1971—2010年陜北紅棗種植區(qū)氣候變化特征及其對(duì)物候期的影響

劉 璐，王景紅，張維敏，李艷莉

(陜西省經(jīng)濟(jì)作物氣象服務(wù)臺(tái)，陜西 西安 710014)

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1971—2010年陜北紅棗種植區(qū)氣候變化特征及其對(duì)物候期的影響

劉 璐，王景紅，張維敏，李艷莉

(陜西省經(jīng)濟(jì)作物氣象服務(wù)臺(tái)，陜西 西安 710014)

針對(duì)陜北8個(gè)紅棗種植縣，利用1971—2010年氣象及物候期資料，分全年、生長(zhǎng)季、萌芽期、開花期、幼果期、脆熟采收期、落葉期和休眠期，對(duì)紅棗種植區(qū)氣候資源、氣象災(zāi)害變化特征及其對(duì)物候期的影響進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：各生育期平均氣溫呈上升趨勢(shì)，日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，降水量在不同生育期內(nèi)的變化趨勢(shì)不一；紅棗主要生長(zhǎng)季在4個(gè)年代際變化中分別呈現(xiàn)出冷濕、冷濕、暖干和暖濕的氣候特征；影響紅棗生產(chǎn)的主要?dú)庀鬄?zāi)害中，開花期陰雨呈減弱趨勢(shì)，脆熟采收期陰雨呈增強(qiáng)趨勢(shì)；佳縣紅棗物候期呈弱延長(zhǎng)趨勢(shì)，開花期和幼果期的平均氣溫每升高1 ℃，幼果期和脆熟采收期將分別提前0.6 d和0.8 d，開花期到9月上旬的降水量每增加1 mm，脆熟采收期將推遲0.3 d。

陜北；紅棗；氣候變化；物候期

引 言

陜北黃土高原黃河沿岸是我國(guó)紅棗栽培歷史最為悠久的地區(qū)和最佳適生區(qū)之一。近年來，隨著陜西省關(guān)于發(fā)展紅棗產(chǎn)業(yè)的一系列政策措施的落實(shí)，陜北紅棗種植面積不斷擴(kuò)大，截止2015年，種植面積突破18.564萬hm2，產(chǎn)量72.58萬t，已成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民脫貧致富的“鐵桿莊稼”。然而，伴隨著氣候條件的變化，尤其是氣候資源和脆熟采收期氣象災(zāi)害的變化，陜北紅棗種植區(qū)生產(chǎn)正面臨巨大挑戰(zhàn)，嚴(yán)重影響農(nóng)民的生產(chǎn)熱情及產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，故亟需對(duì)該地區(qū)的氣候變化及其對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展可能帶來的影響進(jìn)行分析，以科學(xué)指導(dǎo)該地區(qū)紅棗產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

目前，我國(guó)在氣候變化及其對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)影響方面的研究技術(shù)及成果豐碩[1-8]，然而對(duì)紅棗種植區(qū)氣候變化問題及其影響的研究甚少。目前針對(duì)影響紅棗產(chǎn)業(yè)的研究主要集中在氣候區(qū)劃和致災(zāi)關(guān)鍵氣象因子方面，如李新崗[9-10]、周麗[11]等歸納總結(jié)了我國(guó)紅棗種植區(qū)氣候特點(diǎn)，建立了紅棗區(qū)劃指標(biāo)；段曉鳳等[12]通過分析中寧縣氣象資料、紅棗產(chǎn)量資料以及歷年主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害資料，確定脆熟采收期連陰雨對(duì)紅棗產(chǎn)量影響最大；張玉蘭等[13]通過對(duì)歷年紅棗產(chǎn)量與氣象因子的統(tǒng)計(jì)分析，確定紅棗受干熱風(fēng)影響的關(guān)鍵氣象因子和關(guān)鍵影響時(shí)段。但這些研究缺乏氣候變暖背景下，氣候條件對(duì)紅棗生長(zhǎng)的影響研究，且很多研究成果不能代表陜北紅棗種植區(qū)，所以本研究以陜北紅棗主產(chǎn)縣為研究區(qū)域，從氣候資源、主要?dú)庀鬄?zāi)害、物候期變化分析入手，探索各氣象要素自身變化特征及其對(duì)紅棗生產(chǎn)的影響，確定氣候變化背景下影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵氣象要素和可能的影響程度，以期幫助當(dāng)?shù)卣娃r(nóng)民，合理規(guī)劃、科學(xué)種植，爭(zhēng)取產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展及農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收益。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)域與資料來源

