河北省太行山山區中段大棗需冷量界限溫度變化特征

梁春旺，張可嘉，楊麗娜，賈秋蘭，韓翔洋，吳云龍

（1邢臺市氣象局，河北邢臺 054000；2辛集市氣象局，河北辛集 052360）

0 引言

太行山山區有豐富的棗資源，且種植歷史悠久，距今已有3000 多年的歷史[1]。其中河北省境內的阜平、唐縣、曲陽、行唐、贊皇、平山等地都是名副其實的大棗之鄉，為河北省大棗的主產區[2]，在針對落葉果樹的研究中，滿足其低溫需求量完成自然休眠是對果樹區劃的一個重要指標[3]，這個指標叫做需冷量[4-7]。而自然環境的變化時刻影響著作物的生長[8-13]，隨著氣候的變化，氣候變暖已是不爭的事實[14-20]，在此背景下，對棗樹生長環境的研究就顯得尤為必要。多方研究認為，打破落葉果樹自然休眠的低溫標準一般為7.2℃[4-5]，本研究以大棗需冷量7.2℃以及0～7.2℃模型為基礎[4-5]，計算了太行山山區中段11個縣（圖1）下半年氣溫穩定降至7.2℃的終日、次年上半年氣溫穩定升至7.2℃的初日、期間持續日數及變化趨勢，并以近10 a的小時氣溫數據為基礎，計算了氣溫降至7.2℃至次年氣溫升至7.2℃期間的氣溫低于7.2℃的小時數以及氣溫在0～7.2℃期間的小時數，以期對河北省太行山山區中段大棗自然休眠的起止日期、持續時長以及需冷量小時數有更清晰的掌握，為該區域的大棗生產管理提供一定的參考借鑒。

圖1 太行山山區中段地形地貌圖

1 資料與方法

1.1 資料來源

本研究所用氣象數據來源于河北省氣象信息中心，數據采用太行山山區阜平、井陘、臨城、靈壽、平山、曲陽、唐縣、行唐、元氏、贊皇、鹿泉11個縣1991—2021年的逐日平均氣溫數據（含1990年下半年和2022年上半年）以及2011—2021 年的逐時氣溫數據（含2010 年下半年和2022年上半年）。

1.2 分析方法

用5日滑動平均法求得下半年氣溫穩定降至7.2℃的終日以及次年上半年氣溫穩定升至7.2℃的初日，以及期間的持續日數。日期采用日序的方式進行統計，如：1 月1 日為1，平年12 月31 日為365，閏年12 月31日為366。氣溫降至7.2℃的小時數據以及氣溫在0～7.2℃之間的小時數據在氣溫穩定降至7.2℃的終日及次年氣溫穩定升至7.2℃的初日之間統計求和。

統計方法采用線性趨勢分析，皮爾遜分析[15]。繪圖軟件采用Arcgis10.2 與Surfer23，計算軟件采用Matlab2014，空間插值方法采用Kriging插值法[16]。

2 結果與分析

2.1 氣溫穩定降至7.2℃的終日變化

對太行山山區中段11 個縣1991—2021 年的終日日序進行逐縣求平均（表1）可知，近32 a 氣溫穩定降至7.2℃終日最早的縣在阜平和曲陽，日序為312.7 和312.1，即11月9日。氣溫穩定降至7.2℃終日最晚的縣在贊皇和鹿泉，日序為314.3 和314.4，即11 月11 日。對11個縣近32年的終日日序求區域平均值，得到終日日序為314.0，即大行山中段區域氣溫穩定降至7.2℃的終日日期為11月10日。對近32 a來11個縣氣溫穩定降至7.2℃終日日序的逐年區域平均進行時間序列的一元趨勢分析（圖2）可知，太行山山區中段氣溫穩定降至7.2℃的終日日序呈上升趨勢，及日期后延，后延趨勢為1.5 d/10 a，但變化趨勢沒有通過顯著性檢驗，變化趨勢不明顯。

