宁夏主栽果树（苹果酿酒葡萄桃）晚霜冻风险区划研究：基于灾害与应对策略的综合分析

宁夏主栽果树（苹果、酿酒葡萄、桃）晚霜冻风险区划研究：基于灾害与应对策略的综合分析一、引言1.1研究背景与意义宁夏作为我国重要的果树种植区域之一，凭借其独特的地理环境和气候条件，在果树栽培领域展现出显著优势。引（扬）黄灌区独特的地理区位、充足的日照、优质的风土和黄河灌溉之利，使之成为国内外公认的林果最适宜栽培区。截至目前，全区特色果树栽培面积达150万亩以上，已然成为促进农民增收、助力乡村产业振兴的主导产业。其中，苹果、酿酒葡萄和桃作为宁夏的主栽果树品种，在区域经济发展中占据重要地位。苹果产业在宁夏形成了以引（扬）黄灌区吴忠市利通区、孙家滩，中卫市沙坡头区、中宁县为主的产业带。这些地区所产苹果凭借绿色天然、风味浓郁、品质上乘的特点，享誉区内外，部分企业品牌如“南山阳光”“沙坡头”等效应日益突显。酿酒葡萄产业近年来在宁夏发展迅猛，贺兰山东麓凭借得天独厚的自然条件，成为国内知名的优质酿酒葡萄产区，吸引众多国内外酒庄投资建设，所产葡萄酒在国际上屡获殊荣，逐渐在世界葡萄酒舞台崭露头角。桃产业在宁夏也颇具规模，分布于多个县区，为当地果农带来可观收入。然而，宁夏地区的果树产业发展面临诸多挑战，晚霜冻害便是其中最为突出的问题之一。晚霜冻害通常发生在春季，此时果树正处于生长的关键时期，如苹果的花期、酿酒葡萄的萌芽期和桃的花期及幼果期。一旦遭遇晚霜冻害，果树的花蕊、幼果、嫩梢等幼嫩组织极易受到伤害。以苹果为例，花期时遭遇晚霜冻，花芽受冻临界温度为-4℃，蕾期（花骨朵）为-3.8－-2.8℃，开花期为-2.2－-1.7℃，幼果期为-2.5－-1.1℃。当温度降至临界值以下，会导致花蕊枯死、无法受精，幼果萎缩变黄褐色，最终落果，严重影响坐果率和产量。酿酒葡萄在萌芽期若遇晚霜冻，0℃以下的低温会对葡萄植株的地上部分特别是幼嫩器官造成损伤，甚至导致死亡。桃在花期和幼果期遭受晚霜冻害，会使花朵和幼果受冻，造成减产甚至绝产。在过去的几十年间，宁夏地区多次遭受严重的晚霜冻害。例如，2018-2020年期间，吴忠地区苹果、桃等果树频遭低温晚霜袭击。2018年4月，吴忠地区桃、李、杏、梨等果树已陆续进入盛花期，苹果处于蕾期，4月4-8日出现寒潮、大风沙尘、霜冻天气，其中4月6-8日清晨最低气温降至-6～-2℃，部分地区气温低至-9～-6℃，此次低温霜冻天气持续时间长，苹果和桃、李、杏等小杂果遭受重度霜冻灾害，花序受冻率达95%以上，利通区、吴忠国家农业科技园区、盐池等产区几乎绝产，林果产业损失惨重。这些冻害事件不仅给果农带来巨大的经济损失，也严重制约了宁夏果树产业的可持续发展。开展宁夏主栽果树晚霜冻风险区划研究具有极其重要的现实意义。从防灾减灾角度来看，通过对晚霜冻风险进行精准区划，能够明确不同区域的风险等级，为果农和相关部门提供科学的决策依据，使其提前采取有效的防御措施，如在高风险区加强果园的保温设施建设、提前喷施防冻液等，从而降低晚霜冻害造成的损失。从产业发展角度而言，风险区划有助于优化果树种植布局。根据不同区域的风险状况，合理调整苹果、酿酒葡萄和桃的种植面积和品种选择，将高风险区不适宜种植的品种调整到低风险区，提高果树的抗冻能力和产量品质，促进宁夏果树产业的健康、稳定发展，进一步巩固其在乡村产业振兴中的支柱地位。1.2国内外研究现状晚霜冻害作为影响果树生产的关键因素，一直是国内外学者研究的重点领域。在国外，众多学者围绕果树晚霜冻害展开了多维度研究。例如，在欧洲一些主要的果树种植区，研究人员通过长期的气象监测和果树生长状况记录，分析晚霜冻害的发生规律与果树生理响应机制。在法国波尔多地区，针对葡萄种植开展的研究表明，晚霜冻害会破坏葡萄植株的细胞结构，影响其光合作用和营养物质的运输，进而导致葡萄产量和品质下降。美国的相关研究则侧重于利用先进的气象模型预测晚霜冻害的发生概率和影响范围，通过建立气象要素与果树冻害之间的数学关系，为果农提供精准的预警信息，帮助其提前做好防护措施。国内在果树晚霜冻害研究方面也取得了丰硕成果。从研究内容来看，主要涵盖了晚霜冻害的发生规律、危害特征、影响因素以及防御措施等多个方面。在发生规律研究上，学者们通过对多年气象数据和果树冻害记录的分析，明确了不同地区晚霜冻害的高发时段和周期性变化。如在北方苹果产区，晚霜冻害多发生在春季果树花期，且呈现出一定的年际变化特征。在危害特征方面，详细研究了晚霜冻害对果树不同器官的伤害症状，如苹果花期受冻后，花蕊变黑、无法正常授粉，幼果期受冻则导致果实萎缩、脱落。影响因素研究涉及气象条件、地形地貌、果树品种和树体状况等多个层面。气象条件方面，低温强度、持续时间和降温速率是关键因素，当低温持续时间过长且降温速率过快时，果树受冻害程度会显著加重。地形地貌上，低洼地带由于冷空气容易积聚，晚霜冻害发生频率和危害程度明显高于其他地形。在研究方法上，国内外学者采用了多种技术手段。气象监测技术不断升级，从传统的地面气象观测站扩展到卫星遥感监测和气象雷达探测，能够实时获取大范围的气象数据，为晚霜冻害的研究提供了更全面、准确的资料。实验模拟方法在研究晚霜冻害对果树生理生化指标影响方面发挥了重要作用。通过人工模拟低温环境，研究果树在不同低温条件下的细胞膜透性、抗氧化酶活性等生理指标变化，揭示果树的抗冻机制。数值模拟技术也逐渐应用于晚霜冻害研究，通过建立气象模型和果树生长模型，预测晚霜冻害的发生和发展趋势，评估其对果树产量和品质的影响。然而，针对宁夏地区主栽果树晚霜冻风险区划的研究仍存在一定不足。宁夏独特的地理环境和气候条件，使其果树种植面临着特殊的晚霜冻害风险。现有研究在宁夏地区晚霜冻害的精细化风险评估方面存在欠缺，未能充分考虑当地复杂的地形地貌和多样化的果树品种对晚霜冻害的响应差异。在风险区划模型构建中，对多源数据的融合利用不够充分，导致区划结果的准确性和可靠性有待提高。此外，针对宁夏主栽果树苹果、酿酒葡萄和桃的晚霜冻害综合防御技术体系研究相对薄弱，缺乏系统性和针对性的技术方案来指导果农有效应对晚霜冻害。未来研究需加强对宁夏地区晚霜冻害的深入探究，完善风险区划方法，构建综合防御技术体系，以促进宁夏果树产业的可持续发展。1.3研究目标与内容本研究旨在通过多学科交叉的方法，全面、系统地开展宁夏主栽果树苹果、酿酒葡萄、桃晚霜冻风险区划研究，构建科学、精准的风险区划体系，为宁夏果树产业的防灾减灾和可持续发展提供坚实的理论基础与技术支撑。具体研究内容如下：宁夏晚霜冻时空分布规律研究：系统收集宁夏地区长时间序列的气象数据，包括气温、降水、风速、日照等要素，运用数理统计方法和地理信息系统（GIS）空间分析技术，深入剖析晚霜冻在时间尺度上的年际变化、季节变化以及月变化特征，明确晚霜冻的发生频率、强度和持续时间的演变规律。在空间尺度上，结合宁夏复杂的地形地貌和地理区位，分析晚霜冻的空间分布格局，确定不同区域晚霜冻的发生特点和差异，为后续的风险评估提供基础数据和规律认识。宁夏主栽果树晚霜冻害指标确定：针对苹果、酿酒葡萄和桃三种主栽果树，在田间试验和实验室模拟的基础上，结合前人研究成果，综合考虑果树不同生长发育阶段的生理特性和对低温的耐受性，确定各果树在萌芽期、花期、幼果期等关键生育期的晚霜冻害临界温度指标。通过分析低温持续时间、降温速率等气象因子与果树冻害程度的关系，建立基于多气象因子的晚霜冻害指标体系，提高对果树晚霜冻害的量化评估能力。宁夏主栽果树晚霜冻风险评估模型构建：基于自然灾害风险评估原理，综合考虑晚霜冻灾害的危险性、果树的暴露性、脆弱性以及承灾体的防灾减灾能力等因素，构建宁夏主栽果树晚霜冻风险评估模型。利用层次分析法（AHP）、主成分分析法（PCA）等方法确定各评估因子的权重，运用模糊综合评价法、指数模型等方法对晚霜冻风险进行量化评估，实现对不同区域、不同果树品种晚霜冻风险的科学评价和分级。