我國北方地區(qū)蘋果干旱時空分布特征

程 雪 孫 爽 張方亮 張鎮(zhèn)濤 劉志娟 王培娟 霍治國 楊曉光*

1)(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院， 北京 100193)

2)(中國氣象科學(xué)研究院， 北京 100081)

引 言

我國蘋果生產(chǎn)和消費量居世界之首，隨著蘋果種植面積和產(chǎn)量逐年增加，我國蘋果占世界蘋果種植面積和產(chǎn)量的比例也在不斷增加，近年來該比例達50%以上[1-3]。第5次IPCC評估報告指出，近百年全球平均表面溫度升高0.85℃，高于1850—1900年變化的平均值[4]。隨著全球氣候變暖，近50年來我國北方干旱面積迅速擴大，極端干旱頻率顯著增加[5-7]，特別是華北和東北地區(qū)[8-11]。在我國北方，干旱對農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟及社會的影響遠(yuǎn)超過其他災(zāi)害[12-13]，不僅對我國糧食作物產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生影響，對蘋果生產(chǎn)也有較大影響。因此，揭示我國蘋果干旱發(fā)生的空間分布特征及時間演變規(guī)律，對我國蘋果高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)具有重要意義。

干旱是我國農(nóng)業(yè)面臨的主要災(zāi)害之一，不同領(lǐng)域?qū)Ω珊档亩x不同，分析干旱時采用的指標(biāo)也各不相同[14-17]，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中?？紤]氣象干旱和農(nóng)業(yè)干旱[18]。有學(xué)者利用標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)[19]、降水距平百分率(Ipa)[20]等氣象指標(biāo)分析了陜西蘋果主產(chǎn)區(qū)干旱空間和時間變化特征，研究表明：蘋果在春季發(fā)生干旱的頻率和強度最高，幼果期和果實膨大期干旱對蘋果生產(chǎn)影響較大[21-23]。有學(xué)者基于干燥度、土壤含水量、果園蒸散量等農(nóng)業(yè)干旱指標(biāo)綜合分析了蘋果干旱發(fā)生的主要時段和蘋果的需水耗水規(guī)律，結(jié)果表明：9月干旱對來年春季蘋果生長的影響較大，果實膨大期耗水量最大，耗水強度與水分虧缺程度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[24-27]。同時也對蘋果干旱脅迫的發(fā)生機理也進行大量研究[28-29]?？梢娫诓糠质》萏O果干旱以及干旱脅迫對蘋果生理的影響等方面已開展了大量研究，但針對北方地區(qū)蘋果各生育階段的農(nóng)業(yè)干旱時空分布特征及發(fā)生規(guī)律的研究仍鮮有報道。因此，本文以我國北方蘋果主產(chǎn)省為研究區(qū)域，基于降水量、需水量、連續(xù)無降水日數(shù)及生育期日數(shù)4個因子構(gòu)建的干旱指數(shù)作為蘋果干旱程度的評價指標(biāo)，探討研究區(qū)域蘋果各生育階段干旱空間格局、時間演變規(guī)律及周期性特征，為我國蘋果生產(chǎn)防旱減災(zāi)提供參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)域

根據(jù)全國各省蘋果種植面積以及產(chǎn)量數(shù)據(jù)(http:∥zzys.agri.gov.cn)，以1981—2016年蘋果種植面積高于全國蘋果總種植面積1%為原則，結(jié)合國家現(xiàn)代化蘋果產(chǎn)業(yè)體系的蘋果區(qū)劃方案[30]，確定了本文的研究區(qū)域包括環(huán)渤海灣產(chǎn)區(qū)的山東省、河北省、遼寧省和北京市，黃土高原產(chǎn)區(qū)的陜西省、甘肅省、山西省和寧夏回族自治區(qū)，黃河故道產(chǎn)區(qū)的河南省(圖1)。

