气候变化对陕西苹果生长适宜性影响.pdf

书书书 李星敏 柏秦凤 朱琳 气候变化对陕西苹果生长适宜性影响 应用气象学报 气候变化对陕西苹果生长适宜性影响 李星敏 柏秦凤 朱 琳 陕西省气象科学研究所 西安 陕西省经济作物气象服务台 西安 摘 要 利用陕西苹果生产基地县及其以北地区气象观测和物候观测资料 采用时间序列分析和专家打分方法 分析 了近 年来影响陕西苹果产量和质量的主要气象因子 花期霜冻和高温日数的变化特征以及气候变化对陕西苹 果生长的气候适宜性评分的影响 结果表明 年平均气温和夏季平均最低气温具有明显的上升趋势 夏季相对湿 度变化不大 近 年 年 年降水量明显少于 年平均值 年 年 年 个 年苹果基地县大部分果区气候适宜性总评分没有明显变化 温度升高 降水减少是研究区域 一些县 区 苹果生长气候适宜性评分变化的主要原因 年以来 月中旬霜冻频率的增加使渭北西部果区和 延安果区遭遇花期冻害的可能性增加 世纪 年代以来 高温日数的增加使果树受高温热害的影响增大 关键词 气候变化 苹果种植区 适宜性 引 言 气候变暖对农业的影响已引起人们普遍关注 气候变暖会使农作物生育进程 产量 品质发生变 化 进而对作物布局和种植结构产生影响 近年来 气候变化对农业的影响已有大量研究 这些工作主 要集中于气候变化对种植制度的影响 气候变化 对作物生长期的影响 气候变率和变化对农作物 产量和发育期的影响 浓度升高 温度升高 降水变化以及极端气候事件对作物生产和产量影响 等 目前 气候变化对苹果生长的影响研究还不 多 一些区域性研究 表明 温度升高使苹果主要生 长季积温增加 生长期速度加快 在一定程度上加快 了果树的老化速度 缩短了苹果盛产期的年限 当前陕西省以苹果为主的果业已成为农村经济 发展最快 效益最好的产业之一 年全省苹果 种植面积已达 产量增至 果区北缘已由原来的延安以南 北移至安塞 至延川及其以北地区 在全球和全国气候变化的大 背景下 陕西省气候特别是陕北黄土高原区变 化明显 气候变化对陕西苹果种植及品质是否 会有影响是政府决策和果业生产者非常关心的问 题 近年来 陕西苹果在果业基地县以北的地区也 有种植 气候变化对苹果种植区域的北扩会有哪些 影响 也是人们关心的问题 本文通过对影响苹果 生长期主要气象因子和气象灾害的变化分析 揭示 气候变化对陕西苹果产量 品质及适宜种植区域的 影响 为当地果业生产应对气候变化提供参考依据 资料与研究区域 选取陕西省苹果生产基地县南界以北共 个 县 区 作为研究区域 图 包括原有 个苹果生 产基地县 区 及其以北地区 文中的果区指原有的 个 苹 果 生 产 基 地 县 不 包括 年的 新增 果 区 所用资料为上述县 区 年年平均 气温 年降水量 夏季相对湿度 夏季平均最低气温 收到 收到再改稿 资助项目 科技部公益性行业项目 西北地区旱作农业对气候变暖的响应特征及其预警和应对技术研究 陕西省 重 大科技专项 第 卷 第 期 年 月 应 用 气 象 学 报 图 研究区域及陕西苹果基地县 阴影 分布 高温日数 月逐日气温等气象资料 年 延安 洛川 铜川 长武 合阳 礼泉和凤翔苹果物候 观测资料 影响苹果产量 质量的气象要素的变化 研究认为 影响陕西苹果产量和质量的主要 气象因子为年平均气温 年降水量 月平均相 对湿度以及 月平均最低气温 年平均气温变化 年平均气温综合反映了温度条件对苹果的影 响 温度过低 果实不能正常成熟 果实小而酸 硬而 不松脆 温度过高 则果肉结构疏松 硬度下降 适 宜苹果栽培的年平均气温为 世界苹 果高产优质产区多在 陕西苹果 基地县年平均气温大都在适宜苹果栽培的年平均气 温范围 苹果基地县南缘西部部分地区年平均气温 为 中东部则为 明显 超出优质范围 而长城沿线以北和白于山区的吴起 志丹则在 略显不足 选择洛川代表延安果区 合阳代表渭北东部果 区 陇县代表渭北西部果区和凤翔代表关中西部果 区 从图 可以看出 果区气温自 年以来均呈 上升趋势 