摘要：利用湖北省70個(gè)氣象站點(diǎn)1961～2009年冬季氣溫、降水資料，分析了湖北省區(qū)域柑橘（Citrus reticulata Blanco）越冬期極端低溫、低溫最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間、降水最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間和降水量的時(shí)空變化特征，并以此為基礎(chǔ)提出柑橘綜合凍害指數(shù)和凍害等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明，自1961年以來(lái)，湖北省冬季極端最低氣溫以每10年0.62 ℃的速率升高，全省一致上升，且鄂東南高于鄂西北；柑橘越冬期間低溫最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間每10年下降0.8 d，20世紀(jì)80年代后減少明顯，但2008年出現(xiàn)歷史次高值，屬于反常年份；柑橘越冬期降水量每10年增加4.6 mm，而降水最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間變化不大。49年來(lái)湖北省柑橘的綜合凍害指數(shù)呈下降趨勢(shì)，每10年縮短0.36；以20世紀(jì)60年代的綜合凍害指數(shù)最高，至21世紀(jì)的頭9年，綜合凍害指數(shù)下降至最低值。在氣候變暖的背景下，柑橘發(fā)生重度凍害以上的幾率明顯下降，但輕度、中度凍害的幾率增加。

關(guān)鍵詞：柑橘（Citrus reticulata Blanco）；凍害指數(shù)；凍害等級(jí)；湖北省

中圖分類號(hào)：S666；S42；Q948.112+.2（263） 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）14-3313-07

柑橘（Citrus reticulata Blanco）是典型的亞熱帶多年生喜溫常綠果樹(shù)，中國(guó)是柑橘原產(chǎn)地之一，已有數(shù)千年的栽培歷史。柑橘凍害是指柑橘在越冬期因低溫造成的植株傷害，是柑橘生產(chǎn)上的主要災(zāi)害；據(jù)統(tǒng)計(jì)，近500年來(lái)，我國(guó)有記錄的凍害多達(dá)71次[1]，嚴(yán)重影響了柑橘的持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。柑橘是多年生果樹(shù)，遭受嚴(yán)重凍害后易導(dǎo)致落葉及結(jié)果梢、主枝、主干甚至全樹(shù)死亡，且起碼在3年內(nèi)難以恢復(fù)凍害前生產(chǎn)水平[2]，因此柑橘凍害是柑橘區(qū)劃、栽培管理、遺傳育種中必須重視的問(wèn)題，其凍害指數(shù)和凍害等級(jí)的研究對(duì)柑橘生產(chǎn)趨利避害起著重要的作用。20世紀(jì)80年代初，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院完成了全國(guó)柑橘生產(chǎn)區(qū)劃[3]，同時(shí)對(duì)柑橘北緣地區(qū)生態(tài)適宜性進(jìn)行了調(diào)查分析[4，5]。20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者結(jié)合先進(jìn)的地理信息系統(tǒng)技術(shù)，對(duì)全國(guó)農(nóng)業(yè)氣候資源進(jìn)行了大量的區(qū)劃補(bǔ)充完善工作，大大提高了區(qū)劃的精細(xì)程度[6]，其中不乏針對(duì)柑橘區(qū)劃的系統(tǒng)研究[7，8]。湖北省地處亞熱帶，適宜柑橘生長(zhǎng)，是柑橘原產(chǎn)地之一，全省各地均有柑橘分布，主要集中在長(zhǎng)江上中游、清江兩岸和漢江中游地區(qū)，種植面積相當(dāng)可觀。20世紀(jì)60年代以來(lái)，湖北省柑橘遭受了多次嚴(yán)重凍害，其中2008年初持續(xù)的低溫雨雪災(zāi)害天氣使柑橘生產(chǎn)蒙受了巨大損失。造成柑橘凍害的原因有氣象因子、生物因子、土地條件和管理水平等方面[9]，但大范圍凍害則是極端最低氣溫等主要極端氣候條件造成的。對(duì)此，許多學(xué)者對(duì)湖北省的柑橘凍害做了相關(guān)研究，如陳正洪等[9-11]詳細(xì)調(diào)查了1991～1992年發(fā)生的柑橘凍害，并確定了凍害等級(jí)及范圍；霍治國(guó)等[12]認(rèn)為長(zhǎng)江中下游地區(qū)柑橘凍害存在準(zhǔn)10年周期；張力田[13]研究了湖北省柑橘凍害周期與太陽(yáng)黑子活動(dòng)的關(guān)系，認(rèn)為太陽(yáng)黑子值與凍害頻率呈負(fù)相關(guān)；喬盛西等[14]利用10年一遇的最低氣溫，對(duì)湖北省柑橘種植的適宜地進(jìn)行了分區(qū)；周席華等[15]對(duì)2008年三峽地區(qū)柑橘不同品種的抗凍性進(jìn)行了分析評(píng)估，提出了預(yù)防凍害和凍后應(yīng)急處置恢復(fù)生長(zhǎng)的技術(shù)措施。但長(zhǎng)期以來(lái)，柑橘凍害的等級(jí)劃分還不明確，評(píng)估也不完善，這給生產(chǎn)上凍害的防治帶來(lái)了不確定性。為了科學(xué)合理利用氣候資源，優(yōu)化柑橘產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局，達(dá)到趨利避害、防災(zāi)減災(zāi)的目的，課題組利用湖北省氣象檔案，分析造成柑橘凍害的氣象因子，確定柑橘綜合凍害指數(shù)，并結(jié)合實(shí)際災(zāi)情劃分出凍害等級(jí)，以期為定量評(píng)估柑橘凍害程度、有針對(duì)性地制訂柑橘凍害防范措施提供參考。

