慶陽市蘋果花期霜凍災(zāi)害氣象風(fēng)險評估

張謀草　姚曉紅　張紅妮　周忠文　車向軍　杜軍

摘要：為了對當(dāng)?shù)靥O果生產(chǎn)的防災(zāi)減災(zāi)提供參考依據(jù)，有必要對蘋果花期霜凍災(zāi)害進行風(fēng)險評估。對西峰農(nóng)試站蘋果開花日期觀測資料及結(jié)合災(zāi)情調(diào)查資料運用統(tǒng)計學(xué)方法進行分析。結(jié)果表明，慶陽市蘋果花期霜凍危害的致災(zāi)因子主要是西峰區(qū)4月中旬至5月上旬極端最低氣溫和正寧縣4月極端最低氣溫，兩因子的影響權(quán)重分別達24%和76%；進而建立了慶陽市蘋果花期霜凍危害風(fēng)險模型并計算了災(zāi)情指數(shù)。使用該模型對1990-2012年蘋果花期霜凍災(zāi)害風(fēng)險評估結(jié)果與相對氣象產(chǎn)量進行對照分析，表明災(zāi)情趨勢完全一致，且災(zāi)情等級有差異，即發(fā)生霜凍危害程度與蘋果所處的開花時期有關(guān)：蘋果開花初期遇低溫霜凍時危害較輕，開花末期或坐果期遇低溫霜凍則危害較重。評估結(jié)果與實際吻合，所得模型具有客觀實用性。

關(guān)鍵詞：慶陽市；蘋果花期；霜凍；風(fēng)險評估

中圖分類號：S166

文獻標(biāo)志碼：A

論文編號：2014-0594

0引言

近年來氣候變化對中國種植業(yè)結(jié)構(gòu)帶來了一定的影響，為了應(yīng)對氣候的這種變化，合理利用氣候資源，人們在種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面進行了大量研究，劉德祥等、鄧振鏞等和王鶴齡等認(rèn)為宜將過去以糧為主的格局向糧、經(jīng)等多種種植的格局轉(zhuǎn)變。慶陽市種植業(yè)結(jié)構(gòu)也由過去以糧為主的單一種植結(jié)構(gòu)向以糧、牧、林果等多種種植結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)變。慶陽市屬北溫帶半濕潤、半干旱氣候過渡區(qū)，屬干旱、半干旱大陸性氣候，光、熱、水在年內(nèi)時空分配不均，形成了冬冷多晴，夏熱雨豐的氣候特點。該地年平均氣溫8.7～10.0℃，年降水量409.5-609.8mm，年平均無霜期150-193天，年日照時數(shù)2262.2-2527.0h，太陽輻射總量5000-5600MJ/m²，蘋果生長季≥10℃積溫為2800～3040℃，日照時數(shù)為1020-1140h。這種氣候有利于蘋果的著色和甜度增加，因而該地蘋果在國內(nèi)屬優(yōu)質(zhì)果品，蘋果種植也是其主產(chǎn)果業(yè)，2012年全市種植面積達78600hm²，產(chǎn)量達42933×10⁴kg。姚玉壁等認(rèn)為慶陽市氣候宜以蘋果的種植最為有利，但是近年來氣候變異，暖冬現(xiàn)象日趨明顯，造成果樹萌動期提前，初春寒潮降溫天氣增加，晚霜凍危害出現(xiàn)頻繁，影響著果品的品質(zhì)和產(chǎn)量。為了估算災(zāi)害對果業(yè)造成的影響程度，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安排提供依據(jù)，楊仕賢等、陳香等、李美榮等和許彥平等就不同氣象災(zāi)害對農(nóng)、林果業(yè)造成的危害進行評估，提出定性評估模式。由于氣象災(zāi)害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害程度具有地域性，同一強度的氣象指標(biāo)在不同的地域上造成的影響是不同的，筆者擬對此類評估模型及其參數(shù)進行驗證和修正，以期建立蘋果花期霜凍危害風(fēng)險模型用以對慶陽市蘋果花期受霜凍危害程度進行分析和評估，為果農(nóng)進行果園管理，提高蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)提供參考依據(jù)。

