铜川市近30年苹果气象灾害特征分析

王 琳，倪 闻，彭 力，张 雄，徐浩天，张淑敏

(铜川市气象局，陕西铜川 727000)

苹果喜低温、耐干旱、喜光，适宜生长的年平均气温为9～14 ℃，生长期内降水量达 180 mm，光照充足。铜川市位于陕西省中部，地处渭北旱塬，属大陆性季风气候，年平均气温为8.9～12.3 ℃，年均降水量555.8～709.3 mm，年日照总时数2 345.7～2 412.5 h，无霜期205～221 d[1]，得天独厚的自然条件十分有利于苹果生长发育。2018年铜川苹果种植面积达到6.1万hm2，产量达到73万t，果农人均果树(含杂果)面积接近0.33 hm2，居陕西省人均面积首位。但由于铜川市季风性气候显著，加上全球气候变暖，铜川市总体气温升高，降水量减少[1]，气象灾害发生频率及灾害破坏程度不断增加，给苹果产业造成了较大的危害。

前人研究表明，影响黄土高原苹果产区的气象灾害主要包括晚霜冻灾害[2]、高温热害[3]、连阴雨[4]和干旱[5]。春季晚霜冻害对苹果、梨、杏、李子等果树的影响和危害表现为：果树花器冻伤，不能正常结实[6]。王景红等[7]通过对黄土高原地区苹果春季晚霜冻害指标的研究，形成了苹果花期冻害等级指标。我国平均每年因晚霜冻造成农作物、果树和蔬菜损失达30亿元以上[8]。北方多种果树的适宜生长温度上限是35 ℃，当日最高气温达到30 ℃时可能造成严重落花[9]，当日最高气温超过 35 ℃时，会发生日灼灾害，造成果实品质下降[10]。刘璐等[11]基于陕西果区日最高气温、日平均相对湿度和持续时间，将果实膨大期(6—8月)的苹果高温热害划分为三个等级：轻度、中度、重度。苹果在着色—成熟期遇到阴雨天气，光照不足，易造成果实表面返青、着色差，严重影响苹果产量和品质。前人[12]依据连阴雨天气过程各要素对苹果摘袋、着色和采收的影响强度选择影响因子，设计了苹果成熟期(9—10月上旬)连阴雨指数。干旱是陕西苹果主产区最主要的气象灾害之一，春季干旱影响开花、坐果；夏季干旱影响果实膨大及花芽分化，严重的干旱可导致果树死亡[13]。王景红等人[14]通过计算标准化降水指数，并根据《气象干旱等级》GB T204812—2017中的标准对干旱灾害进行统一等级划分。尽管对陕西苹果气象灾害研究不少，但鲜有对铜川市苹果各类气象灾害特征的研究分析。基于前人研究，通过统计铜川市国家基本观测站1990—2019年的逐日气温、降水、相对湿度等气象资料，结合前人构建的各类气象灾害划分指标，分析铜川市近30 a苹果气象灾害时空特征，为合理开发利用气候资源，因地制宜提高苹果总体种植效益提供理论依据，同时为苹果气象灾害防御提供科学指导。

1 资料与方法

1.1 资料来源

利用铜川市3个国家气象观测站(北部宜君站、中部王益站、南部耀州站)1990—2019年30 a逐日地面观测资料统计各类气象灾害，其中晚霜冻灾害统计每年4月逐小时气温，高温热害统计每年6—8月日最高气温、日平均相对湿度数据，连阴雨统计每年9—10月上旬逐日降水量数据，干旱灾害统计逐月降水量数据。

1.2 气象灾害划分指标

1.2.1 晚霜冻 晚霜冻是指在春季气温回暖时，受北方强冷空气南下影响，短期内近地面气温骤然降低至0 ℃以下，使作物遭受冻害或死亡的一种严寒现象[15]。4月是苹果开花期，也是晚霜冻的高发时期，晚霜冻灾害等级的划分标准[7]为：轻度晚霜冻，即极端最低温度为-2 ℃，0 ℃以下低温持续时间≤6 h；或极端最低温度为-3 ℃，0℃以下低温持续时间≤5 h。中度晚霜冻为极端最低温度为-2 ℃，0 ℃以下低温持续时间≥7 h；或极端最低温度为-3 ℃，0 ℃以下低温持续时间≥6 h；再或极端最低温度为-4 ℃，0 ℃以下低温持续时间≤4 h。重度晚霜冻为极端最低温度为-4 ℃，0 ℃以下低温持续时间≥5 h；或极端最低温度为-5 ℃，0 ℃以下低温持续时间≥4 h。