2 結(jié)果與分析

2.1 越冬期極端最低氣溫變化

1961～2009年湖北省各氣象站記錄的極端最低氣溫空間分布匯總情況見(jiàn)圖1。從圖1可見(jiàn)，全省極端最低氣溫呈南高北低的態(tài)勢(shì)。以鄂西北北部、鄂東北北部和江漢平原為冬季西路、北路冷空氣南下影響湖北省的通道，同時(shí)由于鄂西北地勢(shì)高，冷空氣難以翻越，導(dǎo)致冷空氣堆積，致使鄂西北大部、鄂北和江漢平原的極端最低氣溫均在-15～-18 ℃；歷史極端最低氣溫的低值集中出現(xiàn)在鄂西北的谷城縣-遠(yuǎn)安縣一線，極端最低氣溫在-18 ℃以下。鄂西南、鄂東大部和三峽河谷的歷史極端最低氣溫在-8～-14 ℃，其中鄂東的低溫區(qū)為東路冷空氣影響所致；三峽河谷由于特殊的地理?xiàng)l件影響，其北面為大巴山脈，有神農(nóng)架、荊山屹立，神農(nóng)架海拔在2 000～2 500 m，因高山的阻擋，冷空氣南下受阻，使巴東縣-宜昌市一線歷史極端最低氣溫值相對(duì)較高，在-10 ℃以上；江漢平原地勢(shì)平坦，系冷空氣通道，加之風(fēng)速大，致使其歷史極端最低氣溫僅次于鄂西北；鄂西南和鄂東南由于北面山脈的阻擋，同時(shí)由于其緯度較低、易受西南暖濕氣流的影響，故極端最低氣溫相對(duì)于全省其他地區(qū)要高。

1961～2009年湖北省各氣象站記錄的極端最低氣溫隨時(shí)間進(jìn)程的變化情況見(jiàn)圖2。從圖2可見(jiàn)，湖北省極端最低氣溫歷史變化曲線呈明顯上升的趨勢(shì)，每10年增加了0.62 ℃。全省極端最低氣溫49年平均值為-9.82 ℃，歷史最低值為-19.7 ℃，出現(xiàn)在1977年；其次出現(xiàn)在1992年，為-18.7 ℃。極端最低氣溫在20世紀(jì)60、70年代位于相對(duì)較低的水平，20世紀(jì)90年代以后極端最低氣溫明顯上升；在20世紀(jì)90年代以前極端最低氣溫低于49年平均值的年份占55%，而20世紀(jì)90年代以后這一比例下降至25%，特別是1994～2004年連續(xù)11年高于平均值，至2009年僅有3年極端最低氣溫低于平均值。

1961～2009年湖北省各氣象站記錄的極端最低氣溫變化的空間分布情況見(jiàn)圖3。從圖3可見(jiàn)， 49年來(lái)全省極端最低氣溫的變化均呈上升的趨勢(shì)，基本是由西北向東南方向遞增。與20世紀(jì)90年代以來(lái)全國(guó)與湖北省冬季氣溫特別是最低氣溫持續(xù)升高相同步。其中鄂西北西部和三峽河谷大部的升溫為每10年升0.2～0.3 ℃，鄂西南、鄂東北和鄂北崗地東部的升溫為每10年升0.4～0.6 ℃，江漢平原和鄂東南大部升溫幅度相對(duì)較高，每10年升0.7～1.5 ℃，其中武漢市、京山縣和荊州市等地的升溫均在每10年升0.8 ℃，這與全球氣候變暖的大背景及近年來(lái)城市化進(jìn)程加快、造成城市熱島效應(yīng)加劇密切相關(guān)。