与 年年平均气温相比 世 纪 年代偏低 年代和 年偏 高 尤其是 年各果区年平均气温普遍 偏高 以上 其中延安果区偏高 渭 北西部果区偏高 渭北东部果区偏高 关中果区偏高 左右 苹果基地县 以北区域偏高 果区年平均气温变化 与陕西省年平均气温的变化基本一致 从 年 年 年 个 年平均值的变化来看 研究区域近 年 年 气温平均值明显高于前两个 年 平均值 即犜 犜 犜 应 用 气 象 学 报 第 卷 图 年陕西果区年平均气温变化 直线为趋势线 夏季平均最低气温变化 夏季 月 下同 平均最低气温反映果树在 旺盛生长季节 果实成熟期间夜温对苹果的影响 夜 温低 气温日较差大可提高果实含糖量 有利于着色 夏季平均最低气温在 时为苹果夜温 的最适宜值 研究区域大部分夏季平均最低气温在 适宜范围内 仅基地县南缘的西部 中东部和黄河沿 岸的佳县和吴堡为 超出适宜范围 据洛川 合阳 陇县 凤翔夏季平均最低气温的分析 近 年来研究区域夏季平均最低气温呈上升趋势 但其上升幅度明显小于年平均气温的上升幅度 且 大部地区并未超出 的适宜范围 对于 年夏季平均最低气温高于适宜范围的渭北东 部果区 近 年夏季最低气温的升高 将会对该地 区苹果品质产生不利影响 夏季相对湿度变化 苹果生长期间适宜的空气湿度能促进同化作 用 并对果实品质 病害的发生产生影响 夏季相对 湿度为 时 对苹果生长最为适宜 年夏季研究区域相对湿度除关中 渭北西部果区较适宜范围偏高 陕北北部 和黄河沿岸部分地区较适宜范围偏低 外 其他各地均在适宜范围内 时间序列分析表明 夏季相对湿度自 世纪 年代以后逐渐上升 年代达到最大 渭北西部 关中西部果区相对湿度超出了适宜范围 年代以 后 关中西部果区回到适宜范围 而渭北西部果区仍 比适宜范围高 年平均值与 年代 相比变化不大 各苹果基地县 年夏季相对湿度平 均值与 年相比变化不大 除关中及渭北 部分果区大于 外 其余仍在 的适宜 范围内 年降水量变化 苹果生长期间年降水量为 是最 适宜栽培区 由于陕西黄土高原苹果种植区大 部分无灌溉条件 所以年降水量对苹果的产量 品质 影响至关重要 年平均年降水量 延安以南地区为 延安以北大部分地区不足 与 年平均值相比 世纪 年代苹果 基地县年降水量除渭北东部果区的韩城 白水及关 中的礼泉偏少 外 其余均偏多 以上 年代大部分苹果基地县偏多 年代偏多 年代偏少 年渭北东部及陕北黄河沿岸偏少 其余大部分地区 偏多 从 年平均值变化来看 近 年 年 各苹果基地县降水量明显少于 年 减少幅度为 但比 年值略 少 大部分地区减少幅度不到 苹果基地县 以北地区近 年年降水量明显少于 年 除子洲 绥德 吴堡 清涧 志丹外 其余地区多于 年 苹果基地县以北地区年降水量不 足 一些地方甚至不到 如果没有灌 溉条件 特别是连续干旱年份苹果生长将受到严重 影响 气候变化对陕西苹果区域布局的影响 采用全国苹果种植区划的农业气候指标因子及 评分标准 表 结 合 陕 西 实 际 以 年 年 年 个 年 指标因子的平均值 按照表 的评分标准进行评分 第 期 李星敏等 气候变化对陕西苹果生长适宜性影响 分析近 年来气候变化对其生长适宜性的影响 根据陕西省苹果产量和质量的实际状况 按总评分不 低于 分为优质区 分为适宜区 低于 分 为次适宜区 对陕西苹果种植进行气候适宜性鉴定 表 苹果气候区划因子评分标准 犜 犪 犫 犾 犲 犛 犮 狅 狉 犲犮 狉 犻 狋 犲 狉 犻 狅 狀狅 犳 犮 犾 犻 犿 犪 狋 犻 犮 犳 犪 犮 狋 狅 狉 狊 犳 狅 狉犪 狆 狆 犾 犲狆 犾 犪 狀 狋 犻 狀 犵犱 犲 犿 犪 狉 犮 犪 狋 犻 狅 狀 区划因子范围评分 年平均气温 年降水量 月平均相对湿度 月平均最低气温 从 个时段苹果气候区划适宜性总评分结果来 看 表 大部分苹果基地县评分值没有变化 个别 地点总评分值增加或减少 也都在原来所属级别范 围内 仅在延安北部的靖边 南部的耀县和关中西 