中国苹果旱涝灾害研究进展*

戴安然，霍治国，姜会飞

（1.中国农业大学资源与环境学院，北京 100193；2.中国气象科学研究院，北京100081；3．南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心，南京210044）

苹果具有较高的果品营养价值，且生态适应性强、耐贮性好，在全球范围内广泛种植[1]，被众多国家列为主要消费果品[2]。苹果作为中国第一大水果品种，在中国的种植历史悠久[3]。近年来中国苹果种植面积和产量呈稳中有增态势[4]，近10年苹果果园面积稳定在190万hm2以上，其中2019年苹果产量超过4000万t，占世界苹果种植面积和产量的比例分别为43.27%、48.63%，均居世界首位[5]。苹果产业在中国果业中占有重要地位[6]，其健康发展对增加农民收入和助力乡村振兴战略均具有重要意义[7]。

中国苹果种植分布范围广泛[3]，按照国家现代苹果产业体系苹果区划方案，可将中国苹果产区划分为五大区域[8]，即渤海湾产区（山东、河北、辽宁、天津和北京），黄土高原产区（陕西、甘肃、山西、宁夏和青海），黄河故道产区（河南、安徽和江苏），西南冷凉高地产区（四川、云南、贵州和西藏），特色产区（内蒙古、黑龙江、吉林、湖北、重庆和新疆）。其中渤海湾产区和黄土高原产区是中国苹果生产规模最大的两个优势区，渤海湾产区的辽宁省、山东省、河北省和黄土高原产区的山西省、陕西省、甘肃省和黄河故道产区的河南省7个省份是中国苹果主产区，据统计，2019年7个苹果主产省份的苹果种植面积占全国总面积的82.37%，产量占全国的87.86%。

水分条件是制约雨养苹果产业发展的重要因素。由于中国苹果产区自然降水与苹果关键需水期时空错位，春季果树需水敏感期干旱少雨，夏、秋季降雨较集中，具有“旱涝交错”的气候特点[9]，并且土壤瘠薄、灌溉条件差[10]，常受干旱、雨涝等自然灾害威胁，给苹果生产造成重大损失[11]。旱涝灾害是世界范围的主要自然灾害[12-13]，IPCC[14]报告指出，气候变化背景下，全球大部地区极端天气气候事件发生频率和强度明显增加，中国旱涝灾害发生频率、强度和影响范围都有所增加[15-17]，严重影响了苹果产量和品质，如2013年7月，山东招远市发生严重涝灾，因涝致苹果树死亡达15%以上，产量减少30%以上[18]；2017年山西平遥县发生严重伏旱，果树受灾面积1743hm2，直接经济损失10458万元。随着中国苹果生产由传统产业向现代产业的转变[19]，旱涝等自然灾害的频发重发已成为影响苹果产量和质量的重要因素[20]，防灾减灾已成为亟需解决的问题之一，受到政府、果农和相关研究人员的高度关注。

国内有关苹果旱涝灾害的研究始于20世纪80年代，在此之前主要是针对苹果的需水特征进行灌溉方面的研究[21]。80年代以来，苹果旱涝灾害研究多集中在进行水分胁迫（过多或过少）的控制试验，对苹果树体某些显微结构的变化[22]和苹果气孔运动[23]、光合作用[24]、叶绿素[25]、内源激素、矿物元素吸收[26]等生理指标的影响[27,28]，以及针对苹果干旱灾情提出灌溉[29]、修剪[30]、覆膜[31]等防御措施。进入21世纪后，随着中国苹果栽植面积的扩大，加之气候变化背景下极端天气气候事件的频发重发，有关苹果旱涝灾害的成灾机理[32-33]、苹果需水特征[34]、灾害指标与灾害风险[35-36]、时空分布[37-38]的研究增多，但相关研究主要集中于北方苹果主产区的干旱灾害。

本文基于前人研究成果并结合实际灾情，从苹果旱涝灾害的概念与分类、致灾机理、影响因子、灾害指标、时空分布、风险评估、防御措施等7个方面，评述中国苹果旱涝灾害的研究进展，以期为中国苹果旱涝灾害监测预警体系的建立提供技术方法支持，为中国苹果的产业优化、防灾减灾等提供科学依据。

1 灾害主要类型及影响危害

1.1 干旱灾害

苹果干旱灾害是指持续长时间的降水量偏少，导致空气干燥、土壤缺水，果树根系吸收的水分不足以补偿地上部水分的消耗，使果树正常的生长发育受到抑制，致使叶片萎蔫、落果、落叶、枝条抽干、树株枯死[39]。旱灾是制约中国苹果生产发展的主要灾害之一，依据发生时期和影响危害，主要有苹果春旱和苹果伏旱等。

春旱在苹果产区经常发生。由于春季温度上升快，风多风大，蒸发强烈，但降水少，再加上前一年冬季降水偏少，造成降水量低于蒸发量，导致水分严重亏缺。春旱会造成苹果幼树枝干抽条，成年树萌芽和开花推迟，影响坐果率。据马丽君[40]对陕西渭北地区2019年苹果坐果率低的原因调查，2018年冬-2019年春当地发生多年罕见的冬春连旱，土壤严重干旱，造成苹果树树势衰弱，影响授粉，是坐果率不高的原因之一。

