新疆伽師瓜生長(zhǎng)氣象條件及主要?dú)庀鬄?zāi)害分析

胡啟瑞，李錦虎，王 森，火勛國(guó)*，吉春容

（1.新疆興農(nóng)網(wǎng)信息中心/新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)業(yè)氣象臺(tái)，新疆 烏魯木齊 830002；2.伽師縣氣象局，新疆 伽師 844300）

0 引言

伽師瓜（Jiashi muskmelon）是葫蘆科（Cutrbitaceae）黃瓜屬（CucumisL.）甜瓜亞屬（MeloJeffrey）的一個(gè)甜瓜品種，是新疆甜瓜中的晚熟厚皮脆肉類(lèi)型的優(yōu)質(zhì)甜瓜之一，因源于新疆塔克拉瑪干沙漠西沿的伽師縣而得名。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，伽師瓜以顯著的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益及廣闊的發(fā)展前景，成為喀什地區(qū)具有代表性的優(yōu)勢(shì)特色產(chǎn)業(yè)之一。近年來(lái)，受全球氣候變暖的影響，新疆極端氣候事件的發(fā)生頻率和強(qiáng)度有所增加，影響了瓜果業(yè)的產(chǎn)量和品質(zhì)［1-3］。在這種背景下，研究伽師瓜生長(zhǎng)氣象條件評(píng)價(jià)指標(biāo)及主要?dú)庀鬄?zāi)害，可為當(dāng)?shù)睾侠砝脷夂蛸Y源和加強(qiáng)農(nóng)作物管理提供科學(xué)指導(dǎo)。

在新疆特色林果生長(zhǎng)氣象條件研究方面，克日木等［4］分析了喀什地區(qū)紅棗種植的生長(zhǎng)條件，指出高溫和降水是影響紅棗坐果的主要?dú)庀鬄?zāi)害；張慧嵐等［5］分析了庫(kù)爾勒香梨生長(zhǎng)的適宜氣象條件，發(fā)現(xiàn)花期的霜凍對(duì)香梨產(chǎn)量影響較大；黃娟［6］、劉海蓉［7］等分析了阿克蘇蘋(píng)果生長(zhǎng)的氣象條件，指出休眠期冬季極端氣溫會(huì)誘發(fā)果樹(shù)凍傷；吉春容等［8］研究了近20年哈密瓜的發(fā)育情況，分析并給出影響哈密瓜不同生育期的主要?dú)庀笠蜃樱缓鷨⑷鸬龋?］研究發(fā)現(xiàn)，新疆伽師瓜生長(zhǎng)期間的氣象條件基本能滿(mǎn)足伽師瓜的需求，但是生長(zhǎng)季內(nèi)日照時(shí)數(shù)偏少，對(duì)伽師瓜的品質(zhì)產(chǎn)生了不利影響。目前，對(duì)伽師瓜的研究主要集中在高產(chǎn)栽培、節(jié)水灌溉、儲(chǔ)藏保鮮、病蟲(chóng)害防治等方面［10-12］，對(duì)伽師瓜生長(zhǎng)期間的氣象條件評(píng)價(jià)指標(biāo)及主要?dú)庀鬄?zāi)害分析的研究較少。

本研究以晚熟伽師瓜為研究對(duì)象，利用1981～2020年氣象數(shù)據(jù)資料、1999～2020年伽師的發(fā)育期資料、1961～2020年歷史災(zāi)情資料，對(duì)伽師瓜不同生育期與氣象條件的關(guān)系進(jìn)行了分析，明確了伽師瓜生長(zhǎng)期間的氣象條件及主要?dú)庀鬄?zāi)害，旨在為當(dāng)?shù)乜茖W(xué)利用氣候資源及防災(zāi)減災(zāi)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

以晚熟伽師瓜為研究對(duì)象，選取1981～2020年伽師縣平均氣溫、降水、日照時(shí)數(shù)等氣象要素?cái)?shù)據(jù)，并計(jì)算不同界限積溫，數(shù)據(jù)來(lái)源于新疆氣象信息中心。2005～2020年伽師瓜發(fā)育期數(shù)據(jù)來(lái)源于農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站和新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院。1961～2020年歷史災(zāi)情資料來(lái)源于新疆氣候中心。

1.2 研究方法

采用線(xiàn)性回歸等方法分析發(fā)育期與氣象條件的關(guān)系［13-14］，利用最小二乘法計(jì)算氣候要素氣候傾向率［15-16］，通過(guò)SPSS 16.0和Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和作圖。

大風(fēng)災(zāi)害致災(zāi)因子及危險(xiǎn)性指數(shù)計(jì)算：選擇發(fā)生大風(fēng)的年平均次數(shù)（頻次，d/a）和極大風(fēng)速大小（強(qiáng)度，m/s）作為大風(fēng)災(zāi)害致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性指數(shù)（H），大風(fēng)危險(xiǎn)性指數(shù)計(jì)算公式為：

