氣溫變化對黃驊市冬棗生產的影響

孫愛良

(河北省黃驊市氣象局，河北 黃驊 061100)

氣溫是對農業生產影響較大的氣象因子。近年來，在全球氣候變暖的大背景下，極端天氣過程發生頻率呈上升趨勢，氣象要素尤其是溫度要素的波動幅度加大[1-2]，對華北地區農業生態環境、生產布局和種植結構產生較大影響[3]。彭穎姝等[4]對氣候變化對溫帶果樹的影響進行了研究，對全球氣候的變化趨勢及氣候變化對溫帶果樹的物候期、需冷量、生態適應性、果實的產量和質量等影響進行了總結。王榮英等[5]對衡水市果樹凍害可能發生時段的氣候變化，以及在氣候變暖背景下不同凍害類型的發生規律及變化趨勢進行研究得出了凍害發生的初步判定條件。

黃驊市位于河北省東部，現有冬棗種植面積2萬hm2，年產量在5 000萬kg以上，占河北省冬棗總產量的70%以上，年產值近10億元，是當地農民主要經濟來源之一。溫度要素對黃驊市冬棗生產及管理模式產生較大影響，使得諸如冬季休眠期凍害、日灼病等農業氣象災害或生理性病害發病率上升，災害造成的損失也逐年增加。棗農在長期的實際生產過程中根據氣候變化特點，不斷對生產管理措施進行調整，最大限度地避免或降低氣候變化造成的經濟損失，但這些措施有時會帶來負面效應，例如過度注重坐果率的提高來增加開甲寬度時會使冬棗樹抵御低溫災害的能力明顯降低等。在冬棗周年生育期內，溫度因素始終貫穿于各生育階段的中心位置，是冬棗生長發育的主導性因素[6]，冬棗生長對氣溫的變化反應最敏感，氣溫或高或低都將直接影響進入發育期的時間及其長短，影響果實發育進程。為最大程度地減輕氣象災害帶來的損失，提高冬棗的經濟效益，研究氣溫對冬棗生產的影響具有重要意義。目前，鮮見氣溫變化對冬棗生產影響的研究報道。鑒于此，基于黃驊市1989-2018年氣溫數據，結合冬棗觀測資料，研究氣溫引起的冬棗休眠期凍害對冬棗生產管理模式造成的影響，以期為棗農改進生產管理措施提供參考。

1 材料與方法

1.1 資料來源

1989-2018年氣象資料來源于河北省黃驊市國家基本氣象觀測站，農業氣象災害資料來源于黃驊市農業氣象觀測站。冬棗產量資料來源于黃驊市林業局冬棗站。

1.2 方法

采用線性估算氣候傾向率[7]分析氣溫變化趨勢，即利用最小二乘法擬合歷年平均氣溫或極端溫度(y)與時間序列(x)的一元線性方程y=ax+b，確立二者之間的線性關系，其中回歸系數(a)表示要素的趨勢傾向，當a>0時，表示y隨x變化呈上升趨勢；a<0時，表示下降趨勢，a乘以10則稱為每10年氣候傾向率，其絕對值大小反映y隨x的年度變化速率。

1.3 數據處理

采用SPSS 19.0和Excel 2010對數據進行統計分析，建立一元線性回歸方程，確定回歸系數a，繪制折線圖。

2 結果與分析

2.1 冬棗周年生長對氣候條件的基本需求

冬棗樹為喜溫植物，從芽膨大至落葉進入休眠期一般約需歷時207 d，歷經萌芽、展葉、花序出現、開花坐果、果實生長、成熟、葉變色及落葉等8個主物候期，各物候期年際間歷時長短相差較大，長者可達1個月左右，短者5～7 d，相鄰物候期間存在明顯的時間重疊現象。不同生育階段都需要不同的氣象條件，對溫度、降水和日照等各氣象要素的要求也不相同，對溫度條件的要求詳見表1。在實際生產中，周年發育期內，溫度變化主要對2個階段影響較大，一是在萌芽期，在個別年份溫度回升偏晚，或“倒春寒”現象發生，極易造成發育期延后；二是在休眠期，頻繁的強寒潮天氣過程，會使極端最低溫度突破冬棗樹對低溫的耐受臨界閾值，產生凍害。

