江蘇枇杷凍害發(fā)生規(guī)律及風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

張旭暉+楊建全+王俊等

摘要： 針對(duì)江蘇枇杷生產(chǎn)的實(shí)際情況，根據(jù)相關(guān)研究成果和對(duì)比觀測(cè)資料，確定枇杷凍害致災(zāi)臨界氣象條件，建立以?xún)龊Τ潭让芮邢嚓P(guān)的冬季極端最低氣溫、低溫出現(xiàn)日數(shù)、冷積溫為主要參數(shù)的凍害指數(shù)計(jì)算模型，研究江蘇枇杷凍害發(fā)生時(shí)空分布規(guī)律，進(jìn)行凍害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，為江蘇枇杷生產(chǎn)科學(xué)防御凍害提供依據(jù)。結(jié)果顯示，江蘇環(huán)太湖枇杷栽培區(qū)溫度條件明顯好于沿江和沿海栽培區(qū)，隨著冬季氣候的變暖，枇杷凍害有減輕的趨勢(shì)，對(duì)江蘇枇杷栽培極為有利。但枇杷栽培北延區(qū)（南通市北部、鹽城市南部地區(qū)）的凍害明顯重于傳統(tǒng)種植區(qū)，即便是1988年氣候變暖后，冬季凍害仍會(huì)頻繁發(fā)生，因此，該區(qū)要盡量引種耐寒性較強(qiáng)的品種，積極營(yíng)造小氣候環(huán)境，加強(qiáng)凍害防范。

關(guān)鍵詞： 枇杷；凍害指數(shù)；發(fā)生規(guī)律；風(fēng)險(xiǎn)；區(qū)劃；凍害防御

中圖分類(lèi)號(hào)： S425 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2015）08-0157-04

枇杷適合亞熱帶東部溫暖濕潤(rùn)的氣候條件，冬季開(kāi)花、春季形成果實(shí)，其花和幼果在冬季或早春遇-3.0～-9.0 ℃低溫極易受凍，因此冬季極端最低氣溫是限制枇杷栽培最重要的因素。江蘇是我國(guó)枇杷栽培的北緣地區(qū)，主要種植在太湖洞庭山一帶，低溫凍害是影響枇杷生產(chǎn)的主要?dú)庀鬄?zāi)害，如2009年1月23—27日，受強(qiáng)冷空氣影響，江蘇省蘇州市持續(xù)低溫冰凍天氣，24日早晨最低氣溫達(dá)-7.3 ℃，有50%左右的枇杷遭受凍害，造成幼果凍壞凍死，2009年江蘇省蘇州市吳中區(qū)東山鎮(zhèn)減產(chǎn)50%～60%，嚴(yán)重的果園基本絕收。近年來(lái)，隨著強(qiáng)農(nóng)富民政府的推進(jìn)，枇杷栽培北延至江蘇省揚(yáng)中、南通、海門(mén)、東臺(tái)等市，低溫對(duì)江蘇枇杷生產(chǎn)的危害更突出。本研究針對(duì)江蘇枇杷生產(chǎn)的實(shí)際情況，根據(jù)相關(guān)研究成果 [1-5]和對(duì)比觀測(cè)資料，確定枇杷凍害致災(zāi)臨界氣象條件，建立以?xún)龊Τ潭让芮邢嚓P(guān)的冬季極端最低氣溫、低溫出現(xiàn)日數(shù)、冷積溫為主要參數(shù)的凍害指數(shù)計(jì)算模型，研究江蘇枇杷凍害發(fā)生時(shí)空分布規(guī)律，進(jìn)行凍害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，為江蘇枇杷生產(chǎn)科學(xué)防御凍害提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2010—2012年在蘇州市吳中區(qū)金庭鎮(zhèn)衙甪果園對(duì)比觀測(cè)枇杷凍害情況。通過(guò)在枇杷樹(shù)的迎風(fēng)方搭建防風(fēng)屏障，或者在較低矮枇杷樹(shù)上方搭建遮陽(yáng)網(wǎng)棚，每次冷空氣來(lái)臨前，預(yù)報(bào)極端最低氣溫可能降至-2 ℃以下時(shí)，提前蓋網(wǎng)。低溫發(fā)生后，對(duì)比觀測(cè)防風(fēng)屏障或遮陽(yáng)網(wǎng)棚內(nèi)外枇杷受凍情況。

1.2 資料來(lái)源

歷史氣象資料來(lái)自江蘇省氣候中心，枇杷凍害災(zāi)情及產(chǎn)量等來(lái)自項(xiàng)目實(shí)際觀測(cè)，或由江蘇省揚(yáng)中市農(nóng)業(yè)局和江蘇省蘇州市吳中區(qū)農(nóng)業(yè)局提供。

1.3 凍害指數(shù)確定

枇杷凍害主要發(fā)生在12月至次年3月。觀測(cè)結(jié)果顯示，當(dāng)氣溫低于-3.0 ℃時(shí)，落花落果嚴(yán)重，坐果率、品質(zhì)和產(chǎn)量降低，這與前人研究結(jié)果相符。低溫出現(xiàn)越頻繁，極端氣溫越低，持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，凍害越重。綜合考慮冬季最低氣溫（Tn）、≤-3.0 ℃低溫日數(shù)（Tnd）、冷積溫（Tns）為因子，構(gòu)建低溫凍害指數(shù)：

