楊 凱，陳彬彬，陳 惠，李麗純，陳斌源，李 政

基于寒害過(guò)程的福建芒果種植氣候風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃*

楊 凱1，陳彬彬1，陳 惠1，李麗純1，陳斌源2，李 政3

（1.福建省氣象科學(xué)研究所，福州 350001；2.漳州市氣象局，漳州 363000；3.廣西壯族自治區(qū)氣象減災(zāi)研究所，南寧 530022）

通過(guò)冬季寒害災(zāi)情調(diào)查、果園定位觀測(cè)、地理移置和人工氣候箱低溫致災(zāi)試驗(yàn)4種渠道，收集芒果寒害的災(zāi)情樣本39例，從而確定芒果寒害臨界溫度為2.0℃。在此基礎(chǔ)上，篩選出福建芒果主產(chǎn)縣市2001?2014年冬季28個(gè)寒害過(guò)程，通過(guò)將寒害過(guò)程溫度、降水等氣象因子與相對(duì)氣象產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)分析，確定芒果寒害致災(zāi)因子為過(guò)程極端最低氣溫、日最低氣溫≤2.0℃有害積寒、≤2.0℃寒害過(guò)程持續(xù)日數(shù)、≤2.0℃寒害過(guò)程降溫幅度。利用主成分分析對(duì)4個(gè)致災(zāi)因子進(jìn)行綜合簡(jiǎn)化，得到芒果寒害評(píng)價(jià)的綜合氣候指標(biāo)，結(jié)合相對(duì)氣象產(chǎn)量確定了指標(biāo)分級(jí)。根據(jù)寒害綜合氣候指標(biāo)等級(jí)，應(yīng)用GIS方法完成福建省芒果寒害種植氣候風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，無(wú)寒害?輕度寒害的區(qū)域主要分布在沿海地區(qū)，是引種芒果優(yōu)質(zhì)品種寒害風(fēng)險(xiǎn)最低的區(qū)域。

芒果；寒害；臨界溫度；綜合氣候指標(biāo)；風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

芒果原產(chǎn)印度，是漆樹科熱帶常綠大喬木[1]，其早結(jié)豐產(chǎn)，種植效益高，經(jīng)過(guò)多年的引種、試種、擴(kuò)種，已發(fā)展成為中國(guó)主要的特色熱帶水果，2015年中國(guó)芒果種植面積位居世界第二位，占17%[2]。福建省是芒果的主產(chǎn)地之一，但是受季風(fēng)氣候影響，時(shí)常遭受低溫寒害、臺(tái)風(fēng)、干旱等氣象災(zāi)害的影響，其中低溫寒害是影響芒果生產(chǎn)最主要的氣象災(zāi)害。近年來(lái)，隨著臺(tái)灣優(yōu)質(zhì)芒果品種臺(tái)農(nóng)1號(hào)、金煌芒等在福建的引種擴(kuò)種，芒果種植大戶和種植基地迅速增加，優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)帶逐步形成。福建省地處熱帶果樹種植的北緣地帶，在全球變暖的大背景下，冬季極端低溫事件頻發(fā)，導(dǎo)致芒果遭受寒害[3?5]，例如2016年1月22?26日的強(qiáng)寒潮過(guò)程，造成寧德市芒果損失嚴(yán)重，部分種植園甚至絕收。加之部分果農(nóng)在不適宜區(qū)盲目引種和擴(kuò)種，進(jìn)一步加重了災(zāi)害損失，嚴(yán)重制約了芒果產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。因此，開展福建省芒果低溫寒害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和區(qū)劃，對(duì)防寒減災(zāi)決策制定、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，而合理確定芒果低溫寒害等級(jí)指標(biāo)是低溫寒害評(píng)估和區(qū)劃的前提。

國(guó)內(nèi)對(duì)果樹低溫寒害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及區(qū)劃研究已取得一定進(jìn)展。劉錦鑾等[6?7]對(duì)荔枝、香蕉冬季寒害的災(zāi)損性、易災(zāi)性及防寒抗災(zāi)能力等方面進(jìn)行分析，但并未確定對(duì)果樹寒害有較大影響的具體低溫過(guò)程；在果樹寒害等級(jí)指標(biāo)研究方面，有學(xué)者針對(duì)冬季極端最低氣溫單個(gè)因子，對(duì)果樹遭受不同等級(jí)寒害的極端低溫閾值進(jìn)行了劃分，但未考慮低溫強(qiáng)度、低溫持續(xù)時(shí)間等影響芒果受害程度的因子[8?11]。杜堯東等[12?15]對(duì)香蕉、荔枝等開展了寒害綜合氣候指標(biāo)與風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究，但針對(duì)近年來(lái)引種的新特優(yōu)熱帶果樹的寒害指標(biāo)研究和風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃較少，特別是針對(duì)芒果寒害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃方面的研究則更少。本研究以芒果寒害過(guò)程為研究對(duì)象，在冬季生長(zhǎng)季尚未結(jié)束時(shí)，針對(duì)已發(fā)生的寒害過(guò)程對(duì)果樹的影響程度進(jìn)行評(píng)估，以期為寒害的動(dòng)態(tài)評(píng)估提供理論基礎(chǔ)。隨著氣候變化、品種更替、新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，沿用舊的寒害指標(biāo)易導(dǎo)致寒害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及區(qū)劃出現(xiàn)偏差，造成生產(chǎn)損失。為此，本研究通過(guò)對(duì)芒果低溫寒害過(guò)程的氣象因子進(jìn)行分析，確定芒果寒害臨界溫度和致災(zāi)因子，構(gòu)建客觀、定量的低溫寒害綜合氣候指標(biāo)，得到福建省芒果寒害種植氣候風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，以期為芒果低溫寒害的評(píng)估和區(qū)劃提供依據(jù)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門制定合理的引種擴(kuò)種、防災(zāi)減災(zāi)決策和措施提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料

