陜西銅川市核桃花期凍害風(fēng)險分析及區(qū)劃

楊亞利，鄭合清，李 偉， 王維剛，劉躍峰，張淑敏

(1.銅川市氣象局，陜西 銅川 727031；2.宜君縣氣象局, 陜西 宜君 727203；3.陜西省氣象局，陜西 西安 710016)

核桃，又稱胡桃、羌桃, 與扁桃、腰果、榛子并稱為“四大干果”。自然分布于我國氣候比較溫涼的區(qū)域, 適應(yīng)性較強(qiáng)。果仁營養(yǎng)豐富, 富含脂肪、蛋白質(zhì)、多種維生素及微量元素，既可滋補(bǔ)健身，又可預(yù)防治病。2010 年,《陜西省人民政府關(guān)于加快推進(jìn)核桃等干雜果經(jīng)濟(jì)林產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見》下發(fā)以來, 銅川市也掀起了發(fā)展核桃的熱潮，截至2013年底,銅川市核桃種植面積5.80萬hm2,人均核桃種植面積0.18 hm2,年產(chǎn)核桃達(dá)8 896 t,產(chǎn)值達(dá)40 706萬元,全市農(nóng)民人均核桃收入1 246元,占農(nóng)民人均總收入的15%。目前銅川市核桃主要分布于中部、東部和西北部山區(qū)。銅川地處陜北黃土高原南緣, 地形地貌復(fù)雜,山地、丘陵、殘?jiān)⒋ㄅ_俱全。受大陸性季風(fēng)氣候影響，溝壑縱橫的地貌導(dǎo)致全市氣候差異大，加上氣候變暖的影響，春季倒春寒和晚霜凍經(jīng)常發(fā)生，嚴(yán)重威脅著核桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展。分析銅川核桃花期凍害特征及風(fēng)險區(qū)劃，對發(fā)展核桃產(chǎn)業(yè)有非常重要的意義。

1 資料來源及統(tǒng)計(jì)方法

銅川市核桃一般在4月初萌芽展葉，4月中旬雄花盛期，4月下旬雌花盛期，5月為幼果期，由于5月全市沒有出現(xiàn)低于0℃的氣溫，不存在凍害風(fēng)險，所以分析研究全市4月份氣溫情況對規(guī)避花期凍害具有現(xiàn)實(shí)意義。銅川市國家氣象站有宜君縣、王益(印臺)區(qū)和耀州區(qū)3個，區(qū)域自動站將王益區(qū)和印臺區(qū)按照2個區(qū)劃分，采用資料也按照這個原則劃分。利用銅川市的宜君縣、王益(印臺)區(qū)、耀州區(qū)3個國家氣象站1981-2017年37 a的4月份地面氣溫觀測資料，以及全市27個鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域自動站2008-2017年8 a的4月份氣溫觀測資料(注：2010年鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域站資料缺)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和農(nóng)業(yè)氣象分析原理，分析了銅川市核桃花期凍害特征，并使用MATLAB軟件，繪制銅川市核桃花期凍害風(fēng)險區(qū)劃圖，為政府規(guī)劃核桃種植提供可靠的氣象條件分析數(shù)據(jù)，同時也為果農(nóng)趨利避害的做好核桃花期防凍提供科學(xué)的依據(jù)。

2 銅川市核桃花期凍害特征分析

4月份日最低氣溫<0℃及以下，核桃花芽就會出現(xiàn)不同程度的凍害現(xiàn)象[1]，把4月份日最低氣溫<0℃作為一個低溫凍害日進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，利用歷年4月份地面最低氣溫觀測資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，旨在揭示核桃花期凍害的年際變化、月變化和日際變化規(guī)律，為防御凍害提供科學(xué)依據(jù)。

