慶陽(yáng)市蘋果花期霜凍災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

張謀草　姚曉紅　張紅妮　周忠文　車向軍　杜軍

摘要：為了對(duì)當(dāng)?shù)靥O果生產(chǎn)的防災(zāi)減災(zāi)提供參考依據(jù)，有必要對(duì)蘋果花期霜凍災(zāi)害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。對(duì)西峰農(nóng)試站蘋果開花日期觀測(cè)資料及結(jié)合災(zāi)情調(diào)查資料運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行分析。結(jié)果表明，慶陽(yáng)市蘋果花期霜凍危害的致災(zāi)因子主要是西峰區(qū)4月中旬至5月上旬極端最低氣溫和正寧縣4月極端最低氣溫，兩因子的影響權(quán)重分別達(dá)24%和76%；進(jìn)而建立了慶陽(yáng)市蘋果花期霜凍危害風(fēng)險(xiǎn)模型并計(jì)算了災(zāi)情指數(shù)。使用該模型對(duì)1990-2012年蘋果花期霜凍災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果與相對(duì)氣象產(chǎn)量進(jìn)行對(duì)照分析，表明災(zāi)情趨勢(shì)完全一致，且災(zāi)情等級(jí)有差異，即發(fā)生霜凍危害程度與蘋果所處的開花時(shí)期有關(guān)：蘋果開花初期遇低溫霜凍時(shí)危害較輕，開花末期或坐果期遇低溫霜凍則危害較重。評(píng)估結(jié)果與實(shí)際吻合，所得模型具有客觀實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：慶陽(yáng)市；蘋果花期；霜凍；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

中圖分類號(hào)：S166

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

論文編號(hào)：2014-0594

0引言

近年來氣候變化對(duì)中國(guó)種植業(yè)結(jié)構(gòu)帶來了一定的影響，為了應(yīng)對(duì)氣候的這種變化，合理利用氣候資源，人們?cè)诜N植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面進(jìn)行了大量研究，劉德祥等、鄧振鏞等和王鶴齡等認(rèn)為宜將過去以糧為主的格局向糧、經(jīng)等多種種植的格局轉(zhuǎn)變。慶陽(yáng)市種植業(yè)結(jié)構(gòu)也由過去以糧為主的單一種植結(jié)構(gòu)向以糧、牧、林果等多種種植結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)變。慶陽(yáng)市屬北溫帶半濕潤(rùn)、半干旱氣候過渡區(qū)，屬干旱、半干旱大陸性氣候，光、熱、水在年內(nèi)時(shí)空分配不均，形成了冬冷多晴，夏熱雨豐的氣候特點(diǎn)。該地年平均氣溫8.7～10.0℃，年降水量409.5-609.8mm，年平均無霜期150-193天，年日照時(shí)數(shù)2262.2-2527.0h，太陽(yáng)輻射總量5000-5600MJ/m²，蘋果生長(zhǎng)季≥10℃積溫為2800～3040℃，日照時(shí)數(shù)為1020-1140h。這種氣候有利于蘋果的著色和甜度增加，因而該地蘋果在國(guó)內(nèi)屬優(yōu)質(zhì)果品，蘋果種植也是其主產(chǎn)果業(yè)，2012年全市種植面積達(dá)78600hm²，產(chǎn)量達(dá)42933×10⁴kg。姚玉壁等認(rèn)為慶陽(yáng)市氣候宜以蘋果的種植最為有利，但是近年來氣候變異，暖冬現(xiàn)象日趨明顯，造成果樹萌動(dòng)期提前，初春寒潮降溫天氣增加，晚霜凍危害出現(xiàn)頻繁，影響著果品的品質(zhì)和產(chǎn)量。為了估算災(zāi)害對(duì)果業(yè)造成的影響程度，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安排提供依據(jù)，楊仕賢等、陳香等、李美榮等和許彥平等就不同氣象災(zāi)害對(duì)農(nóng)、林果業(yè)造成的危害進(jìn)行評(píng)估，提出定性評(píng)估模式。由于氣象災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害程度具有地域性，同一強(qiáng)度的氣象指標(biāo)在不同的地域上造成的影響是不同的，筆者擬對(duì)此類評(píng)估模型及其參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證和修正，以期建立蘋果花期霜凍危害風(fēng)險(xiǎn)模型用以對(duì)慶陽(yáng)市蘋果花期受霜凍危害程度進(jìn)行分析和評(píng)估，為果農(nóng)進(jìn)行果園管理，提高蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)提供參考依據(jù)。