表1 1991—2021年太行山山區中段11縣氣溫穩定降至7.2℃終日日序多年平均值及趨勢變化 d

圖2 1991—2021年太行山山區中段11縣氣溫穩定降至7.2℃終日日序趨勢變化

對太行山山區中段11 個縣1991—2021 年的終日日序和趨勢變化進行空間插值分析（圖3）可知，曲陽阜平一帶的終日日序最低，即氣溫穩定降至7.2℃的開始時間最早，日序為312.1～312.7，即11月9日，其他區域日序在313.2～314.4 之間，即11 月10 日—11 日，近32 a 來全區域氣溫穩定降至7.2℃的終日日序前后相差2.3 d（圖3a）；在近32 a氣溫穩定降至7.2℃終日的空間趨勢變化中，贊皇附近、鹿泉附近的變化趨勢較大，每10 a 變化趨勢為1.2～1.3 d，其他區域的每10 a 趨勢變化在1 d以內，近32 a全區域終日變化趨勢每10 a相差0.9 d（圖3b）。

圖3 1991—2021年太行山山區中段11縣氣溫穩定降至7.2℃終日日序空間變化

2.2 氣溫穩定升至7.2℃的初日變化

對太行山山區中段11 個縣1991—2021 年的初日日序進行逐縣求平均（表2）可知，近32 a 氣溫穩定升至7.2℃初日最早的縣在鹿泉，日序為73.7，即3 月15日。氣溫穩定升至7.2℃終日最晚的縣在行唐和曲陽，日序為78.3 和78.9，即3月20 日。對11個縣近32 a的初日日序求區域平均值，得到初日日序為76.6，即大行山中段區域氣溫穩定升至7.2℃的初日日期為3 月18日。對近32 a 來11 個縣氣溫穩定升至7.2℃初日日序的逐年區域平均進行時間序列的一元趨勢分析（圖4）可知，太行山山區中段氣溫穩定升至7.2℃的初日日序呈下降趨勢，及日期提前，提前趨勢為4.2 d/10 a，變化趨勢通過0.05的顯著性檢驗，變化趨勢明顯。

表2 1991—2021年太行山山區中段11縣氣溫穩定升至7.2℃初日日序多年平均值及趨勢變化d

圖4 1991—2021年太行山山區中段11縣氣溫穩定升至7.2℃的初日日序趨勢變化

對太行山山區中段11 個縣1991—2021 年的初日日序和趨勢變化進行空間插值分析（圖5）可知，鹿泉周邊的初日日序最低，即氣溫穩定升至7.2℃的開始時間最早，日序為73.7，即3 月15 日，其他區域日序在75.3～78.9 之間，即3月17 日—20 日，近32 年來全區域氣溫穩定升至7.2℃的初日日序前后相差5.2 d（圖5a）；曲陽、阜平、井陘以西的初日變化趨勢為每10 年提前3.6～4.0 d，其他區域初日變化趨勢為每10 a 提前4.0～4.9 d，近32 a 全區域初日變化趨勢每10 a 相差1.3 d（圖5b）。

圖5 1991—2021年太行山山區中段11縣氣溫穩定升至7.2℃初日日序空間變化

2.3 氣溫穩定降至7.2℃期間的持續日數變化

對太行山山區中段11 個縣1991—2021 年逐日氣溫穩定滑動降至7.2℃的持續日數進行線性趨勢分析，由表3 和圖6 可知，氣溫穩定降至7.2℃的持續日數多年平均日數是128.8 d，持續日數最低值現在鹿泉，持續日數為125.1 d，持續最高值出現在曲陽，持續日數為132.3 d。氣溫穩定降至7.2℃的持續日數呈波動下降趨勢，趨勢變化量為5.1 d/10 a，持續日數有提前趨勢，且趨勢變化通過0.05的顯著性檢驗，說明變化趨勢明顯。

表3 1991—2021年太行山山區中段11縣氣溫穩定降至7.2℃期間持續日數多年平均值及趨勢變化d

圖6 1991—2021年太行山山區中段11縣氣溫穩定升至7.2℃的持續日數趨勢變化

對太行山山區中段11 個縣1991—2021 年的氣溫穩定降至7.2℃期間的持續日數和趨勢變化進行空間插值分析（圖7）可知，鹿泉、元氏西部、贊皇一帶的持續日數最少，持續日數為125.1～126.8 d，其他區域持續日數在127.9～132.3 之間，近32 年來全區域氣溫穩定降至7.2℃的持續天數相差7.2 d（圖7a）；曲陽附近持續日數變化趨勢為每10 a減少4.0 d，其他區域為4.5～5.9 d，近32 a來全區域氣溫穩定降至7.2℃的持續天數變化趨勢每10 a相差1.9 d（圖7b）。

