始花前氣溫波動對蘋果花期的影響

雷延鵬 孫智輝 曹雪梅

摘要：為了提升蘋果花期氣象預(yù)報(bào)水平，利用延安市洛川縣、安塞區(qū)多年蘋果物候和氣象數(shù)據(jù)，分析氣溫對蘋果開花時間的影響。結(jié)果表明，延安蘋果初花日出現(xiàn)在4月中下旬，南北差異10 d左右。同一地區(qū)年際間蘋果初花日相差15 d。洛川縣、安塞區(qū)穩(wěn)定通過3、10 ℃日期和積溫比較接近，用以分析預(yù)報(bào)蘋果花期比較適合。48 h內(nèi)最低氣溫下降8 ℃以上，最低氣溫≤4 ℃的天氣確定為劇烈降溫過程，一次降溫天氣可延遲花期3～6 d。在持續(xù)10 d以上的時間段，平均氣溫達(dá)到15 ℃以上，且高出同時期歷年平均氣溫4 ℃或以上的天氣過程，確定為催花高溫過程。高溫可促使蘋果提早5 d開花。利用積溫預(yù)報(bào)蘋果花期，要重點(diǎn)關(guān)注穩(wěn)定通過3、10 ℃日期和積溫的累積過程、出現(xiàn)劇烈降溫和高溫天氣，這些指標(biāo)對花期有明顯影響。

關(guān)鍵詞：氣溫波動;蘋果花期;積溫;洛川縣;安塞區(qū)

中圖分類號：S661.1? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）14-0101-03

Abstract： Analysis the effects of temperature on apple flowering time by using apple phenology and meteorological data of Luochuan county and Ansai district of Yanan city for many years to improve the level of weather forecast of apple flowering period. The results show that the apple initial flowering day in Yanan is in mid-to-late April， and the difference between North and South is about 10 days. The initial flowering day of apple can vary by 15 days between years in the same area. The date and the accumulated temperature to steadily passed 3 ℃，10 ℃ are similar in Luochuan county and Ansai district， which are suitable for analyzing apple flowering period. Within 48 hours， the minimum temperature decrease by more than 8 ℃， and the weather with minimum temperature ≤4 ℃ is determined to be a severe cooling process. A cooling weather could delay the flowering period by 3～6 d. The weather process is identified as flower forcing high temperature process， when the temperatures averaging above 15 ℃ for more than 10 days， higher than the average annual temperature of 4 ℃ or above. High temperatures can prompt apples to bloom 5 days earlier. In order to predict the flowering period of apple by accumulated temperature， we should pay attention to the accumulation process of stable passage through 3 ℃， 10 ℃ date and accumulated temperature， and severe cooling and high temperature weather， which have obvious influence on flowering period.

Key words： temperature fluctuations; apple flowering period; accumulated temperature; Luochuan county; Ansai district

蘋果是延安市農(nóng)民脫貧奔小康的支柱性產(chǎn)業(yè)。截至2017年底，延安全市蘋果種植面積24.3萬hm2，產(chǎn)量323萬t[1]，產(chǎn)值超過100億元，但蘋果生產(chǎn)面臨冰雹、花期凍害和干旱等氣象災(zāi)害的影響。2000年以來，出現(xiàn)了6次大范圍的蘋果花期凍害，造成了蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)的下降[2]。氣象工作者針對蘋果花期凍害進(jìn)行了凍害指標(biāo)修訂、氣象指數(shù)、風(fēng)險區(qū)劃和預(yù)防試驗(yàn)[3-13]等研究。對蘋果花期預(yù)報(bào)也有研究，如李美榮等[14]利用陜西省蘋果產(chǎn)區(qū)2000—2008年氣象資料建立了基于1月平均氣溫、3月平均氣溫、3月下旬日照時數(shù)的蘋果始花期預(yù)測模型。柏秦鳳等[15]建立了基于積溫的陜西蘋果花期分區(qū)預(yù)測模型。劉紅等[16]采用最小二乘法和直線回歸方程求導(dǎo)法，提出了延安市安塞山地蘋果生物學(xué)零度值為2.9 ℃。通過上述的研究發(fā)現(xiàn)，始花前降溫和降水可能對蘋果花期有復(fù)雜影響，還需深入分析始花前期降溫和降水的影響。李美榮等[14]利用2007年陜西省蘋果產(chǎn)區(qū)，提出臨近蘋果始花期遭遇強(qiáng)冷空氣將會導(dǎo)致果區(qū)始花期推遲1～2 d。郭睿[17]建立陜西楊凌桃樹花期預(yù)測模型時，提出預(yù)測始花期前7 d左右發(fā)生氣溫劇烈波動，劇烈升溫可將預(yù)報(bào)值提前3～5 d，劇烈降溫可將預(yù)報(bào)值推后3～5 d。由于數(shù)據(jù)樣本少或研究果樹品種差異，導(dǎo)致結(jié)論不同，本研究通過對延安市的洛川縣和安塞區(qū)兩地近20年的蘋果花期分析，探討始花前氣溫波動對蘋果花期的影響，以期提高蘋果花期的預(yù)報(bào)水平。