根據(jù)陜北各縣紅棗生產(chǎn)規(guī)模、品質(zhì)以及未來發(fā)展趨勢(shì)，選定清澗、延川、綏德、吳堡、佳縣、神木、府谷、延長(zhǎng)共8個(gè)紅棗主產(chǎn)縣為研究區(qū)域(圖1)。8縣縣氣象站1971—2010年的氣象資料來源于陜西省氣象信息中心；選取地理位置居中的佳縣為代表縣，開展紅棗物候期變化研究，1994—2013年物候期觀測(cè)資料來源于佳縣氣象局。此外，為具體分析紅棗不同生育期氣候資源變化情況，將研究時(shí)段劃分為全年、生長(zhǎng)季(4—11月)、萌芽期(4月上旬—5月中旬)、開花期(5月下旬—6月下旬)、幼果期(7月上旬—9月上旬)、脆熟采收期(9月中旬—10月上旬)、落葉期(10月中下旬)、休眠期(11月上旬—次年3月下旬)共8個(gè)生育期開展相關(guān)分析。

圖1 陜北紅棗種植區(qū)分布

1.2 研究方法

采用線性回歸方法對(duì)陜北紅棗種植區(qū)氣候資源和氣象災(zāi)害變化趨勢(shì)進(jìn)行分析；利用Mann-Kendall法研究各要素的突變特征并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)；采用趨勢(shì)線分析方法，對(duì)佳縣物候期變化特征進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 陜北紅棗種植區(qū)氣候資源變化特征

2.1.1 氣候資源變化趨勢(shì)

1971—2010年陜北紅棗種植區(qū)年平均氣溫10.1 ℃，年降水量436 mm，年日照時(shí)數(shù)2 655 h，均滿足紅棗生長(zhǎng)需要。如圖2和表1所示，各生育期平均氣溫呈上升趨勢(shì)，其中休眠期線性傾向率為0.325 ℃·(10 a)-1(通過0.01顯著性水平)，其次是萌芽期為0.265 ℃·(10 a)-1(未通過0.01顯著性水平)，全年平均氣溫線性傾向率為0.251 ℃·(10 a)-1(未通過0.01顯著性水平)。降水量變化趨勢(shì)不一，其中脆熟采收期降水呈增加趨勢(shì)，線性傾向率為8.367 mm·(10 a)-1(通過0.05顯著性水平)；而幼果期降水呈減少趨勢(shì)，線性傾向率為-10.620 mm·(10 a)-1(未通過0.05顯著性水平)。日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)線性傾向率為-30.378 h·(10 a)-1(通過0.05顯著性水平)；其次是全年為-26.543 h·(10 a)-1(未通過0.05顯著性水平)；脆熟采收期為-11.884 h·(10 a)-1(通過0.05顯著性水平)。各生育期中，萌芽期、脆熟采收期和休眠期呈暖濕變化趨勢(shì)，而開花期、幼果期和落葉期呈暖干變化趨勢(shì)?？傮w上，除幼果期和脆熟采收期降水變化趨勢(shì)不利于紅棗膨大和成熟外，氣候資源變化趨勢(shì)整體有利于陜北紅棗產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