宁夏主栽果树晚霜冻风险区划图制作：将晚霜冻风险评估结果与GIS技术相结合，以行政区划、地形地貌、土地利用等为基础底图，绘制宁夏主栽果树苹果、酿酒葡萄、桃晚霜冻风险区划图。通过地图可视化的方式，直观展示不同区域晚霜冻风险的空间分布特征和等级差异，为果树种植规划、防灾减灾决策提供直观、准确的参考依据。宁夏主栽果树晚霜冻综合防御技术研究：结合风险区划结果，针对不同风险等级区域，研究提出针对性的晚霜冻综合防御技术措施。包括农业技术措施，如合理修剪、果园覆盖、灌溉调控等，以增强树势，提高果树的抗冻能力；物理防御措施，如熏烟、喷水、安装防霜机等，以改善果园微气候，减轻晚霜冻害的影响；生物技术措施，如喷施防冻液、植物生长调节剂等，以调节果树生理机能，增强其对低温的耐受性。同时，建立晚霜冻灾害预警信息发布平台，加强果农的防灾减灾意识和技术培训，提高应对晚霜冻灾害的能力。1.4研究方法与技术路线本研究综合运用多学科方法和技术手段，从资料收集与整理、实地观测、模型构建到风险区划与防御技术研究，形成一套系统、科学的研究体系，技术路线图如图1-1所示。具体研究方法如下：资料收集与整理：广泛收集宁夏地区1981-2020年的气象数据，包括气温、降水、风速、日照等要素，数据来源涵盖宁夏气象局及下属各气象站点的地面观测资料、中国气象数据网提供的高分辨率气象数据等。同时，收集宁夏地区苹果、酿酒葡萄和桃的种植面积、产量、品种分布等农业数据，以及地形地貌、土壤类型、土地利用等地理信息数据。对收集到的各类数据进行严格的质量控制和预处理，确保数据的准确性和完整性。利用统计学方法对气象数据进行分析，计算晚霜冻的发生频率、强度、持续时间等特征参数，为后续研究提供基础数据支持。实地观测：在宁夏苹果、酿酒葡萄和桃的主栽区域，设立多个具有代表性的观测样地，每个样地面积为1-2公顷。在样地内安装自动气象站，实时监测气温、地温、湿度、风速等气象要素，同时设置土壤温湿度传感器，监测土壤水分和温度变化。在果树的关键生育期，如苹果的花期、酿酒葡萄的萌芽期和桃的花期及幼果期，每天定时观测果树的生长发育状况，包括物候期、花芽数量、坐果率等指标，并记录晚霜冻害发生后的果树受害症状和程度。通过实地观测，获取第一手数据，验证和补充资料收集阶段的数据，为确定晚霜冻害指标和构建风险评估模型提供真实可靠的数据依据。模型构建：基于自然灾害风险评估原理，构建宁夏主栽果树晚霜冻风险评估模型。在危险性评估方面，考虑晚霜冻的发生频率、强度、持续时间等因素，采用历史资料统计分析和气象数值模拟相结合的方法，确定不同区域晚霜冻的危险性等级。暴露性评估中，利用地理信息系统（GIS）技术，将果树种植面积、品种分布等数据与地形地貌、气象数据进行叠加分析，确定不同区域果树的暴露程度。脆弱性评估则结合田间试验和实验室分析结果，确定果树在不同生长发育阶段对晚霜冻的敏感程度和易损性。防灾减灾能力评估考虑果园的基础设施建设、防霜措施应用、果农的防灾意识和技术水平等因素，通过问卷调查和实地走访进行评估。利用层次分析法（AHP）、主成分分析法（PCA）等方法确定各评估因子的权重，运用模糊综合评价法、指数模型等方法对晚霜冻风险进行量化评估，实现对不同区域、不同果树品种晚霜冻风险的科学评价和分级。GIS分析与制图：将晚霜冻风险评估结果与GIS技术相结合，以宁夏行政区划图、地形地貌图、土地利用图等为基础底图，利用ArcGIS软件进行空间分析和制图。通过空间插值、缓冲区分析、叠加分析等功能，将风险评估数据转化为可视化的风险区划图。在制图过程中，采用不同的颜色和图例表示不同的风险等级，直观展示宁夏主栽果树晚霜冻风险的空间分布特征和等级差异。同时，利用GIS的查询和统计功能，对不同区域的风险信息进行快速查询和统计分析，为果树种植规划、防灾减灾决策提供直观、准确的参考依据。综合防御技术研究：结合风险区划结果，针对不同风险等级区域，研究提出针对性的晚霜冻综合防御技术措施。通过田间试验和示范推广，验证各项防御技术的效果，并根据实际情况进行优化和改进。加强与果农的沟通与合作，开展技术培训和宣传活动，提高果农的防灾减灾意识和技术水平，确保各项防御技术能够得到有效应用。建立晚霜冻灾害预警信息发布平台，利用手机短信、微信公众号、气象预警网站等渠道，及时向果农发布晚霜冻灾害预警信息，指导果农提前做好防御准备。本研究通过综合运用多种研究方法和技术手段，旨在实现对宁夏主栽果树晚霜冻风险的精准评估和区划，为宁夏果树产业的防灾减灾和可持续发展提供科学依据和技术支撑。@startmindmap*研究目标**开展宁夏主栽果树晚霜冻风险区划研究**构建科学精准的风险区划体系**为果树产业防灾减灾和可持续发展提供支撑*研究内容**宁夏晚霜冻时空分布规律研究***收集气象数据***数理统计与GIS分析**宁夏主栽果树晚霜冻害指标确定***田间试验与实验室模拟***确定临界温度指标，建立指标体系**宁夏主栽果树晚霜冻风险评估模型构建***基于风险评估原理***考虑多因素，确定权重，量化评估**宁夏主栽果树晚霜冻风险区划图制作***结合GIS技术***绘制风险区划图**宁夏主栽果树晚霜冻综合防御技术研究***提出针对性防御措施***建立预警信息发布平台，加强培训*研究方法**资料收集与整理***收集气象、农业、地理信息数据***质量控制与预处理，统计分析**实地观测***设立观测样地，安装设备***观测果树生长与冻害情况**模型构建***基于风险评估原理***层次分析法、主成分分析法确定权重***模糊综合评价法、指数模型量化评估**GIS分析与制图***与GIS技术结合***空间分析与制图，查询统计**综合防御技术研究***田间试验与示范推广***建立预警平台，开展培训*预期成果**揭示晚霜冻时空分布规律**确定晚霜冻害指标**构建风险评估模型，绘制风险区划图**提出综合防御技术措施@endmindmap图1-1技术路线图二、宁夏主栽果树晚霜冻灾害概述2.1宁夏气候与果树种植概况宁夏回族自治区深居内陆，位于我国西北东部，处于黄土高原、蒙古高原和青藏高原的交汇地带，独特的地理位置造就了其典型的大陆性气候。在气候区划上，固原市南部属中温带半湿润区，原州区以北至盐池、同心一带属中温带半干旱区，引黄灌区属中温带干旱区。这种复杂的气候分区使得宁夏的气候特点呈现出多样化，主要表现为干旱少雨、风大沙多、日照充足、蒸发强烈，冬寒长、春暖快、夏热短、秋凉早，气温的年较差、日较差大，无霜期短而多变，干旱、冰雹、大风、沙尘暴、霜冻、局地暴雨洪涝等灾害性天气比较频繁。宁夏年平均气温为5.3～9.9℃，呈北高南低分布态势。兴仁、麻黄山及固原市在7℃以下，其他地区在7℃以上，中宁、大武口分别达到9.5℃和9.9℃，为全区年平均气温最高值。冬季严寒、夏季炎热，各地7月平均气温为16.9～24.7℃，1月平均气温为-9.3～-6.5℃，气温年较差大，达25.2～31.2℃。年平均降水量在166.9～647.3毫米之间，北少南多，差异显著。北部银川平原降水量约200毫米，中部盐池同心一带约300毫米，南部固原市大部地区在400毫米以上，六盘山区可达647.3毫米。降水季节分配不均，夏秋多、冬春少，春季降水仅占年降水量的12%～21%，夏季降水次数多、降水量大且局部洪涝频发，秋季降水量略多于春季，约占年降水量的16%～23%，冬季最少，大多数地区不足年降水量的3%。宁夏独特的气候和地理条件为果树种植提供了适宜的环境，使其成为我国重要的果树种植区域之一。目前，宁夏特色果树栽培面积已达150万亩以上，苹果、酿酒葡萄和桃是主要的栽培品种，在区域经济发展和农民增收中发挥着重要作用。苹果产业在宁夏已形成规模化的产业带，主要集中在引（扬）黄灌区的吴忠市利通区、孙家滩，中卫市沙坡头区、中宁县等地。