1.2.2 高温热害 高温热害是指夏季强烈日光直射使果实表皮组织坏死，产生坏死斑的现象。北方果树生长的上限温度是35 ℃，当日最高气温≥35 ℃时，发生日灼灾害，造成果实品质下降。依据刘璐等[11]的研究：轻度高温热害为持续2 d日最高气温≥35 ℃，相对湿度≤50%。中度高温热害为持续2 d日最高气温≥35 ℃，相对湿度≤40%；或持续3 d日最高气温≥35℃，相对湿度≤50%。重度高温热害为持续4 d日最高气温≥35 ℃，相对湿度≤40%；持续5 d日最高气温≥35 ℃，相对湿度≤50%；持续2 d日最高气温≥38 ℃，相对湿度≤40%；日最高气温≥40 ℃，相对湿度≤40%，持续时间不做要求。

1.2.3 连阴雨 连阴雨指连续3～5 d以上连续的阴雨天气，降雨日数越多，日照时间越短。结合刘璐等[12]设计的连阴雨指数(每年9—10月上旬期间3 d以上连续雨日数与同期无降水日数的比值)，对铜川市苹果的连阴雨灾害特征进行分析。连阴雨指数越高表明连阴雨出现日数越多，连阴雨灾害强度越严重，对成熟期苹果果实的生长越不利。

1.2.4 干旱 干旱指长期严重缺降水，导致土壤蒸发水分流失，影响作物正常生长的灾害性天气现象。利用王景红等[14]提出的方法来计算铜川市30 a以来逐月的标准化降水指数，并对铜川市干旱灾害进行等级划分。

2 苹果气象灾害特征分析

2.1 晚霜冻灾害

2.1.1 时间变化特征 1990—2019年4月铜川市苹果晚霜冻灾害呈现先增后减少的趋势(表1)，2000—2009年发生晚霜冻次数最多，共15次，占总次数的45.4%；1990—1999、2010—2019年发生晚霜冻次数均为9次。轻度晚霜冻发生次数随时间先增加后减少，中度晚霜冻逐渐减少，重度晚霜冻逐渐增多。4月各旬晚霜冻灾害统计(表2)显示：晚霜冻灾害出现在4月上旬的有21次，中旬的有12次，下旬未出现过晚霜冻灾害，表明铜川地区的晚霜冻灾害主要发生在4月的中上旬，其中出现在上旬的概率大于中旬。

表1 1990—2019年4月铜川市晚霜冻灾害统计 单位：次

表2 1990—2019年铜川市4月各旬晚霜冻灾害统计 单位：次

2.1.2 空间分布特征 铜川市近30 a来发生晚霜冻灾害的空间特征 (表1)为：晚霜冻出现次数从北至南呈减少趋势，北部宜君晚霜冻灾害出现次数最多，30 a中有14 a发生了晚霜冻灾害，共23次；中部王益出现晚霜冻10次，30 a中有7 a发生了晚霜冻灾害；南部耀州未发生过晚霜冻灾害。4月上旬北部宜君的晚霜冻灾害出现15次，中部王益6次；4月中旬宜君晚霜冻灾害8次，王益4次，即在同期北部宜君的晚霜冻灾害次数明显高于中部与南部。轻、中、重度晚霜冻灾害发生次数也均为北多南少，这可能是由于北部宜君地区海拔高于中南部地区。

2.2 高温热害

2.2.1 时间变化特征 铜川市近30 a来高温热害的年际变化(表3)为随时间先增多后减少。1990—1999年发生高温热害11次，2000—2009年发生15次，2010—2019年发生10次。就不同等级来看：轻度高温热害发生次数随时间呈增加趋势，中度高温热害则呈减少趋势，重度高温热害发生次数无明显变化。30 a来高温热害发生在6月最多，为22次，占总次数的61.1%；7月发生了12次；8月仅有3次。不同等级的高温热害发生次数均为6月最多，7月次之，8月最少，表明铜川市苹果高温热害主要发生在6—7月。

表3 1990—2019年铜川市高温热害统计 单位：次

2.2.2 空间分布特征 从高温热害的空间分布(表3)来看，北部宜君30 a来未发生过高温热害；中部王益出现了7次高温热害，30 a中有6 a发生了高温热害；南部耀州发生高温热害的次数为29次，30 a中有24 a发生了高温热害，明显多于北部宜君和中部王益。从灾害等级来看：轻、中、重度高温热害均为北少南多，其中中度高温热害明显多于轻度、重度高温热害。

