四川盆區紅心獼猴桃高溫熱害評估

王 勤，張鑫宇，趙 周，曾 娟，張藝函，張 樂，楊麗霞，侯春霞

（1.四川省廣元市氣象局，四川 廣元 628017；2.四川省蒼溪縣氣象局，四川 蒼溪 628400；3.四川省遂寧市氣象局，四川 遂寧 629000；4.四川省廣元市農業農村局，四川 廣元 628017）

0 前言

紅心獼猴桃屬中華獼猴桃中的紅肉獼猴桃變種，是特早熟紅心品種，其子代遺傳性狀穩定，抗逆性強，果實較大，風味濃甜可口，較耐貯藏。蒼溪縣是世界紅心獼猴桃原產地、世界紅心獼猴桃第一縣。四川省是我國最適宜栽種獼猴桃的地區之一，在政府的大力倡導下，全省種植獼猴桃4.67萬hm2，其中80%以上為紅心獼猴桃，建成了包括蒼溪、蒲江、都江堰等國家級紅心獼猴桃生產基地，以及遍布全省多地市的大小基地，四川成為世界上最大的紅心獼猴桃生產基地。

紅心獼猴桃為多年蔓生植物，有喜光、忌強光高溫、喜濕潤等特性。其生長勢強，生長迅速，葉片大，雌雄異株，3年后進入結果期。紅心獼猴桃花芽為混合芽，生理分化期為上年的6月下旬到8月上旬，形態分化及性細胞成熟期為當年芽萌發開始到花蕾鱗片松動時結束。每年2月下旬到3月上旬為萌芽期，4月中旬到5月中旬為開花結果期，5月下旬到7月中旬為果實膨大期，7月下旬到8月下旬為果實品質形成期，8月下旬到9月為成熟采收期。平均氣溫19～22 ℃時宜于坐果，旬均溫21～27℃時適宜果實膨大。對應四川盆區7～8月，正是紅心獼猴桃果實膨大后期，是紅心獼猴桃品質和產量形成的關鍵期，遇高溫高熱年份，氣溫較長時間維持在35～37 ℃及以上時，嚴重影響了紅心獼猴桃的生長發育，形成高溫熱害。

高溫熱害是一種農業氣象災害，指高溫天氣對農作物生長發育和產量所造成的損害，一般是由于氣溫超過了農作物生長發育的上限溫度而造成的。學者們對高溫熱害在水稻、玉米等糧食作物方面作了大量研究［1-7］，高溫熱害也是果樹的主要氣象災害之一［8］，金志鳳等［9-13］對高溫熱害在南方種植的柑桔、荔枝等果樹展開了研究，李艷莉等［14-16］對北方種植的蘋果、梨高溫熱害方面的研究較為集中。近年來，獼猴桃高溫干旱問題也逐步引起學者們的關注，李學宏等［17-20］研究了高溫干旱對獼猴桃生長發育的影響，研究涉及的品種主要為海沃特、徐香等。目前，針對紅心獼猴桃高溫熱害的研究鮮有報道。

參考《紅心獼猴桃農業氣象服務規程》［21］高溫熱害指標，根據紅心獼猴桃農業氣象觀測試驗資料［22-23］，確定高溫熱害發生階段，統計分析高溫熱害的規律和影響，首次采用高溫熱害評估指數、高溫熱害強度指數以及高溫熱害綜合影響指數，對四川盆區紅心獼猴桃歷年高溫熱害作出定量評估，并利用GIS技術，作出高溫熱害的空間分布。針對盆區高溫熱害發生規律和影響提出減災措施和對策建議，為紅心獼猴桃引種擴種提供參考依據。

1 研究區域概況

紅心獼猴桃的原產地蒼溪縣，地屬低山為主的低山深丘窄谷長梁地貌，境內海拔352～1377 m，平均氣溫16.9 ℃，無霜期288 d，年日照時數1231.0 h，年平均降水量1007.5 mm，立體氣候明顯，呈現“高山寒未盡，谷底春意濃”的氣候特征，是種植獼猴桃的最佳環境。同時，適宜獼猴桃生長的土壤是紫色土，而中國80%以上紫色土壤在四川，蒼溪作為四川省內紫色土壤面積最大的縣，以廣元市蒼溪縣數據反映紅心獼猴桃原產地情況具有一定的研究意義。

