黃河谷地梨樹花期低溫凍害特征分析

趙海梅

(青海省氣象服務(wù)中心， 青海 西寧 810001)

貴德縣隸屬于海南州藏族自治州，地處黃河上游，屬青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)，其梨樹栽培歷史悠久，可追溯到明代。目前，貴德縣果樹種植面積約 933.3 hm2，轄區(qū)內(nèi)梨樹就占400 hm2左右，盛產(chǎn)長把梨、軟酥梨等。近年來，貴德縣年產(chǎn)梨量約150萬kg，占青海省梨果總產(chǎn)量的1/3。梨以其肉脆多汁、品種多樣、果耐貯運(yùn)、栽培較易等特點(diǎn)受農(nóng)民青睞。貴德縣為青海省旅游綜合開發(fā)示范區(qū)，自2000年以來，貴德縣把旅游業(yè)作為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展新的增長點(diǎn)來培育，每年4月中旬前后舉辦“梨花節(jié)”活動(dòng)，吸引大批省內(nèi)外游客前來觀賞梨花。梨樹從春季3月芽膨大期開始至4月底開花末期座果正是春季逐漸升溫和北方冷空氣南下交替的活躍期，也是梨花對溫度最敏感時(shí)期，氣溫變化起幅較大，會(huì)導(dǎo)致梨樹花粉或胚囊發(fā)育不良或中途死亡，有時(shí)因降溫天氣過程氣溫變化起伏雖不大，但低溫持續(xù)時(shí)間長，開花緩慢而葉生長快，葉首先消耗了貯藏營養(yǎng)，不利于胚囊的發(fā)育和受精[1]。隨著氣候明顯變暖[2-4]，暖冬、暖春年份明顯增多，但氣候變化具有不穩(wěn)定性，極端氣候事件頻發(fā)，凍害風(fēng)險(xiǎn)不減，影響愈來愈重。果樹花期遭遇凍害是果業(yè)生產(chǎn)上常見的氣象災(zāi)害，終霜凍與果樹花期凍害密切相關(guān)。葛徽衍等[5]對陜西渭南市果樹花期凍害氣候分析得出，由于氣候變暖，果樹花期提前，遭遇霜凍危害的可能性增大。張秀國等[6]調(diào)查了河北杏樹花期霜害的影響因素并提出了防治措施。在國內(nèi)，對于果樹凍害發(fā)生原因、癥狀及防御措施等方面的研究報(bào)道較多[7-12]。而對于黃河谷地貴德縣有關(guān)梨樹花期凍害的相關(guān)研究較少，趙年武等[13]利用貴德縣近50年來4月梨樹花期的日最低氣溫劃分梨樹花期凍害年型，并對其建立馬爾科夫鏈預(yù)測模型得出，2011-2015年處于嚴(yán)重凍害的概率較大。郭連云等[14]研究貴德縣梨樹始花期與氣象因子的相關(guān)分析及預(yù)報(bào)模型得出，影響梨樹始花期的主要?dú)庀笠蜃邮菤鉁胤€(wěn)定通過5℃到3月底的積溫值。上述文獻(xiàn)主要對貴德縣梨樹花期凍害年型、花期與氣象因子間的關(guān)系進(jìn)行了研究，但針對影響梨樹花期不同程度的低溫凍害特征方面的研究鮮見報(bào)道。因此，利用貴德地區(qū)梨樹花期資料及同期相關(guān)氣象資料，對貴德地區(qū)梨樹花期凍害的年代際特征進(jìn)行分析，以期為貴德縣及類似地區(qū)梨樹優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培提供科學(xué)的氣象服務(wù)。

1 材料與方法

1.1 資料來源

氣象資料為1961-2019年貴德縣氣象局觀測的氣溫穩(wěn)定通過0℃至梨樹開花前的日平均氣溫和平均最低氣溫；梨樹花期的凍害資料，包括嚴(yán)重低溫凍害、低溫凍害及低溫冷害資料。梨樹花期資料年限為2007-2019年。多年平均值采用1981—2010年的平均值。

1.2 方法

1.2.1 梨樹花期凍害的時(shí)段 梨樹花期凍害主要由始花期和終花期的持續(xù)時(shí)間確定，根據(jù)貴德縣2007-2019年梨樹花期的觀測，始花期在4月上旬，終花期在4月下旬，根據(jù)梨樹始花期至終花期持續(xù)時(shí)間，確定4月上旬至5月上旬為梨樹花期氣象服務(wù)的關(guān)鍵時(shí)段，對1961-2019年的4月上旬至5月上旬的最低氣溫資料按照不同花期凍害指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出梨樹不同花期凍害指標(biāo)的年代際變化特征。參照文獻(xiàn)[7-12]梨樹花期凍害的預(yù)警指標(biāo)為：嚴(yán)重低溫凍害(TD≤-2℃)、低溫凍害(-2℃

1.2.2 線性趨勢 采用最小二乘法計(jì)算氣候要素及不同凍害的變化趨勢[15]，以一元線性回歸方程系數(shù)的10倍作為氣候要素傾向率。采用Mann-Kendall法[16-17]分析貴德地區(qū)1961-2019年日平均氣溫穩(wěn)定通過0℃至梨樹開花前的日平均氣溫、平均最低氣溫的突變趨勢。

