氣候資源變化對隴東地區蘋果生產的影響

車向軍， 張天峰， 任繼幫， 路學勤， 張謀草， 張俊林

(甘肅省慶陽市氣象局，甘肅慶陽 745000)

隴東地區地處甘肅東部，為青藏高原東部黃土高原溝壑區，地形復雜，生態環境脆弱，氣候變化對農業生產的影響非常大[1]。隨著全球氣候變化，隴東地區的農業生產氣象條件亦發生相應變化，熱量資源增加，農耕期延長，農業生產潛力增加[2]。隴東地區地處全國優質蘋果生產帶，是甘肅省的蘋果栽植基地。蘋果作為隴東地區主要的經濟林果，栽植面積逐年增加，尤其是近年來隨著產業結構調整及作物布局優化，隴東地區蘋果栽植面積達36萬hm2。因此，研究氣候資源變化對隴東地區蘋果生產的影響，降低蘋果生產的不確定性，配合開展蘋果出口示范區創建，對于確保果農增產增收、農業生產穩定及精準脫貧有著重要的現實意義。

針對氣候變化對農業的影響，許多學者作了大量的研究和分析，受全球氣候變化影響，農業氣候資源發生相應變化，糧食作物產量下降，蘋果單位面積產量增加，生育期延長，但種植的脆弱性及因災受損程度擴大[3-5]。西北地區是氣候變暖最明顯的地區之一，增溫幅度明顯高于全國平均增溫水平，降水年際波動增大，西北地區東部干旱趨于嚴重，極端天氣事件頻發，氣候變化對作物產量的不利影響更為顯著[6-8]。氣候暖干化使西北地區特色作物返青提前，生長發育進程加快，旱作農業區特色作物氣候產量下降[9-10]。氣象因子對蘋果品質及產量影響的定量化研究不充分，災害天氣增多，種植風險增加[11-12]。氣候變化背景下我國糧食生產安全已受到嚴重挑戰，2020—2050年我國農業生產將受到氣候變化的嚴重威脅[13-14]。因此，本研究從氣候資源開發利用方面分析隴東黃土高原氣候變化特征及對果業生產的影響，為該地果業生產應對氣候變化、充分利用氣候資源提供理論決策依據。

1 資料與方法

1.1 資料

綜合考慮隴東地區的地形地貌、氣候特點，選取甘肅省慶陽市西峰區代表東部平塬溝壑地形、平涼市崆峒區代表西部殘塬山川地形、天水市麥積區代表南部丘陵河谷地形。以這3個氣象觀測站的氣象觀測資料為研究對象。

1.2 方法

隴東地區為溫帶大陸性氣候，屬半濕潤農業氣候區，氣溫南部高于北部，降水量南部多于北部，氣候垂直差異明顯。雨季集中，分布不均，雨熱同季，光照資源豐富，氣溫日較差大，適宜大力發展經濟林果業。據西峰農業氣象試驗站蘋果觀測資料分析，隴東地區蘋果一般早春3月氣溫通過0 ℃即可萌動，10月中旬果實采收完畢。因此，本研究的時間范圍為3—10月中旬。

本研究利用隴東地區1980—2018年西峰區、崆峒區、麥積區的逐月平均氣溫、降水量資料來分析蘋果生長物候期的萌芽期(3月)、開花期(4月)、果實膨大期(5—9月上旬)、著色期(9月中下旬)及成熟采收期(10月上中旬)[15]的氣候變化情況，通過Excel 2003軟件進行數據制圖及統計分析，研究氣候變化對蘋果生產的影響。

2 氣候變化對蘋果生長的影響分析

2.1 氣候變化的總體特征

根據隴東地區有蘋果物候觀測(1980年開始)以來氣象資料(表1)分析，平均氣溫呈上升趨勢，其中南部麥積的平均氣溫明顯高于西峰、崆峒1.9 ℃，西峰的平均氣溫較低，但升溫趨勢較快，為0.69 ℃/10年。3地升溫幅度均大于全國年平均升溫幅度[16]，且變化具有趨同性。進入20世紀后，平均氣溫明顯上升，尤其是麥積近年來的平均氣溫屢創新高。