2.1 銅川核桃低溫凍害年際變化特征分析

分析顯示，宜君縣、王益(印臺)區(qū)4月核桃低溫凍害日總體呈增多趨勢，耀州區(qū)呈現(xiàn)減少趨勢。37 a中全市共出現(xiàn)低溫凍害日99 d，年均2.9 d，其中宜君縣共出現(xiàn)低溫凍害日58 d，王益(印臺)區(qū)共出現(xiàn)34 d ，耀州區(qū)共出現(xiàn)7 d，可見宜君縣出現(xiàn)低溫凍害的風(fēng)險最大，達(dá)到年均1.6 d，王益(印臺)區(qū)較大，年均0.9 d，耀州區(qū)最小，年均0.2 d。37 a期間，2010年是全市低溫凍害日最多年份，出現(xiàn)了5 d；低溫凍害日有4 d的年份，宜君縣出現(xiàn)了3 a，分別是1990、1996、2013年，王益(印臺)區(qū)出現(xiàn)了2 a，分別是1987、2010年；低溫凍害日為3 d的年份，宜君縣出現(xiàn)了3 a，分別是2001、2002、2006年，王益(印臺)區(qū)出現(xiàn)了4 a，分別是1988、1990、2001、2013年；低溫凍害日出現(xiàn)2 d的年份，宜君縣有10 a,王益(印臺)區(qū)有5 a；低溫凍害日出現(xiàn)1 d的年份，宜君縣有12 a,王益(印臺)區(qū)有4 a,耀州區(qū)7 a。

圖1 銅川市3個國家氣象站1981-2017年4月份核桃低溫凍害年際變化

2.2 銅川核桃低溫凍害程度及月變化分析

銅川市的日最低氣溫<0℃低溫凍害日期最早出現(xiàn)在4月1-2日，最晚出現(xiàn)在4月27-29日，37 a中發(fā)生在5-15日期間的低溫凍害日占總數(shù)的56.6%，這段時間正好是銅川核桃開花期和幼牙期，低溫凍害對核桃影響最大。根據(jù)產(chǎn)生凍害的嚴(yán)重程度分析，全市低溫凍害日日最低氣溫在0～-2℃有69 d，其中宜君縣占了36d，王益(印臺)區(qū)占了26d，耀州區(qū)占了7 d；全市日最低在-2～-4℃有25 d，其中宜君有17 d，王益(印臺)區(qū)出現(xiàn)了8 d；全市日最低<-4℃有5 d，全部出現(xiàn)在宜君縣。

2.3 銅川核桃低溫凍害程度及日變化分析

凍害程度與低溫持續(xù)時間和氣溫有很大關(guān)系，據(jù)統(tǒng)計(jì)全市低溫凍害日持續(xù)≥2d且日最低氣溫<-2℃的有25 d,占25.3%，其中，宜君縣有19d，占了32.8%，王益(印臺)區(qū)有6 d，占17.6%，可見宜君縣出現(xiàn)中等強(qiáng)度及以上低溫凍害風(fēng)險較大，王益(印臺)區(qū)風(fēng)險較小，耀州區(qū)沒有中等強(qiáng)度及以上低溫凍害風(fēng)險。觀測數(shù)據(jù)顯示低溫凍害過程中，降溫幅度最大出現(xiàn)在夜間至凌晨，最低溫度基本出現(xiàn)在03-07時。

3 銅川市核桃花期凍害風(fēng)險區(qū)劃

3.1 確定代表站

按照銅川市行政區(qū)劃，確定全市27個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中宜君縣9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，王益區(qū)2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，印臺區(qū)6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，耀州區(qū)10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，選取安裝較早、運(yùn)行穩(wěn)定、比較有代表性的區(qū)域站作為各鄉(xiāng)鎮(zhèn)代表站(見表1)

表1 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)代表站

3.2 繪制銅川核桃花期凍害風(fēng)險區(qū)劃圖

統(tǒng)計(jì)2008-2017年4月各代表站低溫凍害日，并統(tǒng)計(jì)各代表站低溫凍害日分別占全市低溫凍害日百分?jǐn)?shù)，使用MATLAB軟件采用其內(nèi)置griddata函數(shù)，對銅川各鄉(xiāng)鎮(zhèn)代表站散點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合插值，contourf函數(shù)進(jìn)行填充等值線畫圖(圖2)。