1.2.3 花期凍害指數(shù) 梨樹花期凍害的強(qiáng)度用花期凍害指數(shù)[12,18]表示。

Ha=N/T

式中，Ha為花期凍害指數(shù)；N為花期日極端氣溫≤5.0℃的日數(shù)，該日數(shù)越多，花期凍害越嚴(yán)重；T為花期平均氣溫。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析及繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 梨樹開花期氣溫的變化趨勢

2.1.1 平均氣溫 從圖1看出，平均氣溫隨年際的延長呈波動(dòng)增高趨勢，氣候傾向率為0.23℃/10a，平均氣溫與年份間的相關(guān)系數(shù)為0.345，通過99.99%顯著性水平檢驗(yàn)，即1961-2019年的梨樹開花期平均氣溫顯著增加1.3℃。開花期平均氣溫2019年最高,為13.0℃；1970年最低，為7.8℃。年代際變化中，1981-1990年最低，為9.0℃，較多年值低0.7℃；其他各年代氣溫均高于多年值，其中以2011-2019年最高，為11.1℃，較多年值高1.4℃。

經(jīng)突變檢驗(yàn)，貴德地區(qū)梨樹開花期平均氣溫的正序曲線(UF)1966-1991年在波動(dòng)中呈下降趨勢，從1992年開始在波動(dòng)中持續(xù)升高；正序曲線(UF)與逆序曲線(UB)在2009年相交；UF線于2015年突破+1.96信度線。

圖1貴德地區(qū)梨樹開花期平均氣溫的變化趨勢及突變

Fig.1 Trends and mutations of average temperature during pear flowering in Guide area

2.1.2 平均最低氣溫 從圖2看出，平均最低氣溫隨年際的延長呈波動(dòng)增高趨勢，氣候傾向率為0.32℃/10a，平均最低氣溫與年份間的相關(guān)系數(shù)為0.471，通過99.99%顯著性水平檢驗(yàn)，即1961-2019年梨樹開花期平均最低氣溫顯著增加1.9℃。開花期平均氣溫2019年最高，為5.5℃；1970年最低，為0.1℃。年代際變化中，20世紀(jì)60年代、70年代和80年代小于或等于多年值，其中以1981-1990年最低，為1.6℃，較多年值低0.5℃；其他各年代氣溫均高于多年值，其中以2011-2019年最高，為3.8℃，較多年值高1.7℃。

經(jīng)突變檢驗(yàn)，貴德地區(qū)梨樹開花期平均最低氣溫的正序曲線(UF)1966-1991年在波動(dòng)中呈下降趨勢，從1992年開始在波動(dòng)中持續(xù)升高；正序曲線(UF)與逆序曲線(UB)在2011年相交，UF線于2014年突破+1.96信度線。

圖2 貴德地區(qū)梨樹開花期平均最低氣溫的變化趨勢及突變

2.1.3 極端最低氣溫 從圖3看出，極端最低氣溫隨年際的延長呈波動(dòng)增高趨勢，氣候傾向率為0.77℃/10a，極端最低氣溫與年份間的相關(guān)系數(shù)為0.615，通過99.99%顯著性水平檢驗(yàn)，即1961-2019年梨樹開花期極端最低氣溫顯著增加4.5℃。開花期極端最低氣溫2014年和2019年最高，均為0.7℃；1969年最低，為-9.9℃。年代際變化中，20世紀(jì)60-90年代極端最低氣溫均低于多年值，其中以1961-1970年最低，為-6.2℃，較多年值低1.6℃；2001-2010年和2011-2019年極端最低氣溫均高于多年值，其中以2011-2019年最高，為-1.5℃，較多年值高3.1℃。

經(jīng)突變檢驗(yàn)可知，貴德地區(qū)梨樹開花期極端最低氣溫的正序曲線(UF)從1971年開始在波動(dòng)中呈上升趨勢，正序曲線(UF)與逆序曲線(UB)在2002年相交，UF線于2003年突破+1.96信度線，2006年突破+2.58信度線。

圖3 貴德地區(qū)梨樹開花期極端最低氣溫的變化趨勢及突變

2.2 梨樹花期凍害特征

2.2.1 嚴(yán)重低溫凍害日數(shù) 從圖4看出，貴德地區(qū)梨樹花期嚴(yán)重低溫凍害(TD≤-2.0℃)日數(shù)隨年際的延長呈減少趨勢，氣候傾向率為0.82 d/10a，年份與梨樹花期嚴(yán)重低溫凍害日數(shù)間的相關(guān)系數(shù)為0.531，通過0.001信度顯著水平檢驗(yàn)。1961-2019年梨樹花期嚴(yán)重低溫凍害日數(shù)減少4.8 d。嚴(yán)重低溫凍害日數(shù)多年平均為4.5 d。

