寶雞核桃春季低溫凍害特征及風(fēng)險區(qū)劃

何可杰，龐 翻，楊婷婷，韓 潔，高 蓓

(1.陜西省寶雞市氣象局，陜西寶雞 721006;2.陜西省寶雞市林業(yè)局，陜西寶雞 721006)

核桃是寶雞市的重要經(jīng)濟(jì)樹種之一，主要產(chǎn)區(qū)分布在秦嶺、千山地區(qū)，目前基本形成以隴縣、千陽、麟游、岐山、鳳縣和太白為主的核桃產(chǎn)業(yè)帶，是陜西西部最大的核桃生產(chǎn)基地。全市核桃種植近13.3萬hm2，居陜西省第二。核桃又名胡桃、羌桃，屬胡桃科胡桃屬植物，樹體高大、樹冠枝葉繁茂，可綠化環(huán)境，具有較強(qiáng)的攔截?zé)焿m、吸收二氧化碳和凈化空氣的能力。核桃原產(chǎn)西亞、歐洲東部和南部等地區(qū)，已在北半球(北美、北非、東亞等地)廣泛栽培。核桃、扁桃、腰果、榛子有世界四大干果之稱［1］。

核桃是暖溫帶樹種、適生范圍廣，要求無霜期在180 d以上，年平均氣溫在8～16℃，核桃休眠期能耐－20℃的低溫，部分品種耐寒可達(dá)－30℃［2－3］。冬季發(fā)生凍害幾率較小，核桃花期凍害是由于晚霜造成的，霜凍實質(zhì)上也是低溫引起的一種凍害，因為氣溫急劇降低，水汽凝結(jié)成霜，而使核桃幼嫩部分受凍。核桃品種無論是早實型還是晚實型，花期凍害均十分嚴(yán)重。春季萌芽后耐寒能力降低，花期溫度降至0℃時即受凍減產(chǎn)。筆者在此利用寶雞市春季核桃展葉－花期的歷史氣象觀測資料和低溫凍害資料，分析寶雞地區(qū)核桃春季低溫凍害分布特征，并利用GIS技術(shù)，對其低溫凍害進(jìn)行區(qū)劃。

1 資料和方法

采用寶雞市11個氣象站1985～2014年春季核桃展葉－花期(4月上旬～5月上旬)平均溫度、最低溫度、極端最低溫度、地面日最低溫度等歷史觀測資料，以及歷年寶雞地區(qū)低溫凍害調(diào)查資料。將隴縣、麟游、千陽、太白、鳳縣劃分為山區(qū)，其余縣區(qū)為川塬區(qū)。區(qū)劃利用GIS技術(shù)，將災(zāi)害按照極端最低溫度出現(xiàn)的范圍確定指標(biāo)，按照重度風(fēng)險區(qū)、中度風(fēng)險區(qū)、輕度風(fēng)險區(qū)、基本無風(fēng)險區(qū)進(jìn)行分區(qū)分析。

2 低溫凍害的特征及氣溫突變前后變化分析

2.1 低溫凍害的出現(xiàn)頻率及特征分析 氣候在溫暖時期，溫度降至作物所能忍耐的臨界溫度以下時，使作物受害造成低溫凍害，一般當(dāng)溫度降至0℃以下，水汽凝結(jié)成霜，但特干旱時則無霜，延緩甚至破壞作物生理活動機(jī)能。大部分經(jīng)濟(jì)林果在花期當(dāng)?shù)孛孀畹蜏囟冉抵?℃時，花器官就會遭到不同程度的危害。所以，通常使用地面日最低溫度≤0℃或日最低氣溫≤2℃作為低溫凍害指標(biāo)［4］，在此采用地面日最低溫度≤0℃。針對寶雞核桃主要種植地區(qū)的品種分析，一般在花期溫度降至0℃以下即可受凍，在萌芽展葉期間降至－2.0℃可出現(xiàn)凍害［5］，因此不同發(fā)育期的凍害標(biāo)準(zhǔn)有所不同。