圖1 研究區(qū)域內(nèi)氣象站點分布

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)域內(nèi)各省(市、自治區(qū))蘋果種植面積和產(chǎn)量數(shù)據(jù)來源于種植業(yè)管理司網(wǎng)站(http:∥zzys.agri.gov.cn)共享數(shù)據(jù)。1981—2016年地面氣象觀測數(shù)據(jù)來自中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)(http:∥cdc.cma.gov.cn)，包括逐日的日照時數(shù)、平均氣壓、降水量、平均風(fēng)速、平均氣溫、日最高氣溫和日最低氣溫等。

蘋果果樹萌動期以平均溫度穩(wěn)定通過3℃為依據(jù)確定[31]。蘋果其他生育期數(shù)據(jù)來源于不同地區(qū)蘋果生育期調(diào)研數(shù)據(jù)，主要以晚熟品種富士蘋果為主，包括研究區(qū)域內(nèi)蘋果花芽萌動期、盛花期、成熟期和落葉期初始日期，同時利用ArcGIS中的反距離插值結(jié)合物候定律法[32]將各地區(qū)生育期數(shù)據(jù)插值到相應(yīng)的氣象站點。

1.3 研究方法

1.3.1 參考蒸散量

采用FAO推薦的Penman-Monteith公式[33-34]，計算各站點參考作物蒸散量：

[Δ+r(1+0.34U2)]。

(1)

式(1)中，Et0為可能蒸散量(單位:mm·d-1),T為2 m 高度日平均氣溫(單位：℃)，Rn為地表凈輻射(單位：MJ·m-2·d-1)，G為土壤熱通量(單位：MJ·m-2·d-1)，U2為2 m高度風(fēng)速(單位：m·s-1)，es為飽和水汽壓(單位：kPa)，ea為實際水汽壓(單位：kPa)，Δ為飽和水汽壓曲線斜率(單位：kPa·℃-1)，r為干濕表常數(shù)(單位：kPa·℃-1)。

1.3.2 作物系數(shù)

作物系數(shù)(Kc)是指作物某生育階段的需水量Etc與該生育階段的參考作物蒸散量Et0的比值，本研究中蘋果各生育階段作物系數(shù)采用1998年FAO-56推薦的分段單值平均作物系數(shù)法計算[35-36]：基于FAO推薦的標(biāo)準(zhǔn)條件下蘋果發(fā)育初期Kc1、中期Kc2、后期Kc3的標(biāo)準(zhǔn)作物系數(shù)[37]，根據(jù)蘋果生長發(fā)育特征，將蘋果生育期劃分為初始生長期(果樹萌動-花芽萌動生育階段，階段標(biāo)準(zhǔn)作物系數(shù)為Kc1=0.6)、快速發(fā)育期(花芽萌動-盛花生育階段，該階段標(biāo)準(zhǔn)作物系數(shù)從Kc1=0.6上升至Kc2=0.95)、生育中期(盛花-成熟生育階段，該階段標(biāo)準(zhǔn)作物系數(shù)為Kc2=0.95)和成熟期(成熟-落葉生育階段，該階段的標(biāo)準(zhǔn)作物系數(shù)從Kc2=0.95下降至Kc3=0.75)。結(jié)合各站點氣象數(shù)據(jù)及生育期數(shù)據(jù)，對蘋果各生育階段作物系數(shù)進行訂正：

Kc2=Kc2+

(2)

Kc3=Kc3+

(3)

其中，h為該生育期內(nèi)作物平均高度(單位：m)，本文選擇樹體高度為3 m[38]，U2為該生育期2 m高度日平均風(fēng)速(單位：m·s-1)，RHmin為該生育期內(nèi)的日最低相對濕度的平均值。RHmin可用日最高氣溫Tmax和日最低氣溫Tmin計算[37]：

(4)

1.3.3 作物需水量

作物需水量是指在作物水分供應(yīng)充分、無其他限制因子的情況下獲得最高產(chǎn)量所需要的水分總量[39]。本研究中采用FAO推薦的參考作物蒸散量乘作物系數(shù)法計算蘋果各生育階段需水量[40]：