位于長江中上游流域的四川省是我國最適宜栽種獼猴桃的地區之一。近年來，在政府的引導下，當地農民自發種植了紅心獼猴桃。以盆地北緣、西緣（西南緣）沿大巴山、龍門山一帶集中分布，為四川省著名的紅心獼猴桃產區，研究中選取雅安的雨城區、成都市的蒲江縣和都江堰市、德陽市的綿竹市、巴中的南江縣及廣元市的利州區、蒼溪縣代表四川盆區紅心獼猴桃的主產區為重點研究區域（圖1），最后對整個四川盆區的獼猴桃高溫熱害時空分布情況進行研究。

圖1 四川紅心獼猴桃主產區示意圖

2 材料與方法

2.1 氣象資料來源

以四川省氣象信息中心國家氣象站1978～2020年逐日極端最高氣溫、日平均氣溫、逐日極端最低氣溫數據，統計分析四川盆地獼猴桃園區高溫熱害時間分布規律。數字高程模型（DEM）數據（分辨率25 m）來源于地理空間數據云（http：//www.gscloud.cn/）。

2.2 研究方法

利用1978～2020年氣象資料計算出的各站歷年高溫發生率，反映高溫熱害在時間上和空間上發生的頻率，利用算術平均來反映高溫熱害的強度在一定時間段和區域總體情況，通過相關系數計算分析，反映高溫熱害年際變化趨勢。以高溫熱害綜合評估指數評估各年高溫熱害的綜合影響。本文運用Gis10.0軟件作出高溫熱害指標的空間分布，以2021年高溫熱害的實際發生情況對評估指標進行檢驗。

2.2.1 評估指標的統計學意義 高溫熱害發生率（Fraction of coverage,FC），指統計時段內某變量出現次數n占總樣本數N的百分比，即

公式（1）中：FC為發生率，n為樣本出現的次數，N為樣本總次數。如果針對四川盆區所有站點，當樣本為盆區出現高溫熱害站數時，FC為高溫熱害對于空間的覆蓋率；如果針對選定時間段，比如1978～2020年，當樣本為某縣區出現的高溫熱害的年數，FC為高溫熱害出現的時間頻率。

高溫的平均強度（Average intensit,AI）取算術平均值。設有一組變量值為X1，X2,…，Xn，則該變量的算術平均值為：

公式（2）中：n為變量的個數，Xi為所有符合條件的變量值。

相關系數（correlation coefficient，r（x，y））：反映2個變量之間的相互關系及其相關方向。

利用相關系數顯著性檢驗表：確定自由度（nm-1），n、m分別代表樣本個數和未知量維度，查找α0.01、α0.05對應的α值，將r與α進行比較，確定顯著性水平。

2.2.2 高溫熱害標準 高溫熱害是高溫對植物（生物）生長發育和產量形成所造成的損害，一般是由于高溫超過植物（生物）生長發育上限溫度造成的。本文參照《紅心獼猴桃農業氣象服務規程》［21］的紅心獼猴桃高溫熱害標準，采用連續最高氣溫高于37 ℃、最低氣溫不低于20 ℃、平均氣溫又維持在27 ℃以上，根據這3項溫度指標，把高溫熱害分輕度和重度2個等級（表1）。以上高溫熱害標準屬定性標準，可用于單站高溫熱害判斷評估。但當此標準用于年際間、區域各個站點間比較時，僅用輕重2個等級則過于簡單，且輕度與輕度，重度與重度之間，這種定性關系往往無法比較。為客觀準確評判高溫熱害，下文從高溫熱害成因著手進行深入分析，以求在高溫熱害標準基礎上，建立定量的高溫熱害評估指標。