圖7 1991—2021年太行山山區中段11縣氣溫穩定升至7.2℃的持續日數空間變化

2.4 氣溫穩定低于7.2℃期間的需冷量變化

對太行山山區中段11 個縣2011—2021 年氣溫穩定低于7.2℃期間的需冷量進行統計，對各縣的需冷量進行求平均（表4）可知，鹿泉需冷量最低，近11 a的平均值為2443 h，曲陽最高，近11 a 的平均值為2671 h；對近11 a來需冷量的時間序列求最大值，曲陽最大，需冷量為3038 h，出現在2012 年；對近11 a 來需冷量的時間序列求最小值，鹿泉最小，需冷量為2220 h，出現在2018年；對太行山山區中段氣溫穩定低于7.2℃期間氣溫的需冷量進行逐年區域平均統計（表5）可知，近11 a來，太行山山區中段氣溫穩定低于7.2℃的需冷量區域平均值為2553 h，2012 年最大，為2900 h，2018 年最小，為2318 h。

表4 1991—2021年太行山山區中段11縣氣溫低于7.2℃期間需冷量多年平均值及年極值h

表5 2011—2021年太行山山區中段氣溫低于7.2℃期間區域平均需冷量h

由圖8 可知，太行山山區中段氣溫穩定低于7.2℃期間的需冷量在鹿泉贊皇臨城一帶存在低值區，需冷量由南向北依次遞增；年需冷量最大值鹿泉附近最低，由南向北逐漸遞增；年需冷量最小值依舊是鹿泉附近最低，需冷量由南向北遞增的變化分布。

圖8 2011—2021年太行山山區中段11縣氣溫穩定低于7.2℃期間的需冷量空間變化

2.5 氣溫穩定在0～7.2℃期間的需冷量變化

對太行山山區中段11 個縣2011—2021 年氣溫穩定降至7.2℃期間氣溫在0～7.2℃之間的需冷量進行統計，對各縣的需冷量進行求平均（表6）可知，曲陽0～7.2℃之間的需冷量最低，近11 a的平均值為1034 h，贊皇最高，近11 年的平均值為1319 h；對各縣近11 年來的時間序列需冷量求最大值，平山最大，需冷量為1543 h，出現在2016年；對各縣近11 a來的時間序列需冷量求最小值，曲陽最小，需冷量為745 h，出現在2018年；對太行山山區中段氣溫穩定降至7.2℃期間氣溫在0～7.2℃之間的需冷量進行逐年區域平均統計（表7）可知，近11 a 來，太行山山區中段氣溫在0～7.2℃之間的需冷量區域平均值為1204 h，2016 年最大，為1394 h，2018年最小，為914 h。

表6 2011—2021年太行山山區中段11縣氣溫穩定在0～7.2℃期間需冷量多年平均值及年極值h

表7 2011—2021年太行山山區中段氣溫0～7.2℃期間區域平均需冷量 h

由圖9 可知，太行山山區中段氣溫在0～7.2℃之間的需冷量在曲陽以及阜平北部存在低值區，需冷量由北向南依次遞增；年需冷量最大值曲陽附近最低，由北向南逐漸遞增；年需冷量最小值依舊是曲陽附近最低，需冷量由北向南遞增的變化分布。

圖9 2011—2021年太行山山區中段11縣氣溫穩定在0～7.2℃期間的需冷量空間變化

3 結論與討論

隨著全球氣候變暖，河北省太行山山區中段大棗需冷量的界限溫度發生了一定的變化，經過對大棗需冷量7.2℃以及0～7.2℃兩個模型界限溫度以及期間需冷量的分析，得出結論如下。