2.2 低溫最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間

1961～2009年湖北省各氣象站記錄的低溫最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間隨時(shí)間進(jìn)程的變化情況見(jiàn)圖4。從圖4可見(jiàn)，1961～2009年湖北省柑橘越冬期的低溫最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間在明顯縮短，差不多每過(guò)10年縮短0.8 d，以20世紀(jì)60、70年代的低溫最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，該時(shí)段有15年高于平均值，占75%；而在20世紀(jì)80年代以后，有21年的低溫最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間低于平均值，占72%。在20世紀(jì)60年代的低溫最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間為8.5 d，到20世紀(jì)80年代時(shí)縮短至5.3 d，而20世紀(jì)90年代更是縮短到4.5 d；在21世紀(jì)的頭9年，低溫最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間為為4.8 d。與20世紀(jì)90年代基本相當(dāng)；不過(guò)在2008年我國(guó)南方地區(qū)經(jīng)歷了嚴(yán)重的雨雪冰凍災(zāi)害后，使2008年的低溫最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間達(dá)到了12.8 d，位居1961～2009年歷史的第二位。

1961～2009年湖北省各氣象站記錄的低溫最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間變化的空間分布情況見(jiàn)圖5。從圖5可見(jiàn)，49年來(lái)全省柑橘越冬期低溫最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間均呈縮短趨勢(shì)，其中鄂西北大部、鄂東東部每10年縮短了1.0 d以上；江漢平原大部、三峽河谷和鄂西南大部每10年縮短了0.8 d，但是三峽河谷和鄂西南南部每10年僅縮短了0.4 d左右。

2.3 降水最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間

1961～2009年湖北省各氣象站記錄的降水最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間隨時(shí)間進(jìn)程的變化情況見(jiàn)圖6。從圖6可見(jiàn)，49年來(lái)全省柑橘越冬期間降水最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間平均為5.9 d，其中1993年的降水最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，達(dá)9.5 d，1999年最少，僅有3.0 d?？傮w來(lái)看，49年的降水最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間呈微弱的增長(zhǎng)趨勢(shì)，每10年縮短了0.16 d，以20世紀(jì)60年代的降水最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間最短，僅有5.6 d，20世紀(jì)70～90年代為6.0 d左右，21世紀(jì)前9年的降水最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)至6.6 d，比20世紀(jì)60年代長(zhǎng)1.0 d。

1961～2009年湖北省各氣象站記錄的降水最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間變化的空間分布情況見(jiàn)圖7。從圖7可見(jiàn)，49年來(lái)全省柑橘越冬期降水最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間呈上升趨勢(shì)，但上升趨勢(shì)比較弱；如鄂西北、鄂東大部、鄂西南大部每10年僅延長(zhǎng)了0.1～0.3 d，鄂東南東部上升的趨勢(shì)最強(qiáng)也不過(guò)每10年延長(zhǎng)了0.6 d左右，而江漢平原南部、三峽河谷西部和鄂北京山縣-廣水市一線49年來(lái)的柑橘越冬期降水最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間基本無(wú)變化。

2.4 越冬期降水量

1961～2009年湖北省各氣象站記錄的柑橘越冬期降水量隨時(shí)間進(jìn)程的變化情況見(jiàn)圖8。從圖8可見(jiàn)，49年來(lái)全省柑橘越冬期降水量在波動(dòng)中呈上升趨勢(shì)，每10年全省平均降水量增加4.6 mm，其中20世紀(jì)60年代全省的平均降水量為56.1 mm，到20世紀(jì)70年代下降到48.5 mm，20世紀(jì)80年代上升至20世紀(jì)60年代的水平，20世紀(jì)90年代持續(xù)上升，至21世紀(jì)的頭9年上升至70.1 mm。這個(gè)變化與氣溫在20世紀(jì)60、70年代較低及20世紀(jì)80年代較高是相吻合的。顯示出湖北省柑橘越冬期的氣候在20世紀(jì)60、70年代呈干冷特征，而在20世紀(jì)80年代以后則以暖濕特征為主。

1961～2009年湖北省各氣象站記錄的柑橘越冬期降水量變化的空間分布情況見(jiàn)圖9。從圖9可見(jiàn)，49年來(lái)全省柑橘越冬期降水量變化趨勢(shì)呈西北向東南遞增的空間分布特征，全省大部分地區(qū)的降水量呈增加趨勢(shì)。其中鄂東大部分地區(qū)降水量每10年增加了3 mm以上，鄂東東部的降水量增加最多，49年共增加了9 mm以上，鄂西大部降水量每10年增加了3 mm以下，但鄂西南大部、三峽河谷的降水量基本沒(méi)有變化。

