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        黃河谷地梨樹(shù)花期低溫凍害特征分析

        2019-09-20 02:21:46趙海梅
        貴州農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019年8期
        關(guān)鍵詞:貴德開(kāi)花期最低氣溫

        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(shù)栽培歷史悠久,可追溯到明代。目前,貴德縣果樹(shù)種植面積約 933.3 hm2,轄區(qū)內(nèi)梨樹(shù)就占400 hm2左右,盛產(chǎn)長(zhǎng)把梨、軟酥梨等。近年來(lái),貴德縣年產(chǎn)梨量約150萬(wàn)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(kāi)發(fā)示范區(qū),自2000年以來(lái),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(zhǎng)點(diǎn)來(lái)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(lái)觀賞梨花。梨樹(shù)從春季3月芽膨大期開(kāi)始至4月底開(kāi)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(duì)溫度最敏感時(shí)期,氣溫變化起幅較大,會(huì)導(dǎo)致梨樹(shù)花粉或胚囊發(fā)育不良或中途死亡,有時(shí)因降溫天氣過(guò)程氣溫變化起伏雖不大,但低溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),開(kāi)花緩慢而葉生長(zhǎng)快,葉首先消耗了貯藏營(yíng)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(lái)愈重。果樹(shù)花期遭遇凍害是果業(yè)生產(chǎn)上常見(jiàn)的氣象災(zāi)害,終霜凍與果樹(shù)花期凍害密切相關(guān)。葛徽衍等[5]對(duì)陜西渭南市果樹(shù)花期凍害氣候分析得出,由于氣候變暖,果樹(shù)花期提前,遭遇霜凍危害的可能性增大。張秀國(guó)等[6]調(diào)查了河北杏樹(shù)花期霜害的影響因素并提出了防治措施。在國(guó)內(nèi),對(duì)于果樹(shù)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(duì)于黃河谷地貴德縣有關(guān)梨樹(shù)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(lái)4月梨樹(shù)花期的日最低氣溫劃分梨樹(shù)花期凍害年型,并對(duì)其建立馬爾科夫鏈預(yù)測(cè)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(shù)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(shù)始花期的主要?dú)庀笠蜃邮菤鉁胤€(wěn)定通過(guò)5℃到3月底的積溫值。上述文獻(xiàn)主要對(duì)貴德縣梨樹(shù)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(duì)影響梨樹(shù)花期不同程度的低溫凍害特征方面的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。因此,利用貴德地區(qū)梨樹(shù)花期資料及同期相關(guān)氣象資料,對(duì)貴德地區(qū)梨樹(shù)花期凍害的年代際特征進(jìn)行分析,以期為貴德縣及類(lèi)似地區(qū)梨樹(shù)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(lái)源

        氣象資料為1961-2019年貴德縣氣象局觀測(cè)的氣溫穩(wěn)定通過(guò)0℃至梨樹(shù)開(kāi)花前的日平均氣溫和平均最低氣溫;梨樹(shù)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(shù)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(shù)花期凍害的時(shí)段 梨樹(shù)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(shù)花期的觀測(cè),始花期在4月上旬,終花期在4月下旬,根據(jù)梨樹(shù)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(shù)花期氣象服務(wù)的關(guān)鍵時(shí)段,對(duì)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(shù)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(shù)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(shì) 采用最小二乘法計(jì)算氣候要素及不同凍害的變化趨勢(shì)[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(guò)0℃至梨樹(shù)開(kāi)花前的日平均氣溫、平均最低氣溫的突變趨勢(shì)。

        1.2.3 花期凍害指數(shù) 梨樹(shù)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(shù)開(kāi)花期氣溫的變化趨勢(shì)