部的扶风评分值偏离原有等级 其中靖边由于年平 均气温升高 使总分值升至 分变为适宜区 耀县 和扶风因为年平均气温超过优质范围 分别由原来 的优质区和适宜区变成适宜区和次适宜区 苹果基 地县以北地区 由于年平均气温上升 使苹果种植适 宜性提高 如果对每年苹果生长期的气候因子作评 分 然 后 再 计 算 年 年 年的评分平均值 则苹果基地县中各县 的评分都有所下降 其中延安果区变化不大 渭北西 部果区下降 分 渭北东部和关中果区下降 分 这说明气候变化对果业基地县的平均状况影 响不大 但值得注意的是 世纪 年代以来气象 条件不在苹果生长的最适宜范围内的年份有所增 加 表 不同时段苹果气候适宜性区划评分结果 犜 犪 犫 犾 犲 犜 犺 犲犱 犲 犿 犪 狉 犮 犪 狋 犻 狅 狀犵 狉 犪 犱 犲狅 犳 犮 犾 犻 犿 犪 狋 犻 犮 狊 狌 犻 狋 犪 犫 犻 犾 犻 狋 狔狅 犳犪 狆 狆 犾 犲狆 犾 犪 狀 狋 犻 狀 犵 犻 狀犱 犻 犳 犳 犲 狉 犲 狀 狋狆 犲 狉 犻 狅 犱 狊 站名时段年平均气温 年降水量 月平均相对湿度 月平均最低气温 评分 洛川 年 年 年 延川 年 年 年 陇县 年 年 年 长武 年 年 年 合阳 年 年 年 铜川 年 年 年 凤翔 年 年 年 礼泉 年 年 年 选择洛川 延川代表延安果区 陇县 长武代表 渭北西部果区 合阳 铜川 代表渭北东部果区 凤 翔 礼泉代表关中果区 分析各指标因子的变化对苹 果生长适宜性的影响 应 用 气 象 学 报 第 卷 年平均气温 气温升高对苹果生长适宜性 影响最明显的是渭北东部果区的合阳 年以来 的 年中有 年气温的评分属于次高分 关中果 区的凤翔有 年评分为次高分 其余苹果基地县气 温虽有变化 但仍在最适宜范围内 夏季平均最低气温 变化最明显的是黄河 沿岸和关中果区 年以来延川 合阳夏季平均 最低气温高于 的年份比 年偏多 和 凤翔偏多 陕北和渭北的苹果基 地县几乎都在最适宜范围内 夏季平均相对湿度 年以来 除陇县 变化不大外 其余地方相对湿度不在最适宜范围内 的比率 比 年不在最适宜范围内的比率 偏多 使该项苹果适宜性气象条件的评 分降低 年降水量 年以来 年降水量不在最 适宜范围内的年份 苹果基地县东部和关中果区的 部分地方比 年以前有所增加 而延安果区的洛 川 渭北西部的长武 关中果区的凤翔变化不大 气候变化对苹果气象灾害的影响 气候变化使苹果春季花期霜冻害和夏季高温热 害的出现频率也发生了相应变化 气候变化对高温日数的影响 高温热害常导致果实灼伤 萎缩及畸形果等 对 苹果产量 品质产生显著影响 根据 年 年平均 研究区域 月气温不低于 日 数 除关中西部的宝鸡 岐山和扶风 渭北中东部的 礼泉 富平 蒲城 合阳 韩城 以及黄河沿岸的佳县 吴堡 延川和延长高温日数为 外 其他各地 夏季高温日数均不足 年以来 果区高温 日数的变化具有较好的一致性 图 世纪 年代较多 年代开始减少 年代达到了近 年 来的最少期 年代开始上升 到 年关 中果区和渭北西部果区的高温日数超过了 世纪 年代 随着气候变暖 高温热害已成为陕西苹果 生产中必须关注的问题 图 年果区各地高温日数变化 气候变化对花期霜冻的影响 苹果花蕾期 开花期 坐果及幼果期 若遇到晚 霜冻 会对其产量 质量产生严重影响 研究表明 世纪 年代以来 全国平均终霜冻日期和初霜 冻日期已发生了明显变化 气候变化对果树开花期的影响 在影响苹果开花期早晚的气象条件中 气温影 响最 大 气 温 愈 高 开 花 越 早 反 之 亦 然 以 年苹果物候观测和气象资料 分析发现 苹果开花时间与 月上旬 中旬 下旬和月平均气温 均呈显著负相关 相关系数分别为 和 样本数为 均通过 的显 著性检验 月下旬通过 的显著性检验 这 表明 月气温越高 开花期越早 对 年逐年 月平均气温分析表明 近 年来苹果基地县 月平均气温呈明显上升趋 第 期 李星敏等 气候变化对陕西苹果生长适宜性影响 势 