表1 1980年以來西峰、崆峒、麥積的氣溫、降水量、日照時數的年代變化情況

在降水量方面，西峰、麥積整體上為微弱增多趨勢，崆峒增多趨勢最為明顯，為13.3 mm/10年，且1990年以來持續增加。降水量的變化趨勢與西北地區變化趨勢不一致[17]，表現為地域差異明顯。多年平均降水量以西峰最多，為510.3 mm，崆峒最少，為476.3 mm，各地降水量年際差異較大。

日照時數的整體變化特征是崆峒、麥積為增加趨勢，分別為11.0、3.1 h/10年，西峰呈減少趨勢，為-13.3 h/10年。西峰的日照最為充足，麥積的日照時數最少。2011年以來，日照均為偏少變化趨勢，與陳少勇等的研究結論[18-19]一致。

2.2 氣候變化對蘋果生長的影響

蘋果是甘肅省隴東地區的支柱產業，位居三大支柱產業之首，是隴東地區大力發展的經濟作物。近年來，由于地方政府的重視及農業產業結構調整，蘋果栽植面積及產量逐年增加，但農戶的收益不很穩定，主要是由于蘋果生育期氣候年際變率大、花期凍害、持續陰雨及膨大期干旱高溫對蘋果產量及品質影響明顯，氣候變化對蘋果生長發育有著重要的影響作用[20]。

2.2.1 蘋果萌動期(3月)的氣候特征 初春3月，氣溫回升，日平均氣溫穩定通過0 ℃，果樹解除休眠期，萌動開始，進行萌芽。由圖1-a、圖1-b看出，20世紀80年代蘋果樹萌動期3月平均氣溫呈下降趨勢，20世紀90年代到21世紀初氣溫呈上升趨勢，近10年來氣溫變率(平均最高氣溫與平均最低氣溫的差)明顯增大，最大變率達7.1 ℃，且崆峒、西峰2011、2017年2次月平均氣溫﹤3 ℃，蘋果萌動期延長，花期推遲。西峰降水量呈偏少趨勢，崆峒、麥積呈偏多趨勢，各地變化不一。初春土壤解凍，失墑迅速，易發生干旱，降水偏多有利于葉芽、花芽數量增加，提高坐果率。

2.2.2 蘋果花期(4月)的氣候特征 蘋果開花期抗寒能力下降，遭受凍害的風險增大，尤其是近年來隨著全球氣候變暖，隴東各地氣溫均呈上升趨勢(圖2-a)，增溫幅度為西峰>崆 峒> 麥積，蘋果開花期呈偏早趨勢，遭遇強降溫寒潮天氣，受災嚴重，如2018年隴東地區3月份氣溫異常偏高，蘋果花期比歷年提前11 d，且遭受了強降溫天氣，花期出現了嚴重凍害， 使中心花、頂花喪失活力而干枯，子房凍死，個別果園減產50%以上，果農損失慘重。近10年來，蘋果花期氣溫變幅相對縮小，但晚霜凍害天氣頻發。

蘋果花期降水量呈增多趨勢(圖2-b)，增加幅度為麥積>西峰>崆峒。由于隴東地區是雨養農業，春季干旱多發頻發，部分年份4月降水量不足10 mm，易造成果花因缺水而脫落及落果，降低坐果率。未來降水量增加，花期干旱程度將有所減輕。

同時，在降水偏多年份，花期有時遭遇持續低溫陰雨天氣，影響蘋果開花授粉，造成有花無果，并易發生霉心病。果園濕度大時，易發生腐爛病、褐斑病、輪紋病、斑點落葉病。

2.2.3 蘋果膨大期(5—9月上旬)的氣候特征 蘋果膨大期是蘋果產量形成的關鍵時期，也是為下一年產量打下基礎的重要時期。崆峒、西峰、麥積的光熱條件能滿足蘋果膨大的正常生長需求，高溫和降水量是蘋果膨大期生長的主要氣候影響因素。各地蘋果膨大期降水量年際變率大且分布不均(圖3-a)，大多數年份降水偏少，其中西峰降水偏少年份最多，達56%，崆峒降水偏少年份最少，為41%。因此，隴東地區易發生干旱，有時春末初夏旱、伏旱、秋旱接連出現，對蘋果的膨大生長造成極為不利的影響。而且伏旱天氣往往伴隨高溫天氣(圖3-b)，高溫又助推干旱加速發展，使蘋果膨大生長受阻，果個偏小或生理落果。高溫天氣還造成蘋果表面灼傷、皸裂等，嚴重影響當年的蘋果品質和產量。麥積最高氣溫≥35.0 ℃的日數出現頻繁，更易造成蘋果表面“灼傷”。未來最高氣溫呈上升趨勢[21]，高溫干旱將同時影響新梢生長和花芽的形成，制約著來年的花芽數量及質量。

