銅川市近30年蘋果氣象災(zāi)害特征分析

王 琳，倪 聞，彭 力，張 雄，徐浩天，張淑敏

(銅川市氣象局，陜西銅川 727000)

蘋果喜低溫、耐干旱、喜光，適宜生長的年平均氣溫為9～14 ℃，生長期內(nèi)降水量達(dá) 180 mm，光照充足。銅川市位于陜西省中部，地處渭北旱塬，屬大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫為8.9～12.3 ℃，年均降水量555.8～709.3 mm，年日照總時(shí)數(shù)2 345.7～2 412.5 h，無霜期205～221 d[1]，得天獨(dú)厚的自然條件十分有利于蘋果生長發(fā)育。2018年銅川蘋果種植面積達(dá)到6.1萬hm2，產(chǎn)量達(dá)到73萬t，果農(nóng)人均果樹(含雜果)面積接近0.33 hm2，居陜西省人均面積首位。但由于銅川市季風(fēng)性氣候顯著，加上全球氣候變暖，銅川市總體氣溫升高，降水量減少[1]，氣象災(zāi)害發(fā)生頻率及災(zāi)害破壞程度不斷增加，給蘋果產(chǎn)業(yè)造成了較大的危害。

前人研究表明，影響黃土高原蘋果產(chǎn)區(qū)的氣象災(zāi)害主要包括晚霜凍災(zāi)害[2]、高溫?zé)岷3]、連陰雨[4]和干旱[5]。春季晚霜凍害對蘋果、梨、杏、李子等果樹的影響和危害表現(xiàn)為：果樹花器凍傷，不能正常結(jié)實(shí)[6]。王景紅等[7]通過對黃土高原地區(qū)蘋果春季晚霜凍害指標(biāo)的研究，形成了蘋果花期凍害等級指標(biāo)。我國平均每年因晚霜凍造成農(nóng)作物、果樹和蔬菜損失達(dá)30億元以上[8]。北方多種果樹的適宜生長溫度上限是35 ℃，當(dāng)日最高氣溫達(dá)到30 ℃時(shí)可能造成嚴(yán)重落花[9]，當(dāng)日最高氣溫超過 35 ℃時(shí)，會發(fā)生日灼災(zāi)害，造成果實(shí)品質(zhì)下降[10]。劉璐等[11]基于陜西果區(qū)日最高氣溫、日平均相對濕度和持續(xù)時(shí)間，將果實(shí)膨大期(6—8月)的蘋果高溫?zé)岷澐譃槿齻€(gè)等級：輕度、中度、重度。蘋果在著色—成熟期遇到陰雨天氣，光照不足，易造成果實(shí)表面返青、著色差，嚴(yán)重影響蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)。前人[12]依據(jù)連陰雨天氣過程各要素對蘋果摘袋、著色和采收的影響強(qiáng)度選擇影響因子，設(shè)計(jì)了蘋果成熟期(9—10月上旬)連陰雨指數(shù)。干旱是陜西蘋果主產(chǎn)區(qū)最主要的氣象災(zāi)害之一，春季干旱影響開花、坐果；夏季干旱影響果實(shí)膨大及花芽分化，嚴(yán)重的干旱可導(dǎo)致果樹死亡[13]。王景紅等人[14]通過計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)，并根據(jù)《氣象干旱等級》GB T204812—2017中的標(biāo)準(zhǔn)對干旱災(zāi)害進(jìn)行統(tǒng)一等級劃分。盡管對陜西蘋果氣象災(zāi)害研究不少，但鮮有對銅川市蘋果各類氣象災(zāi)害特征的研究分析?；谇叭搜芯?，通過統(tǒng)計(jì)銅川市國家基本觀測站1990—2019年的逐日氣溫、降水、相對濕度等氣象資料，結(jié)合前人構(gòu)建的各類氣象災(zāi)害劃分指標(biāo)，分析銅川市近30 a蘋果氣象災(zāi)害時(shí)空特征，為合理開發(fā)利用氣候資源，因地制宜提高蘋果總體種植效益提供理論依據(jù)，同時(shí)為蘋果氣象災(zāi)害防御提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 資料與方法

1.1 資料來源

利用銅川市3個(gè)國家氣象觀測站(北部宜君站、中部王益站、南部耀州站)1990—2019年30 a逐日地面觀測資料統(tǒng)計(jì)各類氣象災(zāi)害，其中晚霜凍災(zāi)害統(tǒng)計(jì)每年4月逐小時(shí)氣溫，高溫?zé)岷y(tǒng)計(jì)每年6—8月日最高氣溫、日平均相對濕度數(shù)據(jù)，連陰雨統(tǒng)計(jì)每年9—10月上旬逐日降水量數(shù)據(jù)，干旱災(zāi)害統(tǒng)計(jì)逐月降水量數(shù)據(jù)。