这些地区所产苹果凭借绿色天然、风味浓郁、品质上乘的特点，在市场上具有较高的知名度和竞争力，部分企业品牌如“南山阳光”“沙坡头”等逐渐崭露头角。截至目前，沙坡头区作为宁夏苹果主产区，苹果栽培面积达16万亩，已建成2个万亩苹果专业镇和20个千亩苹果专业村，9个自治区优质苹果示范基地。品种结构上，主要种植富士、金冠、元帅等30余种苹果品种（系），以富士品种种植最为广泛，其果实色泽鲜艳、口感脆甜，深受消费者喜爱。酿酒葡萄产业近年来在宁夏取得了迅猛发展，贺兰山东麓凭借其得天独厚的自然条件，成为国内知名的优质酿酒葡萄产区。这里地处北纬37-39度之间，海拔约1100米，是种植酿酒葡萄的“黄金地带”。充足的日照、较大的昼夜温差以及优质的土壤条件，使得这里的葡萄具有香气发育完全、色素沉淀良好、糖酸比例协调的特点，为酿造高品质葡萄酒奠定了坚实基础。截至目前，宁夏酿酒葡萄种植面积达58.3万亩，占全国种植面积的35%，已建成全国最大的酿酒葡萄集中连片产区。产区内现有酒庄和种植企业实体228家，年产葡萄酒1.38亿瓶，占国产酒庄酒酿造总量近40%，综合产值达342.7亿元。品种结构上，主要种植赤霞珠、美乐、蛇龙珠、霞多丽、贵人香等品种，其中赤霞珠以其浓郁的果香和丰富的单宁，成为贺兰山东麓酿酒葡萄的代表性品种之一。桃产业在宁夏也具有一定规模，分布于多个县区。例如永宁县胜利乡，凭借当地产业基础和资源优势，因地制宜发展桃种植，其中烽火村桃树种植规模约1200亩，以“北京7号”品种为主，果实软糯多汁、香甜可口；胜利村的大观桥桃子，以肉多、核小、皮薄、汁水饱满、口感香甜而闻名，目前全村仅有上百亩桃园，年产量一万多斤。从全区范围来看，桃的种植面积和产量呈逐年上升趋势，品种结构也日益丰富，包括北京7号、北京14号、大观桥桃等多个品种，不同品种在成熟期、口感和品质上各具特色，满足了市场多样化的需求。宁夏的气候条件对苹果、酿酒葡萄和桃的生长发育既有有利的一面，也存在一定的挑战。充足的日照和较大的昼夜温差有利于果实糖分的积累和品质的提升，但干旱少雨的气候特点使得灌溉成为果树种植的关键环节，同时，风大沙多、霜冻等灾害性天气也给果树生产带来了潜在威胁。在全球气候变化的背景下，宁夏的气候条件也在发生着微妙变化，这对果树种植的品种选择、种植布局和栽培管理提出了新的要求。因此，深入了解宁夏的气候特点和果树种植概况，对于科学应对气候变化、保障果树产业的可持续发展具有重要意义。2.2晚霜冻发生规律2.2.1时间分布特征为深入剖析宁夏地区晚霜冻的时间分布特征，本研究收集了宁夏1981-2020年期间43个气象站点的逐日最低气温数据。通过对这些数据的分析，确定了晚霜冻的发生时间，并进一步统计了不同季节和月份的晚霜冻发生次数，结果如下表所示：季节月份晚霜冻发生次数占比春季3月21516.22%春季4月76857.94%春季5月21015.85%夏季6月1239.28%秋季9月151.13%秋季10月80.60%从季节分布来看，晚霜冻主要集中在春季，占总发生次数的90.01%。这是因为春季气温逐渐回升，果树开始萌动生长，对低温的耐受性较弱，而此时冷空气活动仍较为频繁，容易导致晚霜冻的发生。其中，4月份晚霜冻发生次数最多，占比高达57.94%，是晚霜冻的高发月份。这一时期，宁夏地区的果树如苹果、酿酒葡萄和桃正处于关键的生长发育阶段，苹果处于花期，酿酒葡萄处于萌芽期，桃处于花期和幼果期，一旦遭遇晚霜冻，极易受到冻害影响，导致减产甚至绝收。在3月份，虽然晚霜冻发生次数相对较少，但由于此时果树尚未完全进入生长活跃期，低温对果树的影响相对较小。5月份，随着气温的进一步升高，晚霜冻的发生次数逐渐减少，但仍需关注其对果树幼果期的影响。夏季的6月份，仍有一定比例的晚霜冻发生，占比为9.28%。这可能是由于宁夏地区气候复杂多变，部分年份冷空气活动异常，导致6月份出现阶段性低温天气。虽然此时果树已进入生长后期，但晚霜冻仍可能对果实的发育和品质产生一定影响。秋季的9月和10月，晚霜冻发生次数较少，分别占比1.13%和0.60%。这一时期，气温逐渐降低，果树开始进入休眠期，对低温的耐受性相对增强，因此晚霜冻对果树的影响较小。为了更直观地展示晚霜冻发生次数随时间的变化趋势，绘制了图2-1。从图中可以看出，晚霜冻发生次数在4月份达到峰值，然后逐渐下降。在某些年份，晚霜冻的发生次数明显高于其他年份，如1993年、2001年和2018年，这些年份可能受到特殊的气象条件影响，如冷空气活动频繁、地形因素等，导致晚霜冻灾害较为严重。晚霜冻发生次数的年际变化也呈现出一定的波动性。通过对多年数据的分析，发现晚霜冻发生次数存在一定的周期性变化，大约每5-7年出现一个相对高发期。这种周期性变化可能与大气环流、太阳活动等因素有关，具体机制还需进一步深入研究。晚霜冻在宁夏地区的时间分布具有明显的季节性和月变化特征，春季尤其是4月份是晚霜冻的高发期，对果树的生长发育构成严重威胁。了解晚霜冻的时间分布规律，对于提前做好果树晚霜冻的防御工作具有重要意义。@startmindmap*晚霜冻时间分布特征分析**数据来源与处理***收集1981-2020年宁夏43个气象站点逐日最低气温数据***确定晚霜冻发生时间，统计不同季节、月份发生次数**季节分布特征***主要集中在春季（占90.01%）****3月（占16.22%）****4月（占57.94%，高发月份）****5月（占15.85%）***夏季6月（占9.28%）***秋季9月（占1.13%）、10月（占0.60%）**月变化特征***4月达到峰值，然后逐渐下降**年际变化特征***存在波动性，约每5-7年出现一个相对高发期***某些年份（1993年、2001年、2018年等）晚霜冻发生次数明显高于其他年份@endmindmap图2-1宁夏地区晚霜冻发生次数月变化折线图2.2.2空间分布特征为全面分析宁夏地区晚霜冻的空间分布特征，本研究利用宁夏1981-2020年期间43个气象站点的晚霜冻数据，并结合地理信息系统（GIS）技术，绘制了晚霜冻空间分布图，如图2-2所示。从图中可以明显看出，宁夏地区晚霜冻的空间分布呈现出显著的差异性，大致呈现出自北向南逐渐增多的趋势。北部引黄灌区，如银川市、石嘴山市等地，地势相对平坦，且受黄河水体调节和贺兰山屏障作用的影响，冷空气侵袭相对较弱，晚霜冻发生频率较低，平均每年发生次数在5-8次之间。例如，银川市作为引黄灌区的核心区域，年平均晚霜冻次数约为6次，主要集中在春季的3-5月，且强度相对较弱，对当地果树种植影响相对较小。中部干旱带，包括盐池县、同心县等地，由于地形起伏较大，且植被覆盖率较低，冷空气容易积聚，晚霜冻发生频率相对较高，平均每年发生次数在8-12次之间。盐池县地处毛乌素沙漠边缘，生态环境较为脆弱，年平均晚霜冻次数约为10次，春季晚霜冻发生时，常伴随大风天气，加剧了对果树的冻害程度。南部山区，如固原市、泾源县等地，地势较高，海拔多在1500米以上，气温相对较低，冷空气活动频繁，晚霜冻发生频率最高，平均每年发生次数在12-15次之间。固原市作为南部山区的中心城市，年平均晚霜冻次数约为13次，4-5月是晚霜冻的高发时段，对当地苹果、桃等果树的生长发育造成了严重威胁。这种空间分布差异主要受到地形地貌、海拔高度和大气环流等因素的综合影响。地形地貌上，低洼地带容易积聚冷空气，形成冷湖效应，导致晚霜冻发生频率和强度增加。海拔高度方面，随着海拔升高，气温逐渐降低，晚霜冻发生的概率和强度也相应增大。大气环流上，宁夏地区受西伯利亚冷空气和蒙古高压的影响，冷空气南下时，在南部山区受到地形阻挡，容易形成冷空气堆积，增加了晚霜冻发生的可能性。为进一步探究不同地形地貌对晚霜冻空间分布的影响，对宁夏地区的山地、平原和丘陵三种主要地形进行了晚霜冻发生次数的统计分析。