其中，G為大風(fēng)強(qiáng)度，P為大風(fēng)頻次。大風(fēng)強(qiáng)度為調(diào)查時(shí)間范圍內(nèi)的日極大（最大）風(fēng)速極值年均值，大風(fēng)頻次指調(diào)查時(shí)間范圍內(nèi)的平均年大風(fēng)發(fā)生次數(shù)。wG和wP為各自的權(quán)重。

2 結(jié)果與分析

2.1 伽師瓜發(fā)育期變化及其與氣象條件的關(guān)系

從發(fā)育期變化的趨勢(shì)來(lái)看，近16年來(lái)（2005～2020年）伽師瓜在4月中下旬播種、5月上旬出苗、5月下旬伸蔓、6月上旬坐果、8月上旬成熟收獲，全生育期平均為110 d，且以2.1 d/10 a的氣候傾向率延遲。近16年來(lái)，伽師瓜從播種期到坐果期呈現(xiàn)出不同程度的提前趨勢(shì)，但變化未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)；收獲期呈不顯著延遲趨勢(shì)，延遲幅度為1～2 d/10 a。伽師瓜不同生育期間隔日數(shù)呈增加趨勢(shì)，其中坐果期—收獲期年際間變化率較大（表1）。

表1 伽師瓜2005～2020年發(fā)育變化趨勢(shì)

對(duì)伽師瓜發(fā)育期與不同尺度氣象要素的關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)果表明，伽師瓜發(fā)育期主要受溫度影響，降水量和日照時(shí)數(shù)主要影響夏季發(fā)育期。伽師瓜播種期與4月上旬平均氣溫和4月中旬平均氣溫、最低氣溫相關(guān)。出苗期和伸蔓期分別與5月平均最低氣溫和5月上、中旬日平均氣溫顯著相關(guān)。成熟期與7月上旬平均氣溫、7月中旬日照時(shí)數(shù)和8月上旬平均氣溫相關(guān)性顯著（表2）。

表2 伽師瓜發(fā)育期與氣象要素的關(guān)系

2.2 不同發(fā)育期主要?dú)庀笠蜃臃治?/h3>

2.2.1 播種期生長(zhǎng)氣象條件的分析 近16年來(lái)伽師瓜生長(zhǎng)期間，4月上旬、中旬日平均氣溫和中旬最低氣溫均呈不顯著上升趨勢(shì)。其中，4月上旬平均氣溫為15.1 ℃，變化范圍為11.0～17.0 ℃；4月中旬氣溫平均為17.1 ℃，變化范圍為11.7～22.4 ℃；4月中旬日最低氣溫在2.3～8.9 ℃之間變化，平均最低氣溫為5.9 ℃（圖1）。

圖1 伽師瓜播種期生長(zhǎng)氣象條件的變化

2.2.2 出苗期生長(zhǎng)氣象條件的變化 由圖2可知：近16年來(lái)出苗期主要集中在5月上旬，變化范圍為5月2日～10日。5月上旬平均氣溫為平均20.1℃，變化范圍為17.3～24.0 ℃；5月上旬最低氣溫平均為20.7 ℃，變化范圍為1.3～12.5 ℃；5月平均最低氣溫為13.8 ℃，變化范圍為11.6～15.5℃。

圖2 伽師瓜出苗期生長(zhǎng)氣象條件的變化

2.2.3 伸蔓期生長(zhǎng)氣象條件的變化 由圖3可知：近16年來(lái)伸蔓期平均為5月26日，變化范圍為5月24日～29日。5月上旬平均氣溫為20.7 ℃，在17.3～24.0 ℃之間變化；5月中旬平均氣溫為21.4℃，在16.9～25.0 ℃之間變化；5月中旬日最高氣溫在29.2～36.6 ℃，35 ℃以上高溫發(fā)生在2006、2008、2009和2011年，其余年份均在35 ℃以下。

圖3 伽師瓜伸蔓期生長(zhǎng)氣象條件的變化

2.2.4 坐果期生長(zhǎng)氣象條件的變化 由圖4可以看出：近16年來(lái)坐果期平均為6月10日，變化范圍為6月7日～14日。坐果期間5月平均最低氣溫為13.8 ℃，變化范圍為11.6～15.5 ℃；6月上旬平均氣溫平均為23.8 ℃，在22.5～26.6 ℃之間變化；6月中旬日較差平均為15.4 ℃，在14.0～17.0 ℃之間變化；6月日照時(shí)數(shù)平均為322.1 h，空氣濕度平均為39.6%，降水量呈減少趨勢(shì)。