伏旱发生在盛夏三伏，常伴随高温和强烈的太阳辐射，此时果树生长旺盛，需水多，抗旱能力弱，对产量和品质的影响严重。高温干旱对当年新栽幼树和矮化幼树危害严重，易导致根系大量死亡，甚至造成死枝、死树。成年树遭遇严重高温干旱，易出现果实日灼伤、早熟品种着色难、套袋果的“皮球果”等现象。高温干旱还易引起轮纹病、红蜘蛛等病虫害的重度发生[41]。2018年豫西[42]、关中及渭北[43]地区苹果成熟期发生严重伏旱，持续高温干旱，苹果果实着色不良，失水严重，除袋后出现日灼现象，引起果实皴皮病、水裂纹、鸡爪病的发生，苹果商品率严重下降。另外，5月下旬-6月下旬是苹果花芽分化的重要时期，适当干旱有利于花芽分化，但持续干旱会造成花芽分化质量不高，使翌年春季开花后柱头短或无柱头，无法正常受粉、坐果，影响翌年苹果的产量和品质[40]。

1.2 涝渍灾害

苹果涝渍灾害是指降水持续时间过长或过于集中而导致地表积水或土壤水分饱和，土壤水分长期处于饱和状态，影响苹果树根系和地上部分正常生长发育，轻则叶片黄化、脱落，产量下降，重则多年生长受阻，甚至整株死亡[44]。涝渍灾害可细分为洪灾、涝灾、渍害三种，常同时或相继发生，其中影响农业生产的主要为涝灾和渍害[45]。（1）树体淹水后，首先表现为枝叶生长加速，含水量增加。之后，叶片变脆，光合作用下降，叶色转变，萎缩脱落，果实脱落，细根死亡，大根腐烂。随淹水时间的延长，枝干木质部褐变，叶片失绿，枝条枯死，进而树体死亡。（2）涝灾轻时，导致树势下降，细根死亡，诱发或加重根部病害；涝灾重时，叶片菱蔫、脱落，树体死亡[41]。（3）苹果萌芽期遇到渍害，会严重影响坐果率，降低产量。花芽分化期水分过多容易造成果树枝叶徒长，病虫害严重，不利于果树花芽分化，影响果实产量和品质。采收前后及休眠期若降水过多，容易造成秋梢旺长，对翌年花芽分化不利，削弱越冬性，且容易引起裂果。2016年10月4日-10月下旬，渭北地区持续降雨超过10d，10月上旬降水量为47.4mm，是往年降水量的2倍多，中旬降水量为20.7mm，比往年多60%，引起苹果果实病害多发和商品果率降低[43]。

1.3 连阴雨灾害

苹果连阴雨灾害是由持续降水和光照不足导致的复合灾害。通常是指果树生长季中出现3～5d或以上的阴雨天气过程，中间可以有短暂的晴天，其降水强度可以是小雨、中雨，也可以是大雨或暴雨，但不同区域对连阴雨的定义不同[46]。苹果连阴雨灾害根据发生时段和影响危害，主要有开花期连阴雨和成熟期连阴雨等。

开花期连阴雨易造成花粉活力下降，授粉不良，导致挂果量减少或者畸形果增多[47]，并且湿度过大会引起细菌滋生，导致苹果霉心病发病率增加，降低果实品质。成熟期连阴雨易造成果实表面返青、着色差，影响外观品质，降低苹果含糖量，导致口感变差[48]，还易导致腐烂病、褐斑病、套袋果黑点病的发生、蔓延[49]，造成苹果商品率下降，经济效益降低。2000年9月下旬开始，陕西省关中及渭北果区出现罕见低温、阴雨、寡照天气，降水偏多30%～80%，日照偏少100h左右，导致苹果收获期普遍推迟5～7d，大部分未套袋苹果果面水锈及黑红斑点病严重[50]，严重影响了苹果的商品率。

2 灾害致灾机理

苹果是需水量较多的一种经济作物，不同生育时期对水分需求量有很大差异[51-52]。在苹果生长发育关键需水期出现水分收支异常是旱涝灾害产生的主要原因，对苹果生育期需水特征的研究是致灾机理研究的基础。

2.1 苹果生育期需水特征

苹果生育期一般可划分为萌芽期、开花期、新梢及幼果生长期、花芽分化期、果实膨大期、果实成熟期和落叶休眠期7个生育时期[53]，是计算不同生育时段需水量的界定依据。苹果全年平均需水量大多数区域为500～800mm，适宜土壤相对含水量为60%～80%，水分过多或不足都会严重影响苹果产量和品质，还会加速果树衰老，缩短结果年限[42]。

