銅川市近30年蘋果氣象災害特征分析

王 琳，倪 聞，彭 力，張 雄，徐浩天，張淑敏

(銅川市氣象局，陜西銅川 727000)

蘋果喜低溫、耐干旱、喜光，適宜生長的年平均氣溫為9～14 ℃，生長期內降水量達 180 mm，光照充足。銅川市位于陜西省中部，地處渭北旱塬，屬大陸性季風氣候，年平均氣溫為8.9～12.3 ℃，年均降水量555.8～709.3 mm，年日照總時數2 345.7～2 412.5 h，無霜期205～221 d[1]，得天獨厚的自然條件十分有利于蘋果生長發育。2018年銅川蘋果種植面積達到6.1萬hm2，產量達到73萬t，果農人均果樹(含雜果)面積接近0.33 hm2，居陜西省人均面積首位。但由于銅川市季風性氣候顯著，加上全球氣候變暖，銅川市總體氣溫升高，降水量減少[1]，氣象災害發生頻率及災害破壞程度不斷增加，給蘋果產業造成了較大的危害。

前人研究表明，影響黃土高原蘋果產區的氣象災害主要包括晚霜凍災害[2]、高溫熱害[3]、連陰雨[4]和干旱[5]。春季晚霜凍害對蘋果、梨、杏、李子等果樹的影響和危害表現為：果樹花器凍傷，不能正常結實[6]。王景紅等[7]通過對黃土高原地區蘋果春季晚霜凍害指標的研究，形成了蘋果花期凍害等級指標。我國平均每年因晚霜凍造成農作物、果樹和蔬菜損失達30億元以上[8]。北方多種果樹的適宜生長溫度上限是35 ℃，當日最高氣溫達到30 ℃時可能造成嚴重落花[9]，當日最高氣溫超過 35 ℃時，會發生日灼災害，造成果實品質下降[10]。劉璐等[11]基于陜西果區日最高氣溫、日平均相對濕度和持續時間，將果實膨大期(6—8月)的蘋果高溫熱害劃分為三個等級：輕度、中度、重度。蘋果在著色—成熟期遇到陰雨天氣，光照不足，易造成果實表面返青、著色差，嚴重影響蘋果產量和品質。前人[12]依據連陰雨天氣過程各要素對蘋果摘袋、著色和采收的影響強度選擇影響因子，設計了蘋果成熟期(9—10月上旬)連陰雨指數。干旱是陜西蘋果主產區最主要的氣象災害之一，春季干旱影響開花、坐果；夏季干旱影響果實膨大及花芽分化，嚴重的干旱可導致果樹死亡[13]。王景紅等人[14]通過計算標準化降水指數，并根據《氣象干旱等級》GB T204812—2017中的標準對干旱災害進行統一等級劃分。盡管對陜西蘋果氣象災害研究不少，但鮮有對銅川市蘋果各類氣象災害特征的研究分析。基于前人研究，通過統計銅川市國家基本觀測站1990—2019年的逐日氣溫、降水、相對濕度等氣象資料，結合前人構建的各類氣象災害劃分指標，分析銅川市近30 a蘋果氣象災害時空特征，為合理開發利用氣候資源，因地制宜提高蘋果總體種植效益提供理論依據，同時為蘋果氣象災害防御提供科學指導。

1 資料與方法

1.1 資料來源

利用銅川市3個國家氣象觀測站(北部宜君站、中部王益站、南部耀州站)1990—2019年30 a逐日地面觀測資料統計各類氣象災害，其中晚霜凍災害統計每年4月逐小時氣溫，高溫熱害統計每年6—8月日最高氣溫、日平均相對濕度數據，連陰雨統計每年9—10月上旬逐日降水量數據，干旱災害統計逐月降水量數據。

1.2 氣象災害劃分指標

1.2.1 晚霜凍 晚霜凍是指在春季氣溫回暖時，受北方強冷空氣南下影響，短期內近地面氣溫驟然降低至0 ℃以下，使作物遭受凍害或死亡的一種嚴寒現象[15]。4月是蘋果開花期，也是晚霜凍的高發時期，晚霜凍災害等級的劃分標準[7]為：輕度晚霜凍，即極端最低溫度為-2 ℃，0 ℃以下低溫持續時間≤6 h；或極端最低溫度為-3 ℃，0℃以下低溫持續時間≤5 h。中度晚霜凍為極端最低溫度為-2 ℃，0 ℃以下低溫持續時間≥7 h；或極端最低溫度為-3 ℃，0 ℃以下低溫持續時間≥6 h；再或極端最低溫度為-4 ℃，0 ℃以下低溫持續時間≤4 h。重度晚霜凍為極端最低溫度為-4 ℃，0 ℃以下低溫持續時間≥5 h；或極端最低溫度為-5 ℃，0 ℃以下低溫持續時間≥4 h。

