原基死亡，全部花器變褐，春季不能成花。另一種發(fā)生在早春。芽是營養(yǎng)生長和生殖生長的雛形，一般情況下，花芽比葉芽易受凍，受凍花芽髓部及鱗片基部變褐，嚴(yán)重時(shí)花芽干枯死亡。

巴旦姆又稱巴旦杏，學(xué)名：扁桃（Amygdalus communis L.）屬李亞科桃屬，中型喬木或灌木。巴旦姆主要分布在陜西、甘肅、新疆，在天山以南的喀什英吉沙、莎車、葉城、疏勒等縣為主?？κ驳貐^(qū)是中國最大的巴旦姆生產(chǎn)基地，喀什地區(qū)的巴旦姆在國內(nèi)乃至國際上都享有較高聲譽(yù)，深受廣大消費(fèi)者喜愛。因?yàn)槠焚|(zhì)優(yōu)良且經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，地委行署大力扶持巴旦姆等特色林果發(fā)展，幫助農(nóng)民脫貧攻堅(jiān)。截至2017年，喀什地區(qū)特色林果種植面積達(dá)共4×105hm2，其中，巴旦姆種植1×105hm2，是當(dāng)前喀什地區(qū)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收的重要渠道。喀什巴旦姆主要種植在英吉沙縣和莎車縣，英吉沙縣具有發(fā)展巴旦姆生產(chǎn)的獨(dú)特自然條件，栽培巴旦姆歷史悠久，面積廣，巴旦姆生產(chǎn)已成為當(dāng)?shù)氐囊淮笾еa(chǎn)業(yè)。但近年來，英吉沙部分區(qū)域種植的巴旦姆樹遭遇花芽凍害現(xiàn)象比較嚴(yán)重，低溫凍害對英吉沙巴旦姆帶來了冬季逆境危害，使巴旦姆遭受不同程度的花芽凍害，影響到巴旦姆花芽的安全越冬，尤其是2006、2008、2012、2017年英吉沙巴旦姆發(fā)生產(chǎn)量明顯的下降或絕產(chǎn)現(xiàn)象，給當(dāng)?shù)剞r(nóng)民帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

本研究對英吉沙巴旦姆越冬期間花芽受凍的成因進(jìn)行分析，探討對英吉沙巴旦姆致花芽凍害的氣象因子，了解該區(qū)的氣象情況及出現(xiàn)凍害的原因，擬降低凍害對巴旦姆帶來的各種損失，并提出合理的農(nóng)業(yè)技術(shù)防御措施，以期為提高當(dāng)?shù)貜V大果農(nóng)的收入提供重要的指示意義。

1研究區(qū)概況

英吉沙縣隸屬新疆喀什地區(qū)，位于新疆維吾爾自治區(qū)西南部，昆侖山北緣，塔里木盆地西緣，東部與莎車縣接壤，西南、西北與阿克陶縣相接，東北與疏勒縣、岳普湖兩縣毗鄰；是著名的“中國小刀之鄉(xiāng)”、“中國色買提杏之鄉(xiāng)”、“中國達(dá)瓦孜之鄉(xiāng)”。是古代陸地絲綢之路的驛站，南疆八大重鎮(zhèn)之一。英吉沙縣年平均氣溫12.0℃，極端最高氣溫42.1℃（1994年8月3日），極端最低氣溫-24.6℃（1967年1月5日），年降水量84.0 mm，年日照時(shí)數(shù)2689.3 h，年蒸發(fā)量2134.3 mm，年無霜期267天，地形以沙漠、山前沖積平原和坡地為主，屬典型的暖溫帶大陸性干旱氣候[18-19]。由于光、熱、晝夜日差大等自然原因及獨(dú)特的自然地理格局，生態(tài)環(huán)境極其脆弱，氣候變化及各類氣象災(zāi)害天氣對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)、特色經(jīng)濟(jì)林發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響[20]。

2資料及方法

本研究利用英吉沙國家一般氣象站（76°10′E，38°56′N，海拔高度1297.5 m）2001—2019年12月至次年2月的氣象基本要素資料（因英吉沙巴旦姆越冬期從12月上旬到次年2月下旬，所以氣象資料選用12月到次年2月），主要包括日地表最低氣溫、≤-18℃的最低氣溫持續(xù)日數(shù)、日降水量、日積雪深度、積雪持續(xù)日數(shù)、最大凍土深度、日平均氣溫、日最低氣溫等氣象資料以及物候期觀測數(shù)據(jù)和對巴旦姆的花芽進(jìn)行凍害調(diào)查資料。數(shù)據(jù)處理及分析在Excel 2007軟件的支持下進(jìn)行，采用花芽受凍率分析、產(chǎn)量分析及相關(guān)氣象要素的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，將巴旦姆越冬期與氣象因子進(jìn)行相關(guān)分析。找出對越冬期影響顯著的因素，分析英吉沙巴旦姆越冬期間的花芽凍害氣象條件，探討喀什近期氣候變化對巴旦姆越冬期的影響，進(jìn)一步系統(tǒng)地診斷英吉沙氣候變化及其對巴旦姆影響的事實(shí)，這對合理利用氣候變化背景下農(nóng)業(yè)氣候資源以及農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)具有重要的意義，為巴旦姆花芽凍害現(xiàn)象的預(yù)報(bào)及減災(zāi)管理提供科學(xué)依據(jù)。