福建省長(zhǎng)泰縣、南安市、安溪縣、仙游縣、福清縣、寧德市區(qū)6個(gè)芒果主產(chǎn)縣市2001?2014年芒果產(chǎn)量數(shù)據(jù)，來(lái)源于歷年《福建省農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》；6個(gè)主產(chǎn)縣市地面氣象觀測(cè)臺(tái)站2001?2014年冬季（12月?翌年2月）逐日平均氣溫、逐日最低氣溫、逐日降水量資料以及福鼎、永泰、羅源、長(zhǎng)泰、平和、龍海、云霄7個(gè)縣氣象局觀測(cè)場(chǎng)2014/2015年冬季和2015/2016年冬季逐日最低氣溫資料由福建省氣象信息中心提供；芒果發(fā)生寒害所對(duì)應(yīng)的當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐臉O端最低氣溫，來(lái)自芒果果園內(nèi)自動(dòng)氣象站或從鄰近的區(qū)域自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)訂正獲得。

1.2 研究思路

收集芒果寒害災(zāi)情樣本32例，通過(guò)分析各樣本極端最低溫度下芒果的受害癥狀，確定導(dǎo)致芒果遭受寒害的臨界溫度，即當(dāng)冬季極端最低溫度達(dá)到某個(gè)閾值時(shí)，芒果開始受害，高于此閾值時(shí)寒害結(jié)束。

第二步，根據(jù)芒果的寒害臨界溫度，篩選出6個(gè)主產(chǎn)縣2001?2014年冬季可能造成芒果寒害的過(guò)程資料，將過(guò)程極端最低溫度、過(guò)程平均溫度、過(guò)程有害積寒、過(guò)程持續(xù)時(shí)間、過(guò)程降溫幅度、過(guò)程降水量與當(dāng)年相對(duì)氣象產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)分析，確定芒果寒害的致災(zāi)因子，分析因子間的相關(guān)性，并采用主成分分析方法構(gòu)建芒果寒害綜合氣候指標(biāo)。

第三步，參照農(nóng)業(yè)上劃分災(zāi)害年型的方法，結(jié)合相對(duì)氣象產(chǎn)量減產(chǎn)率對(duì)芒果寒害綜合氣候指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)，并利用綜合氣候指標(biāo)閾值進(jìn)行福建芒果寒害種植氣候風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃。

1.3 芒果寒害災(zāi)情的收集

1.3.1 田間災(zāi)情調(diào)查

在2014/2015年冬季和2015/2016年冬季冷空氣過(guò)程后，對(duì)福建芒果園開展寒害災(zāi)情調(diào)查。根據(jù)《芒果寒害災(zāi)情調(diào)查表》，記錄調(diào)查地點(diǎn)芒果遭受寒害的時(shí)間、詳細(xì)災(zāi)情及災(zāi)后果樹枝、干、葉的變化，獲得有效寒害災(zāi)情樣本6例。

1.3.2 果園定位觀測(cè)

2014年10月?2016年3月，在福建南安、南靖、三都澳及廣西田林、陽(yáng)圩、武鳴六地的芒果易災(zāi)果園和平行觀測(cè)點(diǎn)，分別布設(shè)1套自動(dòng)小氣候觀測(cè)系統(tǒng)（RR-9140型，北京），實(shí)時(shí)獲取溫度、濕度、降水、光照數(shù)據(jù)，并用于寒害監(jiān)測(cè)；分別安裝1臺(tái)紅外自動(dòng)夜視監(jiān)測(cè)儀（SG-008型，中國(guó)），設(shè)置每日7：00?19：00每隔10min自動(dòng)拍照記錄芒果果樹、果苗生長(zhǎng)發(fā)育狀況，了解其形態(tài)變化。共獲得有效災(zāi)情樣本18例。

1.3.3 地理移置試驗(yàn)

試驗(yàn)主要在福建省開展。福建省引種的芒果優(yōu)質(zhì)品種主要為臺(tái)農(nóng)1號(hào)，因此本試驗(yàn)采用盆栽方式培育臺(tái)農(nóng)1號(hào)果苗，待果苗植株健壯后進(jìn)行地理移置。根據(jù)福建省歷史年極端最低氣溫平均值的分布規(guī)律，同時(shí)為了獲得芒果遭受寒害后最準(zhǔn)確氣象數(shù)據(jù)，分別于2014/2015年和2015/2016年10月底，提前將芒果果苗3～4盆分別安放在福鼎、永泰、羅源、長(zhǎng)泰、平和、龍海、云霄7個(gè)縣氣象局觀測(cè)場(chǎng)附近，以及漳州天寶試驗(yàn)點(diǎn)，常規(guī)管理果苗，并在出現(xiàn)冷空氣過(guò)程時(shí)，按照《芒果寒害記錄表》逐日記錄果樹葉片和葉柄變色情況、枯葉和落葉情況、枯枝和主干受凍情況等寒害癥狀并拍照，共獲得有效災(zāi)情樣本9例。