1.3.4 凍害等級(jí)劃分

根據(jù)上述低溫凍害綜合氣候指標(biāo)計(jì)算方法計(jì)算蘇州吳中區(qū)歷年低溫凍害綜合氣候指標(biāo)，綜合歷史災(zāi)情，確定枇杷低溫凍害等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

1.4 構(gòu)建凍害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃可客觀反映某地可能發(fā)生災(zāi)害的概率或超越某一概率的災(zāi)害最大等級(jí)。凍害強(qiáng)度和發(fā)生頻率是表征凍害在地域空間上的差異性規(guī)律和特征的基礎(chǔ)，凍害風(fēng)險(xiǎn)表示如下：

H=∑[DD（]n[]i=1[DD）]Ji×Pi。 （6）

式中：H為凍害致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；Ji、Pi分別表示第i個(gè)凍害強(qiáng)度等級(jí)以及該等級(jí)凍害發(fā)生概率。

綜合考慮江蘇省各等級(jí)凍害發(fā)生的強(qiáng)度及其出現(xiàn)頻率，將枇杷凍害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分為3級(jí)，即高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

1.5 氣候突變?cè)\斷方法

以信噪比檢驗(yàn)霜凍的氣候突變性 [6]，計(jì)算公式如下：

2 結(jié)果與分析

2.1 枇杷凍害發(fā)生規(guī)律

江蘇省枇杷凍害南部明顯輕于北部，環(huán)太湖枇杷栽培區(qū)溫度條件明顯好于沿江和沿海栽培區(qū)，為枇杷的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)提供了良好的溫度保障。由表2可見(jiàn)，近53年中，蘇州凍害發(fā)生計(jì)17年，發(fā)生頻率為32.1%，約3年1遇，其中只有3年是重度災(zāi)害；無(wú)錫凍害發(fā)生計(jì)23年，發(fā)生頻率為43.4%，其中有4年是重度災(zāi)害；南通凍害發(fā)生計(jì)27年，約2年1遇，其中只有4年是重度災(zāi)害；揚(yáng)中凍害發(fā)生計(jì)29年，發(fā)生頻率為54.7%，略高于南通，但其中有6年是重度災(zāi)害；東臺(tái)凍害發(fā)生計(jì)44年，發(fā)生頻率為83.0%，且其中有8年達(dá)到重度災(zāi)害標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 枇杷凍害時(shí)間變化特征

從凍害發(fā)生的年代看，重度凍害集中在20世紀(jì)60年代后期至80年代初期，其中1969年、1970年、1980年重災(zāi)的范圍最廣，危害最重。而21世紀(jì)的2008年、2009年、2012年的凍害只屬于中度或輕度災(zāi)害。利用式（7）診斷江蘇省各站53年[CM（25]冬季低溫凍害指數(shù)氣候突變性。取序列的長(zhǎng)度10年計(jì)算

[FL（2K2]S/N值，全省各站均≥0.67，普遍介于0.85～1.21之間，其中蘇州為0.92，無(wú)錫為1.33，南通為0. 91，揚(yáng)中1.12，東臺(tái)為0.90。為了增加突變信息，本研究取連續(xù)S/N≥0.67的峰值作為突變點(diǎn)（當(dāng)序列長(zhǎng)度取10，S/N值≥0.67，相當(dāng)于t>2.119，達(dá)到95%信度以上的水平），則全省各站均發(fā)生突變，突變時(shí)間大多在20世紀(jì)80年后期至90年代初，即在該時(shí)段枇杷凍害從相對(duì)頻發(fā)期突變成相對(duì)低發(fā)期。

以突變點(diǎn)相對(duì)集中的1988年為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，比較氣候變暖前后凍害發(fā)生情況。圖1和圖2分別為1961—1987年和1988—2013年枇杷重度凍害發(fā)生頻率分布圖，比較可知，重度發(fā)生頻率大于75%的區(qū)域（圖中白色部分），1987年之前覆蓋了淮北及江淮之間北部地區(qū)，而1988年以后，大于75%的區(qū)域明顯縮小，淮北西南部及江淮西北部發(fā)生頻率均低于75%；重度發(fā)生頻率小于25%的區(qū)域（圖中黑色部分），已由江蘇東南部擴(kuò)展至蘇南、南通全部及泰州與揚(yáng)州的西南部。由此可見(jiàn)，冬季氣候變暖后，對(duì)枇杷栽培是極為有利的。

2.3 枇杷凍害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

根據(jù)公式（1）至公式（5）計(jì)算出1961—2013年枇杷各級(jí)低溫凍害發(fā)生頻率，再由公式（6）計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。將研究區(qū)低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)劃為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)3級(jí)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分結(jié)果，采用GIS技術(shù)制作風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖（圖3）。致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值越高，表明發(fā)生低溫凍害的可能性越大，凍害程度越嚴(yán)重。