圖2 陜北紅棗種植區(qū)年平均氣溫(a)、年降水量(b)和年日照時(shí)數(shù)(c)變化趨勢(shì)

平均氣溫/℃·(10a)-1降水量/mm·(10a)-1日照時(shí)數(shù)/h·(10a)-1全年0．2510．213-26．543生長(zhǎng)季0．197-5．101-30．738?萌芽期0．2653．054-0．740開花期0．144-2．241-3．276幼果期0．206-10．620-8．978脆熟采收期0．1618．367?-11．884?落葉期0．156-1．627-0．838休眠期0．325??5．315?-3．624

注：*為通過0.05顯著性水平；**為通過0.01顯著性水平

2.1.2 氣候資源年代際特征

如表2所示，氣候資源的年代際變化中，各生育期平均氣溫在1970、1980年代相對(duì)偏低，1990年代、2000年代相對(duì)偏高；降水量在1970、1990年代相對(duì)偏少，1980年代和2000年代相對(duì)偏多；日照時(shí)數(shù)在1970年代顯著偏多、1990年代相對(duì)偏多、1980年代和21世紀(jì)初10 a相對(duì)偏少。此外，紅棗主要生長(zhǎng)季在4個(gè)年代際呈現(xiàn)出冷濕、冷濕、暖干和暖濕的氣候特征；各生育期中，幼果期和休眠期的氣溫起伏較大，幼果期和脆熟采收期的降水和日照起伏較大。

表2 陜北紅棗種植區(qū)各生育期的平均氣溫、降水量和日照時(shí)數(shù)的年代際距平

2.1.3 氣候資源突變特征

利用M-K突變檢驗(yàn)方法對(duì)紅棗種植區(qū)年平均氣溫進(jìn)行突變檢驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)UF和UB曲線相交于1989年，位于2條信度線之間，由此確定年平均氣溫1989年出現(xiàn)了突變。1999年以后這種增暖趨勢(shì)超過0.05顯著性水平臨界線。突變前(1971—1989年)年平均氣溫多年均值為9.6 ℃，突變后(1990—2010年)為10.3 ℃，突變后比突變前增加了0.7 ℃(圖3)。

如表3所示，1971—2010年陜北紅棗種植區(qū)各生育期平均氣溫主要集中在20世紀(jì)90年代中期發(fā)生突變，突變后的年平均氣溫較突變前升高0.7～1.0 ℃；年降水、生長(zhǎng)季降水、幼果期降水和脆熟采收期降水主要集中在20世紀(jì)90年代中期發(fā)生突變，除脆熟采收期外，均呈現(xiàn)大幅減少趨勢(shì)，其余生育期降水突變時(shí)間零星分布在20世紀(jì)80年代和21世紀(jì)初，除落葉期外，均呈小幅增加趨勢(shì)；除全年、脆熟采收期和休眠期日照時(shí)數(shù)發(fā)生突變、呈現(xiàn)大幅下降趨勢(shì)外，其余時(shí)間日照時(shí)數(shù)未發(fā)生突變。與氣候資源變化趨勢(shì)對(duì)陜北紅棗產(chǎn)業(yè)影響相似，除幼果期和脆熟采收期降水量的突變會(huì)影響紅棗膨大和成熟外，氣候資源的突變方向與變化幅度對(duì)陜北紅棗產(chǎn)業(yè)影響不大。

圖3陜北紅棗種植區(qū)年平均氣溫M-K統(tǒng)計(jì)值

平均氣溫突變年份變化幅度/℃降水量突變年份變化幅度/mm日照時(shí)數(shù)突變年份變化幅度/h全年19890．71996-28．91982-113．2生長(zhǎng)季19940．71996-36．0//萌芽期19930．8198112．9//開花期19960．720013．1//幼果期19930．81996-46．9//脆熟采收期//199930．51999-38．9落葉期19940．72005-7．6/休眠期19981．0198815．91985，1996-80．8，61．3