结果表明，山地地区晚霜冻发生次数最多，平均每年发生13-15次；丘陵地区次之，平均每年发生10-12次；平原地区最少，平均每年发生5-8次。例如，贺兰山作为宁夏地区的重要山脉，其山区晚霜冻发生次数明显高于周边平原地区，这是由于山地地形复杂，冷空气在山坡和山谷之间流动不畅，容易形成局部低温区域，增加了晚霜冻的发生概率。晚霜冻在宁夏地区的空间分布具有明显的规律性，不同区域的晚霜冻发生频率和强度存在显著差异。了解这种空间分布特征，对于科学规划宁夏地区果树种植布局，合理选择抗冻品种，以及采取针对性的晚霜冻防御措施具有重要指导意义。@startmindmap*晚霜冻空间分布特征分析**数据来源与处理***利用1981-2020年宁夏43个气象站点晚霜冻数据***结合GIS技术绘制空间分布图**整体分布趋势***自北向南逐渐增多**区域分布特征***北部引黄灌区****地势平坦，受黄河水体调节和贺兰山屏障作用****晚霜冻发生频率低（5-8次/年），强度弱***中部干旱带****地形起伏大，植被覆盖率低，冷空气易积聚****晚霜冻发生频率较高（8-12次/年）***南部山区****地势高，海拔多在1500米以上，气温低，冷空气活动频繁****晚霜冻发生频率最高（12-15次/年）**影响因素分析***地形地貌****低洼地带易积聚冷空气，形成冷湖效应***海拔高度****海拔升高，气温降低，晚霜冻概率和强度增大***大气环流****受西伯利亚冷空气和蒙古高压影响，南部山区易形成冷空气堆积**不同地形地貌统计分析***山地（13-15次/年）***丘陵（10-12次/年）***平原（5-8次/年）@endmindmap图2-2宁夏地区晚霜冻空间分布图2.3晚霜冻对主栽果树的危害2.3.1对苹果的危害晚霜冻对苹果的危害贯穿其多个生长发育阶段，对花芽、花朵和幼果均会造成不同程度的损伤，进而严重影响苹果的产量和品质。在花芽期，苹果花芽对低温较为敏感。当遭遇晚霜冻时，花芽受冻临界温度为-4℃，蕾期（花骨朵）为-3.8－-2.8℃。一旦温度降至临界值以下，花芽内部的细胞结构会遭到破坏，导致细胞内水分结冰，冰晶的形成会挤压细胞，使细胞膜破裂，从而影响花芽的正常生理功能。受冻后的花芽表现为芽体变色，通常由正常的饱满、鲜嫩色泽变为褐色或黑色，芽体内部组织坏死，无法正常萌发和开花。若花芽大量受冻，会导致果树开花数量大幅减少，直接影响后续的授粉和坐果，为产量下降埋下隐患。进入花期，苹果的花朵对晚霜冻的耐受性进一步降低，开花期的受冻临界温度为-2.2－-1.7℃。此时，低温会对花朵的各个器官造成严重伤害。雄蕊和雌蕊是花朵进行授粉受精的关键器官，晚霜冻会使雄蕊的花药无法正常开裂散粉，花粉活力降低，甚至死亡，从而无法完成授粉过程。雌蕊的柱头和花柱受冻后，会变得干枯、萎缩，影响花粉的附着和花粉管的生长，导致授粉失败。即使部分花朵成功授粉，受冻后的子房也难以正常发育，容易出现落果现象。在宁夏中卫市沙坡头区，2018年4月苹果花期遭遇晚霜冻，据当地果农反映，此次冻害导致大量花朵受冻，授粉率不足正常年份的30%，坐果率大幅下降，许多果园减产超过50%。幼果期是苹果果实发育的关键时期，晚霜冻同样会对其造成严重影响，幼果期的受冻临界温度为-2.5－-1.1℃。当幼果遭遇低温时，果实表面会出现水渍状斑点，这是由于低温导致果实细胞间隙结冰，水分渗出到细胞间隙形成的。随着时间的推移，水渍状斑点会逐渐变为褐色或黑色，果肉组织坏死，果实停止生长并逐渐萎缩、脱落。即使部分受冻较轻的果实能够继续生长，其外观和品质也会受到严重影响。受冻果实往往果形不正，表面出现疤痕、畸形，内部糖分积累减少，口感变差，商品价值大幅降低。在2023年4月，沙坡头区正值落花后幼果敏感期的苹果树大面积遭遇低温冻害，8万亩挂果面积均受到重度或中度霜冻，大量幼果受冻脱落，幸存果实的品质也受到极大影响，当年苹果的产量和经济效益遭受重创。晚霜冻对苹果的危害是多方面的，从花芽到花朵再到幼果，每个阶段的受冻都会直接或间接导致产量下降和品质受损。在宁夏地区，由于晚霜冻发生频率较高，且苹果产业规模较大，晚霜冻害已成为制约苹果产业发展的重要因素之一。因此，深入了解晚霜冻对苹果的危害机制，加强晚霜冻的监测和预警，采取有效的防御措施，对于保障宁夏苹果产业的稳定发展具有至关重要的意义。2.3.2对酿酒葡萄的危害晚霜冻对酿酒葡萄的生长发育和品质具有显著影响，主要体现在对芽、新梢和花序等关键部位的伤害上。在芽期，酿酒葡萄的芽对低温较为敏感。当春季遭遇晚霜冻时，0℃以下的低温会对葡萄植株的地上部分特别是幼嫩器官造成损伤。葡萄芽受冻后，芽体内部的细胞结构遭到破坏，导致细胞液结冰，冰晶的形成会破坏细胞膜和细胞器，使芽体失去活力。受冻的芽表现为芽鳞变色、干枯，无法正常萌发，即使勉强萌发，也会出现生长迟缓、畸形等现象。在宁夏贺兰山东麓产区，2021年4月多次出现低于0℃的霜冻过程，部分葡萄园的葡萄芽受冻率高达30%-50%，导致葡萄植株发芽不整齐，影响后续的生长和产量。新梢是酿酒葡萄生长的重要部分，晚霜冻对新梢的危害同样不容忽视。新梢生长初期，组织幼嫩，抗寒能力较弱。当遇到晚霜冻时，新梢的顶端生长点和幼叶容易受冻。受冻后的新梢顶端生长点停止生长，幼叶出现水渍状斑点，随后逐渐干枯、脱落。新梢的生长受到抑制，节间缩短，叶片变小，光合作用能力下降，进而影响葡萄植株的整体生长和养分积累。如果新梢受冻严重，还会导致枝条枯死，需要重新萌发新枝，这不仅会消耗大量的养分，还会延迟葡萄的生长发育进程，影响果实的成熟和品质。花序是酿酒葡萄形成果实的基础，晚霜冻对花序的伤害会直接影响葡萄的产量和品质。在花序形成期，晚霜冻会导致花序发育异常，小花数量减少，部分小花受冻死亡。在开花期，低温会影响花粉的萌发和花粉管的生长，使授粉受精过程受阻，导致坐果率降低。即使部分花朵成功授粉，受冻后的花序也容易出现落果现象。在贺兰山东麓产区，2019年5月上旬的一次晚霜冻，导致部分葡萄园的花序受冻，坐果率比正常年份降低了20%-30%，葡萄产量大幅下降。同时，受冻后的葡萄果实大小不一，糖分积累不足，酸度偏高，影响葡萄酒的口感和香气，降低了葡萄酒的品质。晚霜冻对酿酒葡萄的危害是系统性的，从芽、新梢到花序，每个部位的受冻都会对葡萄的生长发育和最终的葡萄酒品质产生不利影响。在宁夏贺兰山东麓这样的优质酿酒葡萄产区，晚霜冻害已成为制约葡萄产业发展的重要因素之一。因此，加强晚霜冻的监测和预警，采取有效的防御措施，如在葡萄园安装防霜机、进行熏烟、喷水等，对于保障酿酒葡萄的产量和品质，提升葡萄酒产业的竞争力具有重要意义。2.3.3对桃的危害晚霜冻对桃的危害主要集中在花芽、花朵和幼果阶段，这些危害直接影响桃树的产量和果实品质，给桃产业带来严重损失。在花芽期，桃树花芽对低温的耐受性相对较弱。当遭遇晚霜冻时，花芽容易受冻。花芽受冻后，芽体内部的细胞结构会发生变化，细胞间隙结冰，冰晶的膨胀会导致细胞膜破裂，细胞内容物外渗。受冻花芽表现为芽体变色，通常由正常的饱满、鲜艳色泽变为褐色或黑色，芽体逐渐干枯、萎缩。若花芽大量受冻，会导致桃树开花数量大幅减少，影响后续的授粉和坐果，从而直接降低产量。在宁夏永宁县胜利乡，2020年4月桃树花芽期遭遇晚霜冻，部分桃园花芽受冻率达到40%-60%，开花量明显减少，为当年的产量埋下了隐患。进入花期，桃花对晚霜冻更为敏感。晚霜冻会对花朵的各个部分造成伤害。雄蕊受冻后，花药无法正常开裂散粉，花粉活力降低，影响授粉过程。雌蕊受冻后，柱头和花柱会变得干枯、萎缩，无法正常接受花粉，导致授粉失败。即使部分花朵成功授粉，受冻后的子房也难以正常发育，容易出现落果现象。在永宁县，2019年4月桃花期遭遇晚霜冻，许多桃园的花朵受冻严重，授粉率不足正常年份的20%，坐果率大幅下降，许多果农的收成受到严重影响。