魏麗欣，張良玉*，王蓉蓉，李春強，王 歡

(1.河北省保定市氣象局，河北 保定 071000；2.河北省氣象科學研究所，河北 石家莊 050021；3.河北省徐水區(qū)氣象局，河北 徐水 072550)

河北省屬溫帶季風氣候，適合林果種植。據(jù)統(tǒng)計，全省果樹種植面積和年產(chǎn)量分別居全國第1位和第2位[1]。近年來，河北林果產(chǎn)業(yè)發(fā)展按照推進精準扶貧、服務供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革要求，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加快科技創(chuàng)新，全面提升果品產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營水平。十三五規(guī)劃也強調(diào)了水果特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點，推進果園標準化建設(shè)，提高果品質(zhì)量水平。隨著全球氣候變暖[2-3]，氣象災害頻繁發(fā)生，果樹抗寒能力變得越來越弱，春季低溫凍害發(fā)生幾率越來越高。李健等[4]研究了陜西果樹花期低溫凍害特征及防御對策；王琪珍等[5]研究了2009年冬萊蕪果業(yè)低溫霜凍災害的成因及防御對策；李海燕等[6]對2000年以來庫爾勒市果樹凍害氣象條件進行了綜合分析。果樹花期越提前，遭遇霜凍危害的可能性就越大[7]。2018年4月3～7日出現(xiàn)了極端寒潮降溫天氣，通過災后實地踏勘果園，河北省中南部果樹花期受災較重，有的果園幾乎絕收。本文研究了此次極端天氣對林果生長季產(chǎn)生凍害的影響和防御對策，旨在為果樹生產(chǎn)適應氣候變化、提高果品的產(chǎn)量和品質(zhì)提供科學依據(jù)，以及對現(xiàn)代果樹生產(chǎn)防災減災、趨利避害提供參考[8]。

1 資料與方法

選取河北省順平縣和武安市氣象站數(shù)據(jù)，分別代表河北省中南部林果生產(chǎn)地區(qū)的資料進行分析。歷年同期選取1988～2017年的氣象資料序列。氣象要素包括：氣溫、降水、風速、地溫、凍土等。物候花期、災情及影響資料來源于河北農(nóng)大專家、河北省氣象科學研究所的實地調(diào)查。

運用數(shù)理統(tǒng)計方法分析逐旬、日、時的溫度變化特征。利用Excel 2003軟件制作24 h降溫幅度差值線；利用持續(xù)低溫指數(shù)分析凍害的程度[9]，持續(xù)低溫指數(shù)=最低氣溫×最低溫持續(xù)時間；對歷年4月上旬的最低氣溫進行了線性氣候傾向趨勢分析。綜合考慮凍害過程中各種氣象環(huán)境因子的影響[10],結(jié)合實地調(diào)查，對比分析果樹的受凍情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 實況及災情

2018年4月3～7日，正值果樹開花的生長季節(jié)，河北省出現(xiàn)了大范圍雨雪、大風寒潮極端天氣，河北省中南部受災較重。雨雪出現(xiàn)在4月4～5日，氣溫劇烈下降；6日出現(xiàn)大風，氣溫有所回升，7日又有所下降；中南部降水量均在10 mm以下；7～9級大風主要出現(xiàn)在4月3日和6日。據(jù)農(nóng)情調(diào)查，4月9日至11日，河北省林業(yè)廳組織果樹專家赴河北中南部調(diào)查雨雪寒潮降溫天氣的重災區(qū)。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，河北中南部沿太行山部分地區(qū)梨、核桃、蘋果、花椒等林果正處于開花期，均遭受了不同程度的凍害。受災輕的新芽、花瓣凍傷；重的嫩芽、花器全部凍死，嚴重影響了正常開花授粉和坐果，造成嚴重減產(chǎn)甚至絕收。根據(jù)受凍情況，4月13日至18日，河北省部門聯(lián)合開展了核桃低溫凍害指標修訂試驗工作。表1為幾種林果花期凍害的臨界溫度[11]。