表1 冬棗各生育階段對溫度條件的基本要求Table 1 Basic requirements for temperature conditions at each growth stage of winter jujube

2.2 1989-2018年黃驊市的氣溫變化趨勢

2.2.1 氣溫變化特點 從圖1看出，近30年來，黃驊市年平均溫度呈逐年上升趨勢，氣候傾向率為0.31/10a，即溫度升高幅度為每10年升高0.31℃，溫度的升高對冬棗生產造成很大影響，在實際生產中，溫度變化主要通過極端天氣過程和農業氣象災害發生頻率的改變對冬棗生產及管理模式進行影響的。

從圖2和圖3可知，極端最高溫度變化呈下降趨勢，氣候傾向率為-0.18/10a，變化不明顯。以2006年為界分2個階段，2006年之前極端最高溫明顯偏高，年最高溫度大于40℃的年份達4次，其中2002年達41.8℃的極值；2006年之后，極端最高溫下降，12年間極端最高僅為39.7℃。極端最低溫度變化趨勢滿足拋物線y=-0.007 8x2+0.219 2x-14.521(圖3)，拋物線頂點在2003年，2003年之前呈緩慢增長的變化特征，之后呈緩慢降低趨勢，且近10年來極端溫度降低幅度明顯增大，2016年極端最低溫度為-21.6℃，為有氣象記錄以來的最低紀錄。資料顯示，1989-2018年黃驊市最低溫度多出現在1月，共20次；其次為上年12月，共5次；2月和11月分別出現3次和2次，此時冬棗正處于深度休眠期，極端最低氣溫的變化使極端最低溫度突破冬棗樹所能承受的極限，進而造成凍害。

圖1 1989-2018年黃驊市平均氣溫的變化趨勢Fig.1 Average temperature variation in Huanghua City from 1989 to 2018

圖2 1989-2018年黃驊市極端最高溫的變化趨勢Fig.2 Extremely high temperature variation in Huanghua City from 1989 to 2018

圖3 1989-2018年黃驊市極端最低溫的變化趨勢Fig.3 Extremely low temperature variation in Huanghua City from 1989 to 2018

2.2.2 寒潮天氣過程變化趨勢 所謂寒潮，是指來自高緯度地區的寒冷空氣，在特定的天氣形勢下迅速加強并向中低緯度地區侵入，造成沿途地區劇烈降溫、大風和雨雪天氣。當這種冷空氣南侵達到一定標準時就稱為寒潮。在黃驊市冬季每次大的降溫天氣過程，都是伴隨著強寒潮天氣過程的入侵進行的，因此，寒潮天氣過程發生情況的變化趨勢一定程度上可反應氣候變化的情況。

按照氣溫在24 h內下降8℃以上，且最低氣溫在4℃以下，或48 h內氣溫下降10℃以上的寒潮標準[8]，1989-2018年共發生寒潮天氣過程8次(表2)，平均每年發生0.29次，多數發生在冬棗深度休眠的1月，最晚發生在3月，48 h內降溫幅度最大的在2016年1月23日，達-15.7℃，該次寒潮過程，創下-21.6℃的最低氣溫紀錄。2008-2018年發生5次，比2008年前的多2次，寒潮天氣過程的發生頻率呈明顯增加趨勢。

表2 黃驊市1989-2018年冬棗休眠期寒潮天氣情況Table 2 Cold wave weather conditions during the dormant period of winter jujube in Huanghua City from 1989 to 2018

2.3 氣溫變化對冬棗生產的影響

氣溫變化對冬棗產生的影響反映到農業生產上，則是通過極端天氣過程造成的農業氣象災害發生頻率的變化表現出來的[9]。從1989-2018年氣溫變化趨勢可知，黃驊市冬季極端最低氣溫變化明顯，波動幅度明顯加大，于2016年創下-21.6℃的歷史低溫極值。在實際生產中，造成冬棗休眠期凍害的發生頻率明顯增加，1989-2018年發生對冬棗產生明顯凍害的年份共6次，分別是1997年、2001年、2006年、2010年、2013年和2016年，發生過程具體情況見表3，其中近10年發生3次，發生次數與前20年相同，發生頻率加快。處于休眠期的冬棗樹在遭遇凍害后，最先造成1年生枝條凍傷、繼而樹干受傷或失去活性，使春季萌芽期嚴重推遲，整個生育期生長勢偏弱，影響產量，甚者造成整株樹凍傷，或凍死[10]。