1? 研究區(qū)概況

延安市位于陜北黃土高原丘陵溝壑區(qū)，是世界蘋果最佳優(yōu)生區(qū)之一。轄11縣2區(qū)，均有蘋果種植和生產(chǎn)，一般將延安蘋果產(chǎn)區(qū)分為延安南部和延安北部山地蘋果2個區(qū)域，延安南部以洛川縣為中心，包含周邊5個縣，延安北部蘋果包括8個縣區(qū)，北部目前種植面積多、產(chǎn)量大的有延長縣、寶塔區(qū)、安塞區(qū)、延川縣、志丹縣等縣（區(qū)）?；ㄆ诜治鲆月宕h和安塞區(qū)兩地為例，分別代表南北產(chǎn)區(qū)。

蘋果花期資料由洛川縣和安塞區(qū)果業(yè)局提供、氣象資料由洛川縣和安塞區(qū)氣象局提供。數(shù)據(jù)時間段安塞區(qū)為2006—2015年，洛川縣為2001—2009年、2018年。使用Excel軟件進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 蘋果物候期

2001—2009年洛川縣蘋果物候期平均從3月17日開始芽膨大，3月24日芽綻開，4月14日始花，4月19日盛花，4月27日花期結(jié)束，5月12日出現(xiàn)幼果。最早初花日為4月7日，最晚為4月21日。

2006—2015年安塞區(qū)蘋果物候期中，平均萌芽日為3月28日，平均初花日為4月22日。最早初花日為4月18日，最晚為4月30日。安塞區(qū)蘋果平均萌芽日比洛川縣蘋果偏晚11 d，花期偏晚8 d。

2.2? 生物學(xué)零度與花前溫度

只有當(dāng)日平均溫度高于開始生長發(fā)育的最低溫度時，溫度因子才對生物有機(jī)體的生長發(fā)育起促進(jìn)作用，這個生育的最低溫度稱為生物學(xué)零度，也就是生物學(xué)下限溫度。通過相關(guān)分析研究，安塞區(qū)蘋果生物零度為2.9 ℃、洛川縣的蘋果生物零度為3 ℃，花前溫度是對蘋果初花日前10 d的溫度求平均值，洛川縣和安塞區(qū)多年平均值均為12.5 ℃。

2.3? 花前活動積溫

在各界限溫度初日方面，洛川縣穩(wěn)定通過10、5、3、0 ℃的初日分別是4月13日，3月17、11日，2月24日;安塞區(qū)分別是4月15日，3月24、13、5日。洛川縣與安塞區(qū)通過10、3 ℃的平均日期比較接近，而穩(wěn)定通過5、0 ℃的日期相差較多。

統(tǒng)計(jì)蘋果初花各界限活動積溫，洛川縣≥10、5、3、0 ℃的積溫分別是214.4、318.1、339.5、368.0 ℃;安塞區(qū)≥10、5、3、0 ℃的積溫分別是216.3、365.4、386.3、393.4 ℃。兩地≥10 ℃積溫較相近，而5、3、0 ℃的積溫安塞區(qū)要高于洛川縣，這可能與安塞區(qū)地理位置偏北，初春溫度變幅大有關(guān)。安塞區(qū)≥3、0 ℃的積溫平均值比較接近，考慮到蘋果生物學(xué)零度為2.9 ℃，在花期預(yù)報(bào)和業(yè)務(wù)服務(wù)中使用通過3 ℃日期和積溫更恰當(dāng)。