圖4 伽師瓜坐果期生長(zhǎng)氣象條件的變化

2.2.5 成熟期生長(zhǎng)氣象條件的變化 由圖5可知：近16年來(lái)伽師瓜平均成熟期為8月8日，變化范圍為8月1日～15日。成熟期間，5月平均氣溫為21.1℃，6月日照時(shí)數(shù)平均達(dá)318.0 h；7月上旬平均氣溫為25.5 ℃，7月日照時(shí)數(shù)平均為326.6 h，7月中旬降水量最高達(dá)17 mm（2016年）；8月上旬日平均氣溫為25.8 ℃，在22.8～28.6℃之間變化。

圖5 伽師瓜成熟期生長(zhǎng)氣象條件的變化

2.3 伽師瓜生長(zhǎng)氣象條件定量評(píng)價(jià)指標(biāo)

通過(guò)綜合分析氣候因子、生長(zhǎng)季內(nèi)氣象要素與發(fā)育期的影響，從不同發(fā)育期給出伽師瓜生長(zhǎng)氣象條件定量評(píng)價(jià)指標(biāo)（表3）：當(dāng)春季日平均氣溫在15～18 ℃或膜內(nèi)平均5 cm地溫為20～25 ℃時(shí)適宜播種；苗期適宜生長(zhǎng)溫度為18～25 ℃，日最高溫度高于35 ℃或日最低溫度低于13 ℃，不利于苗期的生長(zhǎng)；伸蔓期適宜溫度為20～25 ℃，日最低氣溫要求在15 ℃以上。日平均氣溫在22～30 ℃、平均氣溫日較差在10～13 ℃時(shí)，適宜伽師瓜坐果；果實(shí)膨大和成熟期，日平均氣溫在25～30 ℃、旬日照時(shí)數(shù)為不低于100 h、平均氣溫日較差在13～15 ℃時(shí)，有利于伽師瓜有機(jī)質(zhì)的積累；果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期間38 ℃以上高溫或持續(xù)降水對(duì)伽師瓜坐果、膨大及成熟有不利影響。

表3 伽師瓜生長(zhǎng)氣象條件定量評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.4 伽師瓜生長(zhǎng)期間主要?dú)庀鬄?zāi)害分析

通過(guò)分析伽師縣1961～2020年歷史災(zāi)情資料發(fā)現(xiàn)，伽師瓜生長(zhǎng)季中造成伽師瓜生長(zhǎng)受到影響的災(zāi)情共計(jì)69次，暴雨洪澇、冰雹災(zāi)害主要集中在1990～1999、2010～2015年，大風(fēng)災(zāi)害主要集中在2010年以后。其中大風(fēng)災(zāi)害6次，占總災(zāi)害次數(shù)的8.7%，大風(fēng)災(zāi)害造成了伽師瓜幼苗干枯、幼果脫落等。低溫霜凍災(zāi)害僅發(fā)生了1次，占總災(zāi)害次數(shù)的1.45%。冰雹、暴雨洪澇致災(zāi)原因較為復(fù)雜，且與地形地勢(shì)、生產(chǎn)管理水平等關(guān)系較大（圖6）。結(jié)合實(shí)地調(diào)研情況，重點(diǎn)研究大風(fēng)災(zāi)害對(duì)伽師瓜苗期生長(zhǎng)的影響。

圖6 伽師瓜生長(zhǎng)期間主要?dú)庀鬄?zāi)害

基于研究伽師縣大風(fēng)危險(xiǎn)性指數(shù)值，計(jì)算區(qū)域內(nèi)非0危險(xiǎn)性指標(biāo)值均值及其標(biāo)準(zhǔn)差，構(gòu)建了伽師瓜春季大風(fēng)災(zāi)害監(jiān)測(cè)等級(jí)指標(biāo)（表4）。當(dāng)大風(fēng)危險(xiǎn)指數(shù)Hwind小于0.18時(shí)，發(fā)生輕度風(fēng)災(zāi)；當(dāng)Hwind在0.18～0.36之間時(shí)，發(fā)生中度風(fēng)災(zāi)；當(dāng)Hwind在0.36～0.66之間時(shí)，發(fā)生重度風(fēng)災(zāi)；當(dāng)Hwind大于0.66時(shí)，發(fā)生特重度風(fēng)災(zāi)。

表4 伽師瓜春季大風(fēng)災(zāi)害監(jiān)測(cè)等級(jí)指標(biāo)

圖7是伽師縣1991～2020年伽師瓜生長(zhǎng)季大風(fēng)災(zāi)害等級(jí)指數(shù)的變化，由圖7可以看出，隨著時(shí)間的變化，伽師縣大風(fēng)災(zāi)害等級(jí)指數(shù)呈逐漸升高的趨勢(shì)，自2000年以來(lái)高危險(xiǎn)大風(fēng)災(zāi)害逐漸增加。從大風(fēng)災(zāi)害類(lèi)型來(lái)看，大部分年份以輕度災(zāi)害為主，其次是重度大風(fēng)災(zāi)害，特重和中度災(zāi)害發(fā)生次數(shù)較低。