表1 幾種林果凍害的臨界溫度℃

2.2 溫度對果樹生長的影響

2.2.1 極端天氣前期旬、積溫變化與物候期的關(guān)系 由圖1看出，中南部前期氣溫變化趨勢基本一致，南部比中部地區(qū)各旬氣溫上升較快。中、南部地區(qū)旬距平最大值(5.6 ℃、7.4 ℃)均出現(xiàn)在3月下旬，3月下旬日最高氣溫分別為31.6 ℃、33.0 ℃。其中，2018年南部地區(qū)有7個旬氣溫偏高，其中2～3月有連續(xù)5個旬氣溫偏高1.2～7.4 ℃，溫度異常偏高，反常的高溫使果樹迅速生長。許多研究表明，開花前一定時期內(nèi)溫度高則開花早[11]。氣溫距平最小值(-3.2 ℃、-1.9 ℃)出現(xiàn)在1月下旬，其次是2月上旬，溫度偏低，有利于滿足果樹需冷量，鍛煉果樹越冬抗寒能力，提前解除休眠期。

圖1 2018年1～3月旬氣溫距平的變化

花期的早晚與溫度條件關(guān)系密切。由表2看出，2018年花期前≥0 ℃、≥3 ℃積溫與歷史同期對比，均偏多；與2017年同期對比，中部地區(qū)偏少?！? ℃積溫比歷年偏高，造成了果樹花期提前。據(jù)調(diào)查，2018年果樹花期比歷年同期偏早2～4 d。由于河北省中南部終霜日在4月上中旬，此次極端天氣正發(fā)生在4月上旬，花期的提前和春季變暖增加了果樹凍害的風險。

2.2.2 4月上旬逐日溫度變化 從圖2、圖3可以看出，中、南部地區(qū)各氣溫的變化趨勢基本一致，日平均氣溫均在0 ℃以上，最低氣溫在4月4～7日期間波動較大。中、南部地區(qū)最高氣溫(30.7 ℃、34.1 ℃)均在4月2日達到頂峰；中部地區(qū)最低氣溫(-2.3 ℃)在7日達到最低點，其次是5日(0.2 ℃)。南部地區(qū)最低氣溫(-0.5 ℃)在5日達最低點，其次是7日(1.3 ℃)。晚霜凍致使果樹花期受凍。果樹休眠期解除后所遭遇的凍害，主要表現(xiàn)為花期凍害或冷害，其與果樹的發(fā)育期和極端最低氣溫密切相關(guān)。當日最低氣溫≤0 ℃時，會發(fā)生低溫凍害；≤-2 ℃時，會發(fā)生嚴重低溫凍害。果樹花期凍害在河北中南部沿太行山發(fā)生較多。

表2 2018年林果花前不同積溫與歷史同期積溫距平對比℃·d

近年來，春季氣溫多變，特別是高低溫出現(xiàn)異常，會對植物的正常生長發(fā)育有較明顯的影響[12]，此次極端天氣自4月3日冷空氣逐漸侵入，氣溫稍有下降，4～5日出現(xiàn)雨雪天氣，4～7日最高氣溫出現(xiàn)了低-高-低-高趨勢，日最低氣溫出現(xiàn)高-低-高-低，趨勢正好相反。氣溫日較差大，天氣忽冷忽熱，從24 h變溫差值線看出，均在4日和7日下降幅度明顯。次日白天氣溫升溫快，又會加重果樹的凍害。

圖2 中部地區(qū)的氣溫日變化

圖3 南部地區(qū)的氣溫日變化

由表3得出，中、南部地區(qū)在4月4日均達到了氣象標準的寒潮降溫天氣。中、南部地區(qū)24 h降溫幅度基本持平，48 h降溫幅度較大。氣溫的驟降嚴重破壞了果樹的生理規(guī)律[13]。強寒潮發(fā)生在春季，會造成大面積的農(nóng)作物受凍，災害程度會因冷空氣入侵范圍不同而有較大差異。