        2.1.1 平均氣溫 從圖1看出,平均氣溫隨年際的延長(zhǎng)呈波動(dòng)增高趨勢(shì),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(guò)99.99%顯著性水平檢驗(yàn),即1961-2019年的梨樹(shù)開(kāi)花期平均氣溫顯著增加1.3℃。開(kāi)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(shù)開(kāi)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(shì),從1992年開(kāi)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(shù)開(kāi)花期平均氣溫的變化趨勢(shì)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(zhǎng)呈波動(dòng)增高趨勢(shì),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(guò)99.99%顯著性水平檢驗(yàn),即1961-2019年梨樹(shù)開(kāi)花期平均最低氣溫顯著增加1.9℃。開(kāi)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(shù)開(kāi)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(shì),從1992年開(kāi)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(shù)開(kāi)花期平均最低氣溫的變化趨勢(shì)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(zhǎng)呈波動(dòng)增高趨勢(shì),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(guò)99.99%顯著性水平檢驗(yàn),即1961-2019年梨樹(shù)開(kāi)花期極端最低氣溫顯著增加4.5℃。開(kāi)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(shù)開(kāi)花期極端最低氣溫的正序曲線(UF)從1971年開(kāi)始在波動(dòng)中呈上升趨勢(shì),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(shù)開(kāi)花期極端最低氣溫的變化趨勢(shì)及突變

        2.2 梨樹(shù)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(shù)花期嚴(yán)重低溫凍害(TD≤-2.0℃)日數(shù)隨年際的延長(zhǎng)呈減少趨勢(shì),氣候傾向率為0.82 d/10a,年份與梨樹(shù)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(guò)0.001信度顯著水平檢驗(yàn)。1961-2019年梨樹(shù)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(kāi)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(shù)花期嚴(yán)重低溫凍害日數(shù)的變化趨勢(shì)

        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(jiàn),貴德地區(qū)梨樹(shù)花期低溫凍害(-2℃0.10)。1961-2019年梨樹(shù)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(jiàn),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(shù)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(shù)花期低溫凍害日數(shù)變化趨勢(shì)

        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(jiàn),貴德地區(qū)梨樹(shù)花期低溫冷害(0℃

        圖6 貴德地區(qū)梨樹(shù)花期低溫冷害日數(shù)變化趨勢(shì)

        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(shù)花期凍害指數(shù)隨年際的延長(zhǎng)呈降低趨勢(shì),氣候傾向率為0.126/10a,年份與梨樹(shù)花期凍害指數(shù)間的相關(guān)系數(shù)為0.346,通過(guò)0.01信度顯著水平檢驗(yàn)。1961-2019年梨樹(shù)花期凍害指數(shù)降低0.74。梨樹(shù)花期凍害指數(shù)多年平均為2.5。從表1可見(jiàn),20世紀(jì)80年代梨樹(shù)花期凍害指數(shù)較多年平均值偏高,20世紀(jì)90年代梨樹(shù)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(shù)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(shù)花期凍害指數(shù)變化趨勢(shì)

        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(shù)開(kāi)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(zhǎng)在波動(dòng)中均呈極顯著上升趨勢(shì),近59年來(lái)分別增加1.3℃、1.9℃和4.5℃。突變分析表明,梨樹(shù)開(kāi)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(shù)花期嚴(yán)重低溫凍害(TD≤-2.0℃)日數(shù)隨年際的延長(zhǎng)呈極顯著減少趨勢(shì),近59年來(lái)減少4.8 d。低溫凍害(-2℃

        梨樹(shù)花期凍害指數(shù)隨年際的延長(zhǎng)呈顯著降低趨勢(shì),近59年來(lái)梨樹(shù)花期凍害指數(shù)降低0.74。梨樹(shù)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(shì),而低溫冷害呈上升趨勢(shì),由于全球氣候變暖,梨樹(shù)抵御低溫能力減弱,一旦出現(xiàn)低溫,梨樹(shù)遭受的凍害會(huì)更加嚴(yán)重,低溫出現(xiàn)得越晚,對(duì)梨樹(shù)的危害程度越重。春季梨樹(shù)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(lái)越弱。因此,梨樹(shù)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(shù)萌芽后至開(kāi)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(shù)開(kāi)花,從而達(dá)到防御低溫冷害及凍害對(duì)梨樹(shù)的危害。在今后的氣象服務(wù)工作中,根據(jù)未來(lái)天氣趨勢(shì)預(yù)報(bào)及低溫冷害預(yù)報(bào)開(kāi)展梨樹(shù)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(mén)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(shì),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(duì)氣候變化帶來(lái)的果樹(shù)花期凍害影響,進(jìn)而提高梨樹(shù)產(chǎn)量與品質(zhì)。

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