1資料和方法

1.1計(jì)算方法

文中用到的計(jì)算及數(shù)據(jù)分析均采用Excel電子表格中統(tǒng)計(jì)函數(shù)及數(shù)據(jù)分析工具。

1.2產(chǎn)量資料的處理

蘋果產(chǎn)量（1991-2012年）取自慶陽(yáng)市統(tǒng)計(jì)局。慶陽(yáng)市蘋果種植主要分布在正寧、寧縣、西峰、鎮(zhèn)原、慶城和合水6縣（區(qū)），且蘋果種植后基本是從第3年掛果，第5-6年是蘋果產(chǎn)量最高時(shí)期。該地蘋果種植面積也在不斷變化，每年有新增種植面積，也有老樹退化面積。因此采用單產(chǎn)進(jìn)行氣象產(chǎn)量的分析不僅不同樹齡的產(chǎn)量有差異，而且不同果園的產(chǎn)量也有差異。因此，為消除此因素影響，對(duì)該地蘋果總產(chǎn)采用Excel電子表格中的二次曲線擬合方法進(jìn)行分離，同時(shí)為消除空間上的差異，用相對(duì)氣象產(chǎn)量作為分析指標(biāo)。

Ys=（Y-Yt）/Yt……………………………………（1）

式中，Y為慶陽(yáng)市蘋果總產(chǎn)（kg），Yt為趨勢(shì)產(chǎn)量（kg），Ys為相對(duì)氣象產(chǎn)量。

1.3蘋果開花期日期及花期遭受霜凍氣象資料

氣象資料取自相應(yīng)縣的國(guó)家氣候站。正寧、寧縣蘋果開花期一般在4月上旬至下旬，西峰、鎮(zhèn)原、慶城和合水縣蘋果開花期一般在4月中旬至5月上旬。由于蘋果的物候觀測(cè)資料不完整，正寧、寧縣、鎮(zhèn)原、慶城、合水這5個(gè)縣蘋果開花日期以調(diào)查和走訪群眾為主，西峰區(qū)蘋果開花期資料取自西峰農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站觀測(cè)資料。蘋果花期受凍氣象指標(biāo)主要是最低氣溫<0℃持續(xù)天數(shù)、極端最低氣溫和平均最低氣溫。物候資料和氣象資料年代是同步的，其中西峰、正寧縣資料年代為1990-2012年，寧縣、鎮(zhèn)原、慶城、合水資料年代為2001-2012年。

2結(jié)果與分析

2.1致災(zāi)因子的確定

統(tǒng)計(jì)了各縣（區(qū)）對(duì)應(yīng)開花期的極端最低氣溫、平均最低氣溫、最低氣溫<0℃持續(xù)天數(shù)、極端最低氣溫與<0℃持續(xù)天數(shù)積等因子進(jìn)行兩兩組合后與蘋果的相對(duì)氣象產(chǎn)量進(jìn)行回歸分析，建立蘋果花期霜凍危害影響因子與相對(duì)氣象產(chǎn)量的回歸模型（見式（2））。由此可知，慶陽(yáng)市蘋果在花期受晚霜凍影響的主要因子是西峰區(qū)4月中旬至5月上旬極端最低氣溫和正寧縣4月極端最低氣溫。

式中，Ys為相對(duì)氣象產(chǎn)量，T_n西峰為西峰區(qū)4月中旬至5月上旬極端最低氣溫（℃），T_n正寧為正寧縣4月極端最低氣溫（℃）。

2.2開花期霜凍災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

2.2.1災(zāi)情指數(shù) 災(zāi)情風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)采用模型見式（3）。

P=H×V…………………………………………（3）

式中，P為災(zāi)情風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，H為相應(yīng)災(zāi)害的影響權(quán)重，V為相應(yīng)災(zāi)害等級(jí)值。實(shí)際工作中可按照災(zāi)害發(fā)生的概率設(shè)定可能等級(jí)，按損失的強(qiáng)度或根據(jù)災(zāi)害對(duì)其造成的災(zāi)情程度設(shè)定等級(jí)強(qiáng)度進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。以蘋果花期西峰區(qū)4月中旬至5月上旬極端最低氣溫和正寧縣4月極端最低氣溫作為霜凍災(zāi)害發(fā)生的主要影響因子，作為蘋果開花期霜凍災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)（P_i）（見式（4））。

式中，V_ij為蘋果花期霜凍災(zāi)害等級(jí)分值，i為1990-2012年各年份排序（i=1，2，…23）；j為霜凍災(zāi)害2個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子，j=1為西峰區(qū)4月中旬至5月上旬極端最低氣溫，j=2為正寧縣4月極端最低氣溫；H_i為相應(yīng)災(zāi)害因子的影響概率，即H₁=[0.0129/（0.0129+0.0415）]×100%=24%，H₂=76%。災(zāi)情指數(shù)（P_i）越大，表明蘋果花期受霜凍災(zāi)害危害越重，對(duì)蘋果產(chǎn)量影響就越大。

2.2.2分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 用逐年西峰4月中旬至5月上旬極端最低氣溫、正寧4月極端最低氣溫與其相應(yīng)因子<0年份的平均值之比作為災(zāi)情等級(jí)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。其比值<0的年份為無災(zāi)，≥0的年份值按照數(shù)值的離散程度將災(zāi)情確定為輕、中和重3級(jí)。