2.2.4 蘋果著色期(9月中下旬)的氣候特征 9月中旬，蘋果解袋后進入著色期，充足的光照、較低的溫度及較大的溫差有利于蘋果著色[22]。隴東各地蘋果著色期日照時數呈減少趨勢(圖4-a)，尤其是進入21世紀以來各地日照時數持續偏少。據氣象資料分析，日照偏少主要是陰雨霧天氣造成的。陰雨霧使蘋果著色緩慢或不著色，也造成蘋果表面光澤度降低，風味變差。

蘋果著色期的平均氣溫以10～20 ℃為宜，平均氣溫低、晝夜溫差大有利于增糖增色。著色期各地平均氣溫均在適宜范圍之內，西峰的平均氣溫最低且溫差較大，對果實著色最為有利，果實糖度較大。

2.2.5 蘋果成熟采收期(10月上中旬)的氣候特征 蘋果成熟采收期亦需要充足的光照及晴好的天氣，為適時采收儲存及上市創造一個良好的天氣條件。由圖5可知， 蘋果成熟采收期大多數年份降水較少、光照充足，利于及時采收。個別年份采收期出現了持續陰雨，尤其是2017年西峰區出現了14 d的陰雨天氣，降水量達114.5 mm，蘋果著色差，水銹明顯，出現斑點病害，采收期推遲，不利于儲存。

3 討論與結論

隴東地區蘋果生長發育期內平均氣溫呈上升趨勢，麥積的平均氣溫最高，西峰的升溫趨勢最為明顯，且各地的增溫幅度均大于全國平均增溫幅度，熱量資源增加。在降水量方面，崆峒呈增多趨勢，西峰、麥積為微弱增多趨勢，大體與翟盤茂等分析的西北地區降水量增加結果[23]相一致，但小于西北地區平均增加幅度，且各地差異明顯。在日照時數方面，崆峒、麥積為增加趨勢，西峰為減少趨勢，近10年來各地日照時數均偏少。

氣象條件的變化對蘋果各個生長發育階段的影響不同，影響最大的是花期和膨大期生長。蘋果花期各地氣溫均呈上升趨勢，氣溫偏高年份花期提前。降水量呈增多趨勢，未來降水量增加，干旱程度將有所減輕。花期持續陰雨天氣影響果花授粉，易產生霉心病；蘋果膨大期是需水的關鍵時期，其中5—6月是需水臨界期，雨水不足制約新梢生長和花芽的形成，影響著來年的花芽數量及質量。大多數年份降水能滿足蘋果膨大生長需水要求，光照充足，利于果肉細胞裂變，果實加速生長。但降水年際變率大，分布不均，是影響果品質量的主要因素。麥積易出現≥35.0 ℃的高溫天氣，使果實呼吸加劇，光合作用效率降低，并使果實“灼傷”。

氣候變化對隴東地區蘋果生長的利大于弊，氣候溫和，雨量適中，光照充足，晝夜溫差大，有利于蘋果的生產，果農收益好，但部分年份降水量分布不均、災害頻繁發生，尤其是花期遭受凍害、膨大期的高溫干旱對蘋果的產量、品質及商品率影響很大，災害重的年份果農損失較大，個別年份管理不當可造成損失過半。

通過近年當地政府的著力打造及宣傳，隴東蘋果的品牌效應及市場地位在全國逐年提升，創造的經濟價值逐年攀升，為促進當地產業結構調整、生產穩定及精準脫貧起到了重要作用。盡管受全球氣候變化及氣象災害影響，隴東地區仍是全國蘋果生產的優生區，要適應氣候變化，根據地域、地形、地貌及氣候特點，繼續鞏固和擴大蘋果栽植。在生產中要調整布局，引進優化品種，在南部丘陵河谷地發展中、晚熟耐寒抗高溫品種，在東部平原溝壑區及西部殘塬山川區發展早、中、晚熟抗低溫凍害品種，并合理搭配。在生產管理上，加強科技創新，科學、有效地試驗新技術、新方法[24]，提升應對氣候變化能力[25]，有效防御春季低溫凍害、冰雹及伏期高溫干旱的危害，促進隴東地區蘋果產業健康持續的發展。