Etc=Et0×Kc。

(5)

式(5)中,Etc為某一時刻作物需水量(單位:mm),Et0為對應(yīng)時段的參考作物蒸散量(單位:mm),Kc為該時段作物系數(shù)。

1.3.4 小波分析

小波分析常用于周期分析，Morlet小波函數(shù)是小波分析中常用函數(shù)，它可以通過一簇小波函數(shù)系來無限逼近目標(biāo)函數(shù)[41-42]。小波函數(shù)滿足式(6)：

(6)

式(6)中，ψ(t)為基小波函數(shù)，通過改變小波函數(shù)尺度和時間軸，構(gòu)建一簇函數(shù)系然后得到子小波進行小波變換(式(7))，確定小波系數(shù)，通過分析小波系數(shù)得到相關(guān)時間序列的變化規(guī)律。

(7)

1.3.5 干旱指數(shù)

本研究參考王景紅等[43]的研究結(jié)果，以蘋果生育期降水量、需水量、生育期日數(shù)及無降水日數(shù)4個因子構(gòu)建的干旱指數(shù)為蘋果干旱研究指標(biāo)(式(8))。干旱指數(shù)越大，表示該生育階段內(nèi)蘋果旱情越嚴(yán)重[38]。

(8)

式(8)中，Dri為某年某站點蘋果第i個生育階段內(nèi)的干旱指數(shù)，Ci和Pi分別為該年該站點蘋果第i個生育階段需水量和降水量(單位均為mm)，Ni和Li分別為該年該站點蘋果第i個生育階段連續(xù)無降水日數(shù)和該生育階段日數(shù)(單位均為d)。

2 結(jié)果分析

2.1 蘋果各生育階段降水量時空分布

2.1.1 蘋果各生育階段降水量空間分布特征

作物生長所需的水分主要通過大氣降水補給，降水量的空間分布制約了作物的空間分布[44]。降水量的多少可以有效表征一個地區(qū)大氣干旱的程度，本文基于1981—2016年逐日氣象觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合蘋果生育期數(shù)據(jù)，計算了過去36年蘋果各生育階段內(nèi)的降水量，明確了研究區(qū)域內(nèi)蘋果各生育階段降水量的空間分布特征，結(jié)果如圖2所示。圖2a為蘋果果樹萌動-花芽萌動生育階段內(nèi)降水量空間分布，其值為0～111 mm，平均為15 mm，整體呈由西北向東南增加的趨勢。圖2b為蘋果花芽萌動-盛花生育階段內(nèi)降水量空間分布，其值為2～52 mm，平均為18 mm，其中遼寧省東部降水量最多，甘肅省西北部、寧夏回族自治區(qū)北部、山西省東北部少部分地區(qū)、河北省大部分地區(qū)、山東省西部以及河南省東北部降水量較少。圖2c為蘋果盛花-成熟生育階段內(nèi)降水量空間分布，其值為33～885 mm，平均為454 mm，為蘋果各生育階段內(nèi)降水量最多時期，整體呈由西北向東南增加的趨勢。圖2d為蘋果成熟-落葉生育階段內(nèi)降水量空間分布，其值為1～90 mm，平均為26 mm，整體呈由西北向東南增加的趨勢。