（1）河北省太行山山區中段氣溫穩定降至7.2℃終日呈后延趨勢，后延趨勢為1.5 d/10 a，但變化趨勢不明顯。該區域氣溫穩定降至7.2℃的終日多年平均日期為11 月10 日，最早11 月9 日，最晚11 月11 日；該區域氣溫穩定升至7.2℃初日多年平均日期為3月18日，最早3 月15 日，最晚3 月20 日，氣溫穩定升至7.2℃的初日呈提前趨勢，提前趨勢為4.2 d/10 a，變化趨勢明顯；該區域氣溫穩定滑動降至7.2℃持續日數多年平均日數是128.8 a，最少日數125.1 a，最多日數132.3 d。氣溫穩定降至7.2℃的持續日數呈波動下降趨勢，趨勢變化趨勢為5.1 d/10 a，變化趨勢明顯。

（2）河北省太行山山區中段近32 a 氣溫穩定降至7.2℃終日多年平均日期的空間分布中，曲陽、阜平一帶的終日到來最早，為11 月9 日，其他區域在11 月10日—11日之間，全區域氣溫穩定降至7.2℃的終日日序前后相差2.3 d。氣溫穩定降至7.2℃終日的空間趨勢變化中，贊皇附近、鹿泉附近的變化趨勢較大，每10 a變化趨勢為1.2～1.3 d，其他區域的每10年趨勢變化在1 d以內，全區域終日變化趨勢每10 a相差0.9 d。

（3）河北省太行山山區中段近32 a 氣溫穩定升至7.2℃初日多年平均日期的空間分布中，鹿泉周邊的初日日序最低，為3 月15 日，其他區域為3 月17 日—20日，全區域氣溫穩定升至7.2℃的初日前后相差5.2 d。氣溫穩定升至7.2℃初日的空間趨勢變化中，曲陽、阜平、井陘以西的初日變化趨勢為每10年提前3.6～4.0 d，其他區域初日變化趨勢為每10 a提前4.0～4.9 d，全區域初日變化趨勢每10 a相差1.3 d。

（4）河北省太行山山區中段近32 a 在氣溫穩定降至7.2℃期間的持續日數中，鹿泉、元氏西部、贊皇一帶的持續日數最少，持續日數為125.1～126.8 d，其他區域持續日數在127.9～132.3之間，近32 a來全區域氣溫穩定降至7.2℃的持續天數相差7.2 d。全區域持續日數變化趨勢中，曲陽附近持續日數變化趨勢為每10 a 減少4.0 d，其他區域為4.5～5.9 d，近32 年來全區域氣溫穩定降至7.2℃的持續天數變化趨勢每10a相差1.9 d。

（5）河北省太行山山區中段氣溫穩定低于7.2℃期間的需冷量中，鹿泉最低，曲陽最高；近32 a氣溫穩定降至7.2℃期間需冷量的區域多年平均值為2553 h；需冷量在鹿泉贊皇臨城一帶存在低值區，需冷量由南向北依次遞增；年需冷量最大值在鹿泉附近最低，由南向北逐漸遞增；年需冷量最小值依舊是鹿泉附近最低，需冷量由南向北遞增。

（6）河北省太行山山區中段氣溫穩定低于7.2℃期間氣溫在0～7.2℃之間的需冷量，曲陽最低，贊皇最高；近32年氣溫穩定降至7.2℃期間氣溫在0～7.2℃之間的需冷量區域多年平均值為1204 h；氣溫在0～7.2℃之間的需冷量在曲陽以及阜平北部存在低值區，需冷量由北向南依次遞增；年需冷量最大值曲陽附近最低，由北向南逐漸遞增；年需冷量最小值依舊是曲陽附近最低，需冷量由北向南遞增。

通過上述結論，可以對河北省太行山山區中段大棗自然休眠的起止日期、持續時長以及需冷量小時數有更清晰的掌握，該變化在氣候變暖的背景下顯得尤為重要，如：開始休眠的日期后延，復蘇日期提前，持續日數變少。以贊皇2 個優勢大棗品種‘六月鮮’‘七月鮮’為例，在0～7.2℃模型下的最低需冷量需要滿足612 h；通過文章分析，近11 a 來該區域在0～7.2℃模型下的需冷量最低是745 h，能夠滿足上述2個品種的休眠需求，可為太行山山區中段不同品種棗樹種植提供科學指導。