呼和浩特市氣候變化對(duì)杏發(fā)育期的影響研究

田 泓

（呼和浩特市氣象局，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050）

近些年來(lái)，全球變暖已經(jīng)成為不爭(zhēng)的事實(shí)。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）第五次評(píng)估報(bào)告指出，1880—2012年全球地表平均溫度上升0.85 ℃，尤其是20世紀(jì)90年代以來(lái)，全球變暖愈演愈烈［1］。農(nóng)業(yè)是對(duì)氣候變化最為敏感的行業(yè)之一，氣候變暖不僅會(huì)導(dǎo)致我國(guó)大多數(shù)地區(qū)熱量資源明顯增加，還會(huì)延長(zhǎng)農(nóng)作物的生育期，對(duì)作物布局與農(nóng)業(yè)種植制度產(chǎn)生一定影響［2-3］。

杏在我國(guó)具有悠久的栽培歷史。熱量、水分、光照是決定種植杏的關(guān)鍵氣候條件，同時(shí)也是影響杏品質(zhì)與產(chǎn)量的主要環(huán)境因素。近年來(lái)，隨著全球氣候急劇變暖，各地區(qū)氣候也發(fā)生了異常變化，對(duì)杏樹(shù)的生長(zhǎng)產(chǎn)生了較大影響。與此同時(shí)，眾多專家與學(xué)者紛紛針對(duì)氣候變化對(duì)杏的影響開(kāi)展了大量研究工作：張山清［4］等重點(diǎn)研究了氣候變暖對(duì)新疆杏種植氣候適宜性的影響；許彥平等［5］重點(diǎn)分析了甘肅省天水市近30 a氣候資源變化對(duì)杏產(chǎn)量的影響。而有關(guān)氣候變化對(duì)杏發(fā)育期的研究卻鮮有報(bào)道。因此，以呼和浩特市為例，重點(diǎn)探討該地區(qū)氣候變化對(duì)杏發(fā)育期的影響，以期能夠?qū)崿F(xiàn)杏樹(shù)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，進(jìn)而提升其經(jīng)濟(jì)效益。

1 研究區(qū)與方法

1.1 研究區(qū)概況

呼和浩特市地處內(nèi)蒙古自治區(qū)中部，介于東經(jīng)110°46′～112°10′、北緯40°51′～41°08′，東接烏蘭察布市，南臨山西省，西接包頭市與鄂爾多斯市。呼和浩特市總面積17 224 km2，域內(nèi)包括兩大地貌單元：西南部屬于土默川平原地形，東南部蠻漢山與北部大青山為山地地形。域內(nèi)地勢(shì)整體呈東北高西南低的走勢(shì)。呼和浩特市隸屬于蒙古高原大陸性氣候區(qū)，表現(xiàn)出四季氣候變化顯著、年溫差與日溫差大等特點(diǎn)。該地年平均氣溫為7.6 ℃，年平均降水量為408.2 mm，年平均日照時(shí)間為2 670.6 h。

1.2 資料與方法

選用呼和浩特市1991—2020 年的氣溫、降水量觀測(cè)資料及杏物候期資料，重點(diǎn)采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)與相關(guān)分析法針對(duì)該地區(qū)近30 a氣候變化特征及各種氣象因素對(duì)杏物候期的影響進(jìn)行分析。

1.2.1 線性趨勢(shì)分析。使用n表示樣本數(shù)量，yi表示與樣本數(shù)量相對(duì)應(yīng)的氣象要素?cái)?shù)值，ti表示相對(duì)應(yīng)的時(shí)間，構(gòu)建yi與ti之間的方程，用公式（1）表示：

式（1）中：a和b均為常數(shù)，其中前者為回歸常數(shù)，后者為回歸系數(shù)。常數(shù)b能夠表示氣象要素y的變化趨勢(shì)。當(dāng)b＞0 時(shí)，表明氣象要素y隨著時(shí)間t的增加而呈增加趨勢(shì)；當(dāng)b＜0 時(shí)，表明氣象要素y隨著時(shí)間t的增加而有所減少；b×10 代表氣象要素變化的氣候傾向率，其單位為℃/10 a、mm/10 a或h/10 a。

1.2.2 相關(guān)分析。綜合使用Excel、SPSS統(tǒng)計(jì)軟件與Pearson 相關(guān)分析法研究氣象要素與關(guān)鍵生育期之間的關(guān)系，并開(kāi)展顯著性檢驗(yàn)。

通常情況下，變異系數(shù)是用來(lái)表達(dá)變量變異程度的常用統(tǒng)計(jì)量，能夠在一定程度上表現(xiàn)出單位均值上的離散程度，這一系數(shù)往往使用標(biāo)準(zhǔn)差與平均值兩者之間的比值來(lái)表示［6］，可以表示為：