圖2 1981—2016年蘋果各生育階段降水量空間分布

2.1.2 蘋果各生育階段降水量時間演變規(guī)律

基于1981—2016年蘋果各生育階段內(nèi)的降水量，得到了過去36年降水量時間變化趨勢，其空間分布如圖3所示。圖3a為蘋果果樹萌動-花芽萌動生育階段內(nèi)降水量變化趨勢的空間分布，其值為-17.62～24.72 mm/(10 a)，平均為-1.01 mm/(10 a)，整體呈顯著下降趨勢，空間表現(xiàn)為南部地區(qū)的變化趨勢大于北部。圖3b為蘋果花芽萌動-盛花生育階段降水量變化趨勢的空間分布，其值為-4.37～48.76 mm/(10 a)，平均為2.28 mm/(10 a)，整體呈顯著上升趨勢。圖3c為蘋果盛花-成熟生育階段內(nèi)降水量變化趨勢的空間分布，其值為-118.16～151.87 mm/(10 a)，平均為-0.52 mm/(10 a)，整體呈下降趨勢，但趨勢不顯著。圖3d為蘋果成熟-落葉生育階段降水量變化趨勢的空間分布，其值為-6.80～37.16 mm/(10 a)，平均為3.99 mm/(10 a)，整體呈現(xiàn)顯著上升趨勢。各生育階段降水量變化趨勢統(tǒng)計檢驗如表1所示。

圖3 1981—2016年蘋果各生育階段降水量變化趨勢(單位：mm/(10 a))空間分布

表1 蘋果不同生育階段降水量、需水量、干旱指數(shù)變化趨勢統(tǒng)計檢驗

注：表中各數(shù)值表示達到0.05顯著性水平的站點數(shù)。

由以上分析可以看到，我國北方地區(qū)蘋果各生育階段內(nèi)降水量整體呈由西北向東南逐漸增加的特征，降水量較少的地區(qū)主要分布在甘肅省、寧夏回族自治區(qū)、河北省和北京市；蘋果盛花-成熟生育階段內(nèi)降水量最多。過去36年研究區(qū)域降水量變化趨勢為果樹萌動-花芽萌動生育階段內(nèi)降水量呈顯著下降趨勢，盛花-成熟生育階段降水量呈下降趨勢但趨勢不顯著，花芽萌動-盛花和成熟-落葉生育階段內(nèi)降水量呈顯著增加趨勢。

2.2 蘋果各生育階段需水量時空分布

2.2.1 蘋果各生育階段需水量空間分布特征

本文基于1981—2016年研究區(qū)域各站點逐日氣象觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合蘋果生育期數(shù)據(jù)，利用式(5)，計算得到過去36年北方地區(qū)蘋果各生育階段的需水量，明確了研究區(qū)域內(nèi)蘋果需水量空間分布特征，結(jié)果如圖4所示。圖4a為蘋果果樹萌動-花芽萌動生育階段內(nèi)需水量空間分布，其值為2～71 mm，平均為38 mm。圖4b為蘋果花芽萌動-盛花生育階段內(nèi)需水量空間分布，其值為14～131 mm，平均為43 mm，其中遼寧省西部需水量最多，河南省東部少部分地區(qū)需水量最少。圖4c為蘋果盛花-成熟生育階段內(nèi)需水量空間分布，其值為431～884 mm，平均為610 mm，其中北部地區(qū)需水量較南部多。圖4d為蘋果成熟-落葉生育階段內(nèi)需水量空間分布，其值為16～92 mm，平均為45 mm。

2.2.2 蘋果各生育階段需水量時間演變規(guī)律

基于1981—2016年蘋果各生育階段內(nèi)的需水量，得到了過去36年需水量時間變化趨勢，其空間分布如圖5所示。圖5a為蘋果果樹萌動-花芽萌動生育階段內(nèi)需水量變化趨勢空間分布，其值為-7.22～8.77 mm/(10 a)，平均為1.67 mm/(10 a)，整體呈顯著上升趨勢。圖5b為蘋果花芽萌動-盛花生育階段內(nèi)需水量變化趨勢空間分布，其值為-7.63～13.79 mm/(10 a)，平均為0.35 mm/(10 a)，整體呈顯著上升趨勢。圖5c為蘋果盛花-成熟生育階段內(nèi)需水量變化趨勢空間分布，其值為-66.65～69.36 mm/(10 a)，平均為-0.96 mm/(10 a)，整體呈顯著下降趨勢。圖5d為蘋果成熟-落葉生育階段內(nèi)需水量變化趨勢空間分布，其值為-16.92～4.85 mm/(10 a)，平均為-1.07 mm/(10 a)，整體呈顯著下降趨勢。各生育階段需水量變化趨勢統(tǒng)計檢驗如表1所示。