2.5 綜合凍害指數(shù)

根據(jù)1961～2009年湖北省各氣象站的記錄計(jì)算出柑橘越冬期綜合凍害指數(shù)，進(jìn)而得到綜合凍害指數(shù)隨時(shí)間進(jìn)程的變化，具體見(jiàn)圖10。從圖10可見(jiàn)，49年來(lái)全省柑橘越冬期綜合凍害指數(shù)呈顯著下降的變化趨勢(shì)，總體上每10年下降0.36，49年的湖北省柑橘平均綜合凍害指數(shù)為3.1，其中高于平均綜合凍害指數(shù)的年份有26年，占53%；低于平均綜合凍害指數(shù)的年份有23年，占47%。從年代分布來(lái)看，綜合凍害指數(shù)隨年代進(jìn)程而下降，以20世紀(jì)60年代的綜合凍害指數(shù)最高，達(dá)到了4.1，20世紀(jì)70年代為3.6，20世紀(jì)80、90年代下降至3.0左右，21世紀(jì)的頭9年綜合凍害指數(shù)下降至最低，只有2.6。綜合凍害指數(shù)的下降表明柑橘的凍害程度在減輕。

根據(jù)1961～2009年湖北省各氣象站的記錄得到的柑橘越冬期綜合凍害指數(shù)空間分布情況見(jiàn)圖11。從圖11可見(jiàn)，49年來(lái)全省柑橘越冬期綜合凍害指數(shù)均呈下降的變化趨勢(shì)，其中鄂中、鄂東大部的綜合凍害指數(shù)每10年下降了2～4，江漢平原、鄂東南和鄂北崗地北部每10年下降了2.5以上，武漢市的綜合凍害指數(shù)下降最大，這與城市發(fā)展帶來(lái)的城市熱島效應(yīng)增大有關(guān)。全省綜合凍害指數(shù)下降趨勢(shì)最小的地方出現(xiàn)在三峽河谷，每10年僅下降了0.5～1.0，可能與河谷地帶獨(dú)特的地形條件有關(guān)。

2.6 凍害等級(jí)

根據(jù)氣象預(yù)報(bào)與氣象數(shù)據(jù)分析業(yè)務(wù)工作中對(duì)柑橘凍害程度的判斷，結(jié)合湖北省柑橘凍害表現(xiàn)、凍害等級(jí)等因素，劃分出了對(duì)應(yīng)于綜合凍害指數(shù)的相關(guān)范圍，具體見(jiàn)表3。依據(jù)表3對(duì)1961～2009年湖北省柑橘凍害發(fā)生次數(shù)、等級(jí)確認(rèn)的統(tǒng)計(jì)，得到這個(gè)時(shí)段各年代分布的情況，具體見(jiàn)表4。對(duì)比表3、表4，1961～2009年湖北省柑橘的平均綜合凍害指數(shù)3.1，對(duì)應(yīng)于中度凍害的上限和重度凍害的下限；以特重凍害發(fā)生最多，達(dá)到15次；其次是中度凍害，為14次，分別占凍害總次數(shù)49次的30.6%和28.6%；重度凍害發(fā)生最少，僅有5次，占總次數(shù)的10.2%。從凍害的年代分布來(lái)看，特重凍害發(fā)生的次數(shù)隨著年代進(jìn)程明顯下降，已由20世紀(jì)60年代的6次下降至21世紀(jì)頭9年的1次；重度凍害和嚴(yán)重凍害也有所下降；不過(guò)輕度凍害和中度凍害明顯增多。這從側(cè)面說(shuō)明隨著氣候變暖，柑橘發(fā)生重度凍害以上的幾率明顯下降，但輕度凍害、中度凍害的幾率在增加，這提醒柑橘生產(chǎn)管理者在制訂防范柑橘凍害措施時(shí)要注意有的放矢。

2.7 綜合凍害指數(shù)檢驗(yàn)

根據(jù)前人對(duì)柑橘凍害的研究結(jié)果[9-16]，發(fā)現(xiàn)1963、1964、1967、1969、1976、1977、1991、1992和2008年為湖北省柑橘受凍程度特重的年份，相應(yīng)的綜合凍害指數(shù)均在4.0以上，與實(shí)際情況相符合。其中l(wèi)991、1992年湖北省柑橘凍害面積達(dá)7.33萬(wàn)hm2，占當(dāng)時(shí)全省柑橘栽植面積的80%，這不僅導(dǎo)致1992年全省柑橘產(chǎn)量減產(chǎn)了25萬(wàn)t以上，而且還影響了部分產(chǎn)區(qū)此后3～5年的柑橘生產(chǎn)。

