黄河谷地梨树花期低温冻害特征分析

赵海梅

(青海省气象服务中心， 青海 西宁 810001)

贵德县隶属于海南州藏族自治州，地处黄河上游，属青海省东部农业区，其梨树栽培历史悠久，可追溯到明代。目前，贵德县果树种植面积约 933.3 hm2，辖区内梨树就占400 hm2左右，盛产长把梨、软酥梨等。近年来，贵德县年产梨量约150万kg，占青海省梨果总产量的1/3。梨以其肉脆多汁、品种多样、果耐贮运、栽培较易等特点受农民青睐。贵德县为青海省旅游综合开发示范区，自2000年以来，贵德县把旅游业作为推动经济社会发展新的增长点来培育，每年4月中旬前后举办“梨花节”活动，吸引大批省内外游客前来观赏梨花。梨树从春季3月芽膨大期开始至4月底开花末期座果正是春季逐渐升温和北方冷空气南下交替的活跃期，也是梨花对温度最敏感时期，气温变化起幅较大，会导致梨树花粉或胚囊发育不良或中途死亡，有时因降温天气过程气温变化起伏虽不大，但低温持续时间长，开花缓慢而叶生长快，叶首先消耗了贮藏营养，不利于胚囊的发育和受精[1]。随着气候明显变暖[2-4]，暖冬、暖春年份明显增多，但气候变化具有不稳定性，极端气候事件频发，冻害风险不减，影响愈来愈重。果树花期遭遇冻害是果业生产上常见的气象灾害，终霜冻与果树花期冻害密切相关。葛徽衍等[5]对陕西渭南市果树花期冻害气候分析得出，由于气候变暖，果树花期提前，遭遇霜冻危害的可能性增大。张秀国等[6]调查了河北杏树花期霜害的影响因素并提出了防治措施。在国内，对于果树冻害发生原因、症状及防御措施等方面的研究报道较多[7-12]。而对于黄河谷地贵德县有关梨树花期冻害的相关研究较少，赵年武等[13]利用贵德县近50年来4月梨树花期的日最低气温划分梨树花期冻害年型，并对其建立马尔科夫链预测模型得出，2011-2015年处于严重冻害的概率较大。郭连云等[14]研究贵德县梨树始花期与气象因子的相关分析及预报模型得出，影响梨树始花期的主要气象因子是气温稳定通过5℃到3月底的积温值。上述文献主要对贵德县梨树花期冻害年型、花期与气象因子间的关系进行了研究，但针对影响梨树花期不同程度的低温冻害特征方面的研究鲜见报道。因此，利用贵德地区梨树花期资料及同期相关气象资料，对贵德地区梨树花期冻害的年代际特征进行分析，以期为贵德县及类似地区梨树优质高产栽培提供科学的气象服务。

1 材料与方法

1.1 资料来源

气象资料为1961-2019年贵德县气象局观测的气温稳定通过0℃至梨树开花前的日平均气温和平均最低气温；梨树花期的冻害资料，包括严重低温冻害、低温冻害及低温冷害资料。梨树花期资料年限为2007-2019年。多年平均值采用1981—2010年的平均值。

1.2 方法

1.2.1 梨树花期冻害的时段 梨树花期冻害主要由始花期和终花期的持续时间确定，根据贵德县2007-2019年梨树花期的观测，始花期在4月上旬，终花期在4月下旬，根据梨树始花期至终花期持续时间，确定4月上旬至5月上旬为梨树花期气象服务的关键时段，对1961-2019年的4月上旬至5月上旬的最低气温资料按照不同花期冻害指标进行统计，得出梨树不同花期冻害指标的年代际变化特征。参照文献[7-12]梨树花期冻害的预警指标为：严重低温冻害(TD≤-2℃)、低温冻害(-2℃

1.2.2 线性趋势 采用最小二乘法计算气候要素及不同冻害的变化趋势[15]，以一元线性回归方程系数的10倍作为气候要素倾向率。采用Mann-Kendall法[16-17]分析贵德地区1961-2019年日平均气温稳定通过0℃至梨树开花前的日平均气温、平均最低气温的突变趋势。