2.3 连阴雨灾害

2.3.1 时间变化特征 铜川市近30 a来9—10月上旬连阴雨日数随时间呈现先增多后减少的趋势。1990—1999年铜川市9—10月上旬的连阴雨日数共有215 d， 2000—2009年共有315 d，2010—2019年为273 d。连阴雨指数的年变化也是随时间先增大后减小，1990—1999年铜川的连阴雨指数为0.26，2000—2009年为0.42，2010—2019年为0.37。即在2000—2009年苹果果实成熟期(9—10月上旬)铜川市的连阴雨日数偏多，连阴雨强度明显高于其余时间段，对苹果果实的上色与成熟有不利影响。

2.3.2 空间分布特征 从连阴雨日数的空间分布(表4)来看，北部宜君30 a累计连阴雨日数为288 d，中部王益为270 d，南部耀州为245 d，即北部的连阴雨日数最多，中部次之，南部最少；从连阴雨指数的空间分布来看，北部宜君连阴雨指数为0.39，中部王益为0.35， 南部耀州连阴雨指数为0.31，即连阴雨强度由南至北依次递减。

表4 1990—2019年9—10月上旬铜川市连阴雨日数和连阴雨指数统计

2.4 干旱灾害

2.4.1 时间变化特征 1990—2019年铜川市标准化降水指数呈现先增大后减小的趋势(图1)，即干旱灾害的强度先降低后增强。从年际变化来看，1990—1999年前期铜川市标准化降水指数变化幅度较小，从1995年开始有较大的波动，其中1995、1997年铜川市为重度干旱；2000—2009年铜川市标准化降水指数变化幅度较大，其中2004年出现了轻度干旱；2010—2019年标准化降水指数波动较大，2016年铜川市为中度干旱。从铜川市30 a来标准化降水指数的月变化(图2)规律来看：11—3月铜川市标准化降水指数均小于-2，为特旱；4月标准化降水指数为-1.1，为中旱；5—10月标准化降水指数均大于-0.5，属于无旱。1—12月铜川市标准化降水指数先增大后减小，宜君、王益均在7月达到最大值，耀州在9月达到最大值。

图1 1990—2019铜川市标准化降水指数年变化

2.4.2 空间分布特征 铜川市30 a来标准化降水指数总体来看中部王益的最高，南部耀县次之，北部宜君最低。30 a以来中部王益有1 a出现了中度干旱，1 a出现了重度干旱；耀县累计有5 a出现轻度干旱，1 a出现重度干旱；宜君30 a以来有7 a出现了轻度干旱，1 a出现了重度干旱，1 a出现了特重度干旱。表明铜川中部的干旱程度最轻，北部与南部的干旱程度较为严重。

图2 1990—2019铜川市标准化降水指数月变化

3 结论与讨论

(1)1990—2019年铜川市晚霜冻灾害随时间先增多后减少，2000—2009年发生晚霜灾害的次数最多；每年4月上中旬是晚霜冻灾害的高发时段，需加强灾害防御。北部与中部晚霜冻灾害多发，南部未出现过，这与铜川市4月平均温度南高北低的规律相一致。为防止晚霜冻灾害可以采取对果园进行秸秆或干草覆盖、树干涂白、树体喷施防冻剂和使用果树生长调节剂等，使苹果树花期推迟，避开冻害天气；也可以在冷空气出现前，对果园进行灌水、熏烟等，改善果园内小气候，提高地表温度。

(2)1990—2019年铜川市苹果高温热害先增多后减少，与晚霜冻的年变化规律相似；6—7月是高温热害的高发月。高温热害从北向南依次递增，南北差异显著，轻度、中度高温热害发生次数明显高于重度高温热害。可采取及时灌溉，早晚给果树喷水，降低树体温度和调节果园温度；也可以用秸秆和杂草进行果树行间覆盖，避免土壤水分蒸发；对于遭受日灼的套袋苹果，需及时喷水降温，也可将果袋剪出通气孔以降低袋内温度等措施来防御高温热害。

(3)铜川市连阴雨指数也是随时间先增大后减小，2000—2009年连阴雨日数最多。连阴雨指数由北向南依次递减，即连阴雨强度由南至北依次小幅递减。可以采用果树下铺反光膜促进果实增光着色，或者成熟期抓住有利时机，采取分期采收法等来缓解连阴雨灾害对成熟期苹果果实生长的影响。

(4)铜川市标准化降水指数的年变化为先增大后减小，即干旱灾害的强度先降低后增强。干旱主要发生在11—4月，即苹果的越冬期和萌芽—幼果期。中部王益的标准化降水指数最高，南部耀县次之，北部宜君最低。即中部发生的干旱灾害最少，南部、北部的干旱灾害发生次数较多。因此注意夏季、秋季及冬季的蓄水工作，这样既能抵御冬季寒冷，防止春季干旱，又能保证果实膨大期不受初夏干旱威胁。