從表1看出，20世紀(jì)60-80年代嚴(yán)重低溫凍害日數(shù)較多年平均值偏多，其中以70年代偏多最多，較平均值多1.1 d。20世紀(jì)90年代嚴(yán)重低溫凍害日數(shù)與多年平均值持平，從21世紀(jì)00年代開始嚴(yán)重低溫凍害日數(shù)均低于多年平均值，其中以2011-2019年偏少最多，為3.5 d。

圖4 貴德地區(qū)梨樹花期嚴(yán)重低溫凍害日數(shù)的變化趨勢

Fig.4 Trends of severe cold freezing days in pear flowering period in Guide area

2.2.2 低溫凍害日數(shù) 從圖5可見，貴德地區(qū)梨樹花期低溫凍害(-2℃0.10)。1961-2019年梨樹花期低溫凍害日數(shù)減少0.78 d。低溫凍害日數(shù)的多年平均為5.2 d。從表1可見，20世紀(jì)60年代、70年代和2011-2019年低溫凍害日數(shù)較多年平均值偏少，其中以2011-2019年偏少最多，為2.1 d。20世紀(jì)80年代和90年代的低溫凍害日數(shù)與多年平均值持平。

表1 梨樹花期不同凍害日數(shù)年代際變化

注：多年平均指1981-2010年平均值。

Note:The multi-year average means the 1981-2010 average.

圖5貴德地區(qū)梨樹花期低溫凍害日數(shù)變化趨勢

Fig.5 Trends of freezing days of pear trees during flowering in Guide area

2.2.3 低溫冷害日數(shù) 從圖6可見，貴德地區(qū)梨樹花期低溫冷害(0℃

圖6 貴德地區(qū)梨樹花期低溫冷害日數(shù)變化趨勢

Fig.6 Trends of cold chilling days in pear flowering period in Guide area

2.2.4 凍害指數(shù) 從圖7看出，貴德地區(qū)梨樹花期凍害指數(shù)隨年際的延長呈降低趨勢，氣候傾向率為0.126/10a，年份與梨樹花期凍害指數(shù)間的相關(guān)系數(shù)為0.346，通過0.01信度顯著水平檢驗(yàn)。1961-2019年梨樹花期凍害指數(shù)降低0.74。梨樹花期凍害指數(shù)多年平均為2.5。從表1可見，20世紀(jì)80年代梨樹花期凍害指數(shù)較多年平均值偏高，20世紀(jì)90年代梨樹花期凍害指數(shù)與多年平均值持平，其他年代均低于多年平均值，其中以2011-2019年梨樹花期凍害指數(shù)最低，較多年平均值低1.8。

圖7 貴德地區(qū)梨樹花期凍害指數(shù)變化趨勢

Fig.7 Trends of freeze injury index of pear trees during flowering in Guide area

3 結(jié)論與討論

貴德地區(qū)梨樹開花期的平均氣溫、平均最低氣溫和極端最低氣溫隨年際的延長在波動(dòng)中均呈極顯著上升趨勢，近59年來分別增加1.3℃、1.9℃和4.5℃。突變分析表明，梨樹開花期的平均氣溫、平均最低氣溫和極端最低氣溫分別在2009年、2011年和2002年發(fā)生了由低到高的增溫突變。

貴德地區(qū)梨樹花期嚴(yán)重低溫凍害(TD≤-2.0℃)日數(shù)隨年際的延長呈極顯著減少趨勢，近59年來減少4.8 d。低溫凍害(-2℃

梨樹花期凍害指數(shù)隨年際的延長呈顯著降低趨勢，近59年來梨樹花期凍害指數(shù)降低0.74。梨樹花期凍害指數(shù)20世紀(jì)80年代最高，2011-2019年最低。1961-2019年的最高值出現(xiàn)在1983年，為3.4；最低出現(xiàn)在2004年，為0.4。

貴德地區(qū)嚴(yán)重低溫凍害和低溫凍害呈減少趨勢，而低溫冷害呈上升趨勢，由于全球氣候變暖，梨樹抵御低溫能力減弱，一旦出現(xiàn)低溫，梨樹遭受的凍害會(huì)更加嚴(yán)重，低溫出現(xiàn)得越晚，對梨樹的危害程度越重。春季梨樹解除休眠后，抗凍性迅速減弱，且隨物候期的提前，抗凍性越來越弱。因此，梨樹栽培要選用抗寒力強(qiáng)的品種，同時(shí)加強(qiáng)栽培管理措施；另外梨樹萌芽后至開花前灌水2～3次，降低地溫，或使用石灰水噴涂枝干等措施延遲梨樹開花，從而達(dá)到防御低溫冷害及凍害對梨樹的危害。在今后的氣象服務(wù)工作中，根據(jù)未來天氣趨勢預(yù)報(bào)及低溫冷害預(yù)報(bào)開展梨樹花期及坐果期的氣象服務(wù)工作，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理部門和廣大果農(nóng)提供優(yōu)質(zhì)的氣象服務(wù)，有利于發(fā)揮資源優(yōu)勢，及早采取預(yù)防措施，避免或減輕氣象災(zāi)害的發(fā)生，科學(xué)應(yīng)對氣候變化帶來的果樹花期凍害影響，進(jìn)而提高梨樹產(chǎn)量與品質(zhì)。