1.2.3 花期冻害指数 梨树花期冻害的强度用花期冻害指数[12,18]表示。

Ha=N/T

式中，Ha为花期冻害指数；N为花期日极端气温≤5.0℃的日数，该日数越多，花期冻害越严重；T为花期平均气温。

1.3 数据处理

采用Excel 2003进行数据的统计、分析及绘图。

2 结果与分析

2.1 梨树开花期气温的变化趋势

2.1.1 平均气温 从图1看出，平均气温随年际的延长呈波动增高趋势，气候倾向率为0.23℃/10a，平均气温与年份间的相关系数为0.345，通过99.99%显著性水平检验，即1961-2019年的梨树开花期平均气温显著增加1.3℃。开花期平均气温2019年最高,为13.0℃；1970年最低，为7.8℃。年代际变化中，1981-1990年最低，为9.0℃，较多年值低0.7℃；其他各年代气温均高于多年值，其中以2011-2019年最高，为11.1℃，较多年值高1.4℃。

经突变检验，贵德地区梨树开花期平均气温的正序曲线(UF)1966-1991年在波动中呈下降趋势，从1992年开始在波动中持续升高；正序曲线(UF)与逆序曲线(UB)在2009年相交；UF线于2015年突破+1.96信度线。

图1贵德地区梨树开花期平均气温的变化趋势及突变

Fig.1 Trends and mutations of average temperature during pear flowering in Guide area

2.1.2 平均最低气温 从图2看出，平均最低气温随年际的延长呈波动增高趋势，气候倾向率为0.32℃/10a，平均最低气温与年份间的相关系数为0.471，通过99.99%显著性水平检验，即1961-2019年梨树开花期平均最低气温显著增加1.9℃。开花期平均气温2019年最高，为5.5℃；1970年最低，为0.1℃。年代际变化中，20世纪60年代、70年代和80年代小于或等于多年值，其中以1981-1990年最低，为1.6℃，较多年值低0.5℃；其他各年代气温均高于多年值，其中以2011-2019年最高，为3.8℃，较多年值高1.7℃。

经突变检验，贵德地区梨树开花期平均最低气温的正序曲线(UF)1966-1991年在波动中呈下降趋势，从1992年开始在波动中持续升高；正序曲线(UF)与逆序曲线(UB)在2011年相交，UF线于2014年突破+1.96信度线。

图2 贵德地区梨树开花期平均最低气温的变化趋势及突变

2.1.3 极端最低气温 从图3看出，极端最低气温随年际的延长呈波动增高趋势，气候倾向率为0.77℃/10a，极端最低气温与年份间的相关系数为0.615，通过99.99%显著性水平检验，即1961-2019年梨树开花期极端最低气温显著增加4.5℃。开花期极端最低气温2014年和2019年最高，均为0.7℃；1969年最低，为-9.9℃。年代际变化中，20世纪60-90年代极端最低气温均低于多年值，其中以1961-1970年最低，为-6.2℃，较多年值低1.6℃；2001-2010年和2011-2019年极端最低气温均高于多年值，其中以2011-2019年最高，为-1.5℃，较多年值高3.1℃。

经突变检验可知，贵德地区梨树开花期极端最低气温的正序曲线(UF)从1971年开始在波动中呈上升趋势，正序曲线(UF)与逆序曲线(UB)在2002年相交，UF线于2003年突破+1.96信度线，2006年突破+2.58信度线。

图3 贵德地区梨树开花期极端最低气温的变化趋势及突变

2.2 梨树花期冻害特征

2.2.1 严重低温冻害日数 从图4看出，贵德地区梨树花期严重低温冻害(TD≤-2.0℃)日数随年际的延长呈减少趋势，气候倾向率为0.82 d/10a，年份与梨树花期严重低温冻害日数间的相关系数为0.531，通过0.001信度显著水平检验。1961-2019年梨树花期严重低温冻害日数减少4.8 d。严重低温冻害日数多年平均为4.5 d。