1.3.4 人工氣候箱低溫致災(zāi)試驗(yàn)

近年來(lái)，采用大型步入式人工氣候箱開展人工控制試驗(yàn)，確定果樹寒害等級(jí)指標(biāo)的方法已取得一些研究成果[16?17]。為獲取足夠多的災(zāi)情樣本，在日本產(chǎn)ESPEC大型人工氣候箱內(nèi)開展歷時(shí)1d的芒果寒害致災(zāi)試驗(yàn)。試驗(yàn)在2015/2016年冬季低于20℃的天氣進(jìn)行，模擬日較差8℃降溫，溫度設(shè)置范圍為?3.0～5.0℃，設(shè)定6個(gè)溫度處理為5.0℃、3.0℃、1.0℃、?1.0℃、?2.0℃、?3.0℃，每個(gè)溫度處理為3盆果苗樣本。首先將18盆果苗全部放入人工氣候箱，模擬自然降溫至設(shè)定起始溫度5.0℃，每個(gè)溫度處理保持1h恒溫，然后取出3盆果苗置于室內(nèi)并做好標(biāo)記，降溫過(guò)程保持每小時(shí)降溫1℃的速度，直至溫度降至?3.0℃，持續(xù)1h后取出最后1個(gè)處理。試驗(yàn)結(jié)束后，將試驗(yàn)所有果苗置于室外，1周后進(jìn)行觀測(cè)，記錄果苗形態(tài)變化。共獲得有效災(zāi)情樣本6例。

1.4 計(jì)算方法

1.4.1 相對(duì)氣象產(chǎn)量的計(jì)算

相對(duì)氣象產(chǎn)量比氣象產(chǎn)量能更好地描述以氣象要素為主的各種短期變動(dòng)因子對(duì)產(chǎn)量序列的影響，在對(duì)作物或果樹進(jìn)行產(chǎn)量分析時(shí)，可將產(chǎn)量分解為趨勢(shì)產(chǎn)量（yt）、氣象產(chǎn)量（yw）和隨機(jī)產(chǎn)量（Δy），隨機(jī)產(chǎn)量一般可忽略不計(jì)[18?19]，相對(duì)氣象產(chǎn)量可表述為氣象產(chǎn)量與趨勢(shì)產(chǎn)量的比值，即

式中，趨勢(shì)產(chǎn)量（yt）采用直線滑動(dòng)平均進(jìn)行估算，滑動(dòng)步長(zhǎng)為5a。該方法不需要預(yù)先假定趨勢(shì)產(chǎn)量模擬的曲線類型，不會(huì)造成資料樣本的損失[20]。

1.4.2 過(guò)程有害積寒值的計(jì)算

研究發(fā)現(xiàn)采用低溫持續(xù)日數(shù)和過(guò)程有害積寒可較好地表示中弱冷空氣多次補(bǔ)充造成的平流型寒害的累積作用，因此，采用杜堯東等提出的過(guò)程有害積寒[12?13,21]，作為芒果寒害過(guò)程中重要的氣象因子進(jìn)行分析。

式中，X過(guò)程為寒害過(guò)程的有害積寒值（℃·d）；N為寒害過(guò)程持續(xù)日數(shù)（d）；Tc為寒害臨界溫度（℃），Tmin為日極端最低氣溫（℃）；Tm為日平均氣溫（℃）。

2 結(jié)果與分析

2.1 芒果寒害臨界溫度的確定

通過(guò)冬季寒害災(zāi)情調(diào)查方法，獲取歷史災(zāi)情樣本；結(jié)合2014/2015年、2015/2016年冬季果園定位觀測(cè)、地理移置和人工氣候箱低溫致災(zāi)試驗(yàn)結(jié)果，整理分析試驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)、拍照記錄、觀測(cè)人員記錄資料及相關(guān)氣象數(shù)據(jù)，得到有明確時(shí)間、地點(diǎn)、果樹受害癥狀、過(guò)程極端最低溫度等有效芒果寒害樣本共39例，其中33例為自然條件下調(diào)查和試驗(yàn)觀測(cè)樣本（表1），6例為人工氣候箱低溫致災(zāi)試驗(yàn)樣本（表2）。

由表1可知，當(dāng)極端最低溫度低于2.0℃時(shí)，芒果出現(xiàn)寒害癥狀，隨著溫度進(jìn)一步降低，寒害趨于嚴(yán)重甚至芒果被凍死，而當(dāng)溫度高于2.0℃時(shí)，芒果無(wú)受害癥狀；表2中當(dāng)試驗(yàn)處理溫度為3.0℃持續(xù)時(shí)間1h時(shí)，芒果無(wú)受害癥狀，但當(dāng)溫度降至1.0℃持續(xù)時(shí)間1h時(shí)，芒果葉片變色，遭受寒害。由此可以確定芒果的寒害臨界溫度為2.0℃，即當(dāng)極端最低氣溫≤2. 0℃時(shí)，芒果寒害過(guò)程開始，當(dāng)極端最低氣溫＞2. 0℃時(shí)，寒害過(guò)程結(jié)束。

表1 芒果寒害災(zāi)情調(diào)查和觀測(cè)樣本

Table 1 Disaster samples of mango cold injury by investigation and observation

（續(xù)表）

注：A表示樣本來(lái)源于果園定位觀測(cè)，B表示樣本來(lái)源于地理移置試驗(yàn)，C表示樣本來(lái)源于災(zāi)情調(diào)查。

Note：“A” indicates that sample was from the orchard positioning observation; “B” indicates that sample was from the geographical displacement experiment;“C”indicates that sample was from the disaster investigation.