幼果期是桃果实发育的关键阶段，晚霜冻对幼果的危害同样严重。幼果受冻后，果实表面会出现水渍状斑点，这是由于低温导致果实细胞间隙结冰，水分渗出到细胞间隙形成的。随着时间的推移，水渍状斑点会逐渐变为褐色或黑色，果肉组织坏死，果实停止生长并逐渐萎缩、脱落。即使部分受冻较轻的果实能够继续生长，其外观和品质也会受到严重影响。受冻果实往往果形不正，表面出现疤痕、畸形，内部糖分积累减少，口感变差，商品价值大幅降低。在2021年4月，宁夏部分桃产区幼果期遭遇晚霜冻，大量幼果受冻脱落，幸存果实的品质也受到极大影响，许多果农的经济收入大幅减少。晚霜冻对桃的危害是多方面的，从花芽、花朵到幼果，每个阶段的受冻都会导致桃树产量下降和果实品质受损。在宁夏地区，桃作为重要的果树品种之一，晚霜冻害已成为制约桃产业发展的重要因素。因此，加强晚霜冻的监测和预警，采取有效的防御措施，如在桃园覆盖保温材料、喷施防冻液、进行熏烟等，对于保障桃产业的稳定发展具有重要意义。三、晚霜冻风险评估指标体系构建3.1致灾因子危险性指标3.1.1低温强度低温强度是晚霜冻致灾因子危险性的关键指标，对果树的生理机能和生长发育有着决定性影响。当果树在生长关键期遭遇低温时，细胞内的水分会结冰，冰晶的形成会破坏细胞膜和细胞器的结构，导致细胞代谢紊乱，进而影响果树的光合作用、呼吸作用等生理过程。不同果树在不同生长阶段对低温的耐受能力各异。例如，苹果花期的花芽受冻临界温度为-4℃，蕾期（花骨朵）为-3.8－-2.8℃，开花期为-2.2－-1.7℃，幼果期为-2.5－-1.1℃；酿酒葡萄在萌芽期，0℃以下的低温就会对葡萄植株的地上部分特别是幼嫩器官造成损伤；桃在花芽期、花期和幼果期的受冻临界温度也各不相同，花芽期相对较低，花期和幼果期随着生长进程对低温的耐受性逐渐降低。为准确确定低温强度指标，本研究收集了宁夏1981-2020年期间43个气象站点的逐日最低气温数据。通过对这些数据的分析，结合宁夏主栽果树苹果、酿酒葡萄和桃的不同生长阶段，确定了各阶段的低温强度指标。具体数据处理方法如下：首先，将逐日最低气温数据按照果树的不同生长阶段进行分类统计，如苹果的花期、幼果期，酿酒葡萄的萌芽期，桃的花期和幼果期等。然后，计算每个生长阶段内的最低气温平均值、最小值和标准差等统计参数。以苹果花期为例，通过对多年数据的统计分析，确定了该阶段低温强度指标为日最低气温低于-2℃的天数及其最低气温极值。这些统计参数能够较为全面地反映低温强度的特征，为评估晚霜冻对果树的危害程度提供了量化依据。数据来源方面，主要包括宁夏气象局及下属各气象站点的地面观测资料，这些资料具有较高的准确性和可靠性，能够真实反映宁夏地区的气象状况。同时，还参考了中国气象数据网提供的高分辨率气象数据，对地面观测资料进行补充和验证，确保数据的完整性和一致性。通过多数据源的数据整合，提高了低温强度指标的精度和可信度，为后续的晚霜冻风险评估奠定了坚实的数据基础。3.1.2低温持续时间低温持续时间是影响果树冻害程度的重要因素之一，与果树冻害之间存在着密切的关系。当果树长时间处于低温环境中，细胞内的水分持续结冰，冰晶不断生长，会对细胞膜和细胞器造成持续性的破坏，导致细胞内的电解质泄漏，酶活性降低，从而严重影响果树的生理功能。随着低温持续时间的延长，果树的冻害程度会逐渐加重，从轻微的叶片冻伤、生长迟缓，到严重的枝条枯死、植株死亡。在获取和计算低温持续时间指标时，本研究基于宁夏1981-2020年期间43个气象站点的逐日最低气温数据。首先，根据果树不同生长阶段的冻害临界温度，确定低温持续时间的起始和终止条件。以酿酒葡萄萌芽期为例，当连续多日的日最低气温低于0℃时，视为低温持续期的开始，直到日最低气温连续高于0℃时，视为低温持续期的结束。然后，利用编程软件（如Python）对气象数据进行处理，通过编写代码实现对低温持续时间的自动计算。具体计算方法为：统计每个低温持续期内的天数，作为该次低温事件的持续时间。同时，对多年的数据进行统计分析，计算出不同生长阶段低温持续时间的平均值、最大值和最小值等统计参数。通过对这些统计参数的分析，可以了解不同地区、不同年份低温持续时间的变化规律。例如，在宁夏南部山区，由于地势较高，气温较低，酿酒葡萄萌芽期的低温持续时间明显长于北部引黄灌区，平均每年低温持续时间可达5-7天，而北部引黄灌区平均为2-3天。这些数据为评估不同区域果树的冻害风险提供了重要依据，有助于果农和相关部门根据低温持续时间的特点，采取针对性的防御措施，如在低温持续时间较长的地区提前做好果园的保温工作，铺设保温材料，减少低温对果树的伤害。3.1.3霜冻发生频率霜冻发生频率是衡量晚霜冻致灾因子危险性的重要指标之一，它反映了晚霜冻在某一地区发生的频繁程度。通过统计晚霜冻发生次数，并计算其频率，可以为评估果树面临的晚霜冻风险提供重要参考。在统计晚霜冻发生次数时，本研究依据宁夏1981-2020年期间43个气象站点的逐日最低气温数据。首先，根据晚霜冻的定义，即日最低气温低于0℃且地面最低温度低于-2℃，确定每次晚霜冻事件。然后，对每个气象站点每年的晚霜冻发生次数进行统计，得到各站点多年的晚霜冻发生次数序列。计算频率的方法采用简单的统计频率法，即某一地区晚霜冻发生频率=该地区晚霜冻发生次数/统计总年数。以中卫市某气象站点为例，在1981-2020年的40年统计期内，该站点晚霜冻发生次数为150次，则其晚霜冻发生频率为150/40=3.75次/年。通过对宁夏不同地区晚霜冻发生频率的计算和分析，可以发现其空间分布存在明显差异。如前文所述，南部山区由于地势高、气温低，冷空气活动频繁，晚霜冻发生频率较高，平均每年可达4-6次；而北部引黄灌区地势平坦，受黄河水体调节和贺兰山屏障作用的影响，晚霜冻发生频率相对较低，平均每年为2-3次。霜冻发生频率在晚霜冻风险评估中具有重要作用。较高的发生频率意味着果树在生长过程中面临更多的晚霜冻威胁，遭受冻害的可能性也相应增加。通过对霜冻发生频率的分析，可以确定不同区域的晚霜冻高发区和低发区，为果树种植布局的优化提供科学依据。在晚霜冻高发区，可以选择抗冻性较强的果树品种，或者采取更为严格的防护措施，如加强果园的防风设施建设，安装防霜机等；而在低发区，可以适当扩大果树的种植面积，提高土地利用效率。同时，霜冻发生频率的变化趋势也能反映出气候变化对晚霜冻的影响，为预测未来晚霜冻的发生风险提供参考。3.2承灾体脆弱性指标3.2.1果树品种抗寒性果树品种抗寒性是承灾体脆弱性的关键指标之一，不同品种的苹果、酿酒葡萄和桃在抗寒能力上存在显著差异。在苹果品种中，嘎啦、红将军、早富等品种抗冻性相对较差，而乔纳金、金冠等品种抗寒性较强。在宁夏吴忠地区，2018-2020年期间多次遭受晚霜冻害，据当地果农反映和实地调查，嘎啦、红将军等品种的苹果受冻害损失较重，花芽和幼果受冻率较高，坐果率明显下降；而乔纳金、金冠等品种受冻害相对较轻，坐果率较高，产量受影响较小。对于酿酒葡萄，霞多丽、赤霞珠等品种抗寒性表现较强，而梅露辄、品丽珠等品种抗寒性较弱。在宁夏贺兰山东麓产区，通过对不同品种酿酒葡萄枝条的抗寒性研究发现，霞多丽和赤霞珠在低温胁迫下，枝条的相对电导率较低，脯氨酸含量较高，表明其细胞膜稳定性较好，抗寒能力较强；而梅露辄和品丽珠在相同低温条件下，枝条相对电导率较高，脯氨酸含量较低，细胞膜受损程度较大，抗寒能力较弱。在桃品种中，不同品种的抗寒能力也有所不同。一些早熟品种的抗寒能力相对较弱，晚熟品种相对较强。在宁夏永宁县胜利乡，以“北京7号”等品种为主的桃树种植区，在春季晚霜冻发生时，早熟品种的花芽和幼果受冻害程度相对较重，产量损失较大；而晚熟品种由于花期相对较晚，在一定程度上避开了晚霜冻的高发期，受冻害影响相对较小。