2.4? 劇烈降溫對蘋果花期的影響

溫度波動是常見現(xiàn)象，根據(jù)氣象部門的寒潮預(yù)警信號發(fā)布規(guī)定，最輕的寒潮藍(lán)色預(yù)警信號是48 h內(nèi)最低氣溫下降8 ℃以上，最低氣溫≤4 ℃，達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)的降溫確定為劇烈降溫天氣過程。統(tǒng)計(jì)分析安塞區(qū)在2006、2010、2013年出現(xiàn)花前劇烈降溫，對這3年數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2006年安塞區(qū)降溫天氣過程出現(xiàn)在4月11—14日，極端最低氣溫-4.9 ℃，平均氣溫4.4 ℃，降溫強(qiáng)度小于2010年?！? ℃有效積溫只有4.5 ℃，而同期平均有效積溫為19.2 ℃，降溫過程使積溫減少了14.7 ℃，影響時間為3 d。

2010年降溫天氣過程出現(xiàn)在4月12—15日，極端最低氣溫降至-7.1 ℃，平均氣溫1.9 ℃，影響時間短，但降溫幅度大?！? ℃有效積溫只有1.4 ℃，而同期平均有效積溫為22.4 ℃，影響時間為4 d。2010年蘋果初花日出現(xiàn)在4月30日，是2006年以來最晚的一年。除上述降溫天氣影響外，在4月下旬出現(xiàn)2次弱的降溫天氣，造成當(dāng)年4月下旬平均氣溫只有9.5 ℃，低于10 ℃，溫度穩(wěn)定通過10 ℃的初花日推遲到4月27日，蘋果延遲了花開時間。

2013年安塞區(qū)穩(wěn)定通過3 ℃的初日是3月4日，是2006年以來最早的一年。3月平均氣溫7.9 ℃，比歷年平均高4.1 ℃，初花日早和溫度高這2個因素疊加使得蘋果樹萌芽的時間出現(xiàn)在3月23日，成為最早的一年。從前期積溫這個角度分析，2013年蘋果初花日應(yīng)該是比較早的。但在4月5—9日，出現(xiàn)一次明顯的降溫天氣過程，極端最低氣溫降至? -7.8 ℃。4月5—11日，平均氣溫為5.6 ℃，比歷年平均氣溫低4.6 ℃，根據(jù)蘋果的生物學(xué)特性，當(dāng)日平均氣溫上升到3 ℃以上，蘋果地上部分開始活動， 氣溫在5 ℃以上開始萌芽。以5 ℃為標(biāo)準(zhǔn)，分析降溫對有效積溫的影響，在4月5—11日，≥5 ℃有效積溫只有8.6 ℃，而同期平均為36.2 ℃，降溫過程使積溫減少了27.6 ℃，按平均每日積累有效積溫5.2 ℃計(jì)算，影響時間為5～6 d。

2.5? 異常高溫催花

高溫對開花時間有明顯影響。鮮小林等[18]對高山杜鵑進(jìn)行高溫催花處理，供試植株花芽形成且膨大后移入溫室大棚進(jìn)行催花處理。在22 ℃/16 ℃（白天溫度/晚上溫度）、30 ℃/24 ℃等中、高溫度環(huán)境下，花期提前了9～18 d，溫度越高，提前越多。歐靜等[19]在人工氣候箱對忽地笑鱗莖（開花種球）高溫催花，也得出提前開花的結(jié)論，溫度越高，提前時間越多，但溫度過高會導(dǎo)致開花率降低。在野外環(huán)境下，人工不能控制溫度，從兩個方面考慮，一是根據(jù)生物學(xué)特性，當(dāng)春季日平均氣溫達(dá)到15 ℃以上時，多數(shù)蘋果品種開花[20];二是高溫必須維持一定時間，以旬或以上呈現(xiàn)出異常氣候。世界氣象組織（WMO）關(guān)于異常氣候的定義是指25年以上，僅出現(xiàn)1次左右的稀少的氣象現(xiàn)象。25年出現(xiàn)幾率為1次以下的異常氣候現(xiàn)象，是指偏離平均值標(biāo)準(zhǔn)差2倍以上的現(xiàn)象[21]。安塞區(qū)、洛川縣3—4月旬平均氣溫標(biāo)準(zhǔn)差在1.9～2.2 ℃，為了方便分析，標(biāo)準(zhǔn)差統(tǒng)一按2 ℃考慮。高溫催花的溫度標(biāo)準(zhǔn)確定為持續(xù)10 d以上的時間段平均氣溫達(dá)到15 ℃以上，且高出同時期歷年平均氣溫4 ℃或以上的天氣過程。