苹果不同生育时期需水量的一般规律为，萌芽期需要充足的水分来保证萌芽的及时和整齐[54]；新梢及幼果生长期是苹果树的需水临界期，幼果细胞分裂数目增大，新梢旺盛生长，苹果树生理机能最旺盛，需要大量的水分[55]；花芽分化期需水相对减少，适度缺水可促进根系深扎，抑制果树的枝叶生长，使果树尽早进入花芽分化阶段；果实膨大期通常是果实生长需水的关键期，占生育期总需水量的比重最大，水分条件对果实大小产生重要影响，需要足够的水分来满足果实细胞迅速膨大的需要。王进鑫等[56]对渭北旱塬矮化红富士苹果不同生育期需水量进行实测，结果表明，总需水量为494.8～552.7mm，春梢生长期与果实发育前期需水量为168.4～188.9mm，占生育期总需水量的34.0%～34.2%；果实膨大期和花芽分化盛期需水量为204.9～258.2mm，占总需水量的41.4%～46.7%。周珊珊等[57]通过热扩散茎流计法对渭北高原红富士苹果树各个阶段需水量测定的结果表明，苹果果实膨大期的需水量达到310mm左右，是萌芽-幼果期和着色-成熟期的1.7～2.0倍，萌芽-幼果期的需水量比着色-成熟期略多，而越冬期对水分的需求相对较少。邱美娟等[34]采用最小湿度法对作物系数（Kc）进行逐日估算，计算北方苹果主产省苹果需水量，结果表明，苹果全年平均需水量为500.0～800.0mm，萌芽幼果期、果实膨大期和着色成熟期平均需水量占全年平均需水量的比率分别为0.186～0.282、0.392～0.562和0.159～0.282。

2.2 致灾机理

水分胁迫（过多或过少）显著影响苹果树的生理生化反应，其影响程度与水分胁迫的强度和持续的时间有关[28]。目前相关研究多集中于干旱灾害[27,58]，即水分亏缺胁迫下苹果树的气孔反应、光合作用、活性氧代谢、内源激素等生理响应过程；对苹果水涝胁迫研究较少，综合植物水涝胁迫的研究[25,59-60]，当土壤水分饱和，含氧不足时，果树根系不能正常吸收水分，会造成树体的生理干旱，故借鉴植物水涝胁迫与苹果干旱的致灾机理，综合评述基于水分胁迫的苹果旱涝灾害致灾机理。

水分胁迫主要通过抑制光合作用进而对作物产生影响。通常影响光合作用的因素可分为气孔因素和非气孔因素，前者指水分胁迫使气孔导度下降，使叶片对CO2吸收减少而影响光合作用，后者指光合器官光合活性下降。通常两种因素共同作用，轻度或中度水分胁迫时气孔因素占主导作用，严重胁迫时非气孔因素起主要作用[23]。

水分胁迫对非气孔因素的影响主要包括：水分胁迫抑制对碳素还原具有关键作用的RUBP羧化酶活性；乙醇酸氧化酶活性下降；光合磷酸化活性下降与叶绿体结构受损；水分胁迫使果树叶绿素含量下降，对光合色素有显著影响，可造成叶绿素（Chl）分解和类胡萝卜（Caro）含量的减少[25,61]；水分胁迫时果树体内脱落酸（ABA）水平提高，调节叶片气孔关闭程度。

水分胁迫下苹果树体内对植物细胞有害的活性氧过量累积，活性氧中的羟基自由基能直接启动膜脂过氧化的自由基链式反应，丙二醛（MDA）是膜脂过氧化降解的典型产物，它能与蛋白质氨基酸残基或核酸反应生成希夫（Shiff）碱，降低膜的稳定性，促使细胞膜的透性增大，电解质外渗，破坏叶绿体膜、线粒体膜等结构，造成生理功能紊乱，严重时导致细胞死亡。因此，MDA累积再次加重了细胞膜的伤害。活性氧及MDA含量增加是目前已知的水分胁迫对果树伤害的主要生理响应特征[58]。

水分胁迫还通过影响光合产物的分配直接影响果实发育[62]，研究表明水分胁迫期14C光合产物合成量和输出量均减少，向新梢（幼叶）和果实的分配率下降[63]。并且水分胁迫下苹果属植物叶片中至少存在3种内肽酶，促进蛋白质降解，进而使叶片衰老[32]，同时脱落酸和乙烯的大量增加，也促进了脱落和衰老。

水分胁迫下苹果树的呼吸作用也受较大影响，有氧呼吸受抑制，无氧呼吸加强，ATP合成减少，同时积累大量的乙醇、乳酸等无氧呼吸产物，导致苹果树毛细根的死亡，根系水分和养分的吸收能力减弱甚至丧失[18]。当发生水涝胁迫时，缺氧使土壤中嫌气性微生物活动加强，分解有机物积累大量CO2，毒害根系细胞原生质，抑制水分吸收活动；厌氧分解数量更大则导致土壤氧化还原电势下降，使某些离子还原成更可溶更有毒的形式（如硫化物H2S，FeS）[64]，毒害根系，造成生理障碍以至死亡。