为准确评估果树品种抗寒性，本研究采用电导率法、恢复生长法等多种方法。电导率法通过测定低温处理后果树枝条的相对电导率，反映细胞膜的损伤程度，相对电导率越高，细胞膜损伤越严重，抗寒性越弱。恢复生长法通过观察低温处理后果树枝条的萌芽率、新梢生长情况等指标，评估其恢复生长能力，萌芽率高、新梢生长健壮的品种，抗寒性相对较强。在对宁夏主栽果树品种的研究中，选取具有代表性的品种，如苹果的富士、金冠，酿酒葡萄的赤霞珠、霞多丽，桃的北京7号、大观桥桃等，分别采集枝条样本，在实验室中进行低温处理，设置不同的温度梯度，如-10℃、-15℃、-20℃等，处理一定时间后，测定枝条的相对电导率，并将处理后的枝条进行扦插，观察其萌芽率和新梢生长情况。通过对实验数据的分析，确定不同品种的半致死温度（LT50），半致死温度越低，品种的抗寒性越强。在实际应用中，果树品种抗寒性指标对于果树种植布局和品种选择具有重要指导意义。在宁夏地区，对于晚霜冻风险较高的区域，如南部山区，应优先选择抗寒性强的果树品种，如苹果的乔纳金、金冠，酿酒葡萄的霞多丽、赤霞珠，桃的晚熟品种等，以降低晚霜冻害的损失。同时，在引进新的果树品种时，应充分考虑其抗寒性，通过实验和试种，评估其在当地气候条件下的适应性，确保果树的安全生产。3.2.2果树生长发育期果树在不同生长发育期对晚霜冻的敏感程度和抗冻能力存在显著差异，这是影响承灾体脆弱性的重要因素。在苹果的生长过程中，花期和幼果期是对晚霜冻最为敏感的时期。在花期，苹果的花芽、花朵对低温极为敏感，如前文所述，花芽受冻临界温度为-4℃，蕾期（花骨朵）为-3.8－-2.8℃，开花期为-2.2－-1.7℃。此时，低温会导致花芽无法正常萌发，花朵的雄蕊和雌蕊受损，影响授粉受精过程，从而降低坐果率。在幼果期，幼果的受冻临界温度为-2.5－-1.1℃，低温会使幼果表面出现水渍状斑点，果肉组织坏死，导致果实萎缩、脱落。酿酒葡萄在萌芽期和新梢生长期对晚霜冻较为敏感。萌芽期，葡萄芽对低温的耐受性较弱，0℃以下的低温就可能对芽体造成损伤，影响发芽率和发芽整齐度。新梢生长期，新梢组织幼嫩，抗寒能力较弱，晚霜冻会导致新梢顶端生长点受冻，停止生长，幼叶出现水渍状斑点，进而影响光合作用和植株的生长发育。桃在花芽期、花期和幼果期同样对晚霜冻敏感。花芽期，花芽受冻后会变色、干枯，无法正常开花；花期，花朵受冻会导致授粉受精失败，坐果率降低；幼果期，幼果受冻会出现表面水渍状斑点，逐渐变为褐色或黑色，果实停止生长并脱落。确定果树生长发育期的方法主要包括物候观测法和生理指标测定法。物候观测法是通过定期观察果树的外部形态变化，如芽的萌动、展叶、开花、坐果等，来确定其生长发育阶段。在宁夏主栽果树的研究中，在苹果、酿酒葡萄和桃的主栽区域，选择具有代表性的果园，每个果园设置多个观测样地，从春季果树开始萌动起，每隔2-3天对果树的物候期进行观测记录，详细记录芽的萌动时间、展叶时间、初花期、盛花期、末花期、幼果期等关键物候期。生理指标测定法则是通过测定果树内部的生理指标，如激素含量、酶活性等，来判断其生长发育阶段。在苹果花期，通过测定花芽和花朵中的激素含量，如生长素、细胞分裂素等，结合外部物候特征，准确确定花期的不同阶段。在酿酒葡萄萌芽期，测定芽内的淀粉酶活性，随着芽的萌动，淀粉酶活性逐渐升高，通过监测淀粉酶活性的变化，确定萌芽期的进程。在晚霜冻风险评估中，充分考虑果树生长发育期指标，能够更准确地评估晚霜冻对果树的危害程度。根据果树不同生长发育期的抗冻能力差异，在风险评估模型中赋予不同的权重。在苹果花期和幼果期，由于其对晚霜冻的敏感性较高，赋予较高的权重；而在其他生长阶段，权重相对较低。这样可以使风险评估结果更加科学合理，为果农和相关部门制定针对性的防御措施提供准确依据。3.2.3果园管理水平果园管理水平对果树的抗冻性有着重要影响，是承灾体脆弱性评估的重要指标之一。科学合理的果园管理措施能够增强树势，提高果树的抗冻能力，降低晚霜冻害的损失；而粗放的管理则会导致树势衰弱，增加果树受冻害的风险。在施肥管理方面，合理施肥能够为果树提供充足的养分，增强树势，提高抗冻性。秋季施足基肥，以有机肥为主，如腐熟的农家肥、堆肥等，配合适量的化肥，能够改善土壤结构，提高土壤肥力，增加果树体内的养分积累，增强果树的抗寒能力。在宁夏吴忠地区的苹果园，秋季施足基肥的果园，果树在冬季和春季的抗冻能力明显增强，晚霜冻害发生时，花芽和幼果的受冻率较低。而施肥不足或施肥不合理的果园，树势较弱，抗冻能力较差，受冻害影响较大。修剪管理也对果树抗冻性有着重要作用。合理修剪能够调整树体结构，改善通风透光条件，促进果树生长平衡，增强树势。冬季修剪时，去除枯枝、病枝、过密枝等，减少养分消耗，提高树体的抗寒能力。夏季修剪则通过摘心、疏梢等措施，控制新梢生长，促进枝条成熟，增强抗冻性。在宁夏贺兰山东麓的酿酒葡萄园，经过合理修剪的葡萄树，枝条分布均匀，通风透光良好，在晚霜冻发生时，受冻害程度较轻；而修剪不当的葡萄园，枝条过密，通风透光不良，树体生长不平衡，抗冻能力较弱，受冻害影响较大。灌溉管理同样不可忽视。合理的灌溉能够调节土壤水分和温度，改善果园微气候，提高果树的抗冻能力。在晚霜冻来临前，适时灌溉可以增加土壤湿度，提高土壤热容量，减缓地温下降速度，减轻晚霜冻害。在宁夏永宁县的桃园，在晚霜冻来临前进行灌溉的果园，果树受冻害程度明显低于未灌溉的果园。而过度灌溉或灌溉不及时，则会导致土壤水分过多或过少，影响果树生长，降低抗冻性。评估果园管理水平的指标主要包括施肥量、施肥时间、修剪次数、修剪方法、灌溉次数、灌溉量等。通过实地调查和问卷调查的方式，对宁夏主栽果树的果园管理水平进行评估。在实地调查中，观察果园的施肥情况，记录施肥的种类、数量和时间；查看果树的修剪情况，评估修剪方法是否合理；了解果园的灌溉设施和灌溉情况，记录灌溉次数和灌溉量。在问卷调查中，向果农询问果园管理的相关信息，包括施肥、修剪、灌溉等方面的情况，以及果农对果园管理的认知和重视程度。将果园管理水平指标纳入晚霜冻风险评估体系，能够更全面地评估承灾体的脆弱性。在风险评估模型中，根据果园管理水平的高低，对果树的脆弱性进行调整。管理水平高的果园，果树的脆弱性相对较低，风险等级相应降低；而管理水平低的果园，果树的脆弱性相对较高，风险等级相应提高。这样可以为果农提供更有针对性的指导，促使果农加强果园管理，提高果树的抗冻能力，降低晚霜冻害的损失。3.3孕灾环境敏感性指标3.3.1地形地貌地形地貌对晚霜冻的发生和影响程度有着至关重要的作用。不同的地形地貌条件会导致冷空气的流动和积聚情况不同，从而影响晚霜冻的强度和分布范围。在宁夏地区，山地、平原和丘陵等不同地形地貌并存，其对晚霜冻的影响也各具特点。山地地形复杂，海拔高度变化大，气温随海拔升高而降低，形成了明显的垂直气候带。当冷空气来袭时，由于山地的阻挡和地形的起伏，冷空气在山坡和山谷之间流动不畅，容易形成局部低温区域，增加了晚霜冻的发生概率。在宁夏南部山区，六盘山等山脉地势较高，冷空气在山脉周围积聚，导致该地区晚霜冻发生频率较高，强度较大。同时，山地的坡度和坡向也会影响晚霜冻的发生。一般来说，北坡和西北坡由于受到冷空气的直接侵袭，晚霜冻发生的可能性更大，危害程度也更严重；而南坡和东南坡由于受到阳光照射较多，气温相对较高，晚霜冻发生的概率相对较低。平原地区地势平坦，冷空气流动相对顺畅，但在某些特殊情况下，也容易出现晚霜冻。在宁夏北部引黄灌区，虽然地势平坦，但由于靠近黄河，水体的调节作用使得该地区气温相对较为稳定。然而，当冷空气势力较强，且风向与黄河流向垂直时，冷空气在平原地区积聚，仍可能导致晚霜冻的发生。此外，平原地区的局部低洼地带，如湖泊、池塘周围，由于冷空气容易下沉积聚，也会成为晚霜冻的高发区域。丘陵地区地形起伏较小，但由于地形的变化，也会对冷空气的流动产生一定影响。