圖7 伽師瓜生長(zhǎng)季大風(fēng)災(zāi)害等級(jí)指數(shù)變化（a）及大風(fēng)災(zāi)害類(lèi)型（b）

3 討論

優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品需要良好的氣候環(huán)境，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地氣候條件是影響其產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素之一。本研究通過(guò)分析伽師瓜生長(zhǎng)發(fā)育期間，不同發(fā)育期與氣象條件的相關(guān)關(guān)系，結(jié)合各發(fā)育期生長(zhǎng)期間的氣象條件，確定了伽師瓜生長(zhǎng)氣象條件評(píng)價(jià)指標(biāo)，此方法與哈密瓜、蘋(píng)果、板栗等研究的氣象條件評(píng)價(jià)指標(biāo)相一致［17-18］。近15年來(lái)，伽師瓜從播種期到坐果期呈現(xiàn)出了提前的趨勢(shì)，但收獲期呈不顯著延遲趨勢(shì)，這與春小麥、水稻、棉花、玉米等其他作物變化趨勢(shì)的研究結(jié)論有差異［19-22］。6～7月是伽師瓜坐果與果實(shí)膨大的關(guān)鍵時(shí)期，這一時(shí)期的平均氣溫、日較差、日照時(shí)數(shù)等氣象條件成為影響伽師瓜產(chǎn)量的關(guān)鍵氣象因子。這一結(jié)果與吉春容等［8］認(rèn)為6～7月的日較差是影響甜瓜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的主要?dú)夂蛞蜃又坏挠^點(diǎn)相一致。

在大尺度的氣候變化背景下，新疆高溫日數(shù)從20世紀(jì)90年代后期，呈增加趨勢(shì)。7月是新疆高溫天氣發(fā)生的集中時(shí)段［23-24］，高溫烈日易造成嚴(yán)重裂瓜，尤其是夏季偶遇陣雨和暴雨會(huì)引起伽師瓜白粉病、霜霉病的發(fā)生。因此，要注意加強(qiáng)田間管理，合理控制水肥，做好伽師瓜的避暑防曬工作，減少高溫天氣造成的不利影響。

4 結(jié)論

（1）近15年來(lái)，伽師瓜4月中下旬播種、5月上旬出苗、5月下旬伸蔓、6月上旬坐果、8月上旬收獲。全生育期平均110 d，且以2.1 d/10 a的氣候傾向率延遲。生長(zhǎng)期間播種期、出苗期、伸蔓期和坐果期呈不同程度的提前趨勢(shì)，但未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，收獲期呈不顯著延遲趨勢(shì)，延遲幅度為1～2 d/10 a。

（2）伽師瓜全生育期主要受溫度影響，降水量和日照時(shí)數(shù)會(huì)影響夏季發(fā)育期。伽師瓜播種期與4月上旬平均氣溫和4月中旬平均氣溫、最低氣溫相關(guān)。出苗期和伸蔓期分別與5月平均最低氣溫和5月上、中旬日平均氣溫顯著相關(guān)。成熟期受7月上旬平均氣溫、7月中旬日照時(shí)數(shù)和8月上旬平均氣溫影響較大。

（3）當(dāng)春季日平均氣溫在15～18 ℃或膜內(nèi)平均5 cm地溫為20～25 ℃時(shí)，適宜伽師瓜的播種；苗期適宜生長(zhǎng)溫度為17～25 ℃，日最高溫度高于35℃度或日最低溫度低于10℃時(shí)，不利于苗期的生長(zhǎng)；伸蔓期適宜溫度為20～25 ℃，日最低氣溫要求在15 ℃以上。日平均氣溫在22～30 ℃、平均氣溫日較差為10～13 ℃時(shí)，適宜伽師瓜坐果；果實(shí)膨大和成熟期，日平均氣溫在25～30 ℃、旬日照時(shí)數(shù)為不低于100 h、平均氣溫日較差13～15 ℃時(shí)，有利于有機(jī)物質(zhì)的積累。

（4）伽師瓜生長(zhǎng)期間的氣象災(zāi)害按照災(zāi)害發(fā)生的頻率，依次為冰雹、暴雨洪澇、大風(fēng)、低溫霜凍和高溫。從大風(fēng)災(zāi)害類(lèi)型來(lái)看，大部分年份以輕度災(zāi)害為主，其次是重度大風(fēng)災(zāi)害，特重和中度災(zāi)害發(fā)生次數(shù)較低。