3 灾害影响因子

3.1 天气气候

降水量的多少是旱涝灾害最主要的影响因子[65]。中国苹果产区受季风气候影响较大，大气环流异常造成降水量的异常是苹果旱涝灾害发生的主要气象环境因素。

北方苹果产区易发生伏旱。一种情况是，当副热带高压位置偏北，使37°N甚至更北的地区受它的控制，天气晴热，蒸发力强，降水很少，水分供需矛盾大，易导致陇南、陇东、陕南、关中、晋南及河南境内的黄河沿岸7月下旬到8月上旬的伏旱。另一种情况是副热带高压位置偏南，雨带在江淮一侧停滞，北方广大地区雨量偏少，易发生伏旱[39]。

北方苹果产区涝灾的成因主要为中小尺度天气系统异常或某些特定环流系统及其相互配置。副热带高压北进南撤的移动，冷暖气团之间形成的锋面雨带有规律的南北移动，是产生降雨带的主要形势，当锋面进退出现反常，造成在某地徘徊或停滞，就会使该地降水量比常年偏多，形成涝渍灾害。台风和气旋活动常带来暴雨和大雨，在它们经过的地方也易出现涝渍灾害。某些特定环流系统及其相互配置主要包括副热带高压、南亚高压、西风带槽脊、阻塞高压、极涡、热带辐合带、台风、低涡切变线及准静止锋系等。例如，副热带高压提前北进，华北雨季有所提前；当沿海台风登陆后深入内陆停留，与高空低涡和东移西风槽配合，可形成暴雨或连阴雨，造成涝渍灾害[59]。

3.2 地形地貌及土壤结构

地形地貌对土壤水分的影响较大，与苹果旱涝灾害的发生与严重程度密切相关。土地平整，以径流形式流失的雨水较少，渗到土壤中的水量较多，土壤贮藏水分较多，干旱程度较轻；土地不平整，坡度大，遇稍大降水较易形成径流，大量雨水流失，只有少量渗入土壤供苹果利用，旱情则严重[39]。山前低洼地和河网地区由于地下水位较高，在一次较大降水后发生涝渍灾害的概率较大[59]。

土壤结构也是影响苹果旱涝灾害的主要因素。土壤结构松软的果园，遇暴雨或强降水天气过程易发生洪水危害，并引起严重的土壤侵蚀；土壤较为黏重的果园，土壤透水性差，颗粒细微，粒间孔隙小，持水力强，农田排灌不畅，容易造成涝渍灾害，不利于苹果树根系生长。夏雪等[66]通过对辽西地区不同地形和土壤质地（果园地形分为高山坡地、山沟坡地、高山平地、平原平地，土壤质地分为黏土、沙壤土、沙土）的果园土壤水分比较，结果表明，平原平地果园平均土壤水分和平均空气湿度水平最高；高山果园中坡地或平地地形差异对土壤水分的影响较小；坡地砂土地形果园在土壤水分保持能力方面相对较弱。同时，土壤的垂直剖面结构也与旱涝灾害有关，黄明斌等[67]发现渭北旱塬苹果地存在土壤干层，削弱了土壤水库对年际和季节性干旱的调节作用，导致苹果产量随降水量的自然变化呈现较大波动。

4 灾害指标

4.1 苹果干旱灾害指标

4.1.1 形态学指标

形态学指标即依据苹果干旱灾害后的植株形态变化，用以判别干旱灾害的轻重。赵政阳[40]综合相关研究结果，提出了针对果园春季干旱的形态学分级标准和判断方法，供生产应用时参考。当苹果园20～60cm土层土壤相对含水量在50%～60%，树体特征为弱树，少量嫩梢发生萎蔫、叶片蜷曲时，为轻度干旱；当果园土壤相对含水量在40%～50%，果树嫩梢发生萎蔫、叶片蜷曲、嫩梢弯曲下垂时，为中度干旱；当土壤相对含水量小于40%，新梢皮色暗红、皱缩、提前停止生长封顶，内膛和基部落叶的叶色深暗时，为严重干旱。

4.1.2 天气气候指标

天气气候指标一般是依据降水、温度等指标的时间序列、空间分布特征与苹果干旱之间的对应关系，构建Palmer指数（Palmer Drought Severity Index，PDSI）[68]、地表水分供应指数（Surface Water Supply Index，SWSI）[69]、标准化降水指数（the Standard Precipitation Index，SPI）、降水距平[70]和干燥度等指标。郭兆夏等[71]以降水距平百分率作为干旱强度指标，对陕西苹果主产区的干旱风险进行等级区划，许彦平等[72]利用干燥指数对天水地区的苹果旱情进行了等级划分，王景红等[73]利用标准化降水指数对陕西苹果主产区气象干旱进行了分析。该类指标基于天气气候尺度，从气象干旱的定量分析和评估出发，通过气象灾害的时空分异特性与苹果关键发育阶段相结合，能在一定程度上反映区域内由于降水量减少造成的干旱对苹果生产的影响，但未与苹果的实际需水情况相结合。

4.1.3 农业气象指标

目前，结合考虑苹果实际需水情况的苹果干旱农业气象指标主要有两类。一类是通过筛选与苹果减产率相关的干旱致灾因子构建的指标，如马延庆等[74]基于果园蒸散量、有效降水量、土壤含水量3个因子构建了渭北旱塬果区的干旱评价指标，根据土壤水分情况将研究区域划分为4个区域进行了分析，但未与实际灾情进行相关验证；王景红等[35]根据陕西苹果不同生育期需水量、实际降水量、生育期总日数、生育期无降水日数4个因子构建了干旱指数（Dr），即