全市27個鄉(xiāng)鎮(zhèn)站點(diǎn)共出現(xiàn)日最低氣溫<0℃低溫凍害日196 d,其中宜君縣9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)共出現(xiàn)了118 d日最低氣溫<0℃低溫凍害日，王益區(qū)2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)共出現(xiàn)低溫凍害日6 d，印臺區(qū)6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)共出現(xiàn)低溫凍害日28 d，耀州區(qū)10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)共出現(xiàn)低溫凍害日44 d。

2008-2017年8 a的4月份區(qū)域自動站氣溫觀測資料分析顯示，耀州區(qū)的董家河鎮(zhèn)、孫塬鎮(zhèn)、坡頭鎮(zhèn)、印臺區(qū)的陳爐鎮(zhèn)、王益區(qū)的黃堡鎮(zhèn)未出現(xiàn)低溫凍害日，該區(qū)域?yàn)槟喜看ㄔ瓍^(qū)，地貌以黃土高原和平原為主，地理位置偏南，海拔較低，花期低溫過程強(qiáng)度很弱，為無風(fēng)險區(qū)。高風(fēng)險區(qū)主要分布在宜君縣棋盤鎮(zhèn)，出現(xiàn)低溫凍害日38 d，日最低為0～-2℃有25 d, 日最低為-2～-4℃有9 d, 日最低為≤-4℃出現(xiàn)了4 d,該區(qū)為黃土高原丘陵區(qū)，南北狹窄，東西較長，海拔較高，花期低溫過程中冷空氣堆積降溫強(qiáng)度最大，僅2017年未出現(xiàn)低溫凍害日，其余每年均有低溫凍害發(fā)生，而且低溫凍害持續(xù)時間和降溫強(qiáng)度均為全市最大，2013年4月6日棋盤鎮(zhèn)出現(xiàn)-6.1℃的低溫凍害日。較高風(fēng)險區(qū)位于宜君縣哭泉鄉(xiāng)、耀州區(qū)瑤曲鎮(zhèn)，出現(xiàn)低溫凍害日分別為38 d和25 d，日最低為0～-2℃,哭泉鄉(xiāng)出現(xiàn)了23 d，瑤曲鎮(zhèn)出現(xiàn)了14 d，日最低為-2～-4℃哭泉鄉(xiāng)出現(xiàn)了7 d,瑤曲鎮(zhèn)出現(xiàn)了9 d，日最低≤-4℃哭泉鄉(xiāng)出現(xiàn)了1 d，瑤曲鎮(zhèn)出現(xiàn)了2 d，該區(qū)域?yàn)樽游鐜X山地區(qū)，為全市高海拔區(qū)域， 花期低溫凍害過程降溫強(qiáng)度較大，持續(xù)時間較長，哭泉鄉(xiāng)2008年未出現(xiàn)低溫凍害，瑤曲鎮(zhèn)2014年未出現(xiàn)低溫凍害日，其余年份都出現(xiàn)了低溫凍害日。中風(fēng)險區(qū)出現(xiàn)在宜君縣的太安鎮(zhèn)、印臺區(qū)的金鎖關(guān)鎮(zhèn)，該地區(qū)為子午嶺山地向黃土高原過渡區(qū)，低溫凍害過程降溫強(qiáng)度相對較小，日最低為0～-2℃太安鎮(zhèn)有12 d,金鎖關(guān)鎮(zhèn)有10 d, 日最低為-2～-4℃太安鎮(zhèn)4 d，金鎖關(guān)鎮(zhèn)2 d。低風(fēng)險區(qū)位于宜君縣的彭鎮(zhèn)、五里鎮(zhèn)、西村鄉(xiāng)、堯生鎮(zhèn)、城關(guān)鎮(zhèn)、云夢鄉(xiāng)、印臺區(qū)的阿莊鎮(zhèn)、紅土鎮(zhèn)、廣陽鎮(zhèn)、高樓河鎮(zhèn)、王益區(qū)的王益鄉(xiāng)、耀州區(qū)的演池鄉(xiāng)、石柱鎮(zhèn)、廟灣鎮(zhèn)、照金鎮(zhèn)、小丘鎮(zhèn)、關(guān)莊鎮(zhèn)，該區(qū)域?yàn)辄S土殘?jiān)瓬羡謪^(qū)及渭北北山地區(qū)，海拔較低，地形波狀起伏，溝谷密布，地面支離破碎，低溫凍害過程降溫強(qiáng)度很小，持續(xù)時間很短，發(fā)生低溫凍害的風(fēng)險很低。