由以上結(jié)果可以看到，我國北方地區(qū)蘋果各生育階段內(nèi)需水量空間分布存在差異，蘋果盛花-成熟生育階段需水量為全生育階段內(nèi)最多。過去36年北方蘋果需水量變化趨勢為果樹萌動-花芽萌動和花芽萌動-盛花生育階段顯著上升，盛花-成熟和成熟-落葉生育階段顯著下降。結(jié)合降水量和需水量的空間分布特征可以看出，降水量與需水量具有一定的耦合效應(yīng)，降水量少的地區(qū)需水量較多，如甘肅省、寧夏回族自治區(qū)、河北省、北京市以及遼寧省西部。

圖4 1981—2016年蘋果各生育階段需水量空間分布

圖5 1981—2016年蘋果各生育階段需水量變化趨勢(單位：mm/(10 a)空間分布

2.3 蘋果各生育階段干旱指數(shù)時空分布

2.3.1 蘋果各生育階段干旱指數(shù)空間分布特征

干旱指數(shù)既可以表征氣候的干燥情況，又與蘋果自然供水與生理需水相結(jié)合，可以有效反映不同地區(qū)蘋果干旱程度，本文基于1981—2016年逐日氣象觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合蘋果生育期數(shù)據(jù)，利用式(8)得到北方地區(qū)蘋果不同生育階段干旱指數(shù)，其空間分布特征如圖6所示。由圖6可以看到，研究區(qū)域內(nèi)蘋果不同生育階段干旱指數(shù)空間分布存在差異，不同生育階段干旱程度由高到低依次為花芽萌動-盛花生育階段、果樹萌動-花芽萌動生育階段、成熟-落葉生育階段和盛花-成熟生育階段，且整體呈由西北向東南干旱程度逐步降低的分布特征。圖6a為蘋果果樹萌動-花芽萌動生育階段干旱指數(shù)空間分布特征，其干旱指數(shù)為0.29～81.98，平均為14.27，高值區(qū)主要分布在甘肅省西北部、寧夏回族自治區(qū)北部、山西省中部、河北省南部、北京市、山東省北部以及遼寧省西部部分地區(qū)，低值區(qū)主要分布在河南省南部以及陜西省南部少部分地區(qū)。圖6b為蘋果花芽萌動-盛花生育階段干旱指數(shù)空間分布特征，其干旱指數(shù)為0.92～150.70，平均為18.73，高值區(qū)主要分布在河北省大部分地區(qū)、北京市、甘肅省西北部和寧夏回族自治區(qū)，低值區(qū)主要分布在遼寧省、河南省南部、陜西省南部和甘肅省南部少部分地區(qū)。圖6c為蘋果盛花-成熟生育階段干旱指數(shù)分布特征，其干旱指數(shù)為0.33～31.58，平均為2.03，該生育階段干旱程度較低，空間分布整體呈由西北向東南逐漸減輕的趨勢。圖6d為蘋果成熟-盛花生育階段干旱指數(shù)分布特征，其干旱指數(shù)為0.58～123.22，平均為13.39，高值區(qū)主要集中在甘肅省西北部、寧夏回族自治區(qū)北部、河北省、山東省和遼寧省部分地區(qū)，低值區(qū)主要集中在遼寧省東部、陜西省南部及河南省西部部分地區(qū)。