其变化的气候倾向率为 其中 延 安 和 渭 北 东 部 果 区 可 达 以 上 年与 年 月平均气温相比 差异不大 但 年与 年相比 各地均升高了 左右 尤其是近 年与 年相比 增加了 左右 月平均气温的升 高 使果树花期明显提前 渭北东部 关中果区苹果 花期已由 世纪 年代的 月中旬提前至 月上 旬 个别地方个别年份甚至提前至 月底 延安和渭 北西部果区则由 月下旬提前至 月中旬 各 地花期较 年代提前 苹果花期霜冻日数变化 苹果花期耐低温能力差 苹果花蕾出现以后 若 气象观测站气温降至 以下 就有可能发生霜冻 害 由于各地开花期主要出现在 月 分析各代 表站 年不同时段 月各旬日最低气温 低于 及不超过 出现的频数 表 月上 旬各级冻害频数总体呈递减趋势 但渭北西部果区 的耀县 低于 长武 低于 彬县 不超过 陇县 不超过 及关中果区的凤翔近 年 年 冻害频率多于近 年 年 月中旬不同强度等级霜冻出现次数总 体呈增加趋势 尤其是近 年冻害频率多于近 年 有的甚至多于前 年 这表明 受气温升高影 响 花期提前的延安和渭北西部果区遭遇花期冻害 的可能性增大 表 各地不同时段出现冻害的平均日数 单位 犱 犪 犜 犪 犫 犾 犲 犕 犲 犪 狀犱 犪 狔 狊狅 犳 犳 狉 犲 犲 狕 犻 狀 犵 犻 狀 犼 狌 狉 狔 狋 狅犪 狆 狆 犾 犲 狋 狉 犲 犲 狊 犻 狀犱 犻 犳 犳 犲 狉 犲 狀 狋狆 犲 狉 犻 狅 犱 狊 犻 狀狏 犪 狉 犻 狅 狌 狊 狉 犲 犵 犻 狅 狀 狊 狌 狀 犻 狋 犱 犪 站名时段 月上旬 月中旬 月下旬 延安 年 年 年 年 耀县 年 年 年 年 长武 年 年 年 年 彬县 年 年 年 年 合阳 年 年 年 年 洛川 年 年 年 年 凤翔 年 年 年 年 陇县 年 年 年 年 注 表示该数据比邻近的前段数据增大 应 用 气 象 学 报 第 卷 结 论 陕西苹果主产区影响苹果生长的气候因子 中 年平均气温自 年以来是上升的 上升幅度 延安及其以北地区为 关中及渭 北果区为 夏季平均最低气温 的上升幅度小于年平均气温 夏季相对湿度平均值 变化不大 但 年以来 相对湿度不在适宜范围 内的比率有所增加 年降水总体呈减少趋势 近 年年平均降水量明显少于 年平均值 采用全国苹果种植区划的农业气候指标因 子及评分标准 对 年 年 年 个 年苹果生长的气候适应性分 析表明 近 年研究区大部分苹果基地县苹果生长 的气候适宜性评分值都在原来所属级别范围内 对 评分因子的分析表明 年平均气温升高 使关中西部 果区评分值降低 而苹果基地县以北地区评分值升 高 夏季平均最低气温的上升 使黄河沿岸果区和关 中果区该项评分不在最适宜范围内的年份略有增 多 夏季平均相对湿度的变化 使果区该项评分不在 最适宜范围内的年份有所增加 年降水量变化使果 区东部和关中果区的适宜性评分降低 气温升高使果树花期明显提前 各地花期较 世纪 年代提前 由于 年以来 月中旬冻害频率的增加 尤其是近 年冻害频率的 增加 使花期提前的延安和渭北西部果区遭遇花期 冻害的可能性增大 世纪 年代以来 果区夏 季高温日数增加 高温热害已成为陕西苹果生产中 必须关注的问题 参 考 文 献 张厚蠧 中国种植制度对全球气候变化响应的有关问题 气 候变化对我国种植制度的影响 中国农业气象 徐铭志 任国玉 近 年中国气候生长期的变化 应用气象学 报 张强 邓振镛 赵映东 等 全球气候变化对我国西北地区农业 的影响 生态学报 张宇 王石立 王馥棠 气候变化对我国小麦发育及产量可能 影响的模拟研究 应用气象学报 高永刚 顾红 姬菊枝 近 年来黑龙江气候变化对农作物产 量影响的模拟研究 应用气象学报 陈鹏狮 米娜 张玉书 等 气候变化对作物产量影响的研究进 展 作物杂志 蒲金涌 姚小英 姚晓红 气候变暖对甘肃黄土高原苹果物候 期及生长的影响 中国农业气象 任国玉 徐铭志 初子莹 等 近 年中国地面气温变化 气候 与环境研究 任国玉 郭