从表1看出，20世纪60-80年代严重低温冻害日数较多年平均值偏多，其中以70年代偏多最多，较平均值多1.1 d。20世纪90年代严重低温冻害日数与多年平均值持平，从21世纪00年代开始严重低温冻害日数均低于多年平均值，其中以2011-2019年偏少最多，为3.5 d。

图4 贵德地区梨树花期严重低温冻害日数的变化趋势

Fig.4 Trends of severe cold freezing days in pear flowering period in Guide area

2.2.2 低温冻害日数 从图5可见，贵德地区梨树花期低温冻害(-2℃0.10)。1961-2019年梨树花期低温冻害日数减少0.78 d。低温冻害日数的多年平均为5.2 d。从表1可见，20世纪60年代、70年代和2011-2019年低温冻害日数较多年平均值偏少，其中以2011-2019年偏少最多，为2.1 d。20世纪80年代和90年代的低温冻害日数与多年平均值持平。

表1 梨树花期不同冻害日数年代际变化

注：多年平均指1981-2010年平均值。

Note:The multi-year average means the 1981-2010 average.

图5贵德地区梨树花期低温冻害日数变化趋势

Fig.5 Trends of freezing days of pear trees during flowering in Guide area

2.2.3 低温冷害日数 从图6可见，贵德地区梨树花期低温冷害(0℃

图6 贵德地区梨树花期低温冷害日数变化趋势

Fig.6 Trends of cold chilling days in pear flowering period in Guide area

2.2.4 冻害指数 从图7看出，贵德地区梨树花期冻害指数随年际的延长呈降低趋势，气候倾向率为0.126/10a，年份与梨树花期冻害指数间的相关系数为0.346，通过0.01信度显著水平检验。1961-2019年梨树花期冻害指数降低0.74。梨树花期冻害指数多年平均为2.5。从表1可见，20世纪80年代梨树花期冻害指数较多年平均值偏高，20世纪90年代梨树花期冻害指数与多年平均值持平，其他年代均低于多年平均值，其中以2011-2019年梨树花期冻害指数最低，较多年平均值低1.8。

图7 贵德地区梨树花期冻害指数变化趋势

Fig.7 Trends of freeze injury index of pear trees during flowering in Guide area

3 结论与讨论

贵德地区梨树开花期的平均气温、平均最低气温和极端最低气温随年际的延长在波动中均呈极显著上升趋势，近59年来分别增加1.3℃、1.9℃和4.5℃。突变分析表明，梨树开花期的平均气温、平均最低气温和极端最低气温分别在2009年、2011年和2002年发生了由低到高的增温突变。

贵德地区梨树花期严重低温冻害(TD≤-2.0℃)日数随年际的延长呈极显著减少趋势，近59年来减少4.8 d。低温冻害(-2℃

梨树花期冻害指数随年际的延长呈显著降低趋势，近59年来梨树花期冻害指数降低0.74。梨树花期冻害指数20世纪80年代最高，2011-2019年最低。1961-2019年的最高值出现在1983年，为3.4；最低出现在2004年，为0.4。

贵德地区严重低温冻害和低温冻害呈减少趋势，而低温冷害呈上升趋势，由于全球气候变暖，梨树抵御低温能力减弱，一旦出现低温，梨树遭受的冻害会更加严重，低温出现得越晚，对梨树的危害程度越重。春季梨树解除休眠后，抗冻性迅速减弱，且随物候期的提前，抗冻性越来越弱。因此，梨树栽培要选用抗寒力强的品种，同时加强栽培管理措施；另外梨树萌芽后至开花前灌水2～3次，降低地温，或使用石灰水喷涂枝干等措施延迟梨树开花，从而达到防御低温冷害及冻害对梨树的危害。在今后的气象服务工作中，根据未来天气趋势预报及低温冷害预报开展梨树花期及坐果期的气象服务工作，为当地农业生产管理部门和广大果农提供优质的气象服务，有利于发挥资源优势，及早采取预防措施，避免或减轻气象灾害的发生，科学应对气候变化带来的果树花期冻害影响，进而提高梨树产量与品质。