1.2.2 高溫熱害 高溫熱害是指夏季強烈日光直射使果實表皮組織壞死，產生壞死斑的現象。北方果樹生長的上限溫度是35 ℃，當日最高氣溫≥35 ℃時，發生日灼災害，造成果實品質下降。依據劉璐等[11]的研究：輕度高溫熱害為持續2 d日最高氣溫≥35 ℃，相對濕度≤50%。中度高溫熱害為持續2 d日最高氣溫≥35 ℃，相對濕度≤40%；或持續3 d日最高氣溫≥35℃，相對濕度≤50%。重度高溫熱害為持續4 d日最高氣溫≥35 ℃，相對濕度≤40%；持續5 d日最高氣溫≥35 ℃，相對濕度≤50%；持續2 d日最高氣溫≥38 ℃，相對濕度≤40%；日最高氣溫≥40 ℃，相對濕度≤40%，持續時間不做要求。

1.2.3 連陰雨 連陰雨指連續3～5 d以上連續的陰雨天氣，降雨日數越多，日照時間越短。結合劉璐等[12]設計的連陰雨指數(每年9—10月上旬期間3 d以上連續雨日數與同期無降水日數的比值)，對銅川市蘋果的連陰雨災害特征進行分析。連陰雨指數越高表明連陰雨出現日數越多，連陰雨災害強度越嚴重，對成熟期蘋果果實的生長越不利。

1.2.4 干旱 干旱指長期嚴重缺降水，導致土壤蒸發水分流失，影響作物正常生長的災害性天氣現象。利用王景紅等[14]提出的方法來計算銅川市30 a以來逐月的標準化降水指數，并對銅川市干旱災害進行等級劃分。

2 蘋果氣象災害特征分析

2.1 晚霜凍災害

2.1.1 時間變化特征 1990—2019年4月銅川市蘋果晚霜凍災害呈現先增后減少的趨勢(表1)，2000—2009年發生晚霜凍次數最多，共15次，占總次數的45.4%；1990—1999、2010—2019年發生晚霜凍次數均為9次。輕度晚霜凍發生次數隨時間先增加后減少，中度晚霜凍逐漸減少，重度晚霜凍逐漸增多。4月各旬晚霜凍災害統計(表2)顯示：晚霜凍災害出現在4月上旬的有21次，中旬的有12次，下旬未出現過晚霜凍災害，表明銅川地區的晚霜凍災害主要發生在4月的中上旬，其中出現在上旬的概率大于中旬。

表1 1990—2019年4月銅川市晚霜凍災害統計 單位：次

表2 1990—2019年銅川市4月各旬晚霜凍災害統計 單位：次

2.1.2 空間分布特征 銅川市近30 a來發生晚霜凍災害的空間特征 (表1)為：晚霜凍出現次數從北至南呈減少趨勢，北部宜君晚霜凍災害出現次數最多，30 a中有14 a發生了晚霜凍災害，共23次；中部王益出現晚霜凍10次，30 a中有7 a發生了晚霜凍災害；南部耀州未發生過晚霜凍災害。4月上旬北部宜君的晚霜凍災害出現15次，中部王益6次；4月中旬宜君晚霜凍災害8次，王益4次，即在同期北部宜君的晚霜凍災害次數明顯高于中部與南部。輕、中、重度晚霜凍災害發生次數也均為北多南少，這可能是由于北部宜君地區海拔高于中南部地區。

2.2 高溫熱害

2.2.1 時間變化特征 銅川市近30 a來高溫熱害的年際變化(表3)為隨時間先增多后減少。1990—1999年發生高溫熱害11次，2000—2009年發生15次，2010—2019年發生10次。就不同等級來看：輕度高溫熱害發生次數隨時間呈增加趨勢，中度高溫熱害則呈減少趨勢，重度高溫熱害發生次數無明顯變化。30 a來高溫熱害發生在6月最多，為22次，占總次數的61.1%；7月發生了12次；8月僅有3次。不同等級的高溫熱害發生次數均為6月最多，7月次之，8月最少，表明銅川市蘋果高溫熱害主要發生在6—7月。

表3 1990—2019年銅川市高溫熱害統計 單位：次

2.2.2 空間分布特征 從高溫熱害的空間分布(表3)來看，北部宜君30 a來未發生過高溫熱害；中部王益出現了7次高溫熱害，30 a中有6 a發生了高溫熱害；南部耀州發生高溫熱害的次數為29次，30 a中有24 a發生了高溫熱害，明顯多于北部宜君和中部王益。從災害等級來看：輕、中、重度高溫熱害均為北少南多，其中中度高溫熱害明顯多于輕度、重度高溫熱害。