3結(jié)果與分析

3.1巴旦姆物候期

根據(jù)2001—2019年對英吉沙巴旦姆的物候期觀測數(shù)據(jù)，英吉沙巴旦姆在每年的11月下旬至12月上旬，進(jìn)入越冬期（休眠期），越冬期基本持續(xù)到次年的2月下旬；2月下旬末至3月上旬開始進(jìn)入芽膨大期，3月中旬進(jìn)入芽開放期，3月下旬中期進(jìn)入花蕾出現(xiàn)期，3月下旬末期至4月中旬進(jìn)入開花期，8月上、中旬進(jìn)入果實(shí)成熟期。

3.2巴旦姆產(chǎn)量及花芽受凍情況

巴旦姆的花芽為純花芽，先花后葉。即花芽膨大出現(xiàn)后，一般15天后葉芽膨大，據(jù)相關(guān)單位對于產(chǎn)量數(shù)據(jù)的調(diào)查、統(tǒng)計(jì)，2001—2019年期間，僅2006、2008、2012、2017年因受氣象因素的影響發(fā)生產(chǎn)量明顯的下降或絕產(chǎn)現(xiàn)象；其中2006、2008年巴旦姆凍害癥狀主要表現(xiàn)在花芽、葉芽、根頸、枝干、皮層、嫩枝以及根系和幼樹均受凍害，花芽受凍較重，產(chǎn)量受損極大；2012、2017年巴旦姆凍害癥狀凍害主要表現(xiàn)在花芽，對其他部位影響不大，受凍害的花芽從包合鱗片開始，由外向里干枯，導(dǎo)致花原始體死亡。

3.3日最低氣溫和低溫持續(xù)時(shí)間的變化

根據(jù)國內(nèi)外學(xué)者對于巴旦姆越冬凍害氣象指標(biāo)的研究表明，最低溫度為-18～-20℃為輕度凍害，-20～-23℃為中度凍害，≤-23℃為重度凍害[21]。從英吉沙2001—2019年最低氣溫的變化趨勢可看出（圖1），2001—2019年期間，中度凍害閾值-20～-23℃的最低氣溫值主要出現(xiàn)在2006年和2008年，2006年僅出現(xiàn)1天，即1月7日，日最低氣溫為-20.7℃；2008年出現(xiàn)7天，即1月27日至2月2日，日最低氣溫為-20.1～-22.6℃；輕度凍害閾值-18～-20℃最低氣溫值出現(xiàn)12天，其中2006年出現(xiàn)3天，2008年出現(xiàn)6天，2012年出現(xiàn)2天，2017年出現(xiàn)1天?？芍?006、2008年中度、輕度凍害出現(xiàn)次數(shù)較多，2012、2017年中度凍害閾值未出現(xiàn)，出現(xiàn)輕度凍害閾值，但出現(xiàn)頻次較2006、2008年少。

最低氣溫持續(xù)時(shí)間的長短、氣溫驟降、降溫幅度大是影響果樹凍害程度的重要因素，當(dāng)氣溫下降到果樹的臨界溫度時(shí)，低溫持續(xù)時(shí)間越長凍害越嚴(yán)重[22-24]。由圖1可知，近19年中2006年1月≤-18℃的最低氣溫持續(xù)日數(shù)為4天，即1月16—19日，低溫值為-18.8～-20.7℃；2008年≤-18℃的最低氣溫持續(xù)時(shí)間為11天，即1月24日—2月3日，低溫值為-18.4～-22.6℃，其中≤-20℃的最低氣溫持續(xù)時(shí)間8天，即1月27日—2月2日，低溫值為-20.1～-22.6℃，也就是近19年來的氣溫最低的年份；2012年≤-18℃的最低氣溫持續(xù)時(shí)間為2天，即1月24—25日，低溫值為-18.3～-19.6℃；2017年≤-18℃的最低氣溫持續(xù)時(shí)間為1天，即1月12日，低溫值為-19.4℃。

3.4地表最低溫度的變化

從英吉沙2001—2019年地表最低溫度的變化趨勢圖可看出（圖2），花芽受凍率最嚴(yán)重的2006、2008、2012、2017年，地表最低溫度分別為-23.9、-30.6、-10.5、-16.8℃，分別出現(xiàn)在2006年1月7日，2008年2月4日，2012年1月11日和2017年1月18日。近19年中，地表最低溫度的最低值為-30.6℃（2008年），次最低值為-23.9℃（2006年），而且這2年巴旦姆花芽受凍率最嚴(yán)重，說明地表最低溫度是巴旦姆越冬期間花芽受凍率最嚴(yán)重的主要原因之一，且巴旦姆花芽受凍率與當(dāng)年的地表最低溫度正相關(guān)。