圖6 1981—2016年蘋果各生育階段干旱指數(shù)空間分布

2.3.2 蘋果各生育階段干旱指數(shù)時間演變規(guī)律

基于1981—2016年蘋果各生育階段內(nèi)的干旱指數(shù)，得到了過去36年干旱指數(shù)時間變化趨勢，其空間分布如圖7所示。圖7a為蘋果果樹萌動-花芽萌動生育階段干旱指數(shù)變化趨勢空間分布，其變化范圍為-27.50～36.84/(10 a)，平均為3.90/(10 a)，整體呈顯著上升趨勢。圖7b為蘋果花芽萌動-盛花生育階段干旱指數(shù)變化趨勢空間分布，其變化范圍為-88.45～42.19/(10 a)，平均為-3.14/(10 a)，整體呈顯著下降趨勢。圖7c為蘋果盛花-成熟生育階段干旱指數(shù)變化趨勢空間分布，變化范圍為-2.10～2.84/(10 a)，平均為-0.01/(10 a)，整體呈顯著下降趨勢。圖7d為蘋果成熟-落葉生育階段干旱指數(shù)變化趨勢，其變化范圍在-123.17～25.76/(10 a)，平均為-1.65/(10 a)，整體呈顯著下降趨勢。各生育階段干旱指數(shù)變化趨勢統(tǒng)計檢驗如表1所示。

結(jié)合降水量與干旱指數(shù)空間分布特征可以發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)域內(nèi)蘋果干旱指數(shù)空間分布特征與降水量空間分布特征一致，整體呈由西北向東南逐漸變化的趨勢?；ㄑ棵葎?盛花生育階段干旱程度最嚴(yán)重，盛花-成熟生育階段干旱程度最小。過去36年北方地區(qū)蘋果干旱指數(shù)變化趨勢表現(xiàn)為果樹萌動-花芽萌動生育階段干旱指數(shù)顯著上升，其他生育階段干旱指數(shù)均顯著下降。

圖7 1981—2016年蘋果各生育階段干旱指數(shù)變化趨勢(單位：(10 a)-1)空間分布

2.3.3 蘋果各生育階段干旱周期性變化規(guī)律

揭示研究區(qū)域內(nèi)蘋果干旱發(fā)生的周期規(guī)律對蘋果生產(chǎn)防旱減災(zāi)具有重要作用，本文利用研究區(qū)域蘋果干旱指數(shù)和年份數(shù)據(jù)，通過Morlet小波函數(shù)計算得到蘋果不同生育階段干旱發(fā)生的周期特征，結(jié)果如表2所示。由表2可以看到，蘋果不同生育階段干旱發(fā)生周期存在較大差異，如蘋果果樹萌動-花芽萌動生育階段發(fā)生干旱的周期約為3年、6年和10年；蘋果花芽萌動-盛花生育階段發(fā)生干旱的周期約為2年、5年和18年，該生育階段干旱發(fā)生的周期最短；蘋果盛花-成熟生育階段發(fā)生干旱的周期約為3年、7年和24年,蘋果成熟-落葉生育階段發(fā)生干旱的周期約為3年、8年和24年,蘋果盛花-成熟生育階段和成熟-落葉生育階段干旱發(fā)生的周期較其他生育階段長。

表2 1981—2016年蘋果各生育階段干旱發(fā)生周期

3 結(jié)論與討論

本文以北方蘋果主產(chǎn)省為研究區(qū)域，利用研究區(qū)域內(nèi)站點逐日氣象觀測數(shù)據(jù)及蘋果生育期數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析了研究區(qū)域內(nèi)蘋果各生育階段降水量和需水量時空分布特征，基于降水量、需水量、無降水日數(shù)、生育期日數(shù)4個因子構(gòu)建的干旱指數(shù)為研究指標(biāo)，明確了1981—2016年研究區(qū)域內(nèi)蘋果不同生育階段干旱的空間分布特征及時間變化趨勢，結(jié)合小波分析方法，揭示了過去36年蘋果不同生育階段干旱發(fā)生的周期規(guī)律，得到如下結(jié)論：