注：“/”為未出現(xiàn)明顯突變

2.2 陜北紅棗種植區(qū)主要?dú)庀鬄?zāi)害變化特征

根據(jù)前人對(duì)紅棗主要?dú)庀鬄?zāi)害的研究結(jié)果[14]，結(jié)合陜北紅棗生產(chǎn)實(shí)際，選取開花期陰雨和脆熟采收期陰雨，作為影響紅棗產(chǎn)量和品質(zhì)的主要?dú)庀鬄?zāi)害進(jìn)行研究。此外，鑒于陰雨持續(xù)時(shí)間對(duì)紅棗生長(zhǎng)的影響大于降水量[15-16]，故主要針對(duì)降水日數(shù)開展研究。

2.2.1 開花期降水日數(shù)變化

陜北紅棗開花期從5月中旬持續(xù)到6月下旬，為期40 d左右，開花期平均雨日為10～12 d，占整個(gè)開花期日數(shù)的24%～29%。如表4所示，1971—2010年陜北紅棗開花期降水日數(shù)變化趨勢(shì)不一，其中府谷、清澗、綏德、延長(zhǎng)和延川5縣為減少趨勢(shì)，且延長(zhǎng)縣的減少趨勢(shì)最明顯，線性傾向率為-0.303 d·(10 a)-1(通過0.01顯著性水平)；其余3縣為增加趨勢(shì)，佳縣增加趨勢(shì)最明顯，線性傾向率為0.215 d·(10 a)-1(未通過0.01顯著性水平)。如表5所示，年代際變化中，陜北紅棗種植縣開花期降水日數(shù)呈“少—多—少—平”的變化特征，其中20世紀(jì)70和90年代降水日數(shù)偏少，80年代偏多，2000年后趨于平穩(wěn)。各種植縣中，佳縣和神木縣在各年代際的變化幅度較大，府谷和延長(zhǎng)縣的變化幅度較小。結(jié)合開花期降水量呈減少趨勢(shì)的變化特征，說明開花期陰雨對(duì)紅棗開花授粉的影響呈減弱趨勢(shì)。

表4 陜北紅棗種植縣開花和脆熟采收期降水日數(shù)氣候傾向率(單位：d·(10 a)-1)

注： **為通過0.01顯著性水平

2.2.2 脆熟采收期降水日數(shù)變化

如表5所示，1971—2010年陜北紅棗脆熟采收期降水日數(shù)除府谷、佳縣和吳堡縣呈增加趨勢(shì)外，其余5縣均為減少趨勢(shì)，其中延川縣減少趨勢(shì)最明顯，線性傾向率為-0.794 d·(10 a)-1(未通過0.01顯著性水平)。年代際變化中，陜北紅棗種植區(qū)脆熟采收期陰雨日數(shù)的年代際呈“多—少—少—多”的變化特征，其中20世紀(jì)70年代明顯偏多，90年代明顯偏少。各種植縣中，綏德和延川縣在各年代際的變化幅度較大，府谷和佳縣的變化幅度較小。結(jié)合脆熟采收期降水量呈增加趨勢(shì)的變化特征，說明總體上陜北紅棗種植區(qū)脆熟采收期降水強(qiáng)度呈增強(qiáng)趨勢(shì)，而強(qiáng)降水對(duì)紅棗品質(zhì)和產(chǎn)量有較大影響[12]，故脆熟采收期陰雨對(duì)紅棗成熟的影響呈增強(qiáng)趨勢(shì)。

表5 陜北紅棗種植縣開花期及脆熟采收期降水日數(shù)年代際距平(單位：d)

2.3 佳縣紅棗種植區(qū)物候期變化及對(duì)氣候變暖的響應(yīng)