表1 紅心獼猴桃高溫熱害標準

2.2.3 高溫熱害評估指標

2.2.3.1 高溫熱害成因 地球的熱量主要來源于太陽輻射，夏季，地球白天吸收的熱量遠超過夜間散失的熱量，夏至以后當熱量吸收大于散失時，地面上積累的熱量逐漸增多，地面每天仍在繼續儲蓄熱量，進入一年中最熱的時候，溫度居高不下，這是形成高溫氣候的成因。副熱帶高壓和青藏高壓是影響四川盆地強高溫過程的主要環流系統［24］。當2個高壓持續穩定控制盆地時，盆地將出現大面積階段性的高溫天氣。高溫的影響［10，17-18］主要包括使植株葉綠素失去活性、阻礙光合作用正常進行、降低光合速率、消耗量大大增強、使細胞內蛋白質凝集變性、細胞膜半透性喪失、植物的器官組織受到損傷。高溫使光合同化物輸送到果實的能力下降，酶的活性降低，致使果實膨大期縮短，品質形成不充分，產量下降。高溫對紅心獼猴桃的影響，多發生在果實膨大后期。高溫往往伴隨強日光輻射，形成日灼病，又叫灼傷或灼害。日照強烈，溫度高，水分供應不足，蒸騰作用減弱，使樹體溫度難以調節，部分枝條的皮層和果實表面被灼傷。獼猴桃高溫熱害表現為：葉片卷屈，萎蔫，枯黃，甚至落葉，樹干或枝條橫裂，表皮破裂，樹干與枝條出現一種頹勢，營養供應不足，果實停止膨大，果實表面出現斑痕、灼傷，嚴重時甚至出現潰爛、掉果（圖2）等。掛果幼園長勢弱者發生較重。因此，高溫熱害形成的關鍵是出現了超過紅心獼猴桃生理上限的高溫，并長期維持。高溫是主因，太陽光輻射強、土壤干旱等是伴因，如果同時出現會加劇高溫熱害的影響。

圖2 紅心獼猴桃高溫熱害災損圖片

2.2.3.2 高溫熱害評估指標 高溫熱害的危險性常采用單要素評估，以平均氣溫、最高氣溫等構成指標。一般情況下，極端最高氣溫持續高于37℃時，常常對應強光照，是造成高溫日灼傷的直接原因。更普遍情況是，極端最高氣溫不一定達到37 ℃也存在高溫熱害。當氣溫高于35 ℃持續5 d 或以上，平均氣溫持續維持在27 ℃以上，白天高溫難耐，作物光合作用受阻。四川盆區紅心獼猴桃主產區夜間最低氣溫大部不會低于20 ℃，夜間氣溫降不下來，呼吸作用強，光合作用小于呼吸作用時，能量平衡被打破，出現負積累，造成作物代謝困難，作物的葉片、植株根系都受損，不僅影響當年樹體的長勢和產量，嚴重時還會影響第2 年樹勢的恢復。顯然，各年中高溫過程持續時間越長危害越重，一年內多次高溫熱害過程疊加，危害程度越烈。具體地，當日最高氣溫大于35 ℃持續日數5 d 以上時，日平均氣溫大于27℃持續7 d 以上，持續時間越長，危害越重。以此來定義“紅心獼猴桃高溫熱害評估指數”（表2），用以對各年各站高溫熱害進行量化評估。

表2 紅心獼猴桃高溫熱害評估指數

利用紅心獼猴桃高溫熱害評估指數DAI（表2），可以對單站逐年高溫熱害進行量化評估。各站評估指數DAI值越大，高溫危害越強，對所有出現高溫熱害站點DAI值求取平均值，即高溫熱害強度指數AI，體現四川盆區整體高溫熱害強度。高溫熱害發生率FC，以空間覆蓋率或時間頻率體現高溫熱害的影響范圍和頻率。有些年份，部分區域強度特別高，發生率小，只對部分區域造成嚴重影響；有些年份單站強度較強，但發生率特別大，對總體影響也大；特別地，當強度和發生率均高時影響和危害最大。故對于區域出現的高溫熱害，其高溫熱害強度越大，發生率越大，綜合影響越大，綜合影響可認為是高溫熱害強度與發生率兩者的函數。據此給出紅心獼猴桃高溫熱害綜合影響指數（Comprehensive influence，CI），表達式為：

公式（4）中：FC的計算方法如式（1），AI的計算方法如公式（2）。

3 結果與分析

3.1 高溫熱害時間分布

利用四川省氣象風險普查1978～2020年高溫資料，對四川盆區26個縣區紅心獼猴桃高溫熱害進行評估（圖3），逐旬出現頻率，7～8月較高，8月上旬最高。

圖3 四川盆區紅心獼猴桃高溫熱害出現時間頻率

從圖4可以看出，四川盆區紅心獼猴桃高溫熱害覆蓋率總體呈上升趨勢，相關系數r=0.3703，通過顯著性檢驗（α0.05=0.288），氣候傾斜率為0.1314/10 a，1990年代中期開始，高溫熱害覆蓋率明顯增加，1994、1997年FC接近0.5，而2002、2006、2011、2016年為大面積高溫熱害發生年，FC指數在0.6以上。