表2 人工氣候箱低溫致災(zāi)試驗(yàn)芒果苗寒害癥狀

Table 2 Cold injury symptoms of mango seedlings in low temperature disaster experiment of artificial climate chamber

2.2 寒害過(guò)程篩選結(jié)果

選取福建省長(zhǎng)泰縣、南安市、安溪縣、仙游縣、福清市、寧德市區(qū)6個(gè)芒果主產(chǎn)縣市，根據(jù)已確定的芒果寒害臨界溫度2.0℃，篩選6個(gè)縣市2001?2014年冬季極端最低溫度≤2. 0℃的寒害過(guò)程，確定寒害過(guò)程開始和結(jié)束的時(shí)間，并從中選取當(dāng)年≤2. 0℃持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的寒害過(guò)程。由此可得，長(zhǎng)泰縣符合條件的寒害過(guò)程有4個(gè)，南安市符合條件的有1個(gè)，安溪縣符合條件的有3個(gè)，仙游縣符合條件的有8個(gè)，福清市符合條件的有2個(gè)，寧德符合條件的有10個(gè)，共篩選出28個(gè)寒害過(guò)程。

2.3 芒果寒害風(fēng)險(xiǎn)綜合氣候指標(biāo)的確定

2.3.1 綜合氣候指標(biāo)計(jì)算

根據(jù)篩選出的28個(gè)芒果寒害過(guò)程開展寒害致災(zāi)因子的研究，將過(guò)程極端最低溫度、過(guò)程平均溫度、過(guò)程有害積寒、過(guò)程持續(xù)時(shí)間、過(guò)程降溫幅度、過(guò)程降水量與當(dāng)年相對(duì)氣象產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)分析，研究發(fā)現(xiàn)過(guò)程極端最低氣溫（X1）、日最低氣溫≤2.0℃有害積寒（X2）、≤2.0℃寒害過(guò)程持續(xù)日數(shù)（X3）、≤2.0℃寒害過(guò)程降溫幅度（X4）與相對(duì)氣象產(chǎn)量的相關(guān)性最好，4個(gè)氣象因子均通過(guò)了0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，故選取這4個(gè)因子作為芒果寒害的致災(zāi)因子。

芒果寒害4個(gè)致災(zāi)因子X(jué)1、X2、X3、X4序列間的相關(guān)系數(shù)見表3，由表可以看出，致災(zāi)因子兩兩之間的相關(guān)系數(shù)均通過(guò)了0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，表明致災(zāi)因子之間并不獨(dú)立，而是互有影響。因此，為了避免信息重疊而影響分析效果，利用主成分分析對(duì)4個(gè)致災(zāi)因子進(jìn)行綜合簡(jiǎn)化。

表3 致災(zāi)因子間的相關(guān)系數(shù)矩陣

注：X1為寒害過(guò)程的極端最低氣溫（℃），X2為日最低氣溫≤2.0℃有害積寒、X3為≤2.0℃寒害過(guò)程持續(xù)日數(shù)（d）、X4為≤2.0℃寒害過(guò)程降溫幅度（℃）

Note:X1is the extreme minimum temperature of cold injury process, X2is the accumulated value of cold injury process for the extreme minimum daily temperature ≤2.0℃, X3is the sustained days of cold injury process for the temperature ≤2.0℃, X4is the cooling range of cold injury process for the temperature ≤2.0℃.

運(yùn)用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件中的主成分分析工具，對(duì)芒果寒害4個(gè)致災(zāi)因子X(jué)1、X2、X3、X4序列進(jìn)行分析，軟件提取了第一主成分，其累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到76.11%，說(shuō)明這一主成分已能充分說(shuō)明數(shù)據(jù)間的波動(dòng)原因，并得到協(xié)方差矩陣的特征根λ=（2.030，1.014，0.331，0.088），以及特征向量A1、A2、A3、A4分別為?0.656、0.737、0.866和0.492。

由此可構(gòu)建芒果寒害綜合氣候指標(biāo)（HI）為

HI=?0.656X1+0.737X2+0.866X3+0.492X4（3）

由式（3）可知，寒害綜合氣候指標(biāo)HI與冬季極端最低氣溫X1呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與其它3個(gè)致災(zāi)因子呈正相關(guān)關(guān)系，即≤2.0℃有害積寒越大，≤2.0℃低溫持續(xù)日數(shù)越多，≤2.0℃寒害過(guò)程降溫幅度越大，冬季極端最低氣溫越低，則寒害綜合氣候指標(biāo)HI越大，芒果遭受的寒害等級(jí)就越高，這與果樹實(shí)際發(fā)生的災(zāi)害過(guò)程是相符的。

2.3.2 綜合氣候指標(biāo)分級(jí)