寶雞地區(qū)近30年山區(qū)最晚的低溫凍害出現(xiàn)在1988年5月31日，川塬區(qū)出現(xiàn)在1996年5月11日。寶雞地區(qū)核桃一般在4月初萌芽展葉，4月中旬雄花盛期，4月下旬雌花盛期，5月為幼果期。若低溫凍害出現(xiàn)在4月中、下旬，此時正是核桃樹開花、幼果座果期，此時遭受低溫凍害，將影響產(chǎn)量和品質(zhì)，由于低溫凍害造成花粉活動減弱甚至喪失，花器官遭受凍害，極易造成畸形果和出現(xiàn)落果現(xiàn)象，影響果樹的坐果率。從表1可以看出，1985～2014年4月中旬是寶雞地區(qū)凍害發(fā)生的集中時段，出現(xiàn)幾率占71%，其次是4月上旬，出現(xiàn)幾率占19%，4月下旬和5月上旬分別占4%和6%。4月中旬一般是核桃的雄花盛期，此時遭受凍害將嚴(yán)重影響花粉活力，影響授粉受精造成大面積減產(chǎn)。如2001年4月9～11日寶雞地區(qū)遭受強(qiáng)冷空氣影響，核桃主產(chǎn)區(qū)日平均氣溫由8日的14.8℃急降至9日的3.6℃，日降溫幅度達(dá)11.2℃，10～11日持續(xù)低溫，11日早晨地面最低溫度達(dá)－4.9℃，強(qiáng)降溫對正值花期的核桃造成嚴(yán)重凍害，當(dāng)年產(chǎn)量減產(chǎn)4成以上;2010年4月11～14日受新疆東移冷空氣和高原暖濕氣流共同影響，陜西省出現(xiàn)強(qiáng)降溫和雨雪天氣，過程降溫5～9℃，4月13日最低氣溫－4～4℃，多個測站的最低氣溫低于1961年以來4月中旬的極端最低氣溫，此次寒潮霜凍過程對處于展葉－花期的核桃樹造成嚴(yán)重凍害影響，造成核桃大面積凍害發(fā)生，當(dāng)年產(chǎn)量減產(chǎn)6成以上。

2.2 氣溫突變前后凍害變化特征分析 由表2可見，川塬與山區(qū)的4個氣象站年平均最高氣溫趨勢系數(shù)為0.37～0.63;年平均最低氣溫趨勢系數(shù)為0.60～0.84，趨勢系數(shù)均為正，且均通過了0.01顯著性檢驗;就全市平均來說，年平均最高氣溫和年平均最低氣溫的趨勢系數(shù)分別為0.50和0.78，均通過了0.001顯著性檢驗，說明寶雞年平均最高氣溫和年平均最低氣溫均呈顯著上升趨勢。從回歸系數(shù)可以看出，全市年平均最高氣溫的上升速率為0.28℃/10a，各縣變化范圍在0.20～0.39℃/10a;全市年平均最低氣溫的上升速率為0.30℃/10a，各縣變化范圍在0.19～0.41℃/10a?？傮w趨勢是由北向南遞增，就增溫的趨勢而言，以年平均最低氣溫上升更為顯著。

利用曼－肯德爾(Mann－Kendall)法和信噪比，對氣溫進(jìn)行時間序列的趨勢分析和突變檢驗，結(jié)果表明，全市年平均氣溫自20世紀(jì)90年代初開始出現(xiàn)明顯升高的趨勢，且這種升高是一突變現(xiàn)象，年平均氣溫的突變年為1996年。

表2 1985～2014年寶雞市年平均氣溫、年平均最高和最低氣溫趨勢系數(shù)、回歸系數(shù)