1.2 氣象災(zāi)害劃分指標(biāo)

1.2.1 晚霜凍 晚霜凍是指在春季氣溫回暖時(shí)，受北方強(qiáng)冷空氣南下影響，短期內(nèi)近地面氣溫驟然降低至0 ℃以下，使作物遭受凍害或死亡的一種嚴(yán)寒現(xiàn)象[15]。4月是蘋果開花期，也是晚霜凍的高發(fā)時(shí)期，晚霜凍災(zāi)害等級的劃分標(biāo)準(zhǔn)[7]為：輕度晚霜凍，即極端最低溫度為-2 ℃，0 ℃以下低溫持續(xù)時(shí)間≤6 h；或極端最低溫度為-3 ℃，0℃以下低溫持續(xù)時(shí)間≤5 h。中度晚霜凍為極端最低溫度為-2 ℃，0 ℃以下低溫持續(xù)時(shí)間≥7 h；或極端最低溫度為-3 ℃，0 ℃以下低溫持續(xù)時(shí)間≥6 h；再或極端最低溫度為-4 ℃，0 ℃以下低溫持續(xù)時(shí)間≤4 h。重度晚霜凍為極端最低溫度為-4 ℃，0 ℃以下低溫持續(xù)時(shí)間≥5 h；或極端最低溫度為-5 ℃，0 ℃以下低溫持續(xù)時(shí)間≥4 h。

1.2.2 高溫?zé)岷?高溫?zé)岷κ侵赶募緩?qiáng)烈日光直射使果實(shí)表皮組織壞死，產(chǎn)生壞死斑的現(xiàn)象。北方果樹生長的上限溫度是35 ℃，當(dāng)日最高氣溫≥35 ℃時(shí)，發(fā)生日灼災(zāi)害，造成果實(shí)品質(zhì)下降。依據(jù)劉璐等[11]的研究：輕度高溫?zé)岷槌掷m(xù)2 d日最高氣溫≥35 ℃，相對濕度≤50%。中度高溫?zé)岷槌掷m(xù)2 d日最高氣溫≥35 ℃，相對濕度≤40%；或持續(xù)3 d日最高氣溫≥35℃，相對濕度≤50%。重度高溫?zé)岷槌掷m(xù)4 d日最高氣溫≥35 ℃，相對濕度≤40%；持續(xù)5 d日最高氣溫≥35 ℃，相對濕度≤50%；持續(xù)2 d日最高氣溫≥38 ℃，相對濕度≤40%；日最高氣溫≥40 ℃，相對濕度≤40%，持續(xù)時(shí)間不做要求。

1.2.3 連陰雨 連陰雨指連續(xù)3～5 d以上連續(xù)的陰雨天氣，降雨日數(shù)越多，日照時(shí)間越短。結(jié)合劉璐等[12]設(shè)計(jì)的連陰雨指數(shù)(每年9—10月上旬期間3 d以上連續(xù)雨日數(shù)與同期無降水日數(shù)的比值)，對銅川市蘋果的連陰雨災(zāi)害特征進(jìn)行分析。連陰雨指數(shù)越高表明連陰雨出現(xiàn)日數(shù)越多，連陰雨災(zāi)害強(qiáng)度越嚴(yán)重，對成熟期蘋果果實(shí)的生長越不利。

1.2.4 干旱 干旱指長期嚴(yán)重缺降水，導(dǎo)致土壤蒸發(fā)水分流失，影響作物正常生長的災(zāi)害性天氣現(xiàn)象。利用王景紅等[14]提出的方法來計(jì)算銅川市30 a以來逐月的標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)，并對銅川市干旱災(zāi)害進(jìn)行等級劃分。

2 蘋果氣象災(zāi)害特征分析

2.1 晚霜凍災(zāi)害

2.1.1 時(shí)間變化特征 1990—2019年4月銅川市蘋果晚霜凍災(zāi)害呈現(xiàn)先增后減少的趨勢(表1)，2000—2009年發(fā)生晚霜凍次數(shù)最多，共15次，占總次數(shù)的45.4%；1990—1999、2010—2019年發(fā)生晚霜凍次數(shù)均為9次。輕度晚霜凍發(fā)生次數(shù)隨時(shí)間先增加后減少，中度晚霜凍逐漸減少，重度晚霜凍逐漸增多。4月各旬晚霜凍災(zāi)害統(tǒng)計(jì)(表2)顯示：晚霜凍災(zāi)害出現(xiàn)在4月上旬的有21次，中旬的有12次，下旬未出現(xiàn)過晚霜凍災(zāi)害，表明銅川地區(qū)的晚霜凍災(zāi)害主要發(fā)生在4月的中上旬，其中出現(xiàn)在上旬的概率大于中旬。