式中，Dr为不同果区干旱指数，k为不同生育期需水量和生育期日数的比值。Dr指数值越大，表示旱情越严重。Dr指数侧重于对研究区域内苹果干旱时空特征的表征，适用性良好，但具有区域局限性，且难以应用于对灾害过程的监测预警。

程雪等[38]在此基础上，扩大研究范围，分析了北方苹果主产省干旱时空分布特征，并根据各生育阶段干旱指数累积频率确定了干旱等级的划分阈值（表1）[75]，结合历史灾情资料，对划分的等级进行了验证，分析了苹果不同干旱等级时空变化特征，在北方苹果主产区的适用性良好，但同样难以应用于对灾害过程的监测预警。

表1 苹果各生育阶段干旱指数（Dr）等级划分[75]Table 1 Drought index grades(Dr) for different growth stages of apples[75]

另一类是基于作物干旱指标的苹果干旱指标构建，张玥滢[36]采用累计作物水分亏缺指数（Crop Water Deficit Index，CWDI）作为干旱灾害指标，并结合不同等级干旱的发生频率构建干旱风险指数，进行中国苹果适宜种植区干旱灾害风险评价，由于该研究直接采用一般农作物的干旱指标构建、分级方法，缺少对苹果树特定承灾体实际情况的关联分析，导致评价结果与历史灾情记录吻合性较差；杨建莹等[76]在水分盈亏指数（公式2）计算的基础上，考虑到苹果在土壤底墒利用、抗干旱能力等方面均优于一般农作物，采用当前阶段和前60d水分供需状况构建苹果干旱指数DI（公式3），并结合历史灾害数据对干旱触发阈值进行厘定和验证，并在此基础上进一步构建了适用于中国北方苹果主产区的苹果干旱等级指标体系（表2）[77]。

表2 苹果不同发育阶段干旱等级指标[77]Table 2 Evaluation level of apple drought at different stages[77]

式（2）中，WDi为某年某站点苹果第i个发育阶段内的水分盈亏指数；ETci和Pi分别为该年该站点苹果第i个发育阶段需水量和降水量。式（3）中DIi为第i阶段的苹果干旱指数，最大值为1；k为计算水分盈亏指数的步长个数，为1～7。该研究将水分盈亏指数应用于苹果干旱指标构建，并利用历史灾害样本信息进行了指标阈值厘定和有效性验证，具有良好的科学性，但由于指标构建尺度为生育时段，用于苹果干旱监测预警的时效性不足。

4.1.4 遥感指标

遥感干旱指标近年来不断发展，在农作物干旱监测方面取得较为理想的干旱监测效果[78]，主要有归一化植被水分指数（NDWI）、植被干旱指数（TVDI）、温度状态指数（TCI）、植被供水指数（VSWI）等，目前相关研究主要集中于对小麦[79]、水稻[80]等粮食作物进行遥感干旱监测，对苹果干旱监测研究较少。张茂等[81]通过对洛川苹果产区3种遥感干旱指标与10cm深度土壤湿度的一致性分析，探索遥感干旱指标对土壤干湿状况表征能力以及对干旱响应敏感时段，研究表明归一化植被水分指数（NDWI）对苹果干旱响应较其他指标更加及时，但滞后3时相的植被供水指数（VSWI）对干旱的响应更加准确。由于单一的遥感指标在干旱监测中存在很大不确定性，综合不同遥感干旱监测指标，结合苹果需水规律和生育期特点，研究适合苹果干旱的综合监测指标是未来研究的发展方向。

4.2 苹果涝渍灾害指标

4.2.1 形态学指标

淹水条件下，作物光合作用受阻，生长发育受限，直接表现在叶片上[82]。依据叶片反应对苹果涝渍灾害分级，0级为植株正常；l级为10%梢尖或叶片出现轻度萎蔫；2级为基部叶片开始变黄；3级为1/3基部叶片黄枯；4级为1/2叶片黄枯，下部叶片开始脱落；5级为全部叶片枯黄脱落。

4.2.2 气象学指标

与干旱指标类似，目前关于涝渍的天气气候指标较常用的有降水距平百分率、降水标准差、标准化降水指数和Z指数等[64,83]，但针对苹果涝渍灾害指标方面的研究还较为匮乏。柏秦凤等[47]给出果树暴雨、洪涝灾害指标的参考致灾因子为单日最大降水量、过程最大降水量、累积降水量、持续降水日数，翟广华等[84]研究表明果树生长发育的田间持水量为60%～80%，若土壤含水量长时间超过此范围，会对树体产生不良影响。

4.3 苹果连阴雨灾害指标

刘璐等[85]基于陕西省30个苹果基地县近50a苹果着色-成熟期连续3d以上的降水日数和无降水日数，构建了苹果着色-成熟期连阴雨指数Lu（公式4），并将该指数进行分级（表3），采用典型K阶自回归AR（K）预测模式进行试验，验证预测结果较好。该指数反映了连阴雨天气长度对苹果成熟期的影响程度，能够较客观地表征陕西各基地县连阴雨强度，具有较好的区域适用性。