式（2）中：xi代表樣本數(shù)量為n的某一個(gè)生育時(shí)期，代表xi的歷年平均值。

2 氣候變化趨勢(shì)分析

2.1 氣溫

據(jù)統(tǒng)計(jì)，1991—2020 年呼和浩特市年平均氣溫為7.6 ℃，且以0.05 ℃/10 a的速率呈上升趨勢(shì)（見(jiàn)圖1）。其中1991—2000年與2011—2020年，呼和浩特市年平均氣溫分別為7.3 ℃與7.4 ℃，與30 a 平均氣溫7.6 ℃相比均偏低，表明以上兩個(gè)時(shí)間段為偏冷時(shí)期，而2001—2010年平均氣溫較高，為8.0 ℃，高于30 a 平均值0.4 ℃，為偏暖期。其中以2007 年平均氣溫最高，為9.0 ℃，而1996 年平均氣溫最低，為6.5 ℃。就季節(jié)分布而言，呼和浩特市春夏秋冬四季溫度變化存在著一定程度的差異，其中春季與秋季平均氣溫隨年份的遞增呈增加趨勢(shì)，夏季與冬季則呈下降趨勢(shì)，春夏秋冬四季氣溫變化速 率 分 別 為 0.307 ℃/10 a、-0.098 ℃/10 a、0.141 ℃/10 a與-0.149 ℃/10 a。以春季升溫趨勢(shì)最為顯著，夏季氣溫變化幅度最為平緩。

圖1 1991—2020年呼和浩特市年平均氣溫變化趨勢(shì)圖

2.2 降水

1991—2020年呼和浩特市年平均降水量為408.2 mm，且以6.376 mm/10 a的速率呈一定增加趨勢(shì)（見(jiàn)圖2）。其中降水分布表現(xiàn)出時(shí)空分布不均、年際變化大等特點(diǎn)。逐月降水量表現(xiàn)出兩端低、中間高的分布特征。呼和浩特市降水主要集中在每年的6—9月，這一時(shí)間段的降水量占到全年總降水量的76.6%。就季節(jié)分布而言，呼和浩特市春夏秋冬四季降水量變化也不盡相同，除秋季降水量隨年份的遞增呈增加趨勢(shì)外，其他3個(gè)季節(jié)均呈減少趨勢(shì)，春夏秋冬四季降水量變化速率分別為-4.135 mm/10 a、-7.96 mm/10 a、19.02 mm/10 a 與-0.55 mm/10 a。以秋季降水量增加趨勢(shì)最為明顯，冬季降水量變化趨勢(shì)最為平緩。

圖2 1991—2020年呼和浩特市年降水量變化趨勢(shì)圖

2.3 日照時(shí)間

1991—2020年，呼和浩特市年平均日照時(shí)間為2 670.6 h，且以-22.989 h/10 a 的速率呈顯著的減少趨勢(shì)（見(jiàn)圖3）。年日照時(shí)間的峰值出現(xiàn)在2020年，為2 839.2 h，其谷值為2 485.6 h，出現(xiàn)在2003 年。其中春季與冬季日照時(shí)間呈增加趨勢(shì)，而夏秋季節(jié)則有所減少［7］。

圖3 1991—2020年呼和浩特市年日照時(shí)間變化趨勢(shì)圖

3 氣候變化對(duì)杏發(fā)育時(shí)期的影響

3.1 氣溫對(duì)杏發(fā)育時(shí)期的影響

表1 中，T0代表生育時(shí)期當(dāng)月平均氣溫，T1代表前一月的平均氣溫，T0-2代表前2個(gè)月至當(dāng)月平均氣溫，T1-12代表年平均氣溫。

由表 1 可見(jiàn)，杏芽開(kāi)放期與T0、T1、T0-2均呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明氣溫越高，芽開(kāi)放期越提前。由此可見(jiàn)，T0-2對(duì)花芽的影響較為敏感，而且受影響最為明顯，相對(duì)比而言，T0及T1對(duì)花芽的影響比較小。就展葉始期而言，與T0呈正相關(guān)，表明當(dāng)月氣溫越高，杏展葉始期呈推遲趨勢(shì)；而與T1、T0-2呈負(fù)相關(guān)，表明T1、T0-2氣溫越高，展葉始期呈提前趨勢(shì)。就開(kāi)花始期而言，與T0、T1、T0-2均呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明氣溫越高，開(kāi)花始期越提前。其中T0-2對(duì)杏開(kāi)花期的影響最為敏感，而T1對(duì)杏開(kāi)花期的影響最小。杏果實(shí)或種子成熟時(shí)期與T0、T1與T0-2均呈負(fù)相關(guān)，表明氣溫越高，果實(shí)或種子成熟期越提前，其中以T0-2對(duì)果實(shí)或種子成熟期的影響最為敏感，T1對(duì)果實(shí)或種子成熟期的影響最小。葉變色時(shí)期與氣溫之間的相關(guān)關(guān)系不夠顯著，表明這一時(shí)期對(duì)氣溫反應(yīng)不敏感。就落葉期而言，與T0、T1、T0-2均呈正相關(guān)，表明氣溫越高，杏落葉期越推遲。其中以T1、T0-2對(duì)落葉期的影響最為顯著，而T0對(duì)落葉期的影響較小。杏全生育期與年平均氣溫之間呈現(xiàn)出較為顯著的正相關(guān)，表明氣溫越高，生育期持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，由此可見(jiàn)杏對(duì)氣溫較為敏感。