依據(jù)災(zāi)情指數(shù)和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)得出該市霜凍災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)因子評(píng)估指標(biāo)及災(zāi)害等級(jí)見表1。

2.2.3風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 用蘋果逐年相對(duì)氣象產(chǎn)量與相對(duì)氣象產(chǎn)量為負(fù)值的年份平均值之比值作為災(zāi)情風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)。該比值<0的年份為無災(zāi)，比值≥0的年份按照該比值的離散程度將災(zāi)情依次確定為輕、中和重3級(jí)；同時(shí)利用（4）式計(jì)算出逐年的災(zāi)情指數(shù)P值，將災(zāi)情也按P值大小的離散程度依次確定為無、輕、中和重4級(jí)（表2）。根據(jù)表2計(jì)算了霜凍災(zāi)害評(píng)估等級(jí)及災(zāi)情調(diào)查與實(shí)際產(chǎn)量等級(jí)的對(duì)照情況（表3）。由表3可知，在所分析的23年中，蘋果相對(duì)氣候產(chǎn)量出現(xiàn)負(fù)值的年數(shù)是8年，評(píng)估中有災(zāi)年數(shù)是8年，評(píng)估準(zhǔn)確率達(dá)100%，無漏評(píng)年份。而指標(biāo)評(píng)估等級(jí)與產(chǎn)量實(shí)況等級(jí)差異較大，在出現(xiàn)災(zāi)害的8年中，僅有1990年和2003年的評(píng)估與產(chǎn)量實(shí)況一致，其余6年的評(píng)估等級(jí)與產(chǎn)量實(shí)況有差異。造成這種現(xiàn)象的主要原因與霜凍發(fā)生時(shí)蘋果所處的開花時(shí)期有關(guān)，一般蘋果在開花初期，遇低溫霜凍危害較輕，在開花末期或坐果期遇低溫霜凍危害較重，特別是在坐果期遇到低溫霜凍時(shí)會(huì)造成絕收。如2006年霜凍評(píng)估級(jí)別為重，產(chǎn)量實(shí)況級(jí)別是中，霜凍發(fā)生在4月12日，此時(shí)蘋果處在開花始期；2010年指標(biāo)評(píng)估為重，產(chǎn)量實(shí)況級(jí)別是輕，霜凍發(fā)生在4月14日，此時(shí)蘋果處在現(xiàn)蕾期。

3結(jié)論與討論

慶陽(yáng)市蘋果主產(chǎn)地位于南部和中部地區(qū)，因此選取中部的西峰區(qū)和南部正寧縣的4月至5月上旬的極端最低氣溫資料能代表該地區(qū)霜凍出現(xiàn)時(shí)對(duì)蘋果的危害情況，且兩因子的影響權(quán)重分別達(dá)24%和76%。用此兩因子進(jìn)行該市蘋果花期霜凍危害評(píng)估與其相對(duì)氣象產(chǎn)量進(jìn)行對(duì)照，其趨勢(shì)完全一致的，因此用極端最低氣溫作為災(zāi)害評(píng)估因子，利用（4）式模型進(jìn)行慶陽(yáng)市霜凍災(zāi)害發(fā)生時(shí)對(duì)蘋果危害的評(píng)估是可行的。

用筆者建立的災(zāi)情指數(shù)模型進(jìn)行趨勢(shì)評(píng)估與相對(duì)氣象產(chǎn)量是一致的，但用模型進(jìn)行評(píng)估的等級(jí)與相對(duì)氣象產(chǎn)量的等級(jí)有差異，模型預(yù)測(cè)的等級(jí)比相對(duì)氣象產(chǎn)量得出的等級(jí)量要高。主要原因在于霜凍災(zāi)害出現(xiàn)后，由于不同果園所處的周圍環(huán)境、土壤肥力、管理措施等條件不同，同時(shí)不同果園災(zāi)后所采取的恢復(fù)措施也不一致，災(zāi)害對(duì)蘋果產(chǎn)量的影響程度就不同，因而災(zāi)情評(píng)估等級(jí)要視低溫霜凍發(fā)生時(shí)蘋果所處的開花時(shí)期及其果園的環(huán)境、管理措施等而定。若低溫霜凍出現(xiàn)在現(xiàn)蕾或開花始期，則評(píng)估所得的災(zāi)害等級(jí)比相對(duì)氣象產(chǎn)量等級(jí)高；若低溫霜凍出現(xiàn)在蘋果開花末期或坐果期，則評(píng)估等級(jí)與相對(duì)氣象產(chǎn)量等級(jí)基本吻合。這與許彥平等采用模型做的天水市蜜桃霜凍災(zāi)害等級(jí)的評(píng)估有差異，說明該模型在使用時(shí)應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境及管理措施等方面因素。今后還應(yīng)在蘋果開花的不同時(shí)期（即分現(xiàn)蕾期、開花始期、開花普遍期、開花末期、坐果期）對(duì)氣象因子和地理環(huán)境因子進(jìn)行同時(shí)試驗(yàn)，對(duì)模型進(jìn)行修正。