1) 研究區(qū)域內(nèi)降水量呈由西北向東南增加的趨勢，干旱指數(shù)空間分布與降水量空間分布特征一致，干旱程度由西北向東南降低；降水空間分布結(jié)合干旱指數(shù)空間分布可以看到,降水量較多的區(qū)域發(fā)生干旱的程度較輕；研究區(qū)域內(nèi)降水量時間變化趨勢表現(xiàn)為果樹萌動-花芽萌動和盛花-成熟生育階段降水量呈下降趨勢，其他生育階段內(nèi)降水量整體呈增加趨勢。

2) 蘋果不同生育階段干旱程度分析結(jié)果表明:花芽萌動-盛花生育階段干旱程度最重，甘肅省、寧夏回族自治區(qū)、河北省及北京市蘋果干旱較為嚴(yán)重；對于年際變化趨勢，過去36年研究區(qū)域內(nèi)干旱指數(shù)在果樹萌動-花芽萌動生育階段干旱程度呈加重趨勢，其他生育階段干旱程度整體呈減輕趨勢。

3) 過去36年研究區(qū)域蘋果不同生育階段干旱發(fā)生周期規(guī)律存在差異。各生育階段不同尺度干旱發(fā)生周期規(guī)律表現(xiàn)為果樹萌動-花芽萌動和花芽萌動-盛花生育階段干旱發(fā)生的周期較短，其中蘋果花芽萌動-盛花生育階段干旱發(fā)生周期最短，周期為2年。

結(jié)合我國蘋果實際生產(chǎn)情況可以發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)域內(nèi)干旱程度較大的甘肅省西北部地區(qū)蘋果的實際種植面積較小，對我國北方地區(qū)蘋果生產(chǎn)影響不大，但干旱程度較大的遼寧省西部、河北省、山東省西北部，這些地區(qū)蘋果的實際種植面積較大，對我國北方蘋果影響較大，因此，要重視該地區(qū)蘋果干旱問題，通過防旱減災(zāi)措施減少干旱對蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，特別要重視果樹萌動-花芽萌動和花芽萌動-盛花生育階段干旱的防御。

本文是針對北方地區(qū)蘋果干旱的基礎(chǔ)研究，旨在揭示北方蘋果干旱發(fā)生的主要生育階段和空間分布特征。利用降水量、需水量、連續(xù)無降水日數(shù)以及生育期日數(shù)4個因子構(gòu)建的干旱指數(shù)作為蘋果農(nóng)業(yè)干旱指標(biāo)，分析了我國北方地區(qū)蘋果各生育階段干旱的時空演變特征和周期規(guī)律。該方法既可以表征氣候的干燥情況，又與蘋果自然供水及生理需水相結(jié)合，還可以有效地表征不同地區(qū)蘋果干旱程度的大小，但未考慮土壤水分含量以及灌溉對果樹生長的影響，這對北方地區(qū)尤其是降水量短缺的地區(qū)蘋果生長的影響尤為突出。本文在進行作物需水量的計算中，對不同地區(qū)不同生育階段的作物系數(shù)進行訂正，同時將各地區(qū)劃分的蘋果生育期數(shù)據(jù)采用反距離差值結(jié)合物候定律的方法差值到各氣象站點中，但由于數(shù)據(jù)有限，不同地區(qū)蘋果生育期采用多年平均值，并未考慮氣候變化背景下各年代生育期的變化。多年平均生育期盡管沒有考慮氣候變化背景下物候的變化，但在蘋果各生育階段干旱空間分布在分析中仍然具有可比性。此外，由于蘋果歷年災(zāi)情數(shù)據(jù)有限，并未對干旱指數(shù)的等級進行劃分和驗證。在今后研究中，需對生育期數(shù)據(jù)進行完善，針對不同生育階段、不同地區(qū)蘋果干旱指數(shù)進行等級劃分并根據(jù)蘋果災(zāi)害數(shù)據(jù)進行驗證，同時結(jié)合不同地區(qū)蘋果實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)對蘋果生產(chǎn)中干旱分布特征進行具體分析，使研究結(jié)論更具有實用性和代表性。