2.2.3 逐時溫度、最低溫度、最低溫度持續(xù)時間的變化分析 由圖4可知，中部地區(qū)≤0 ℃的溫度出現(xiàn)在7日凌晨3：00～7：00，長達5 h。其中≤-2 ℃的溫度達2 h；南部地區(qū)≤0 ℃的溫度出現(xiàn)在5日凌晨2：00～8：00，長達7 h，但未出現(xiàn)≤-2 ℃的溫度。據(jù)農(nóng)情調(diào)查，中部地區(qū)的梨樹正處于盛花期，南部地區(qū)的核桃和蘋果、花椒正處于盛花期。春季開始果樹的耐冷性逐漸減弱，開花至果實成熟前耐冷性最低。不同的果樹花蕾期、開花期對冷凍的承受力各異，花期受凍會導致坐果率低、較多畸形果，降低果品的品質(zhì)和產(chǎn)量。此次雨雪過后出現(xiàn)持續(xù)降溫，處于盛花期的果樹都受到了嚴重傷害。

圖4 各地區(qū)的逐時溫度變化對比

項目日最低氣溫/℃24 h降溫幅度/℃48 h降溫幅度/℃達標日期/(月/日)寒潮降溫標準≤4.0>8.0>10.0/中部地區(qū)-2.38.015.94/4南部地區(qū)-0.58.122.34/4

不同地區(qū)的果樹受凍程度不僅與最低溫度有關(guān)，還與最低溫度持續(xù)時間有關(guān)，最低溫度與最低溫度持續(xù)時間具有相乘的疊加效應。由表4可知，中部持續(xù)低溫指數(shù)比南部低，據(jù)受凍情況的調(diào)查，中部比南部受凍程度嚴重。

表4 不同地區(qū)的最低氣溫及林果的受凍情況

2.2.4 歷年4月上旬最低氣溫變化特征 由圖5可知，歷年4月上旬最低氣溫出現(xiàn)在1991年，達-3.5 ℃，最高出現(xiàn)在2014年，達6.7 ℃。最低氣溫呈明顯的上升趨勢[14]，上升速率為1.3 ℃/10 a,并通過了顯著性檢驗。20世紀80～90年代最低氣溫偏低；21世紀以來上升趨勢更加明顯。2018年4月上旬最低氣溫在近20年出現(xiàn)了最低點。氣候變暖，春季低溫的出現(xiàn)極易發(fā)生凍害。

圖5 歷年4月上旬最低氣溫的變化趨勢

2.3 降水、大風對林果生長的影響

4月4～5日出現(xiàn)了雨雪天氣，中部降水量為0.7～7.5 mm，最大出現(xiàn)在平山；南部地區(qū)的降水量為1.8～5.0 mm，最大出現(xiàn)在內(nèi)丘。在果樹生長期，春季出現(xiàn)的低溫凍害多表現(xiàn)為由冷平流引起的“平流霜凍”，俗稱“風霜”[15]，常伴隨強風和陰雨天氣過程，雨雪天氣增加了空氣濕冷，果樹花期在濕冷的環(huán)境里耐冷性弱，濕冷會加重凍害。據(jù)調(diào)查，有的雪堆積在花朵上，溫度低，不易融化，對花朵有直接的傷害，凍害程度進一步加重。受害果樹樹冠上部受害較輕，下部較重，自上而下發(fā)展，迎風坡面和暴露的丘陵上部受害最重。

寒潮降溫期間，4月3日和6日均出現(xiàn)7～9級大風天氣。中部地區(qū)在6日0：00～20:00連續(xù)出現(xiàn)大風天氣，最大風速為24.4 m/s；南部地區(qū)在6日8：00～20:00連續(xù)出現(xiàn)大風天氣，最大風速為23.6 m/s。中部比南部地區(qū)的大風持續(xù)時間長，風速大，造成的凍害較嚴重。在果樹開花期，遇到大風，還會影響昆蟲活動、傳粉。風不直接造成冷凍害，但在低溫條件下會影響冷凍害的發(fā)生和發(fā)展。在低溫強度相似的條件下，風速越大凍害越嚴重。