表3 陕西苹果基地县（部分）连阴雨指数(Lu)分级[84]Table 3 Classification of continuous rain index(Lu) in apple base counties of Shaanxi Province

式中，Lu为连阴雨指数；Nr≥3为9月中旬-10月上旬降水（R≥0.1mm）连续3d及以上的日数；NR=0为9月中旬-10月上旬无降水日数。

王景红等[37]采用总降雨量、连阴雨总天数、连阴雨总次数3项因子，对陕西苹果着色-成熟期连阴雨灾害进行了由轻到重的风险分区，但其仅对分布特征进行了分析，未形成相关等级指标。

5 灾害时空分布

5.1 苹果干旱灾害时空分布特征

研究给出了苹果干旱发生的主要时段，发生干旱的空间分布特点。王景红等[73]对陕西省苹果主产区气象干旱进行分析，得出春季干旱频率和强度最大，而处于苹果幼果生长和果实膨大期的夏季干旱对苹果影响最大的结论。王景红等[35]利用干旱指数指标结合苹果不同生育阶段，对陕西不同产区苹果干旱特征研究表明，陕西苹果种植区干旱特征为萌芽-幼果期旱情最严重，其次是果实膨大期以及着色-成熟期；空间特征表现为，全生育期旱情由重到轻依次为延安、渭北东部、渭北西部、关中。

程雪[86]在王景红等[35]研究基础上，对北方苹果主产区各等级干旱的时空分布特征进行了研究，结果表明，各生育阶段各等级干旱均呈由北向南依次递减分布特征，其中各年代中重旱区主要分布在甘肃省北部、宁夏回族自治区、陕西省北部、山西省北部和河北省中北部；陕西省北部、山西省北部、河南省和山东省西部随年代变化干旱等级波动较大；各生育阶段盛花-成熟生育阶段主要发生重旱，其高频区发生频率在2年1遇以上，其他生育阶段以轻旱发生为主，其高频区发生频率在10年3遇以上；各生育阶段中果树萌动-花芽萌动的中旱和重旱、花芽萌动-盛花生育阶段的轻旱、盛花-成熟生育阶段的轻旱和中旱范围以及成熟-落叶生育阶段无旱范围呈扩大趋势，其他生育阶段各等级干旱发生范围呈缩小趋势。

5.2 苹果涝渍灾害时空分布特征

目前有关苹果涝渍时空分布特征的研究报道甚少，一般来说，7-8月为黄淮海平原和东北地区发生涝灾时期，由于受台风等天气系统影响，9-10月仍有关于苹果涝渍灾害的记录。邱美娟等[52]对北方苹果主产区降水量时空特征进行研究，结果表明，苹果各生育阶段降水量空间分布整体呈由北向南增加特征，甘肃省北部和宁夏回族自治区降水量较少，河南省南部、陕西省南部以及辽宁省东部降水量较多。过去36a苹果果树萌动-花芽萌动和盛花-成熟生育阶段降水量呈下降趋势，其中果树萌动-花芽萌动生育阶段变化趋势显著，苹果花芽萌动-盛花和成熟-落叶生育阶段降水量呈显著上升趋势。里程辉等[87]研究表明，降水比较集中的大连、丹东东港等地，年降水量在1000mm以上时，苹果易受涝害。

5.3 苹果连阴雨灾害时空分布特征

苹果连阴雨灾害时空分布特征由于不同研究的区域和界定标准不同，时空分布特征的规律也不同。刘璐等[88]对陕西省29个苹果生产基地县1961-2008年9-10月连阴雨气候特征进行分析，结果表明连阴雨次数、日数和强度分布次序从小（少）到大（多）均为延安果区、渭北东部果区、渭北西部果区和关中西部果区，各果区3项连阴雨气候特征总体呈减少趋势，其中连阴雨日数呈显著减少趋势，连阴雨发生次数和降水强度的减少趋势不明显。张玥滢[36]对全国苹果可种植区域苹果成熟期连阴雨进行分析，连阴雨次数平均为0.83次· a-1，且发生次数波动较小；连阴雨持续日数在不同年份中波动较大，且呈下降趋势，平均持续日数为7.35d·a-1；连阴雨强度在不同年份中波动较小，且呈上升趋势，平均强度为2.42·a-1。在主产省份中，连阴雨灾害发生次数各省均呈波动上升趋势；持续日数在不同省份、不同年份均有较大差异，陕西、河南等省份连阴雨日数有较大波动变化；连阴雨强度仅在河南和辽宁呈波动下降趋势，其余各省均呈波动上升趋势。