1資料和方法

1.1計算方法

文中用到的計算及數(shù)據(jù)分析均采用Excel電子表格中統(tǒng)計函數(shù)及數(shù)據(jù)分析工具。

1.2產(chǎn)量資料的處理

蘋果產(chǎn)量（1991-2012年）取自慶陽市統(tǒng)計局。慶陽市蘋果種植主要分布在正寧、寧縣、西峰、鎮(zhèn)原、慶城和合水6縣（區(qū)），且蘋果種植后基本是從第3年掛果，第5-6年是蘋果產(chǎn)量最高時期。該地蘋果種植面積也在不斷變化，每年有新增種植面積，也有老樹退化面積。因此采用單產(chǎn)進行氣象產(chǎn)量的分析不僅不同樹齡的產(chǎn)量有差異，而且不同果園的產(chǎn)量也有差異。因此，為消除此因素影響，對該地蘋果總產(chǎn)采用Excel電子表格中的二次曲線擬合方法進行分離，同時為消除空間上的差異，用相對氣象產(chǎn)量作為分析指標(biāo)。

Ys=（Y-Yt）/Yt……………………………………（1）

式中，Y為慶陽市蘋果總產(chǎn)（kg），Yt為趨勢產(chǎn)量（kg），Ys為相對氣象產(chǎn)量。

1.3蘋果開花期日期及花期遭受霜凍氣象資料

氣象資料取自相應(yīng)縣的國家氣候站。正寧、寧縣蘋果開花期一般在4月上旬至下旬，西峰、鎮(zhèn)原、慶城和合水縣蘋果開花期一般在4月中旬至5月上旬。由于蘋果的物候觀測資料不完整，正寧、寧縣、鎮(zhèn)原、慶城、合水這5個縣蘋果開花日期以調(diào)查和走訪群眾為主，西峰區(qū)蘋果開花期資料取自西峰農(nóng)業(yè)氣象試驗站觀測資料。蘋果花期受凍氣象指標(biāo)主要是最低氣溫<0℃持續(xù)天數(shù)、極端最低氣溫和平均最低氣溫。物候資料和氣象資料年代是同步的，其中西峰、正寧縣資料年代為1990-2012年，寧縣、鎮(zhèn)原、慶城、合水資料年代為2001-2012年。

2結(jié)果與分析

2.1致災(zāi)因子的確定

統(tǒng)計了各縣（區(qū)）對應(yīng)開花期的極端最低氣溫、平均最低氣溫、最低氣溫<0℃持續(xù)天數(shù)、極端最低氣溫與<0℃持續(xù)天數(shù)積等因子進行兩兩組合后與蘋果的相對氣象產(chǎn)量進行回歸分析，建立蘋果花期霜凍危害影響因子與相對氣象產(chǎn)量的回歸模型（見式（2））。由此可知，慶陽市蘋果在花期受晚霜凍影響的主要因子是西峰區(qū)4月中旬至5月上旬極端最低氣溫和正寧縣4月極端最低氣溫。

式中，Ys為相對氣象產(chǎn)量，T_n西峰為西峰區(qū)4月中旬至5月上旬極端最低氣溫（℃），T_n正寧為正寧縣4月極端最低氣溫（℃）。

2.2開花期霜凍災(zāi)害風(fēng)險評估

2.2.1災(zāi)情指數(shù) 災(zāi)情風(fēng)險指數(shù)采用模型見式（3）。

P=H×V…………………………………………（3）

式中，P為災(zāi)情風(fēng)險指數(shù)，H為相應(yīng)災(zāi)害的影響權(quán)重，V為相應(yīng)災(zāi)害等級值。實際工作中可按照災(zāi)害發(fā)生的概率設(shè)定可能等級，按損失的強度或根據(jù)災(zāi)害對其造成的災(zāi)情程度設(shè)定等級強度進行風(fēng)險評估。以蘋果花期西峰區(qū)4月中旬至5月上旬極端最低氣溫和正寧縣4月極端最低氣溫作為霜凍災(zāi)害發(fā)生的主要影響因子，作為蘋果開花期霜凍災(zāi)害風(fēng)險評估指標(biāo)（P_i）（見式（4））。

式中，V_ij為蘋果花期霜凍災(zāi)害等級分值，i為1990-2012年各年份排序（i=1，2，…23）；j為霜凍災(zāi)害2個風(fēng)險因子，j=1為西峰區(qū)4月中旬至5月上旬極端最低氣溫，j=2為正寧縣4月極端最低氣溫；H_i為相應(yīng)災(zāi)害因子的影響概率，即H₁=[0.0129/（0.0129+0.0415）]×100%=24%，H₂=76%。災(zāi)情指數(shù)（P_i）越大，表明蘋果花期受霜凍災(zāi)害危害越重，對蘋果產(chǎn)量影響就越大。