2.4 土壤環(huán)境對林果生長季的影響

在雨雪、大風天氣之后，7日氣溫下降，中、南部地區(qū)地面溫度下降到0 ℃以下。地面最低溫度分別達到了-6.3～-6.6 ℃，部分縣出現(xiàn)了淺層凍土。5 cm地溫接近0 ℃，土壤溫度較低，阻礙了根系吸收水分，并使根系呼吸速率降低，代謝減弱，生長緩慢，然后影響根系生長，從而影響果樹的生長。

3 防御對策

3.1 凍害防御

提高防范意識[16]。北方春季寒潮天氣頻繁，不同地區(qū)程度差別較大，根據(jù)多年經(jīng)驗，對于可能造成災害的強寒流要提高防患意識，不能存在僥幸心理，應多渠道獲取氣象臺發(fā)布的預報、預警信息和針對強寒潮天氣對果樹影響的服務產(chǎn)品，及時采取防低溫凍害的應對措施。

采取防御措施。每個果園應在樹體加掛溫度計，及時了解凍害的臨界溫度，并采取應對措施；冬春應加強水肥管理，增強樹勢，提高樹體自身的防凍能力；花期灌水和噴水，延遲花期，土壤降溫慢，預防凍害；樹冠噴白，減少對太陽光能的吸收，延遲開花日期；降溫夜間對果園進行熏煙提高果園溫度，降低災害的程度[17]；根據(jù)果樹的受凍情況，考慮地形，對果樹品種進行更新?lián)Q代，選取抗凍性強的果樹。

3.2 凍害補救

摘除殘花凍枝，延遲疏花疏果：通過摘除受凍殘花、剪除受凍樹枝、噴施生長調(diào)節(jié)劑、推遲疏花疏果時間等措施減輕災害損失。加強輔助授粉：對處于初花和盛花的果園，適時開展果園放蜂、人工輔助授粉。追肥促樹勢：加強果園肥水管理，通過地面和樹上噴施相結(jié)合的方法補施肥料，利于樹勢恢復，促進樹體生長和幼果發(fā)育。加強病蟲監(jiān)測防治：受凍果樹抗逆能力差，易發(fā)生病蟲害，應及時噴灑農(nóng)藥，加強病蟲害綜合監(jiān)測防治。

4 結(jié)論

通過分析河北中南部春季極端天氣變化特征和果樹生長季物候期的關(guān)系，得出中部比南部地區(qū)受凍嚴重。針對實地調(diào)查凍害發(fā)生情況，影響凍害發(fā)生的因素存在交互和疊加效應。凍害程度是由多個因素相互作用。2018年春季極端天氣對果樹的主要影響因素包括最高氣溫、最低氣溫、持續(xù)低溫指數(shù)、風速、降水量、地溫、凍土等。具體表現(xiàn)如下。

(1)3月氣溫異常偏高，花前≥5 ℃積溫均比歷史偏高，氣溫持續(xù)偏高，2018年花期提前2～4 d，花期提前增加了果樹凍害的風險。(2)4月上旬最低氣溫波動較大，降溫劇烈，4月4～7日氣溫日較差大，天氣忽冷忽熱，加重了果樹的凍害。(3)逐時溫度分析得出，最低溫度與最低溫度持續(xù)時間具有相乘的疊加效應，計算值和實地災情調(diào)查相吻合，中部地區(qū)的災情偏重。(4)歷年4月上旬最低氣溫呈上升趨勢，氣候變暖，2018年春季氣溫明顯下降易發(fā)生凍害。(5)4月4～5日中南部地區(qū)的降水量均在10 mm以下，雨雪天氣增加了空氣濕冷，雪對花朵造成了直接的凍害；3日和6日出現(xiàn)了7～9級大風，中部大風持續(xù)時間較長，極大風速較大，影響了果樹花期的授粉和坐果。7日地面溫度最低下降到了0 ℃以下，部分縣出現(xiàn)了淺層凍土，土壤的低溫影響了果樹根部的生長。

根據(jù)以上研究，果樹在發(fā)生低溫凍害時應采取必要的措施，減小凍害的損失。在氣候變暖背景下，春季天氣多變，需關(guān)注由于氣溫回升快、果樹花期提前，遇到劇烈降溫后易發(fā)凍害。