圖4 四川盆區紅心獼猴桃高溫熱害覆蓋率

從圖5可以看出，1978～2020年四川盆區紅心獼猴桃高溫熱害平均強度總體呈上升趨勢，相關系數r=0.5171，通過顯著性檢驗（α0.01=0.393），氣候傾斜率為1.1606/10 a，各年際間差異較大。1982～1984、1987、1991、1993、1998年無高溫熱害發生，1994、2006、2017年高溫熱害為重度發生年，發生高溫熱害的AI指數在3.0 以上。

圖5 四川盆區紅心獼猴桃高溫熱害逐年平均強度

從圖6可以看出，1978～2020年四川盆區紅心獼猴桃高溫熱害綜合影響總體呈上升趨勢，相關系數r=0.4259，通過顯著性檢驗（α0.01=0.393），氣候傾斜率為0.2828/10 a，1990年代以后高溫熱害影響顯著增加，1994、2006、2011、2016年CI指數在1.5以上，其中2006綜合影響最強。

圖6 四川盆區紅心獼猴桃高溫熱害逐年綜合影響指數

3.2 紅心獼猴桃高溫熱害的空間分布

3.2.1 四川盆區紅心獼猴桃高溫熱害平均強度空間分布 四川盆區紅心獼猴桃高溫熱害平均強度指數在1.16～2.69之間，呈現自東向西逐漸減弱的趨勢（圖7）。高溫熱害最重的區域主要集中在盆地東部的廣安、達州西部、南充東部及巴中市南部局部地區，均在2.55以上，最高為2.69（達州）；從此區域向西，高溫熱害強度在1.65～1.95之間，并呈現逐步減弱的特點，高溫熱害最輕的區域集中在盆地西部的雅安、成都大部及綿陽、德陽、眉山部分地區，在1.65以下，最低縣區包括彭州、雅安、都江堰市等。8個獼猴桃主產縣的高溫熱害強度均不在最強的區域，其中蒼溪和南江略高，達到2.25～2.55，其余6個縣的高溫強度基本在1.95以下，強度較小。

圖7 紅心獼猴桃高溫熱害平均強度空間分布

3.2.2 四川盆區紅心獼猴桃高溫熱害頻率空間分布 四川盆區紅心獼猴桃高溫熱害頻率在2.2%～69.6%之間，其空間分布與高溫熱害強度分布類似，仍呈自東向西逐漸遞減的特點（圖8）。盆地東部的廣安、達州西南部及南充東南部高溫熱害頻率最高，超過50%，最高可達69.6%（達州）；由此向北向西，高溫熱害發生頻率逐步降低，雅安、樂山2市及眉山、成都、德陽、綿陽、廣元5市大部均在20%以下，最低僅有2.2%，彭州、都江堰市等是盆區獼猴桃高溫發生頻率最低的區域。8個獼猴桃主產縣的高溫熱害頻率均在40%以下，其中蒼溪縣、南江縣在30%左右，其余縣均在20%以下。

圖8 紅心獼猴桃高溫熱害頻率空間分布

3.2.3 四川盆區紅心獼猴桃高溫熱害綜合影響空間分布 四川盆區紅心獼猴桃高溫熱害平均強度指數為0.01～1.91之間，其空間分布仍呈現自東向西逐漸減弱的趨勢（圖9）。其中盆地東部的廣安、達州西南部及南充東南部其高溫強度大、出現頻率高，高溫熱害綜合影響度在1.40以上，最高可達1.91（達州），是盆地高溫熱害綜合影響度最高的地區。以此區域為中心向北向西遞減，雅安、樂山2市及眉山、成都、德陽、綿陽、廣元5市大部在0.34以下，最低僅有0.01（彭州、都江堰等），這些地區高溫強度小、頻率低，是高溫熱害影響度最低的區域，其余地區高溫熱害影響度在0.34～1.40之間。8個獼猴桃主產縣中，廣元利州區、綿竹市、都江堰市、蒲江縣、雅安雨城區、沐川縣6個縣（市/區）所處區域的高溫熱害綜合影響度均處于盆區最低的區域，蒼溪、南江2縣大部分地方在0.69～1.05之間，處于中等水平。