3 小結(jié)與討論

1）在1961～2009年，湖北省各氣象站記錄的極端最低氣溫顯示為南高北低；總體上全省極端最低氣溫明顯上升，在空間的變化上基本是由西北向東南方向遞增；在時(shí)間的變化上以20世紀(jì)60、70年代處在相對(duì)較低的水平，20世紀(jì)90年代以后極端最低氣溫明顯上升；特別是1994～2004年連續(xù)11年高于平均值。其中武漢市、京山縣和荊州市等地由于城市化進(jìn)程加快、造成城市熱島效應(yīng)加大，使極端最低氣溫高溫尤為明顯。

2）在1961～2009年，湖北省柑橘越冬期低溫最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間呈明顯縮短的變化趨勢(shì)，每10年縮短了0.8 d；其中20世紀(jì)60年代低溫最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間為8.5 d，20世紀(jì)90年代以來(lái)低溫最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間縮短到4.5 d左右。不過(guò)在2008年由于南方地區(qū)遭受了嚴(yán)重的雨雪冰凍災(zāi)害，使低溫最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間達(dá)到了12.8 d，位居統(tǒng)計(jì)時(shí)段歷史的第二位。

3）在1961～2009年，湖北省柑橘越冬期降水最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間為5.9 d，其中1993年的降水最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，達(dá)9.5 d，1999年最短，僅有3.0 d?？傮w來(lái)看，49年的降水最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間變化呈微弱的增長(zhǎng)趨勢(shì)，每10年延長(zhǎng)了0.16 d。以20世紀(jì)60年代的降水最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間最短，僅有5.6 d，20世紀(jì)70～90年代為6.0 d左右，21世紀(jì)頭9年的降水最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)至6.6 d，比20世紀(jì)60年代多1 d。而越冬期降水量明顯上升，每10年全省平均降水量增加4.6 mm，這個(gè)變化與氣溫在20世紀(jì)60、70年代較低及20世紀(jì)80年代較高是相吻合的。可以看出，湖北省柑橘越冬期的氣候在20世紀(jì)60、70年代呈干冷特征，而在20世紀(jì)80年代以后則以暖濕特征為主。

4）本研究根據(jù)湖北省70個(gè)氣象站在1961～2009年的氣象檔案歷史資料，提出了柑橘綜合凍害指數(shù)概念，并劃分出了凍害等級(jí)與綜合凍害指數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到49年的湖北省柑橘平均綜合凍害指數(shù)為3.1，對(duì)應(yīng)于中度凍害的上限和重度凍害的下限，且綜合凍害指數(shù)隨年代進(jìn)程而下降，以20世紀(jì)60年代的綜合凍害指數(shù)最高，達(dá)到了4.1，20世紀(jì)70年代為3.6，20世紀(jì)80、90年代下降至3.0左右，21世紀(jì)的頭9年，凍害指數(shù)下降至最低，只有2.6，表明柑橘凍害程度在減輕。雖然特重凍害發(fā)生次數(shù)明顯下降、重度凍害和嚴(yán)重凍害也有所下降；但輕度凍害、中度凍害的幾率在增加，這說(shuō)明隨著氣候變暖，柑橘發(fā)生重度凍害以上的幾率明顯下降，但輕度凍害、中度凍害發(fā)生頻繁，這提醒柑橘生產(chǎn)管理者在制訂防范柑橘凍害措施時(shí)要有針對(duì)性。

將研究結(jié)果與湖北省柑橘凍害研究資料進(jìn)行對(duì)比評(píng)估，結(jié)果表明柑橘凍害氣象條件的選取對(duì)科學(xué)定量評(píng)估柑橘凍害程度具有一定的指導(dǎo)意義，評(píng)估結(jié)果基本符合湖北省發(fā)生的柑橘凍害實(shí)際情況，為定量評(píng)估柑橘凍害提供了有說(shuō)服力的依據(jù)，這將大大方便柑橘凍害防范措施的制訂。需要指出的是柑橘種類多、品種繁雜，因此在預(yù)防柑橘凍害上不能一概而論。尤其是課題組依據(jù)的是對(duì)柑橘生長(zhǎng)較敏感的氣象因子實(shí)施的柑橘凍害等級(jí)劃分，但對(duì)于具體地域、具體柑橘種類（品種）則需要在此基礎(chǔ)上按照實(shí)際情況進(jìn)一步細(xì)化。

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