通過對全市年平均氣溫分析，自20世紀(jì)90年代中期開始平均氣溫出現(xiàn)明顯升高趨勢，1997～2014年平均值較前12年的平均值升高0.7℃;近30年全市平均春季氣溫，1997～2014年平均值較前12年的平均值升高了1.6℃。從1985～2014年30年低溫凍害出現(xiàn)次數(shù)來看，1985～1996年年均出現(xiàn)次數(shù)為3.5次，1997～2014年年均出現(xiàn)次數(shù)為2.1次，表明至1996年氣溫出現(xiàn)突變以來低溫凍害出現(xiàn)次數(shù)呈減少趨勢。

3 低溫凍害風(fēng)險區(qū)劃

3.1 低溫凍害風(fēng)險氣象指標(biāo) 采用4月上旬～5月上旬極端最低氣溫(TD)分為3個等級作為低溫凍害的風(fēng)險指標(biāo)，－4℃ ＜TD≤－2℃時，核桃輕度低溫凍害，受凍率在30%以下;－6℃ ＜TD≤－4℃時受凍率達(dá)30% ～60%;TD≤－6℃時，出現(xiàn)嚴(yán)重低溫凍害(表3)，受凍率在60%以上，對產(chǎn)量、品質(zhì)、商品率產(chǎn)生嚴(yán)重影響［6－7］。近年來隨著氣候變暖，且暖冬特征明顯，使核桃安全越冬和抗寒鍛煉減弱，造成核桃凍害發(fā)生幾率增大，如果4月中下旬發(fā)生低溫凍害天氣，極易使坐果率下降造成產(chǎn)量下降。

表3 寶雞市核桃展葉-花期凍害風(fēng)險指標(biāo)

3.2 低溫凍害風(fēng)險區(qū)劃

3.2.1 重度風(fēng)險區(qū)。主要分布在隴縣、陳倉、鳳縣、太白海拔1 500 m以上地區(qū)(圖1)，該區(qū)海拔高、氣溫低，是造成核桃展葉－花期凍害的主因。核桃展葉－花期重度凍害約10年1遇，同時存在3～4年1遇的中度凍害和2～3年1遇的輕度凍害。

3.2.2 中度風(fēng)險區(qū)。主要分布在麟游、隴縣、陳倉、鳳縣海拔在1 000 m以上(圖1)，重度風(fēng)險區(qū)邊緣，由于海拔相對重度風(fēng)險區(qū)低，所受凍害影響相對較輕，但由于春季冷空氣活動強(qiáng)度較大、頻率較高，因此凍害發(fā)生次數(shù)較多。該區(qū)核桃展葉－花期中度凍害3～4年1遇，同時存在2～4年1遇的輕度凍害。

3.2.3 輕度風(fēng)險區(qū)。主要分布在渭河北部塬區(qū)、千河川道地區(qū)(圖1)，該區(qū)域海拔在600～1 000 m，海拔較低，又受到地形等因素影響凍害風(fēng)險大大減少。核桃展葉－花期輕度凍害4～8年1遇。

3.2.4 基本無風(fēng)險區(qū)。主要分布在渭河川道，海拔600 m以下地區(qū)(圖1)，該區(qū)分布以河谷、川道為主，春季氣溫回升快，受冷空氣影響較小，該區(qū)核桃展葉－花期基本無重度和中度凍害發(fā)生，因而該區(qū)域各種凍害發(fā)生的概率均極低。

4 結(jié)語

花期凍害是核桃的主要氣象災(zāi)害，寶雞地區(qū)核桃花期凍害的發(fā)生時段主要在4月上、中旬，近年來氣候變暖且冬暖特征明顯，果樹抵御低溫能力減弱、開花期提前，花期遭遇凍害幾率和強(qiáng)度增大。4月上旬～5月上旬為花期凍害氣象服務(wù)的關(guān)鍵時段，通過對近30年平均溫度及春季平均溫度分析，在氣溫發(fā)生突變后的1997年至今低溫凍害呈減少趨勢，但發(fā)生凍害的嚴(yán)重程度沒有因次數(shù)的減少而呈減弱趨勢，嚴(yán)重的花期凍害在近年仍時有發(fā)生，因此對凍害的預(yù)防措施仍需加強(qiáng)。

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