表1 1990—2019年4月銅川市晚霜凍災(zāi)害統(tǒng)計(jì) 單位：次

表2 1990—2019年銅川市4月各旬晚霜凍災(zāi)害統(tǒng)計(jì) 單位：次

2.1.2 空間分布特征 銅川市近30 a來發(fā)生晚霜凍災(zāi)害的空間特征 (表1)為：晚霜凍出現(xiàn)次數(shù)從北至南呈減少趨勢，北部宜君晚霜凍災(zāi)害出現(xiàn)次數(shù)最多，30 a中有14 a發(fā)生了晚霜凍災(zāi)害，共23次；中部王益出現(xiàn)晚霜凍10次，30 a中有7 a發(fā)生了晚霜凍災(zāi)害；南部耀州未發(fā)生過晚霜凍災(zāi)害。4月上旬北部宜君的晚霜凍災(zāi)害出現(xiàn)15次，中部王益6次；4月中旬宜君晚霜凍災(zāi)害8次，王益4次，即在同期北部宜君的晚霜凍災(zāi)害次數(shù)明顯高于中部與南部。輕、中、重度晚霜凍災(zāi)害發(fā)生次數(shù)也均為北多南少，這可能是由于北部宜君地區(qū)海拔高于中南部地區(qū)。

2.2 高溫?zé)岷?/h3>

2.2.1 時(shí)間變化特征 銅川市近30 a來高溫?zé)岷Φ哪觌H變化(表3)為隨時(shí)間先增多后減少。1990—1999年發(fā)生高溫?zé)岷?1次，2000—2009年發(fā)生15次，2010—2019年發(fā)生10次。就不同等級來看：輕度高溫?zé)岷Πl(fā)生次數(shù)隨時(shí)間呈增加趨勢，中度高溫?zé)岷t呈減少趨勢，重度高溫?zé)岷Πl(fā)生次數(shù)無明顯變化。30 a來高溫?zé)岷Πl(fā)生在6月最多，為22次，占總次數(shù)的61.1%；7月發(fā)生了12次；8月僅有3次。不同等級的高溫?zé)岷Πl(fā)生次數(shù)均為6月最多，7月次之，8月最少，表明銅川市蘋果高溫?zé)岷χ饕l(fā)生在6—7月。

表3 1990—2019年銅川市高溫?zé)岷y(tǒng)計(jì) 單位：次

2.2.2 空間分布特征 從高溫?zé)岷Φ目臻g分布(表3)來看，北部宜君30 a來未發(fā)生過高溫?zé)岷Γ恢胁客跻娉霈F(xiàn)了7次高溫?zé)岷Γ?0 a中有6 a發(fā)生了高溫?zé)岷?；南部耀州發(fā)生高溫?zé)岷Φ拇螖?shù)為29次，30 a中有24 a發(fā)生了高溫?zé)岷?，明顯多于北部宜君和中部王益。從災(zāi)害等級來看：輕、中、重度高溫?zé)岷鶠楸鄙倌隙?，其中中度高溫?zé)岷γ黠@多于輕度、重度高溫?zé)岷Α?/p>

2.3 連陰雨災(zāi)害

2.3.1 時(shí)間變化特征 銅川市近30 a來9—10月上旬連陰雨日數(shù)隨時(shí)間呈現(xiàn)先增多后減少的趨勢。1990—1999年銅川市9—10月上旬的連陰雨日數(shù)共有215 d， 2000—2009年共有315 d，2010—2019年為273 d。連陰雨指數(shù)的年變化也是隨時(shí)間先增大后減小，1990—1999年銅川的連陰雨指數(shù)為0.26，2000—2009年為0.42，2010—2019年為0.37。即在2000—2009年蘋果果實(shí)成熟期(9—10月上旬)銅川市的連陰雨日數(shù)偏多，連陰雨強(qiáng)度明顯高于其余時(shí)間段，對蘋果果實(shí)的上色與成熟有不利影響。

2.3.2 空間分布特征 從連陰雨日數(shù)的空間分布(表4)來看，北部宜君30 a累計(jì)連陰雨日數(shù)為288 d，中部王益為270 d，南部耀州為245 d，即北部的連陰雨日數(shù)最多，中部次之，南部最少；從連陰雨指數(shù)的空間分布來看，北部宜君連陰雨指數(shù)為0.39，中部王益為0.35， 南部耀州連陰雨指數(shù)為0.31，即連陰雨強(qiáng)度由南至北依次遞減。