按照上述標(biāo)準(zhǔn)，安塞區(qū)在2009年出現(xiàn)高溫催花現(xiàn)象。2009年安塞區(qū)穩(wěn)定通過3 ℃出現(xiàn)在3月15日，比歷年平均偏晚2 d，穩(wěn)定通過10 ℃為4月7日，比平均值偏早8 d。蘋果初花日出現(xiàn)在4月18日，為2006年最早的一年。4月7日開始，溫度迅速升高，持續(xù)至4月18日，期間平均溫度為15.9 ℃。從時間跨度平均情況來看，安塞區(qū)穩(wěn)定通過3 ℃日期與初花日之間相差40 d，2009年兩者相差34 d，從這個角度分析高溫使得開花時間提早了6 d。從積溫角度分析，2009年4月7—18日平均氣溫比歷年平均高4.4 ℃，積溫高出約52.8 ℃，除以開花期平均溫度12.5 ℃為4.2，由此可認(rèn)為初花日提前了4～5 d。

洛川縣2018年蘋果初花日比歷年平均偏早15 d，是蘋果初花最早的一年。究其原因有2個，一是穩(wěn)定通過3 ℃日期早，出現(xiàn)在2月25日，3月溫度高，積溫累積快;二是3月23日以后，溫度異常偏高，日平均溫度均高于10 ℃，比歷年平均高出7 ℃，特別是3月26日—4月4日，平均溫度為15.6 ℃，起到了明顯的催花效果。對比2013年，在相同初日、相同積溫的背景下，從果樹萌動至4月6日，2013年蘋果為中心花開放和花序分離期，2018年為盛花期，高溫使得蘋果開花約提早了5 d。

2.6? 其他年份花期分析

在春季氣象服務(wù)中，重點(diǎn)關(guān)注的是蘋果花期是否會遇到凍害天氣，花期越早，遇到凍害的幾率越高，花期是否提早也是分析研究的內(nèi)容。安塞區(qū)在2008、2009、2014年蘋果開花日期比平均初花日分別偏早3、4、4 d。2009年因?yàn)楦邷卮呋ǖ脑?，?008、2014年花期提前的原因是相同的，一是穩(wěn)定通過3 ℃日期早，出現(xiàn)在3月4日和3月8日，積溫累積快;二是穩(wěn)定通過10 ℃日期也早，2014年出現(xiàn)在3月31日，提早了15 d，2008年在4月5日以后平均溫度持續(xù)高于10 ℃。穩(wěn)定通過日期早、溫度變化平穩(wěn)、積溫累積快是花期提早的原因。至開花日，2008、2014年≥3 ℃的積溫分別是440.7、394.3 ℃，列2006年以來前兩位，說明穩(wěn)定通過日期早的年份，蘋果開花需要更多的基礎(chǔ)積溫。

3? 小結(jié)與討論

分析延安市洛川縣、安塞區(qū)多年蘋果物候期數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)得出延安市蘋果初花日出現(xiàn)在4月中下旬，南北差異在10 d左右。同一地區(qū)年際間蘋果初花日可相差15 d。洛川縣、安塞區(qū)兩地穩(wěn)定通過3、10 ℃日期和積溫比較接近，用以分析預(yù)報(bào)蘋果花期比較適合。

本研究中，將48 h內(nèi)最低氣溫下降8 ℃以上，最低氣溫≤4 ℃的天氣確定為劇烈降溫過程。通過分析2006、2010、2013年3次劇烈降溫過程，得出延安市蘋果花前劇烈降溫可延遲花期3～6 d。分析了蘋果始花前高溫天氣，確定了高溫催花的溫度標(biāo)準(zhǔn)。將持續(xù)10 d以上時間段，平均氣溫達(dá)到15 ℃以上，且高出同時期歷年平均氣溫4 ℃或以上的天氣過程，確定為催花高溫標(biāo)準(zhǔn)。分析2009、2018年數(shù)據(jù)，得出高溫過程使得蘋果開花提早了5 d。利用積溫預(yù)報(bào)蘋果花期，要重點(diǎn)關(guān)注穩(wěn)定通過3、10 ℃日期，初日早，開花時間也早，也要考慮積溫的累積過程、劇烈降溫和高溫天氣波動，對提早和延遲花期有明顯影響。

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