鑒于陜北紅棗種植縣紅棗物候期數(shù)據(jù)長(zhǎng)度及質(zhì)量，選取佳縣萌芽期、開花期、幼果期、脆熟采收期和落葉期物候觀測(cè)資料，以此為代表分析陜北紅棗種植區(qū)物候期變化特征及對(duì)氣候變暖的響應(yīng)。

2.3.1 佳縣紅棗物候期變化特征

鑒于趨勢(shì)線分析法具有定量評(píng)估研究期間各統(tǒng)計(jì)項(xiàng)的整體傾向度，能夠反映研究區(qū)主要物候期變化趨勢(shì)的優(yōu)勢(shì)[17-21]，故采用該方法進(jìn)行分析。結(jié)果顯示佳縣萌芽期、開花期、幼果期、脆熟采收期、落葉期的變化速率分別為-0. 9 d·(10 a)-1、1.9 d·(10 a)-1、-0.2 d·(10 a)-1、2.6 d·(10 a)-1和-0.1 d·(10 a)-1。其中，萌芽期、幼果期和落葉期呈弱提前趨勢(shì)，開花期和脆熟采收期呈推遲趨勢(shì)。此外，全生育期長(zhǎng)度呈弱延長(zhǎng)趨勢(shì)，速率為0.8 d·(10 a)-1。

2.3.2 氣候變暖對(duì)佳縣紅棗物候期的影響

利用0 ℃積溫、10 ℃積溫和平均氣溫等指標(biāo)，分析影響佳縣紅棗物候期變化的主要熱量因素，結(jié)果顯示佳縣物候期變化與平均氣溫相關(guān)性最高，其中紅棗萌芽期到開花期、開花期到幼果期、幼果期到脆熟采收期和脆熟采收期到落葉期的相關(guān)系數(shù)分別為-0.220、-0.583、-0.778和-0.145，其中開花期到幼果期和幼果期到脆熟采收期的平均氣溫與幼果期和脆熟采收期的時(shí)間呈顯著負(fù)相關(guān)(通過0.05顯著性水平)，說明這2個(gè)時(shí)段的平均氣溫越高，幼果期和脆熟采收期的時(shí)間越早，平均氣溫每升高1 ℃，幼果期和脆熟采收期分別提前0.6 d和0.8 d。而另2個(gè)生育期時(shí)間段平均氣溫和生育期時(shí)間的相關(guān)性未通過顯著性水平，說明佳縣紅棗萌芽期到開花期和脆熟采收期到落葉期的平均氣溫對(duì)開花期和落葉期的影響不明顯。

2.3.3 降水資源對(duì)佳縣紅棗物候期的影響

利用統(tǒng)計(jì)方法，將降水量與各物候期進(jìn)行多個(gè)組合的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在萌芽期、開花期、坐果期、成熟期和落葉期5個(gè)生育期中，僅開花期到9月上旬的降水量對(duì)脆熟采收期有明顯的正影響作用(0.259 d·mm-1，通過0.05顯著性水平)，即開花期到9月上旬的降水量每增加1 mm，脆熟采收期將推遲0.3 d，其他物候期和降水的相關(guān)性均不明顯，說明該時(shí)間段內(nèi)降水增多，將造成溫度偏低和日照偏少，不利于紅棗正常坐果及膨大，進(jìn)而造成脆熟采收期推遲。

3 結(jié)論與討論

(1)1971—2010年，陜北紅棗種植區(qū)各生育期平均氣溫呈上升趨勢(shì)，日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，降水量在不同生育期內(nèi)變化趨勢(shì)不一；氣候資源的年代際變化中，紅棗主要生長(zhǎng)季呈現(xiàn)出冷濕、冷濕、暖干和暖濕的氣候特征；此外，陜北紅棗種植區(qū)開花期陰雨呈減弱趨勢(shì)，脆熟采收期陰雨呈增強(qiáng)趨勢(shì)。總體上，除脆熟采收期降水增多將對(duì)紅棗生產(chǎn)造成影響外，陜北紅棗種植區(qū)的氣候資源和氣象災(zāi)害的變化趨勢(shì)與變化幅度對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響均利大于弊。