2.2.2分級標(biāo)準(zhǔn) 用逐年西峰4月中旬至5月上旬極端最低氣溫、正寧4月極端最低氣溫與其相應(yīng)因子<0年份的平均值之比作為災(zāi)情等級的分級標(biāo)準(zhǔn)。其比值<0的年份為無災(zāi)，≥0的年份值按照數(shù)值的離散程度將災(zāi)情確定為輕、中和重3級。

依據(jù)災(zāi)情指數(shù)和分級標(biāo)準(zhǔn)得出該市霜凍災(zāi)害風(fēng)險因子評估指標(biāo)及災(zāi)害等級見表1。

2.2.3風(fēng)險評估 用蘋果逐年相對氣象產(chǎn)量與相對氣象產(chǎn)量為負(fù)值的年份平均值之比值作為災(zāi)情風(fēng)險評估指標(biāo)。該比值<0的年份為無災(zāi)，比值≥0的年份按照該比值的離散程度將災(zāi)情依次確定為輕、中和重3級；同時利用（4）式計算出逐年的災(zāi)情指數(shù)P值，將災(zāi)情也按P值大小的離散程度依次確定為無、輕、中和重4級（表2）。根據(jù)表2計算了霜凍災(zāi)害評估等級及災(zāi)情調(diào)查與實際產(chǎn)量等級的對照情況（表3）。由表3可知，在所分析的23年中，蘋果相對氣候產(chǎn)量出現(xiàn)負(fù)值的年數(shù)是8年，評估中有災(zāi)年數(shù)是8年，評估準(zhǔn)確率達100%，無漏評年份。而指標(biāo)評估等級與產(chǎn)量實況等級差異較大，在出現(xiàn)災(zāi)害的8年中，僅有1990年和2003年的評估與產(chǎn)量實況一致，其余6年的評估等級與產(chǎn)量實況有差異。造成這種現(xiàn)象的主要原因與霜凍發(fā)生時蘋果所處的開花時期有關(guān)，一般蘋果在開花初期，遇低溫霜凍危害較輕，在開花末期或坐果期遇低溫霜凍危害較重，特別是在坐果期遇到低溫霜凍時會造成絕收。如2006年霜凍評估級別為重，產(chǎn)量實況級別是中，霜凍發(fā)生在4月12日，此時蘋果處在開花始期；2010年指標(biāo)評估為重，產(chǎn)量實況級別是輕，霜凍發(fā)生在4月14日，此時蘋果處在現(xiàn)蕾期。

3結(jié)論與討論

慶陽市蘋果主產(chǎn)地位于南部和中部地區(qū)，因此選取中部的西峰區(qū)和南部正寧縣的4月至5月上旬的極端最低氣溫資料能代表該地區(qū)霜凍出現(xiàn)時對蘋果的危害情況，且兩因子的影響權(quán)重分別達24%和76%。用此兩因子進行該市蘋果花期霜凍危害評估與其相對氣象產(chǎn)量進行對照，其趨勢完全一致的，因此用極端最低氣溫作為災(zāi)害評估因子，利用（4）式模型進行慶陽市霜凍災(zāi)害發(fā)生時對蘋果危害的評估是可行的。

用筆者建立的災(zāi)情指數(shù)模型進行趨勢評估與相對氣象產(chǎn)量是一致的，但用模型進行評估的等級與相對氣象產(chǎn)量的等級有差異，模型預(yù)測的等級比相對氣象產(chǎn)量得出的等級量要高。主要原因在于霜凍災(zāi)害出現(xiàn)后，由于不同果園所處的周圍環(huán)境、土壤肥力、管理措施等條件不同，同時不同果園災(zāi)后所采取的恢復(fù)措施也不一致，災(zāi)害對蘋果產(chǎn)量的影響程度就不同，因而災(zāi)情評估等級要視低溫霜凍發(fā)生時蘋果所處的開花時期及其果園的環(huán)境、管理措施等而定。若低溫霜凍出現(xiàn)在現(xiàn)蕾或開花始期，則評估所得的災(zāi)害等級比相對氣象產(chǎn)量等級高；若低溫霜凍出現(xiàn)在蘋果開花末期或坐果期，則評估等級與相對氣象產(chǎn)量等級基本吻合。這與許彥平等采用模型做的天水市蜜桃霜凍災(zāi)害等級的評估有差異，說明該模型在使用時應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境及管理措施等方面因素。今后還應(yīng)在蘋果開花的不同時期（即分現(xiàn)蕾期、開花始期、開花普遍期、開花末期、坐果期）對氣象因子和地理環(huán)境因子進行同時試驗，對模型進行修正。