2.3.1 高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)

江蘇枇杷低溫凍害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)（Ⅰ區(qū)，圖3白色部分，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)在2.02～2.62之間）分布淮北地區(qū)和江淮之間西部地區(qū)，本區(qū)冬季低溫凍害10年9遇，其中重度凍害5年3遇，即使在1988年氣候變暖后，極端最低氣溫也在-13～-18.0 ℃之間，常年≤-3.0 ℃低溫日數(shù)在25～35 d。其主要原因是地勢(shì)低洼，易為冷空氣堆積，加之緯度偏北，凍害發(fā)生時(shí)最低氣溫過(guò)低，且降溫幅度大，可見(jiàn)本區(qū)氣候條件不宜枇杷栽培。

2.3.2 中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)

枇杷低溫凍害中度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)在江淮西部、鹽城市南部、南通市北部（Ⅱ區(qū)，圖3灰色部分，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)在 0.91～2.01之間），本區(qū)冬季低溫凍害發(fā)生頻率跟Ⅰ區(qū)持平略低，但凍害程度降低，重度、中度、輕度低溫凍害發(fā)生頻率比較接近，1988年后，該區(qū)極端最低氣溫在-10.0～-14.0 ℃之間，常年≤-3.0 ℃低溫日數(shù)在15～25 d。近年來(lái)，在江蘇強(qiáng)農(nóng)惠農(nóng)政策的推動(dòng)下，枇杷栽培面積不斷向北延伸，本區(qū)栽培面積不斷增加，但本區(qū)凍害仍然頻繁發(fā)生，如東臺(tái)市輕度以上凍害十有八九，中度以上的凍害2年1遇，即使在氣候變暖以后，極端低溫仍時(shí)有發(fā)生，因此，本區(qū)枇杷擴(kuò)大種植需加強(qiáng)低溫防范。

2.3.3 低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)

枇杷低溫凍害輕度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)在蘇、錫、常及淮北東南部（Ⅲ區(qū)，圖3黑色部分，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)在0.30～0.91之間），該區(qū)重度低溫凍害幾乎不發(fā)生，特別是1988年后，中度低溫凍害也少有發(fā)生，輕度凍害約5年1遇，該區(qū)極端最低氣溫也明顯高于高、中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。1988年氣候變暖后，極端最低雖然也出現(xiàn)過(guò)低至-8.0 ℃左右，但出現(xiàn)次數(shù)少，持續(xù)時(shí)間短，常年≤-3.0 ℃[JP3]低溫日數(shù)只有5～10 d。這主要是由于緯度偏南，凍害發(fā)生時(shí)最低氣溫高于蘇北，此外由于寧鎮(zhèn)山脈的屏障，溧陽(yáng)、宜興、高淳一帶地勢(shì)較高；東山受太湖水體調(diào)節(jié)，減輕了凍害。

3 結(jié)論與討論

江蘇枇杷凍害發(fā)生程度南部明顯輕于北部，環(huán)太湖枇杷栽培區(qū)溫度條件明顯好于沿江和沿海栽培區(qū)，為枇杷的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)提供了良好的溫度保障。隨著冬季氣候的變暖，傳統(tǒng)種植區(qū)凍害有減輕的趨勢(shì)，對(duì)江蘇枇杷栽培是極為有利的。

近年來(lái)，在江蘇強(qiáng)農(nóng)惠農(nóng)政策的推動(dòng)下，江蘇省枇杷生產(chǎn)規(guī)模在不斷增加，栽培范圍在向北延伸至南通市北部、鹽城市南部地區(qū)，該區(qū)屬于枇杷低溫凍害中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，即便是1988年氣候變暖后，常年≤-3.0 ℃低溫日數(shù)在15～25 d，冬季凍害仍會(huì)頻繁發(fā)生，凍害明顯重于傳統(tǒng)種植區(qū)，因此該區(qū)要盡量引種耐寒性較強(qiáng)的品種，積極營(yíng)造小氣候環(huán)境，加強(qiáng)凍害防范。

2010—2012年在蘇州吳中區(qū)金庭鎮(zhèn)衙甪村枇杷防凍害試點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)， 結(jié)果證明，使用建筑鋼管和遮陽(yáng)網(wǎng)在較高的枇杷樹(shù)上搭建防風(fēng)屏障，或者在較矮的枇杷樹(shù)上搭建遮陽(yáng)網(wǎng)棚，溫度可以提高0.5～1.0 ℃，減緩風(fēng)速，降低風(fēng)力，調(diào)節(jié)園間濕度，可以有效減輕凍害、低溫連陰雨、大風(fēng)危害，減輕枇杷花和幼果的寒害，起到?；ū９?，減少落花落果，提高坐果率的作用，保證枇杷優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)；此外，遮陽(yáng)網(wǎng)棚內(nèi)的茶葉和其他經(jīng)濟(jì)作物也有很好的防寒抗凍效果，提高產(chǎn)量和品質(zhì)?？梢?jiàn)，通過(guò)搭建防風(fēng)屏障或遮陽(yáng)網(wǎng)棚可以有效提高枇杷防凍害效果。

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