表1 氣溫與杏各個(gè)發(fā)育時(shí)期之間的相關(guān)系數(shù)

3.2 降水對(duì)杏發(fā)育時(shí)期的影響

表2中R0代表生育時(shí)期當(dāng)月降水量，R1代表前1個(gè)月的降水量，R0-2代表前2個(gè)月至當(dāng)月累積降水量，R1-12代表年降水量。

表2 降水量與杏各個(gè)發(fā)育時(shí)期之間的相關(guān)系數(shù)

由表2可見(jiàn)，芽開(kāi)放期、展葉始期、開(kāi)花始期與R0、R1、R0-2之間均呈負(fù)相關(guān)，但是相關(guān)性并不顯著，表明降水對(duì)芽開(kāi)放期、展葉始期與開(kāi)花始期的影響比較小。果實(shí)或種子成熟期與R0、R1與R1-12均呈正相關(guān)，其中以與R1之間的相關(guān)系數(shù)最大，與R0的相關(guān)系數(shù)最小。相比較而言，葉變色期、落葉期與降水量之間的相關(guān)性不夠顯著。杏全生育期與年降水量之間呈正相關(guān)，表明降水量越多，杏發(fā)育期持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)。

3.3 日照時(shí)間對(duì)杏發(fā)育期的影響

通過(guò)分析日照時(shí)間與杏物候期之間的相關(guān)系數(shù)可以得出，杏位于芽開(kāi)放期、展葉始期、開(kāi)花時(shí)期、果實(shí)或種子成熟期、葉變色期時(shí)，與當(dāng)月、前1 個(gè)月及物候期發(fā)生期前2 個(gè)月至當(dāng)月累積日照時(shí)間之間呈現(xiàn)出一定的負(fù)相關(guān)。而且以上3 個(gè)時(shí)間段內(nèi)日照時(shí)間持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，杏相對(duì)應(yīng)的物候期則呈提前趨勢(shì)。相對(duì)比而言，開(kāi)花始期與物候發(fā)生期前2 個(gè)月至當(dāng)月累積日照時(shí)間之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系最為顯著，這一時(shí)期杏對(duì)日照的反應(yīng)最為敏感。而杏位于落葉期時(shí)與當(dāng)月日照時(shí)間之間呈正相關(guān)關(guān)系，與前1 個(gè)月日照時(shí)間、前2 個(gè)月至當(dāng)月累積日照時(shí)間之間呈一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，但是其相關(guān)性不夠顯著。整體而言，杏全物候期時(shí)與全年總?cè)照諘r(shí)間之間呈一定的正相關(guān)關(guān)系，即年日照時(shí)間越多，則杏的物候期持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)。

4 結(jié)論

通過(guò)分析呼和浩特氣候變化對(duì)杏發(fā)育期的影響，得出：近30 a 來(lái)，年平均氣溫以0.05 ℃/10 a 的速率呈升溫趨勢(shì)；杏全生育期與年平均氣溫之間呈現(xiàn)出較為顯著的正相關(guān)，表明氣溫越高，生育期持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，由此可見(jiàn)杏對(duì)氣溫較為敏感；年降水量以6.376 mm/10 a的速率呈一定的增加趨勢(shì)，杏全生育期與年降水量之間呈正相關(guān)關(guān)系，表明降水量越多，杏生育期持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)；年平均日照時(shí)間以-22.989 h/10 a 的速率呈顯著的減少趨勢(shì)，杏全物候期時(shí)與全年總?cè)照諘r(shí)間之間呈正相關(guān)，即年日照時(shí)間越多，則杏的物候期持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)。

就實(shí)際生產(chǎn)而言，呼和浩特市杏的栽培不宜過(guò)早，也不宜過(guò)晚。適期栽培能夠有效抵御冷害。一旦預(yù)報(bào)有災(zāi)害性天氣現(xiàn)象，要及時(shí)做好相應(yīng)的防御準(zhǔn)備工作。同時(shí)，還要強(qiáng)化水肥管理［8］，提高坐果率，進(jìn)而使杏的產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)顯著提升。