圖9 紅心獼猴桃高溫熱害綜合影響空間分布

3.3 評估指標檢驗

利用2021年實況氣象資料，對四川盆區紅心獼猴桃主產區高溫熱害情況作出評估，以園區調研情況來檢驗評估指標。評估結果顯示，蒼溪、沐川為3級，南江、蒲江為2級，雅安、綿竹為1級，都江堰無高溫熱害。從調研情況可知，沐川、蒼溪陵江兩地園區出現了葉片萎蔫、落葉、果實萎蔫、提前軟化、僵化、落果等現象。1978～2020年沐川高溫熱害出現過5次，平均強度和綜合影響均較小。2021年沐川縣紅心獼猴桃受高溫熱害影響，病園率達50%，病果率達30%，嚴重的園區病果率甚至達60%以上，高溫熱害導致果實品質變差，掉果嚴重（圖2），影響產量和商品果率。都江堰園區常年無高溫熱害，2021年也無高溫熱害，其他園區表現較輕。2021年高溫熱害評估與調研結果一致（表3），非常吻合。紅心獼猴桃高溫熱害評估指標對實踐具有指導意義。

表3 2021年紅心獼猴桃產區高溫熱害統計及驗證

4 結論與討論

4.1 結論

（1）本文采用高溫熱害評估（DAI）指標，在紅心獼猴桃原產地農業氣象服務中得到應用，當平均氣溫維持在27 ℃以上，極端最高氣溫持續大于35 ℃以上的時間越長，危害越大，極端最高氣溫大于37 ℃或更高持續時間越長，危害越大。

（2）通過高溫熱害平均強度、高溫熱害發生率，反映高溫熱害的強度、發生的時間頻率與空間覆蓋率，使紅心獼猴桃高溫熱害的時空分布得以量化評估，可用于紅心獼猴桃引種及相似種植區農業氣象服務作參考。

（3）四川盆區紅心獼猴桃高溫熱害最早發生于5月，主時段是7～8月，以8月上旬出現頻率最高；1978～2020年年際變化較大，高溫熱害無論平均強度、發生頻率及綜合影響總體呈上升趨勢，這與全球變暖趨勢結論一致，從綜合影響可以反映出1994、2006、2011、2016年是典型重影響年。

（4）從紅心獼猴桃高溫熱害空間分布可知，盆區東部高于西部，盆地西北部到西南部邊緣，沿龍門山脈、米倉山和秦嶺南側，高溫熱害較輕，四川盆區紅心獼猴桃主產區都江堰、蒲江、彭州等縣區高溫熱害較輕，盆東北的達州、南充、廣安為高溫熱害極重影響區。

4.2 討論

（1）本文氣象資料選自國家氣象站，紅心獼猴桃原產地蒼溪縣紅心獼猴桃高溫熱害評估綜合影響屬中等影響區域。因蒼溪國家氣象站海拔較低（H 470 m），該縣境內紅心獼猴桃高產園區多分布在淺丘到中低山區域（H 600～800 m），較低海拔縣城附近園區高溫熱害評估綜合影響輕。紅心獼猴桃種植區劃高溫熱害風險區劃，可使用區域站數據［16］，將海拔高度、坡度、坡向等作為影響因子。

（2）園區宜選擇山地、坡地，利用小氣候環境，減輕高溫熱害風險。對種植大戶開展直通式氣象服務，采取降防高溫措施，遮蔭、果實套袋、鼓風等調控措施有效減輕高溫熱害危害［25-26］。開展紅心獼猴桃精細化農業氣候區劃［27-29］，避免盲目引種、擴種，在考慮高溫熱害的同時，還要綜合考慮其他因素，比如冬春季低溫危害，以及果實成熟期適度光熱水和適度日較差的需求。開展紅心獼猴桃高溫熱害保險［30］，有效減輕紅心獼猴桃種植風險，確保紅心獼猴桃產業的健康發展。

（3）紅心獼猴桃高溫熱害指標采用要素指標，主要考慮平均溫度與最高溫度，具有簡單、實用等特點，便于開展高溫熱害預測預警業務應用。常用高溫熱害指標除了日最高氣溫、高溫持續天數、積熱等，有些研究還加入了光照、相對濕度和風速等指標用于預警、風險評估及區劃。后期將針對高溫熱害對紅心獼猴桃產量、品質及生理影響，投入更多精力，結合人工氣候箱和更多田間試驗，對紅心獼猴桃農業氣象指標作更深入研究。