圖2 銅川市區(qū)域自動站2008-2017年4月份日最低氣溫<0℃低溫凍害日風(fēng)險區(qū)劃

4 結(jié)論

(1)宜君縣、王益印臺區(qū)春季核桃低溫凍害日總體呈增多趨勢，耀州區(qū)總體為減少趨勢，宜君縣出現(xiàn)春季核桃低溫凍害的風(fēng)險最大，年均1.6 d，王益區(qū)印臺區(qū)較大，年均0.9 d，耀州區(qū)最小，年均0.2 d。

(2)低溫凍害日最早出現(xiàn)在4月1-2日，最晚出現(xiàn)在4月27-29日，發(fā)生在4月5-15日期間的低溫凍害日占總數(shù)的56.6%，這段時間正好是銅川核桃開花期和幼牙期，低溫凍害對核桃影響較大，應(yīng)加強(qiáng)該時段關(guān)鍵期低溫凍害的預(yù)報預(yù)警，做好預(yù)防措施。

(3)凍害程度分析得出低溫凍害日≥2 d且日最低氣溫<-2℃的有25 d,占25.3%，其中，宜君縣有19 d，占32.8%，王益印臺區(qū)有6 d，占17.6%，可見宜君縣出現(xiàn)中等強(qiáng)度及以上低溫凍害風(fēng)險較大，王益印臺區(qū)有風(fēng)險。

(4)全市27個鄉(xiāng)鎮(zhèn)站點(diǎn)共出現(xiàn)日最低氣溫<0℃低溫凍害日196 d,其中宜君縣9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)共出現(xiàn)了118 d日最低氣溫<0℃低溫凍害日，王益區(qū)2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)共出現(xiàn)低溫凍害日6 d，印臺區(qū)6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)共出現(xiàn)低溫凍害日28 d，耀州區(qū)10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)共出現(xiàn)低溫凍害日44 d。

(5)區(qū)域自動站氣溫觀測資料分析顯示，耀州區(qū)的董家河鎮(zhèn)、孫塬鎮(zhèn)、坡頭鎮(zhèn)、印臺區(qū)的陳爐鎮(zhèn)、王益區(qū)的黃堡鎮(zhèn)為無風(fēng)險區(qū)，高風(fēng)險區(qū)主要分布在宜君縣棋盤鎮(zhèn)，較高風(fēng)險區(qū)位于宜君縣哭泉鄉(xiāng)、耀州區(qū)瑤曲鎮(zhèn)，中風(fēng)險區(qū)出現(xiàn)在宜君縣的太安鎮(zhèn)、印臺區(qū)的金鎖關(guān)鎮(zhèn)，低風(fēng)險區(qū)位于宜君縣的彭鎮(zhèn)、五里鎮(zhèn)、西村鄉(xiāng)、堯生鎮(zhèn)、城關(guān)鎮(zhèn)、云夢鄉(xiāng)、印臺區(qū)的阿莊鎮(zhèn)、紅土鎮(zhèn)、廣陽鎮(zhèn)、高樓河鎮(zhèn)、王益區(qū)的王益鄉(xiāng)、耀州區(qū)的演池鄉(xiāng)、石柱鎮(zhèn)、廟灣鎮(zhèn)、照金鎮(zhèn)、小丘鎮(zhèn)、關(guān)莊鎮(zhèn)。