參照農(nóng)業(yè)上劃分災(zāi)害年型的方法，將相對(duì)氣象產(chǎn)量減產(chǎn)率（%）分為0～10%、10.1%～20%、20.1%～30%、30.1%～100%共 4個(gè)等級(jí)，分別對(duì)應(yīng)輕、中、重、嚴(yán)重寒害等級(jí)[22?23]。將計(jì)算篩選出的芒果主產(chǎn)縣市28個(gè)寒害過(guò)程綜合氣候指標(biāo)（HI）與當(dāng)年芒果相對(duì)氣象產(chǎn)量繪制點(diǎn)聚圖（圖1）。

圖1 28個(gè)寒害過(guò)程綜合氣候指標(biāo)［HI，由公式（3）計(jì)算］與相對(duì)氣象產(chǎn)量間關(guān)系

由圖1可見，芒果寒害綜合氣候指標(biāo)HI與相對(duì)氣象產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（R=?0.383，P＜0.05）。采用線性回歸方法對(duì)兩個(gè)因子進(jìn)行分析，可得到一元線性回歸方程。

y=?0.142x+10.12 （4）

式中，y為芒果寒害綜合氣候指標(biāo)，x為相對(duì)氣象產(chǎn)量。用相對(duì)氣象減產(chǎn)率（%）x=?30、?20、?10、0代入方程，得到芒果各級(jí)寒害綜合氣候指標(biāo)的閾值，并據(jù)此確定各寒害等級(jí)的指標(biāo)區(qū)間（表4）。

2.3.3 綜合氣候指標(biāo)驗(yàn)證

選取寧德市2001?2014年冬季芒果寒害綜合氣候指標(biāo)與相對(duì)氣象產(chǎn)量進(jìn)行對(duì)比印證（圖2）。從圖2可知，芒果寒害綜合氣候指標(biāo)與相對(duì)氣象產(chǎn)量呈現(xiàn)明顯相反的變化趨勢(shì)，芒果產(chǎn)量較低的年份，寒害綜合氣候指標(biāo)數(shù)值就大，反之產(chǎn)量高的年份，則綜合氣候指標(biāo)就小。其中2005、2009、2011年芒果產(chǎn)量較低，相應(yīng)的寒害綜合氣候指標(biāo)較大，這與寧德市2004?2005年冬季、2008?2009年冬季和2010?2011年冬季芒果遭受低溫寒害，從而導(dǎo)致當(dāng)年產(chǎn)量降低的實(shí)際情況相一致。計(jì)算芒果寒害綜合氣候指標(biāo)與相對(duì)氣象產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)為?0.606（P＜0.05）。綜上所述，本研究的寒害綜合氣候指標(biāo)可以用來(lái)分析福建省芒果寒害的輕重。

表4 芒果寒害綜合氣候指標(biāo)等級(jí)

Table 4 Grade of comprehensive climatic index for mango cold injury

2.4 福建芒果寒害種植氣候風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

建立芒果寒害綜合氣候指標(biāo)與測(cè)站經(jīng)度、緯度和海拔高度的多元回歸模型，利用GIS技術(shù)對(duì)其進(jìn)行地理插值推算，將點(diǎn)狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為面狀格網(wǎng)數(shù)據(jù)，解決無(wú)氣象觀測(cè)資料地區(qū)的寒害指數(shù)計(jì)算問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)寒害綜合氣候指標(biāo)的空間連續(xù)分布。

由福建芒果寒害種植氣候風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖可見（圖3），福建省芒果無(wú)寒害?輕度寒害的區(qū)域主要分布在沿海地區(qū)，是福建省引種芒果災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)最低的區(qū)域，適宜芒果的引種擴(kuò)種，但遇冬季冷空氣過(guò)程時(shí)也應(yīng)采取灌水、稻草覆蓋、熏煙、高培土、樹干包扎、果實(shí)套袋、增施熱性磷鉀肥、噴施果樹防凍劑等防寒措施，以減輕或避免寒害損失；中度寒害區(qū)主要分布在南靖縣、上杭縣、福鼎市、三明市區(qū)、德化縣，是福建省引種芒果災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)較低的區(qū)域，由于芒果樹體較大，采用設(shè)施大棚進(jìn)行種植成本較高，建議這些區(qū)域不作引種；其余地區(qū)為重度寒害?嚴(yán)重寒害區(qū)域，不適宜芒果的引種試種。

圖3 福建省芒果寒害種植氣候風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

通過(guò)冬季寒害災(zāi)情調(diào)查、果園定位觀測(cè)、地理移置和人工氣候箱低溫致災(zāi)試驗(yàn)4種渠道收集芒果寒害災(zāi)情樣本39例，其中33例為自然條件下調(diào)查和試驗(yàn)觀測(cè)樣本，6例為人工氣候箱低溫致災(zāi)試驗(yàn)樣本，從災(zāi)情樣本中可以看到當(dāng)極端最低溫度低于2.0℃時(shí)，芒果出現(xiàn)寒害癥狀，從而確定芒果寒害臨界溫度為2.0℃，這與陳惠等[24?25]研究的芒果寒害起始受害極端最低氣溫2.0℃相一致，即當(dāng)最低氣溫≤2.0℃時(shí)，芒果開始遭受寒害。