表3 1989-2018年冬棗休眠期凍害發生情況Table 3 Occurrence of freezing damage during the dormant period of winter jujube from 1989 to 2018

3 結論與討論

在全球氣候變暖的大背景下，黃驊市氣候特點也在發生著緩慢而深刻的變化，通過對1989-2018年黃驊市氣溫氣象要素的分析發現，黃驊市年平均氣溫度呈逐年上升趨勢，上升幅度為每10年升高0.31℃；冬季寒潮天氣過程明顯增加，氣溫波動幅度加大，近年來極端最低氣溫也在不斷降低；實際生產中，這些氣候變化正在以極端天氣過程增加的方式對冬棗生產造成深刻影響，使得休眠期凍害等農業氣象災害發生頻率增加，影響整個冬棗生產的管理思路和模式。棗農在長期的生產實踐中，不斷試驗和探索出新的管理措施，但每一種措施都有其局限性和具體的使用條件，都有各自的優缺點，需要從一個新的高度進行審視和分析，改變管理思路和種植模式，把氣候變化造成的災害損失降低到最低限度。實際生產中，棗農在冬棗樹管理思路上存在過度索取，忽略對樹勢培育的現象，例如開甲過早、甲口過寬和不留輔養枝等管理方法，使營養生長和生殖生長的平衡關系被打破，出現冬棗產量增加但品質降低和口感差等現象，果樹抵御自然災害的能力也明顯降低，且此現象在實際生產中較普遍。因此，需要改進生產管理方式，使其管理更加合理、科學，統籌兼顧，進而增強冬棗樹自身抵御自然災害的能力。

極端低溫天氣過程頻繁發生，使冬棗休眠期凍害發生頻率呈上升趨勢，凍害發生程度也呈加重趨勢，成為對棗農生產有重大影響的氣象災害之一。當然，凍害的發生除與氣象條件有直接關系外，還與人們對冬棗的管理方式存在很大的關聯。從凍害調查結果看：生長勢弱的樹重于生長旺盛的樹；同等條件下，開甲樹重于未開甲樹，主干開甲樹重于骨干枝開甲樹；粗放管理的棗園重于正常管理園；病蟲害重的棗園重于病蟲害輕的棗園[11]，說明管理方式對冬棗樹抵抗凍害威脅能起到相當重要的作用。近年來，由于冬棗種植比較效益的迅速提高，人們對冬棗種植非常重視，冬棗種植面積和年產量逐年增加，棗農在生產上往往過于關注產量和品質，甚至出現掠奪性管理，從而忽略了對樹體的培養，忽略了生殖生長和營養生長之間的平衡關系，往往造成樹體的抗逆性降低，對于抵御低溫災害的能力也在迅速下降[12]，正常情況下，冬棗樹冬季可以抵御-20℃的低溫，但在不當的管理措施之下，當<-15℃的極端低溫持續時間在2 d以上時，極會造成凍害。因此，在生產中需對管理措施進行調整。首先，在生長階段，一方面要通過預留輔養枝、調整開甲寬度等措施增加對冬棗樹根系的營養供應；另一方面要合理控制坐果率，疏除病果、無商品性的小果和弱果等以減小營養消耗，培養強壯的樹勢，使營養得到平衡，增強抗逆性。其次，要進行合理施肥，生產中存在重施氮肥的現象，忽略了養分平衡，生長旺盛，木質化程度降低，抗凍能力減小。要推廣配方施肥，使得各營養要素間均衡，增加凍害的抵抗能力。進而保持營養生長與生殖生長之間的自然均衡，在培育棗樹的抗逆性和經濟效益間達到一個動態的管理平衡，對冬棗規避極端氣候因素造成的影響，起到一定的防御作用，增加抗逆性，果實品質可得到明顯的改善。這些措施均需在實際生產中進行不斷總結和改進，提高冬棗樹自身抵御休眠期凍害能力，減小因氣溫變化造成的災害損失，創新管理思路。