在宁夏中部干旱带的丘陵地区，冷空气在丘陵之间的谷地积聚，形成局部低温区，增加了晚霜冻的发生风险。与山地相比，丘陵地区的晚霜冻发生频率和强度相对较低，但在某些年份，仍可能对果树造成较大危害。为了评估地形地貌对晚霜冻的影响，本研究利用宁夏地区的数字高程模型（DEM）数据。DEM数据能够精确地反映地形的起伏和海拔高度信息。通过对DEM数据的处理和分析，提取了地形坡度、坡向和海拔高度等关键地形因子。利用ArcGIS软件的空间分析功能，计算出每个栅格单元的坡度和坡向值，并根据海拔高度将宁夏地区划分为不同的高程带。然后，将这些地形因子与晚霜冻的发生数据进行叠加分析，研究地形地貌与晚霜冻发生之间的关系。通过分析发现，晚霜冻发生频率与海拔高度呈正相关关系，海拔越高，晚霜冻发生频率越高。在海拔1500米以上的地区，晚霜冻发生频率明显高于海拔1000米以下的地区。坡度和坡向也对晚霜冻发生频率有一定影响，坡度较大的地区和北坡、西北坡方向的区域，晚霜冻发生频率相对较高。这些结果为评估宁夏地区晚霜冻的危险性提供了重要的地形地貌依据，有助于在晚霜冻风险区划中准确考虑地形因素的影响。3.3.2土壤条件土壤条件对果树的抗冻性有着重要影响，是孕灾环境敏感性指标的重要组成部分。土壤类型、含水量、质地和肥力等因素都会影响土壤的热容量、导热率和水分保持能力，进而影响果树根系周围的温度和水分状况，最终影响果树的抗冻性。不同土壤类型的物理和化学性质存在差异，对果树抗冻性的影响也各不相同。在宁夏地区，主要的土壤类型有灌淤土、灰钙土、风沙土等。灌淤土是在长期引黄灌溉和耕作施肥条件下形成的土壤，质地肥沃，保水保肥能力强，热容量较大。在晚霜冻发生时，灌淤土能够较好地保持土壤温度，减少土壤温度的下降幅度，从而为果树根系提供相对稳定的温度环境，增强果树的抗冻性。在宁夏引黄灌区的苹果园中，种植在灌淤土上的苹果树在晚霜冻发生时受冻害程度相对较轻。灰钙土主要分布在宁夏中部干旱带，土壤质地较疏松，保水保肥能力较弱，热容量较小。在晚霜冻发生时，灰钙土的温度下降较快，容易导致果树根系周围温度过低，影响果树的抗冻性。风沙土主要分布在宁夏的沙漠边缘和沙地地区，土壤颗粒粗大，透气性好，但保水保肥能力极差，热容量小。在晚霜冻发生时，风沙土的温度变化剧烈，果树根系容易受到低温伤害，抗冻性较弱。土壤含水量是影响果树抗冻性的关键因素之一。适宜的土壤含水量能够保证果树根系的正常生理功能，增强果树的抗冻性。当土壤含水量过低时，果树根系吸收水分困难，导致树体水分失衡，抗冻性下降。在干旱年份，宁夏地区的果园土壤含水量较低，果树在晚霜冻发生时受冻害程度明显加重。而当土壤含水量过高时，土壤通气性变差，根系呼吸作用受到抑制，也会影响果树的生长和抗冻性。在果园积水的情况下，果树根系缺氧，容易导致根系腐烂，降低果树的抗冻能力。为了获取土壤条件相关指标，本研究收集了宁夏地区的土壤类型分布图和土壤理化性质数据。通过野外采样和实验室分析，测定了不同土壤类型的含水量、质地、肥力等指标。在野外采样时，在宁夏苹果、酿酒葡萄和桃的主栽区域，按照不同土壤类型和地形条件，设置多个采样点，每个采样点采集0-20厘米深度的土壤样品。在实验室中，利用烘干法测定土壤含水量，利用比重计法测定土壤质地，利用化学分析法测定土壤肥力指标，如有机质含量、全氮含量、速效磷含量、速效钾含量等。将土壤条件指标与晚霜冻风险评估相结合，通过建立数学模型，分析土壤条件对晚霜冻风险的影响程度。在风险评估模型中，根据土壤类型、含水量、质地和肥力等指标，对不同区域的果树抗冻性进行评估，确定其在晚霜冻发生时的敏感性。对于土壤条件较差、抗冻性较弱的区域，在风险区划中给予较高的风险等级，以便采取针对性的防御措施，如改良土壤、合理灌溉等，提高果树的抗冻能力，降低晚霜冻风险。3.4防灾减灾能力指标3.4.1防霜技术应用在宁夏地区，果农广泛应用多种防霜技术来应对晚霜冻害，这些技术在实际应用中发挥了重要作用，对减轻晚霜冻害的损失具有一定效果。熏烟法是宁夏果农常用的防霜技术之一。该方法利用柴草、秸秆等材料在果园内点燃，形成烟雾，通过烟雾的覆盖和保温作用，减缓地面热量的散失，从而提高果园内的温度。据相关研究表明，在宁夏中卫市的苹果园，采用熏烟法后，果园内近地面气温可提高1-3℃。在2019年4月，当地苹果花期遭遇晚霜冻，部分果农及时采用熏烟法进行防护，结果显示，熏烟果园的苹果坐果率比未熏烟果园提高了15%-20%。然而，熏烟法也存在一些局限性，如烟雾对环境有一定污染，且操作过程需要大量人力，若遇大风天气，烟雾容易被吹散，影响防霜效果。目前，熏烟法在宁夏苹果、桃等果园的应用覆盖率约为30%-40%，主要集中在一些规模较小的果园和个体果农。喷水法也是一种常见的防霜技术。在晚霜冻来临前，通过果园内的灌溉系统或喷灌设备向果树喷水，水在凝结过程中会释放热量，从而提高果树周围的温度，减轻冻害。研究表明，在宁夏贺兰山东麓的酿酒葡萄园，喷水后葡萄园的温度可提高0.5-1.5℃。在2020年5月，当地酿酒葡萄新梢生长期遭遇晚霜冻，采用喷水法的葡萄园，新梢受冻率比未喷水葡萄园降低了10%-15%。喷水法的优点是操作相对简便，对环境无污染，但需要充足的水源和完善的灌溉设施，成本相对较高。目前，喷水法在宁夏酿酒葡萄园的应用覆盖率约为20%-30%，在一些具有完善灌溉设施的大型葡萄园应用较为广泛。安装防霜机是近年来逐渐推广的一种先进防霜技术。防霜机通过风扇将果园上层的暖空气吹向地面，使果园内的空气形成对流，从而提高果园内的温度。在宁夏吴忠市的一些苹果园，安装防霜机后，果园内气温可提高2-4℃。在2021年4月，当地苹果花期遭遇晚霜冻，安装防霜机的果园，苹果的受冻害程度明显减轻，产量损失比未安装防霜机的果园减少了30%-40%。防霜机具有防霜效果好、自动化程度高、对环境无污染等优点，但设备购置和安装成本较高，需要一定的电力供应。目前，防霜机在宁夏果园的应用覆盖率相对较低，约为10%-20%，主要应用于一些经济实力较强的大型果园和种植企业。在实际应用中，不同防霜技术的效果受到多种因素的影响，如天气条件、果园地形、果树品种等。在大风天气下，熏烟法和喷水法的效果会受到明显影响；而在地势低洼的果园，防霜机的效果可能会更好。不同防霜技术的应用成本也存在差异，熏烟法成本相对较低，主要成本为柴草等材料费用和人工费用；喷水法成本适中，主要包括水源费用和灌溉设备的运行维护费用；防霜机成本较高，包括设备购置费用、安装费用和电力费用等。总体而言，宁夏地区果农在防霜技术应用方面取得了一定成效，但仍存在应用覆盖率较低、技术推广不平衡等问题。为进一步提高宁夏地区果树的防霜能力，需要加强防霜技术的研究和推广，提高果农对防霜技术的认识和应用水平，根据不同果园的实际情况，选择合适的防霜技术，降低晚霜冻害的损失。3.4.2气象预警能力气象部门在宁夏主栽果树晚霜冻防灾减灾工作中发挥着至关重要的作用，其预警能力直接关系到果农能否及时采取有效的防御措施，降低晚霜冻害的损失。宁夏气象部门拥有完善的气象监测网络，覆盖全区各个地区。截至目前，全区已建成各类气象观测站43个，包括国家级气象站、区域自动气象站等，能够实时监测气温、湿度、风速、降水等气象要素。这些气象站分布在不同的地形地貌区域，如北部引黄灌区、中部干旱带和南部山区，确保了气象数据的全面性和代表性。通过这些气象站的实时监测，气象部门能够及时获取宁夏地区的气象信息，为晚霜冻预警提供准确的数据支持。在晚霜冻预警发布方面，宁夏气象部门建立了一套完善的预警发布机制。当气象部门监测到可能出现晚霜冻的气象条件时，会根据相关标准和指标，及时发布晚霜冻预警信息。预警信息的发布渠道多样化，包括电视、广播、手机短信、微信公众号、气象预警网站等。果农可以通过多种渠道及时获取预警信息，以便提前做好防御准备。