根據(jù)確定的芒果寒害臨界溫度，從福建芒果主產(chǎn)縣市2001?2014年冬季低溫過(guò)程中共篩選出28個(gè)芒果寒害過(guò)程。通過(guò)將寒害過(guò)程溫度、降水等氣象因子與相對(duì)氣象產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)分析，確定過(guò)程極端最低氣溫、過(guò)程有害積寒、過(guò)程持續(xù)日數(shù)和過(guò)程最大降溫幅度為芒果寒害的4個(gè)致災(zāi)因子，因子之間相關(guān)性顯著?；?個(gè)致災(zāi)因子，采用主成分分析方法構(gòu)建芒果寒害綜合氣候指標(biāo)，其第一主成分累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到76.11%，物理意義清晰。根據(jù)災(zāi)害年型的劃分方法，最終確定輕、中、重、嚴(yán)重寒害綜合氣候指標(biāo)等級(jí)分別為10.12＜HI≤11.54、11.54＜HI≤12.96、12.96＜HI≤14.38、HI＞14.38。為了驗(yàn)證指標(biāo)的代表性和準(zhǔn)確性，對(duì)寧德市歷年相對(duì)氣象產(chǎn)量和寒害綜合氣候指標(biāo)進(jìn)行試算，結(jié)果表明兩者有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，指標(biāo)很好地反映了芒果災(zāi)害年遭受的寒害輕重，說(shuō)明該指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)芒果寒害受害程度有實(shí)際參考價(jià)值。從芒果寒害綜合氣候區(qū)劃結(jié)果來(lái)看，無(wú)寒害?輕度寒害的區(qū)域主要分布在福建省沿海地區(qū)，是引種芒果優(yōu)質(zhì)品種寒害風(fēng)險(xiǎn)最低的區(qū)域，適宜引種擴(kuò)種，這也與芒果的實(shí)際種植區(qū)域基本一致，區(qū)劃結(jié)果可為芒果寒害監(jiān)測(cè)預(yù)警、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)劃及產(chǎn)業(yè)帶建設(shè)提供理論依據(jù)。

應(yīng)當(dāng)指出的是，影響果樹寒害的因子很復(fù)雜，其發(fā)生及程度還受植物學(xué)因子的影響[26?28]。本研究未對(duì)芒果遭受寒害后植物生理指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，僅針對(duì)氣象因子進(jìn)行了分析，如何結(jié)合陰雨、大風(fēng)、日照等設(shè)計(jì)寒害指標(biāo)試驗(yàn)，并得到寒害預(yù)警業(yè)務(wù)所需的更精細(xì)、更準(zhǔn)確綜合性指標(biāo)，還有待今后進(jìn)一步研究。

3.2 結(jié)論

通過(guò)對(duì)典型寒害過(guò)程分析，芒果寒害臨界溫度為2.0℃；利用芒果寒害綜合氣候指標(biāo)，確定輕、中、重、嚴(yán)重寒害綜合氣候指標(biāo)等級(jí)分別為10.12＜HI≤11.54、11.54＜HI≤12.96、12.96＜HI≤14.38、HI＞14.38；從綜合氣候區(qū)劃結(jié)果看，福建省沿海地區(qū)為無(wú)寒害或輕度寒害區(qū)域，是引種優(yōu)質(zhì)品種寒害風(fēng)險(xiǎn)最低的區(qū)域。

[1]陳華蕊,陳業(yè)淵,高愛(ài)平,等.芒果光合特性的研究[J].熱帶作物學(xué)報(bào),2010,31(5):729-735.

Chen H R,Chen Y Y,Gao A P,et al.Photosynthetic characteristics of mango[J].Chinese Journal of Tropical Crops,2010,31(5):729-735.(in Chinese)

[2]任傳帥,葉回春,崔貝,等.基于面向?qū)ο蠓诸惖拿⒐诌b感提取方法研究[J].資源科學(xué),2017,39(8):1584-1591.

Ren C S,Ye H C,Cui B,et al.Acreage estimation of mango orchards using object-oriented classification and remote sensing[J].Resources Science,2017,39(8):1584-1591.(in Chinese)

[3]徐宗煥,陳家金,張容焱,等.引種臺(tái)灣愛(ài)文芒果的低溫災(zāi)害評(píng)估及GIS應(yīng)用[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2006,15(6):260-264.

Xu Z H,Chen J J,Zhang R Y,et al.Low temperature disaster evaluation and GIS application to adventitious Planting of Aiwen mango from Taiwan[J].Journal of Natural Disasters, 2006,15(6):260-264.(in Chinese)

[4]余會(huì)康,陳安芳,阮翠冰.閩東氣候變化與杧果生長(zhǎng)分析[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃,2014,35(4):63-68.

Yu H K,Chen A F,Ruan C B.Analysis of climate change and the growth of mango in northeastern Fujian province[J]. Chinese Journal of Agricultural Resources and Regional Planning,2014,35(4):63-68.(in Chinese)

[5]魏秀清,余東,章希娟,等. 6個(gè)杧果品種耐寒性的研究[J].果樹學(xué)報(bào),2017,34(5):594-602.

Wei X Q,Yu D,Zhang X J,et al.A study on cold resistance in six mango cultivars[J].Journal of Fruit Science,2017,34(5): 594-602.(in Chinese)

[6]劉錦鑾,杜堯東,毛慧琴.華南地區(qū)荔枝寒害風(fēng)險(xiǎn)分析與區(qū)劃[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2003,12(3):126-130.