6 灾害风险评估

目前苹果旱涝灾害风险评估的相关研究还较少，多以旱涝灾害等级及其出现概率进行致灾因子危险性评价。张玥滢[36]基于作物水分亏缺指数（CWDI）划分的干旱等级，结合各等级灾害发生的概率，构建了干旱风险指数（CWDR）对中国苹果适宜种植区干旱灾害进行了危险性分析；杨建莹等[77]在构建北方苹果产区的苹果干旱等级指标体系的基础上开展了苹果干旱危险性评价，结果表明苹果不同发育期干旱危险性大小排序为萌芽-盛花期＞果树萌动-萌芽期＞盛花-成熟期，果树萌动-萌芽期和萌芽-盛花期干旱危险性较高区域主要集中在环渤海湾和黄土高原产区的北部地区，盛花-成熟期黄土高原产区北部和环渤海湾产区西北部的干旱危险性较高。张玥滢[36]通过构建连阴雨风险指数Lu对1983年、1985年以及2010年典型连阴雨灾害年份进行分析，得出在苹果可种植区域，连阴雨风险由西南向北呈递减趋势，陕西南部、云贵高原为连阴雨风险较大的地区，而新疆中部、内蒙古西部、甘肃中部连阴雨风险较小。

关于苹果旱涝灾害综合风险评估的研究，仅见郭兆夏等[71]从干旱强度的危险性、承灾体的易损性和当地的防灾能力三方面构建了陕西省苹果幼果期干旱综合风险模型，将陕西各基地县苹果幼果期干旱风险划分为轻度风险、中度风险以及重度风险3个等级，其中淳化、洛川、白水3县为重度风险区，苹果幼果期干旱综合风险较大。

7 灾害防御措施

7.1 苹果干旱灾害防御措施

7.1.1 推行灌溉新技术

保证水分适宜供应是苹果保质增产的必要条件，由于现代果园种植管理需求，中国果园正由粗放式的漫灌管理向滴灌、渗灌等精细化管理转变，以有效提高水分利用效率，目前已有喷灌、滴灌、渗灌、蓄水坑灌法等[89-90]多种形式的农业节水灌溉技术。有学者对苹果园旱灾调查发现，与粗放管理的果园相比，安装滴渗灌装置的果园，几乎没有果实因干旱失水现象的发生[41]。

7.1.2 加强果园土壤管理

果园清耕作为中国传统的果园土壤管理制度，具有土壤水分无效蒸发大、土壤蓄水保墒抗蚀效果差[91]的不足。近年来，通过果园覆盖以集雨保墒逐渐兴起，目前处于小面积应用阶段[92]。覆盖是干旱半干旱农林业提高土壤水分的主导措施，与清耕园相比较，果园生草及覆膜技术处理措施均能不同程度抑制土壤水分蒸发，提高保墒抗旱能力，有效减轻旱作果园冬春季干旱、秋季多雨造成的不良影响[93]，提高水资源利用率，并且能够提高叶片矿质元素含量[94]，促进果实生长、着色，提高果实糖酸比[95]、硬度[96]，增加苹果产量[97]。果园覆盖技术不仅利于苹果生产，还有助于提高土壤有机质含量[98]，明显改善土壤的理化性质，改善果园微生态环境[40]，有利于果园的水土保持和可持续发展。果园覆盖是一个行之有效的土壤管理措施，具体选用何种覆盖方式，应根据当地实际生产情况因地制宜地进行推广使用。

7.1.3 实行水肥一体化

水肥的合理利用是作物产量、品质和水肥利用效率提高的关键因素[99]。水肥一体化技术能够根据果树不同物候期需水需肥的特点对果树根部适时、适量地进行供给[100]，确保水分和养分的时空高效匹配[101]，显著提高了水肥利用率，具有节约水肥药、改善苹果品质、保护土壤等优点。苹果幼树坐果膨大期为需水需肥的最关键时期，进行水肥调控可促进苹果幼树的生长[102]。

7.1.4 其他措施

适度修剪可以增加苹果园下层土壤含水量，提高产量和水分利用效率[103]。干旱胁迫条件下对苹果树进行适度修剪，可以有效减少果树蒸腾失水，在水分亏缺情况较轻时，山地果园可采取去除10%侧枝的修剪强度；当发生严重水分亏缺时，去除25%侧枝的修剪强度能以较小的产量损失显著降低蒸腾耗水量，缓解水分供需矛盾。

对树体可喷施黄腐酸、甲草胺乳胶等蒸腾抑制剂，降低叶片的蒸腾作用，减少水分散失[104]。有研究表明，喷施褪黑素[105]、海藻提取物[106]等对不同程度的干旱胁迫均有良好的缓解效果。

7.2 苹果涝渍灾害防御措施

7.2.1 做好排涝

应及时排水。通过挖临时沟，进行灾后疏导，及早排出积水，保持果园土壤湿度相对稳定。歪倒的树要及时扶正，清除根际淤泥，进行树盘或全园翻耕，使土壤水分散发，改善土壤通气条件，以利于土壤微生物活动，恢复根系正常生长发育。

7.2.2 合理修剪

涝渍灾害发生时果园空气湿度较大，合理修剪能够有效降低林间湿度，改善果园郁闭情况，是平洼地区苹果园的一项重要管理措施。在7、8月的多雨季节，应结合夏季修剪，对苹果树向上生长的旺长枝、交叉枝、重叠枝进行处理[107]，打开光路，改善树冠透光条件，一方面能促进花芽分化，提高果品着色和品质；另一方面能减少湿度过大引发的病虫害发生。