表4 1990—2019年9—10月上旬銅川市連陰雨日數(shù)和連陰雨指數(shù)統(tǒng)計(jì)

2.4 干旱災(zāi)害

2.4.1 時(shí)間變化特征 1990—2019年銅川市標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(圖1)，即干旱災(zāi)害的強(qiáng)度先降低后增強(qiáng)。從年際變化來看，1990—1999年前期銅川市標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)變化幅度較小，從1995年開始有較大的波動(dòng)，其中1995、1997年銅川市為重度干旱；2000—2009年銅川市標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)變化幅度較大，其中2004年出現(xiàn)了輕度干旱；2010—2019年標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)波動(dòng)較大，2016年銅川市為中度干旱。從銅川市30 a來標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)的月變化(圖2)規(guī)律來看：11—3月銅川市標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)均小于-2，為特旱；4月標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)為-1.1，為中旱；5—10月標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)均大于-0.5，屬于無旱。1—12月銅川市標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)先增大后減小，宜君、王益均在7月達(dá)到最大值，耀州在9月達(dá)到最大值。

圖1 1990—2019銅川市標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)年變化

2.4.2 空間分布特征 銅川市30 a來標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)總體來看中部王益的最高，南部耀縣次之，北部宜君最低。30 a以來中部王益有1 a出現(xiàn)了中度干旱，1 a出現(xiàn)了重度干旱；耀縣累計(jì)有5 a出現(xiàn)輕度干旱，1 a出現(xiàn)重度干旱；宜君30 a以來有7 a出現(xiàn)了輕度干旱，1 a出現(xiàn)了重度干旱，1 a出現(xiàn)了特重度干旱。表明銅川中部的干旱程度最輕，北部與南部的干旱程度較為嚴(yán)重。

圖2 1990—2019銅川市標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)月變化

3 結(jié)論與討論

(1)1990—2019年銅川市晚霜凍災(zāi)害隨時(shí)間先增多后減少，2000—2009年發(fā)生晚霜災(zāi)害的次數(shù)最多；每年4月上中旬是晚霜凍災(zāi)害的高發(fā)時(shí)段，需加強(qiáng)災(zāi)害防御。北部與中部晚霜凍災(zāi)害多發(fā)，南部未出現(xiàn)過，這與銅川市4月平均溫度南高北低的規(guī)律相一致。為防止晚霜凍災(zāi)害可以采取對果園進(jìn)行秸稈或干草覆蓋、樹干涂白、樹體噴施防凍劑和使用果樹生長調(diào)節(jié)劑等，使蘋果樹花期推遲，避開凍害天氣；也可以在冷空氣出現(xiàn)前，對果園進(jìn)行灌水、熏煙等，改善果園內(nèi)小氣候，提高地表溫度。

(2)1990—2019年銅川市蘋果高溫?zé)岷ο仍龆嗪鬁p少，與晚霜凍的年變化規(guī)律相似；6—7月是高溫?zé)岷Φ母甙l(fā)月。高溫?zé)岷谋毕蚰弦来芜f增，南北差異顯著，輕度、中度高溫?zé)岷Πl(fā)生次數(shù)明顯高于重度高溫?zé)岷Α？刹扇〖皶r(shí)灌溉，早晚給果樹噴水，降低樹體溫度和調(diào)節(jié)果園溫度；也可以用秸稈和雜草進(jìn)行果樹行間覆蓋，避免土壤水分蒸發(fā)；對于遭受日灼的套袋蘋果，需及時(shí)噴水降溫，也可將果袋剪出通氣孔以降低袋內(nèi)溫度等措施來防御高溫?zé)岷Α?/p>

(3)銅川市連陰雨指數(shù)也是隨時(shí)間先增大后減小，2000—2009年連陰雨日數(shù)最多。連陰雨指數(shù)由北向南依次遞減，即連陰雨強(qiáng)度由南至北依次小幅遞減。可以采用果樹下鋪反光膜促進(jìn)果實(shí)增光著色，或者成熟期抓住有利時(shí)機(jī)，采取分期采收法等來緩解連陰雨災(zāi)害對成熟期蘋果果實(shí)生長的影響。

(4)銅川市標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)的年變化為先增大后減小，即干旱災(zāi)害的強(qiáng)度先降低后增強(qiáng)。干旱主要發(fā)生在11—4月，即蘋果的越冬期和萌芽—幼果期。中部王益的標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)最高，南部耀縣次之，北部宜君最低。即中部發(fā)生的干旱災(zāi)害最少，南部、北部的干旱災(zāi)害發(fā)生次數(shù)較多。因此注意夏季、秋季及冬季的蓄水工作，這樣既能抵御冬季寒冷，防止春季干旱，又能保證果實(shí)膨大期不受初夏干旱威脅。