Liu J L,Du Y D,Mao H Q.Risk analysis and zonation of cold damage to litchi in South China[J].Journal of Natural Disasters,2003,12(3):126-130.(in Chinese)

[7]鄒海平,王春乙,張京紅等.海南島香蕉寒害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2013,22(3):130-134.

Zou H P,Wang C Y,Zhang J H,et al.Risk zoning of cold damage to banana in Hainan Island[J].Journal of Natural Disasters,2013,22(3):130-134.(in Chinese)

[8]蔡文華,陳惠,潘衛(wèi)華,等.福建龍眼樹凍害指標(biāo)初探[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2009,30(1):109-112.

Cai W H,Chen H,Pan W H,et al.A preliminary study on freezing injury indicators of longan trees[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2009,30(1):109-112.(in Chinese)

[9]陳惠,王加義,潘衛(wèi)華,等.南亞熱帶主要果樹凍(寒)害低溫指標(biāo)的確定[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2012,33(1):148-155.

Chen H,Wang J Y,Pan W H,et al.Determination of frozen(cold) injury indicators of main fruit trees in South Subtropical area[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2012,33(1): 148-155.(in Chinese)

[10]陳惠,楊凱,林晶,等.枇杷幼果凍害低溫等級(jí)指標(biāo)的確定[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2016,37(1):91-97.

Chen H,Yang K,Lin J,et al.Determination of frozen injury grade index for young fruit of loquat[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2016,37(1):91-97.(in Chinese)

[11]陳惠,楊凱,李麗純,等.蓮霧寒凍害低溫等級(jí)指標(biāo)的確定[J].生態(tài)學(xué)雜志,2017,36(4):1047-1052.

Chen H,Yang K,Li L C,et al.Determination of cold and freezing injury grade index of wax apple[J].Chinese Journal of Ecology,2017,36(4):1047-1052.(in Chinese)

[12]杜堯東,李春梅,毛慧琴.廣東省香蕉與荔枝寒害致災(zāi)因子和綜合氣候指標(biāo)研究[J].生態(tài)學(xué)雜志,2006,25(2):225-230.

Du Y D,Li C M,Mao H Q.Disaster-inducing factors and integrated climatic index for banana and litchi chilling injuries in Guangdong province[J].Chinese Journal of Ecology,2006,25(2):225-230.(in Chinese)

[13]李娜,霍治國(guó),賀楠,等.華南地區(qū)香蕉、荔枝寒害的氣候風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2010,21(5):1244-1251.

Li N,Huo Z G,He N,et al.Climatic risk zoning for banana and litchi chilling injury in South China[J].Chinese Journal of Applied Ecology,2010,21(5):1244-1251.(in Chinese)

[14]楊凱,林晶,陳惠,等.福建枇杷低溫害臨界溫度和綜合氣候指標(biāo)[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2013,34(3):468-473.

Yang K,Lin J,Chen H,et al.Critical temperature and integrated climatic index of low temperature injury for loquat in Fujian province[J].Chinese Journal of Agrometeorology, 2013,34(3):468-473.(in Chinese)

[15]霍治國(guó),王石立.農(nóng)業(yè)和生物氣象災(zāi)害[M].北京:氣象出版社,2009:51-64.

Huo Z G,Wang S L.Agricultural and biometeorological disasters[M].Beijing:China Meteorological Press,2009:51-64. (in Chinese)

[16]谷曉平,袁小康,胡家敏.火龍果幼苗和成齡書寒害指標(biāo)初探[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2014,35(2):214-220.

Gu X P,Yuan X K,Hu J M.Indices of chilling injury for pitaya seedling and mature plant[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2014,35(2):214-220.(in Chinese)

[17]楊凱,陳惠,李麗純,等.引種臺(tái)灣青棗的寒凍害等級(jí)指標(biāo)研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2017,26(4):91-97.

Yang K,Chen H,Li L C,et al.Study on cold and freezing injury grade index in introduction ofLam[J].Journal of Natural Disasters,2017,26(4):91-97.(in Chinese)

[18]姜麗霞,王育光,孫孟梅,等.黑龍江省玉米產(chǎn)量預(yù)報(bào)模式的研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2004,25(1):13-16．

Jiang L X,Wang Y G,Sun M M,et al.A Study on forecast model for maize climate yield in Heilongjiang province[J]. Chinese Journal of Agrometeorology,2004,25(1):13-16.(in Chinese)

[19]王馥棠,李郁竹,王石立.農(nóng)業(yè)產(chǎn)量氣象模擬與模型引論[M].北京:科學(xué)出版社,1990:40-41.

Wang F T, Li Y Z,Wang S L.Introduction of meteorological simulation and model to agricultural yield[M].Beijing: Science Press,1990:40-41.(in Chinese)

[20]孫衛(wèi)國(guó),程炳巖,楊沈斌,等.區(qū)域氣候變化對(duì)華東地區(qū)水稻產(chǎn)量的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2011,32(2):227-234.

Sun W G,Cheng B Y,Yang S B,et al.Impact of the regional climate variations on rice yield in East China[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2011,32(2):227-234.(in Chinese)

[21]馮穎竹,梁紅,黃璜.廣東冬季寒害指標(biāo)研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2005,14(1):59-65.