(2) 佳縣紅棗全生育期長(zhǎng)度呈弱延長(zhǎng)趨勢(shì)，開花期和幼果期的平均氣溫每升高1 ℃，幼果期和脆熟采收期將分別提前0.6 d和0.8 d；開花期到9月上旬的降水量每增加1 mm，脆熟采收期將推遲0.3 d。綜合物候期對(duì)氣候條件變化的相關(guān)性分析結(jié)果，脆熟采收期對(duì)氣候條件變化最為顯著與敏感。

綜合近40 a陜北紅棗種植區(qū)氣候變化特征及其對(duì)物候期的影響，陜北紅棗種植區(qū)氣候資源總體適宜紅棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展，但脆熟采收期降水量的增加，尤其是2000年后的大幅增加，已經(jīng)增大了紅棗裂果的風(fēng)險(xiǎn)，這與近年來陜北紅棗種植區(qū)連續(xù)遭遇連陰雨災(zāi)害的客觀事實(shí)一致。針對(duì)這一問題，當(dāng)?shù)卣蓮募訌?qiáng)防災(zāi)減災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以及調(diào)整紅棗品種結(jié)構(gòu)方便入手，增加產(chǎn)業(yè)適應(yīng)氣候變化的能力，以促進(jìn)紅棗產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。

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Climatic Change Characteristics and Its Impaction on Phenophase of Jujube in Northern Shaanxi During 1971-2010

LIU Lu, WANG Jinghong, ZHANG Weimin, LI Yanli

(ShaanxiMeteorologicalServiceObservatoryforEconomicalCrop,Xi’an710014,China)

Based on meteorological and phenophase observations during 1970-2010 in eight jujube planting counties in Shaanxi Province, for eight stages of jujube growth such as the year-round, the growing season, the budding stage, the flowering stage, the young fruit stage, the crisp ripe harvest stage, the defoliation stage and the dormant stage, the variation of climatic resources, meteorological disasters and their impaction on phenophase in jujube planting area were analyzed. The results show that average temperature increased and sunshine hours decreased in all growing stages, while precipitation trends was inconsistent. In the 1970s,1980s,1990s and 2000s, the jujube growing season presented climatic characteristic with cold and wet, cold and wet, warm and dry and warm and wet, respectively. Among meteorological disasters influencing jujube production, it showed that rainy weather reduced during the flowering stage but increased during the crisp ripe harvest stage. The phenophase showed a weak extension trend in Jiaxian during the whole growth period of jujube. When average temperature during the flowering and young fruit stages increased 1 ℃, the young fruit and crisp harvest periods were 0.6 d and 0.8 d in advance, and when precipitation from the flowering stage to early September increased 1 mm, the crisp harvest period delayed 0.3 d.

northern Shaanxi; jujube; climate change; phenophase

10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-05-0841

2016-03-23；改回日期：2016-06-23

中國(guó)氣象局氣候變化專項(xiàng)“氣候變化對(duì)黃土高原丘陵區(qū)紅棗產(chǎn)業(yè)的影響研究”(CCSF201319)資助

劉璐(1981-)，女，漢族，陜西西安人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事果業(yè)氣象服務(wù)工作. E-mail:orange16@163.com

1006-7639(2016)-05-0841-06 DOI:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-05-0841

P49

A

劉 璐，王景紅，張維敏，等.1971—2010年陜北紅棗種植區(qū)氣候變化特征及其對(duì)物候期的影響[J].干旱氣象，2016，34(5)：841-846, [LIU Lu, WANG Jinghong, ZHANG Weimin, et al. Climatic Change Characteristics and Its Impaction on Phenophase of Jujube in Northern Shaanxi During 1971-2010[J]. Journal of Arid Meteorology, 2016, 34(5):841-846],