7.2.3 防治病虫

果树被淹后，高温多湿的环境利于多种病虫害的发生和蔓延，要及时喷药防治。可对浸水时间较长的果树进行涂白以预防病虫害。还应加强巡查，及时除治轮纹病、炭疽病、早期落叶病、烂根病、疫腐病、食心虫等病虫害[18]。

7.2.4 铺反光膜

可在苹果树下铺反光膜，提高树冠下部的光照强度，促进果实着色，增加果实的含糖量，提高果品品质，还有利于花芽分化，提高来年苹果产量[107]。

8 问题与展望

中国苹果旱涝灾害研究已取得了重要进展，在灾害致灾机理、影响因子、指标、时空分布、风险评估、防御措施等方面研究均取得一定成果，为苹果旱涝灾害防灾减灾和提质增效提供了一定科技支撑，但也存在诸多问题。

（1）苹果物候期资料的匮乏。旱涝灾害对苹果产量和品质的影响在不同物候期有不同表现，目前旱涝灾害相关研究中主要采用多年平均值的固定某一时间段来代表某地的物候期，但物候期受温度影响较大，气候变化背景下，温度等气象要素的时空变化愈加明显，导致苹果物候期逐渐提前且年际间波动较大[108-109]，固定时段并不能科学准确地代表实际物候期，得到的结果误差较大。构建适用于苹果主产区的物候模型模拟苹果物候期是较好的解决方法，目前国内利用物候模型模拟苹果物候期主要是为花期[110]，对苹果其他物候期模拟的研究鲜有报道，苹果旱涝灾害对物候期敏感性较大，物候期资料的制约严重影响了旱涝灾害研究的科学性和时效性。未来应在加强苹果物候期资料观测获取的基础上，结合物候模型对苹果各物候期的模拟，提升苹果旱涝灾害研究的科学性和区域覆盖性。

（2）苹果园与气象站观测资料的差异性。苹果通常种植于山地或丘陵地带，地形、土壤结构、小气候环境对土壤水分影响较大，受现有观测资料数量与质量的限制，进行区域研究时常以单站结果拓展为区域结果，但果园的实际小气候情况与站点的气象数据可能有很大差异，果园土壤湿度等数据也难以获取。实现区域化研究仍需依靠充足而准确的数据资源[111]，目前仅有陕西省部分苹果园具有小气候观测站，未来应大量增设果园小气候观测站以获取充足的观测数据，建立果园小气候与气象站点各项气象因子的换算关系，结合土壤湿度观测数据，以提高苹果旱涝灾害研究的精准化、精细化水平。

（3）苹果旱涝灾害指标的区域性与动态性。有关针对不同产区的苹果旱涝灾害指标研究数量不足，其中涝渍灾害指标研究更为匮乏，难以支撑不同苹果产区开展旱涝灾害防灾减灾应用。有关苹果旱涝灾害指标多以阶段性水分供需情况来评价旱涝灾害，需要在该阶段结束后才能判识灾害发生与否和等级大小，时效性差，无法有针对性地开展灾害监测预警。另外，相关指标研究在影响因子选择、技术方法等方面规范化、标准化不足；有关苹果旱涝灾害致灾机理的研究多是基于生理层面，与气象环境条件的影响有机联系不足。因此，针对不同苹果产区构建基于旱涝灾变过程的灾害指标，基于气象环境因素的灾害致灾机理研究是未来的发展方向。

（4）苹果复合气象灾害与综合风险评估。实际生产中苹果生长季内易受多种灾害的复合影响，在气候变化背景下，苹果旱涝灾害发生的时空规律等均有所变化，高温与干旱叠加、低温与连阴雨叠加等复合类气象灾害开始频繁发生，多种因素互相作用，加重了灾害的影响程度。因此未来苹果旱涝灾害指标研究，不仅需要加大对旱涝灾害等单灾种气象灾害致灾指标的研究，还需研究复杂天气条件下复合灾害对苹果的致灾机理和指标。有关苹果旱涝灾害风险研究方面多为危险性评价，苹果旱涝灾害综合风险研究严重滞后。因此，基于灾害风险形成理论的苹果旱涝灾害综合风险评估是未来的研究方向。

有关苹果旱涝灾害研究具有区域局限性，全国范围的苹果旱涝灾害研究报道较少。此外，苹果的品种、砧木种类、生长状况和管理水平等生物学特性也对苹果旱涝灾害有一定影响，也应作为未来研究中考虑的因素。

综上，目前苹果旱涝灾害研究的相关成果尚不能满足中国苹果产业生产服务的需求，无法支撑苹果旱涝灾害监测、预警等气象服务产品在时间尺度、空间尺度上更加精细化的科技需求，急需构建基于苹果旱涝灾变过程的灾害指标、建立灾害监测预警与风险评估模型和应用服务系统，以提升灾害监测预警和防御能力，为苹果生产防灾减灾和提质增效、产区脱贫致富和乡村振兴提供科技支撑。