Feng Y Z,Liang H,Huang H.Study on index for winter’s chilling damage in Guangdong Province[J].Journal of Natural Disasters,2005,14(1):59-65.(in Chinese)

[22]王明田,張玉芳,馬均,等.四川盆地區(qū)玉米干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及區(qū)劃[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2012,23(10):2803-2811.

Wang M T,Zhang Y F,Ma J,et al.Risk assessment and regionalization of maize drought disasters in Sichuan Basin,Southeast China[J].Chinese Journal of Applied Ecology,2012,23(10):2803-2811.(in Chinese)

[23]薛昌穎,劉榮花,馬志紅.黃淮海地區(qū)夏玉米干旱等級(jí)劃分[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2014,30(16):147-156．

Xue C Y,Liu R H,Ma Z H.Drought grade classification of summer maize in Huang-Huai-Hai area[J].Transactions of the CSAE,2014,30(16):147-156.(in Chinese)

[24]陳惠,楊凱,李政,等.3種熱帶特色果樹寒凍害低溫等級(jí)指標(biāo)的確定[J].果樹學(xué)報(bào),2018,35(1):82-93.

Chen H,Yang K,Li Z,et al.Determination of cold and freezing injury grade indexes for three tropical characteristic fruit trees[J].Journal of Fruit Science,2018,35(1):82-93.(in Chinese)

[25]李政,蘇永秀,王瑩,等.芒果寒(凍)害等級(jí)劃分及低溫指標(biāo)確定[J].災(zāi)害學(xué),2017,32(3):18-22.

Li Z,Su Y X,Wang Y,et al.Determination of cold (freezing) injury classification and indicator of low temperature on mango[J].Journal of Catastrophology,2017,32(3):18-22.(in Chinese)

[26]馮美利.杧果葉片組織的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與耐寒性的初步研究[J].熱帶農(nóng)業(yè)科技,2003,26(1):5-7.

Feng M L.Relations between the cellularity of mango leaf and resistance to coldness[J].Tropical Agricultural Science and Technology,2003,26(1):5-7.(in Chinese)

[27]唐力生,王華,胡飛,等.低溫脅迫下芒果苗的受害癥狀及生理響應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)雜志,2016,35(10):2627-2636.

Tang L S,Wang H,Hu F,et al.Cold injury symptoms and physiological responses of mango seedlings under low temperature stress[J].Chinese Journal of Ecology,2016, 35(10):2627-2636.(in Chinese)

[28]胡春霞,王麗,湯杰.低溫對(duì)南果梨的生理生化指標(biāo)的影響[J].沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,40(3):349-352.

Hu C X,Wang L,Tang J.Effect of low temperature on physiological indicators of Nanguo pear[J].Journal of Shengyang Agricultural University,2009,40(3):349-352.(in Chinese)

Climatic Risk Regionalization of Mango Planting in Fujian Province Based on Cold Injury Process

YANG Kai1，CHEN Bin-bin1，CHEN Hui1，LI Li-chun1，CHEN Bin-yuan2，LI Zheng3

(1. Fujian Institute of Meteorological Science, Fuzhou 350001, China; 2. Zhangzhou Meteorological Bureau, Zhangzhou 363000; 3. Institute of Guangxi Meteorological Disaster Mitigation, Nanning 530022)

Based on the39 mango cold disaster samples collected through four channels which were disaster investigation of cold injury in winter, orchard positioning observation, geographic displacement experiment and low temperature disaster experiment of artificial climate chamber, the critical temperature of cold injury for mango was determined to be 2.0℃. On this basis, 28 cold injury processes were screened out in winter from 2001 to 2014 in Fujian major mango producing counties and cities.By correlating the meteorological factors such as temperature and precipitation in the process of cold injury with the relative meteorological yield, the disaster-inducing factors for cold injury of mango was determined as extreme minimum temperature of cold injury process, accumulated value of cold injury process for the extreme minimum daily temperature ≤2.0℃, sustained days of cold injury process for the temperature ≤2.0℃, and cooling range of cold injury process for the temperature ≤2.0℃. By using the method of principal component analysis to simplify comprehensively four disaster-inducing factors, the integrated climatic index of cold injury evaluation of mango was obtained, and the index classification was determined by combining the relative meteorological yield.According to the grade of comprehensive climatic index of cold injury, the climatic risk regionalization of mango planting for cold injury was completed by using GIS method in Fujian Province. The region with no or mild cold injury mainly distributes in the coastal areas, which is the region with the lowest risk of cold injury for introducing high-quality mango varieties.

Mango; Cold injury; Critical temperature; Comprehensive climatic index; Risk regionalization

10.3969/j.issn.1000-6362.2019.11.006

楊凱,陳彬彬,陳惠,等.基于寒害過(guò)程的福建芒果種植氣候風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2019,40(11):723-732

2019?04?26

。E-mail：ch775@126.com

公益性行業(yè)（氣象）科研專項(xiàng)（GYHY201406027）；福建省自然基金項(xiàng)目（2018J01047）；福建省科技廳農(nóng)業(yè)引導(dǎo)性（重點(diǎn)）項(xiàng)目（2017N0011）；福建省氣象局開放式氣象科學(xué)研究基金項(xiàng)目（2015K02）作者簡(jiǎn)介：楊凱（1979?），碩士，高級(jí)工程師，從事農(nóng)業(yè)氣象和氣候變化研究。E-mail：yangkai_1998@163.com