3.5最大凍土深度的變化

與其他果樹相比，巴旦姆根系大多主根不發(fā)達(dá)，側(cè)根較淺，所以分析土壤最大凍土深度的變化對在冬季根系安全越冬有重要意義。據(jù)歷年資料統(tǒng)計(jì)英吉沙冬季最大凍土深度主要出現(xiàn)1、2月份，因此本研究主要分析近19年1、2月份的最大凍土深度。從圖3可以看出，19年間，英吉沙最大凍土深度為99 cm，出現(xiàn)在2011年2月12日。巴旦姆花芽受輕度凍害、中度凍害的年份2006、2008、2012、2017年的最大凍土深度分別為73、91、61、72 cm，較2011年淺。雖然2011年的凍土深度最深，但并未造成巴旦姆花芽受凍，反而最大凍土深度結(jié)合地表最低溫度及最低氣溫，對巴旦姆造成受凍傷害，因此將冬季最大凍土深度可視為2006、2008、2012、2017年巴旦姆越冬期間花芽受凍的原因之一。

3.6最大積雪深度及積雪持續(xù)日數(shù)

2001—2019年期間，最大積雪深度為28 cm（2012年2月17日），積雪持續(xù)日數(shù)最大值為85天（出現(xiàn)在2012年，即2011年12月6日—2012年2月29日），冬季降水量最大值為38 mm（2012年），可知，2001—2019年期間，最大積雪深度、積雪持續(xù)日數(shù)最大值、冬季降水量最大值均出現(xiàn)在2012年（出現(xiàn)輕度凍害的年份），其他輕度凍害出現(xiàn)的年份（2017年）和中度凍害出現(xiàn)的年份（2006、2008年）冬季最大積雪深度分別為13、15、8 cm，冬季積雪持續(xù)日數(shù)分別達(dá)到37、34、35天，冬季降水量分別為15.4、15.7、15.6 mm。可知，輕度凍害出現(xiàn)年份（2012年）的冬季最大積雪深度、冬季積雪持續(xù)日數(shù)、冬季降水量較中度凍害出現(xiàn)年份的（2006、2008年）冬季最大積雪深度、冬季積雪持續(xù)日數(shù)、冬季降水量偏多，但實(shí)際花芽受凍率較低。原因是因雪的導(dǎo)熱本領(lǐng)很差，土壤表面蓋上一層雪被，可以減少土壤熱量的外傳，阻擋雪面上寒氣的侵入，所以，受雪保護(hù)的莊稼可安全過冬。說明最大積雪深度及積雪持續(xù)日數(shù)的長短、冬季降水量不是2006、2008、2012、2017年巴旦姆越冬期間造成花芽受凍率最嚴(yán)重的主要原因之一。

4結(jié)論與討論

（1）2001—2019年期間，英吉沙分別在2006、2008、2012、2017年巴旦木生產(chǎn)中發(fā)生產(chǎn)量明顯的下降或絕產(chǎn)現(xiàn)象，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這與當(dāng)年導(dǎo)致花芽受凍現(xiàn)象的氣象因素有關(guān)。2006、2008年巴旦姆受凍情況較嚴(yán)重，屬于中度受凍，產(chǎn)量損失極大；2012、2017年巴旦姆受凍相對較輕，受凍部位主要在花芽，對其他部位影響不大，一定程度上影響產(chǎn)量。

（2）2001—2019年期間，英吉沙巴旦姆在2006、2008、2012、2017年出現(xiàn)花芽受凍，結(jié)合產(chǎn)量調(diào)查情況及氣象要素變化情況，中度凍害出現(xiàn)的2008、2006年最低氣溫值-22.6℃和-20.7℃，是英吉沙近19年來出現(xiàn)的最低氣溫的最低值和次最低值；≤-18℃的氣溫持續(xù)日數(shù)最長的年份也是2008年和2006年；近19年，英吉沙地表最低溫度為-30.6℃，出現(xiàn)在2008年、地表最低溫度的次值為-23.9℃，出現(xiàn)在2006年；2008、2006年冬季最大凍土深度分別為91、73 cm，也是英吉沙近19年最大凍土深度的次最大值、次最大值。經(jīng)以上要素的結(jié)合分析，2008、2006年的最低氣溫、地表最低溫度、凍土深度是對英吉沙巴旦姆造成中度受凍的主要?dú)庀笠蜃印?/p>

（3）通過受凍年份冬季最大積雪深度、冬季積雪持續(xù)日數(shù)、冬季降水量的分析，可初步確定這3項(xiàng)要素不是對英吉沙巴旦姆造成受凍的主要?dú)庀笠蜃?。反而積雪起到很好保溫效果，可以在寒冬保護(hù)樹根不被凍傷，來年開春雪水融化可以為樹根提供良好的供水。

（4）英吉沙巴旦姆花芽凍害的原因除氣象條件以外，還跟樹體激素失調(diào)、營養(yǎng)不足、花芽質(zhì)量、樹齡、土層等有關(guān)，需待進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

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