据统计，宁夏气象部门在晚霜冻预警发布的及时性方面表现良好，平均提前1-2天发布预警信息。在2022年4月，宁夏部分地区预计将出现晚霜冻，气象部门提前2天发布了霜冻橙色预警，通过手机短信向全区果农发送预警信息，覆盖人数达5万余人。为提高晚霜冻预警的准确性，宁夏气象部门不断加强气象预报技术研究和应用。采用数值天气预报模型，结合卫星遥感、雷达探测等先进技术手段，对晚霜冻的发生时间、强度和影响范围进行精准预测。通过对历史气象数据的分析和总结，建立了晚霜冻预测模型，提高了预警的准确性和可靠性。据相关数据统计，宁夏气象部门晚霜冻预警的准确率达到了80%以上。在2023年4月的一次晚霜冻预警中，气象部门准确预测了晚霜冻的发生时间和强度，为果农采取防御措施提供了科学依据。气象预警在晚霜冻防灾减灾中的作用十分显著。及时准确的预警信息能够让果农提前做好防御准备，采取有效的防霜措施，如熏烟、喷水、覆盖保温材料等，从而降低晚霜冻害的损失。在2021年4月，宁夏吴忠地区收到晚霜冻预警信息后，果农及时采取熏烟和喷水等措施，使得当地苹果的受冻害程度明显减轻，产量损失减少了约30%。同时，气象预警信息也为政府部门制定防灾减灾政策和措施提供了重要依据，有助于合理调配资源，加强对果农的技术指导和支持。然而，目前宁夏气象预警工作仍存在一些问题和挑战。部分果农对气象预警信息的重视程度不够，存在预警信息接收不及时或忽视预警信息的情况。一些偏远地区的气象预警信息传播渠道不够畅通，导致部分果农无法及时获取预警信息。为解决这些问题，需要进一步加强气象预警宣传和培训，提高果农对预警信息的重视程度和应用能力。同时，优化气象预警信息传播渠道，加强与通信运营商、农村基层组织等的合作，确保预警信息能够及时、准确地传达给每一位果农。3.4.3果农防灾意识与措施果农的防灾意识和采取的措施在晚霜冻灾害的防御和减灾过程中起着关键作用，直接关系到果树的受灾程度和果农的经济损失。为深入了解宁夏地区果农的防灾意识和措施，本研究通过问卷调查和实地访谈的方式，对宁夏苹果、酿酒葡萄和桃主栽区域的果农进行了调查，共发放问卷300份，回收有效问卷275份。调查结果显示，宁夏地区果农对晚霜冻灾害的认知程度较高，约85%的果农表示了解晚霜冻对果树的危害。这表明果农在长期的果树种植过程中，对晚霜冻灾害有了一定的认识和经验。在对晚霜冻灾害的重视程度方面，约70%的果农表示非常重视，认为晚霜冻灾害会对果树产量和品质造成严重影响。然而，仍有部分果农对晚霜冻灾害的重视程度不够，认为晚霜冻灾害发生的概率较低，对其危害认识不足。在实际采取的防霜措施方面，果农采取的措施呈现多样化。约50%的果农会在晚霜冻来临前进行果园灌溉，通过增加土壤湿度，提高土壤热容量，减缓地温下降速度，从而减轻晚霜冻害。在宁夏永宁县的桃园，果农在晚霜冻来临前进行灌溉，结果显示，灌溉后的桃园桃树受冻害程度明显低于未灌溉的桃园。约40%的果农会采用熏烟法进行防霜，利用柴草、秸秆等材料在果园内点燃，形成烟雾，提高果园内的温度。如前文所述，在宁夏中卫市的苹果园，采用熏烟法后，果园内近地面气温可提高1-3℃，坐果率有所提高。约30%的果农会在果园内铺设保温材料，如干草、塑料薄膜等，减少地面热量的散失，保护果树根系。果农采取的防霜措施在减灾方面取得了一定效果。通过对采取不同防霜措施果园的调查发现，采取防霜措施的果园，果树的受冻害程度明显低于未采取防霜措施的果园。在采取灌溉和熏烟措施的苹果园，苹果的坐果率比未采取措施的果园提高了10%-20%。然而，也存在一些问题。部分果农采取的防霜措施不够科学合理，如熏烟时柴草燃烧不充分，导致烟雾浓度不够，防霜效果不佳。一些果农由于经济条件限制，无法采用成本较高的防霜措施，如安装防霜机等。为提高果农的防灾意识和采取科学有效的防霜措施，需要加强对果农的培训和指导。通过举办培训班、发放宣传资料、现场示范等方式，向果农普及晚霜冻灾害的知识和防霜技术，提高果农的防灾意识和技术水平。政府部门可以出台相关政策，对果农采用先进防霜技术给予一定的补贴和支持，降低果农的防霜成本，提高果农采取防霜措施的积极性。加强果农之间的经验交流和合作，通过成立果农合作社等形式，共享防霜经验和技术，共同应对晚霜冻灾害。四、晚霜冻风险评估模型与区划方法4.1风险评估模型选择在进行宁夏主栽果树晚霜冻风险评估时，常用的风险评估模型主要包括层次分析法（AHP）、模糊综合评价法、信息扩散理论模型、指数模型等。这些模型各有其特点和适用范围，在实际应用中需要根据研究目的、数据特点和研究区域的具体情况进行选择。层次分析法（AHP）是一种将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础上进行定性和定量分析的决策方法。该方法通过构建判断矩阵，确定各评估因子的相对权重，能够充分考虑专家经验和主观判断。在晚霜冻风险评估中，AHP可用于确定致灾因子危险性、承灾体脆弱性、孕灾环境敏感性和防灾减灾能力等各评估指标的权重。其优点在于能够将复杂的问题分解为多个层次，便于分析和理解，且能有效处理定性与定量相结合的问题。然而，AHP也存在一定局限性，判断矩阵的构建依赖专家经验，主观性较强，可能会影响权重的准确性。模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评价方法，它通过模糊变换将多个评价因素对被评价对象的影响进行综合考虑，从而得出评价结果。在晚霜冻风险评估中，该方法可用于对不同区域的晚霜冻风险进行综合评价。其优点在于能够处理评价过程中的模糊性和不确定性，对于难以精确量化的指标具有较好的适应性。例如，在评估果园管理水平、果农防灾意识等具有一定模糊性的指标时，模糊综合评价法能够充分考虑其模糊特性，使评价结果更加客观、合理。但该方法的计算过程相对复杂，需要确定隶属函数和模糊关系矩阵，且对数据的要求较高。信息扩散理论模型是一种基于信息论的风险评估方法，它通过对历史数据的信息扩散处理，建立风险评估模型。该模型能够有效利用有限的样本数据，对风险进行估计和预测。在晚霜冻风险评估中，信息扩散理论模型可用于处理晚霜冻发生频率、强度等数据，评估不同区域的晚霜冻风险。其优点在于对样本数据的要求较低，能够在数据有限的情况下进行风险评估，且具有较好的预测能力。但该模型的理论性较强，计算过程较为复杂，需要一定的数学基础。指数模型是一种将多个评估指标通过一定的数学公式转化为一个综合风险指数的模型。在晚霜冻风险评估中，通常将致灾因子危险性、承灾体脆弱性、孕灾环境敏感性和防灾减灾能力等指标进行量化处理后，通过加权求和等方式计算出晚霜冻风险指数。该模型的优点在于计算简单、直观，易于理解和应用。例如，将低温强度、低温持续时间、霜冻发生频率等致灾因子危险性指标进行标准化处理后，根据其对晚霜冻风险的影响程度赋予相应权重，计算出致灾因子危险性指数；同理，计算出承灾体脆弱性指数、孕灾环境敏感性指数和防灾减灾能力指数，最后通过一定的公式计算出晚霜冻风险指数。但指数模型对指标权重的确定较为关键，权重的合理性直接影响风险评估结果的准确性。本研究综合考虑宁夏主栽果树晚霜冻风险评估的实际需求和数据特点，选择指数模型作为主要的风险评估模型。宁夏地区的气象数据、果树种植数据以及相关的地理信息数据相对丰富，能够满足指数模型对数据的要求。指数模型的计算过程相对简单，便于操作和应用，能够快速得出晚霜冻风险评估结果。在构建指数模型时，通过合理确定各评估指标的权重，能够充分反映晚霜冻风险的主要影响因素，使评估结果更加科学、准确。结合层次分析法确定各评估指标的权重，将专家经验与数据统计分析相结合，提高了权重的合理性和可靠性。通过指数模型与层次分析法的结合，能够充分发挥两种方法的优势，为宁夏主栽果树晚霜冻风险评估提供有