2.3 連陰雨災害

2.3.1 時間變化特征 銅川市近30 a來9—10月上旬連陰雨日數隨時間呈現先增多后減少的趨勢。1990—1999年銅川市9—10月上旬的連陰雨日數共有215 d， 2000—2009年共有315 d，2010—2019年為273 d。連陰雨指數的年變化也是隨時間先增大后減小，1990—1999年銅川的連陰雨指數為0.26，2000—2009年為0.42，2010—2019年為0.37。即在2000—2009年蘋果果實成熟期(9—10月上旬)銅川市的連陰雨日數偏多，連陰雨強度明顯高于其余時間段，對蘋果果實的上色與成熟有不利影響。

2.3.2 空間分布特征 從連陰雨日數的空間分布(表4)來看，北部宜君30 a累計連陰雨日數為288 d，中部王益為270 d，南部耀州為245 d，即北部的連陰雨日數最多，中部次之，南部最少；從連陰雨指數的空間分布來看，北部宜君連陰雨指數為0.39，中部王益為0.35， 南部耀州連陰雨指數為0.31，即連陰雨強度由南至北依次遞減。

表4 1990—2019年9—10月上旬銅川市連陰雨日數和連陰雨指數統計

2.4 干旱災害

2.4.1 時間變化特征 1990—2019年銅川市標準化降水指數呈現先增大后減小的趨勢(圖1)，即干旱災害的強度先降低后增強。從年際變化來看，1990—1999年前期銅川市標準化降水指數變化幅度較小，從1995年開始有較大的波動，其中1995、1997年銅川市為重度干旱；2000—2009年銅川市標準化降水指數變化幅度較大，其中2004年出現了輕度干旱；2010—2019年標準化降水指數波動較大，2016年銅川市為中度干旱。從銅川市30 a來標準化降水指數的月變化(圖2)規律來看：11—3月銅川市標準化降水指數均小于-2，為特旱；4月標準化降水指數為-1.1，為中旱；5—10月標準化降水指數均大于-0.5，屬于無旱。1—12月銅川市標準化降水指數先增大后減小，宜君、王益均在7月達到最大值，耀州在9月達到最大值。

圖1 1990—2019銅川市標準化降水指數年變化

2.4.2 空間分布特征 銅川市30 a來標準化降水指數總體來看中部王益的最高，南部耀縣次之，北部宜君最低。30 a以來中部王益有1 a出現了中度干旱，1 a出現了重度干旱；耀縣累計有5 a出現輕度干旱，1 a出現重度干旱；宜君30 a以來有7 a出現了輕度干旱，1 a出現了重度干旱，1 a出現了特重度干旱。表明銅川中部的干旱程度最輕，北部與南部的干旱程度較為嚴重。

圖2 1990—2019銅川市標準化降水指數月變化

3 結論與討論

(1)1990—2019年銅川市晚霜凍災害隨時間先增多后減少，2000—2009年發生晚霜災害的次數最多；每年4月上中旬是晚霜凍災害的高發時段，需加強災害防御。北部與中部晚霜凍災害多發，南部未出現過，這與銅川市4月平均溫度南高北低的規律相一致。為防止晚霜凍災害可以采取對果園進行秸稈或干草覆蓋、樹干涂白、樹體噴施防凍劑和使用果樹生長調節劑等，使蘋果樹花期推遲，避開凍害天氣；也可以在冷空氣出現前，對果園進行灌水、熏煙等，改善果園內小氣候，提高地表溫度。

(2)1990—2019年銅川市蘋果高溫熱害先增多后減少，與晚霜凍的年變化規律相似；6—7月是高溫熱害的高發月。高溫熱害從北向南依次遞增，南北差異顯著，輕度、中度高溫熱害發生次數明顯高于重度高溫熱害。可采取及時灌溉，早晚給果樹噴水，降低樹體溫度和調節果園溫度；也可以用秸稈和雜草進行果樹行間覆蓋，避免土壤水分蒸發；對于遭受日灼的套袋蘋果，需及時噴水降溫，也可將果袋剪出通氣孔以降低袋內溫度等措施來防御高溫熱害。

(3)銅川市連陰雨指數也是隨時間先增大后減小，2000—2009年連陰雨日數最多。連陰雨指數由北向南依次遞減，即連陰雨強度由南至北依次小幅遞減。可以采用果樹下鋪反光膜促進果實增光著色，或者成熟期抓住有利時機，采取分期采收法等來緩解連陰雨災害對成熟期蘋果果實生長的影響。

(4)銅川市標準化降水指數的年變化為先增大后減小，即干旱災害的強度先降低后增強。干旱主要發生在11—4月，即蘋果的越冬期和萌芽—幼果期。中部王益的標準化降水指數最高，南部耀縣次之，北部宜君最低。即中部發生的干旱災害最少，南部、北部的干旱災害發生次數較多。因此注意夏季、秋季及冬季的蓄水工作，這樣既能抵御冬季寒冷，防止春季干旱，又能保證果實膨大期不受初夏干旱威脅。