始花前氣溫波動對蘋果花期的影響

雷延鵬 孫智輝 曹雪梅

摘要：為了提升蘋果花期氣象預報水平，利用延安市洛川縣、安塞區多年蘋果物候和氣象數據，分析氣溫對蘋果開花時間的影響。結果表明，延安蘋果初花日出現在4月中下旬，南北差異10 d左右。同一地區年際間蘋果初花日相差15 d。洛川縣、安塞區穩定通過3、10 ℃日期和積溫比較接近，用以分析預報蘋果花期比較適合。48 h內最低氣溫下降8 ℃以上，最低氣溫≤4 ℃的天氣確定為劇烈降溫過程，一次降溫天氣可延遲花期3～6 d。在持續10 d以上的時間段，平均氣溫達到15 ℃以上，且高出同時期歷年平均氣溫4 ℃或以上的天氣過程，確定為催花高溫過程。高溫可促使蘋果提早5 d開花。利用積溫預報蘋果花期，要重點關注穩定通過3、10 ℃日期和積溫的累積過程、出現劇烈降溫和高溫天氣，這些指標對花期有明顯影響。

關鍵詞：氣溫波動;蘋果花期;積溫;洛川縣;安塞區

中圖分類號：S661.1? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）14-0101-03

Abstract： Analysis the effects of temperature on apple flowering time by using apple phenology and meteorological data of Luochuan county and Ansai district of Yanan city for many years to improve the level of weather forecast of apple flowering period. The results show that the apple initial flowering day in Yanan is in mid-to-late April， and the difference between North and South is about 10 days. The initial flowering day of apple can vary by 15 days between years in the same area. The date and the accumulated temperature to steadily passed 3 ℃，10 ℃ are similar in Luochuan county and Ansai district， which are suitable for analyzing apple flowering period. Within 48 hours， the minimum temperature decrease by more than 8 ℃， and the weather with minimum temperature ≤4 ℃ is determined to be a severe cooling process. A cooling weather could delay the flowering period by 3～6 d. The weather process is identified as flower forcing high temperature process， when the temperatures averaging above 15 ℃ for more than 10 days， higher than the average annual temperature of 4 ℃ or above. High temperatures can prompt apples to bloom 5 days earlier. In order to predict the flowering period of apple by accumulated temperature， we should pay attention to the accumulation process of stable passage through 3 ℃， 10 ℃ date and accumulated temperature， and severe cooling and high temperature weather， which have obvious influence on flowering period.

Key words： temperature fluctuations; apple flowering period; accumulated temperature; Luochuan county; Ansai district

蘋果是延安市農民脫貧奔小康的支柱性產業。截至2017年底，延安全市蘋果種植面積24.3萬hm2，產量323萬t[1]，產值超過100億元，但蘋果生產面臨冰雹、花期凍害和干旱等氣象災害的影響。2000年以來，出現了6次大范圍的蘋果花期凍害，造成了蘋果產量和品質的下降[2]。氣象工作者針對蘋果花期凍害進行了凍害指標修訂、氣象指數、風險區劃和預防試驗[3-13]等研究。對蘋果花期預報也有研究，如李美榮等[14]利用陜西省蘋果產區2000—2008年氣象資料建立了基于1月平均氣溫、3月平均氣溫、3月下旬日照時數的蘋果始花期預測模型。柏秦鳳等[15]建立了基于積溫的陜西蘋果花期分區預測模型。劉紅等[16]采用最小二乘法和直線回歸方程求導法，提出了延安市安塞山地蘋果生物學零度值為2.9 ℃。通過上述的研究發現，始花前降溫和降水可能對蘋果花期有復雜影響，還需深入分析始花前期降溫和降水的影響。李美榮等[14]利用2007年陜西省蘋果產區，提出臨近蘋果始花期遭遇強冷空氣將會導致果區始花期推遲1～2 d。郭睿[17]建立陜西楊凌桃樹花期預測模型時，提出預測始花期前7 d左右發生氣溫劇烈波動，劇烈升溫可將預報值提前3～5 d，劇烈降溫可將預報值推后3～5 d。由于數據樣本少或研究果樹品種差異，導致結論不同，本研究通過對延安市的洛川縣和安塞區兩地近20年的蘋果花期分析，探討始花前氣溫波動對蘋果花期的影響，以期提高蘋果花期的預報水平。

1? 研究區概況

延安市位于陜北黃土高原丘陵溝壑區，是世界蘋果最佳優生區之一。轄11縣2區，均有蘋果種植和生產，一般將延安蘋果產區分為延安南部和延安北部山地蘋果2個區域，延安南部以洛川縣為中心，包含周邊5個縣，延安北部蘋果包括8個縣區，北部目前種植面積多、產量大的有延長縣、寶塔區、安塞區、延川縣、志丹縣等縣（區）。花期分析以洛川縣和安塞區兩地為例，分別代表南北產區。

蘋果花期資料由洛川縣和安塞區果業局提供、氣象資料由洛川縣和安塞區氣象局提供。數據時間段安塞區為2006—2015年，洛川縣為2001—2009年、2018年。使用Excel軟件進行數理統計。

2? 結果與分析

2.1? 蘋果物候期

2001—2009年洛川縣蘋果物候期平均從3月17日開始芽膨大，3月24日芽綻開，4月14日始花，4月19日盛花，4月27日花期結束，5月12日出現幼果。最早初花日為4月7日，最晚為4月21日。

2006—2015年安塞區蘋果物候期中，平均萌芽日為3月28日，平均初花日為4月22日。最早初花日為4月18日，最晚為4月30日。安塞區蘋果平均萌芽日比洛川縣蘋果偏晚11 d，花期偏晚8 d。

2.2? 生物學零度與花前溫度

只有當日平均溫度高于開始生長發育的最低溫度時，溫度因子才對生物有機體的生長發育起促進作用，這個生育的最低溫度稱為生物學零度，也就是生物學下限溫度。通過相關分析研究，安塞區蘋果生物零度為2.9 ℃、洛川縣的蘋果生物零度為3 ℃，花前溫度是對蘋果初花日前10 d的溫度求平均值，洛川縣和安塞區多年平均值均為12.5 ℃。

2.3? 花前活動積溫

在各界限溫度初日方面，洛川縣穩定通過10、5、3、0 ℃的初日分別是4月13日，3月17、11日，2月24日;安塞區分別是4月15日，3月24、13、5日。洛川縣與安塞區通過10、3 ℃的平均日期比較接近，而穩定通過5、0 ℃的日期相差較多。

統計蘋果初花各界限活動積溫，洛川縣≥10、5、3、0 ℃的積溫分別是214.4、318.1、339.5、368.0 ℃;安塞區≥10、5、3、0 ℃的積溫分別是216.3、365.4、386.3、393.4 ℃。兩地≥10 ℃積溫較相近，而5、3、0 ℃的積溫安塞區要高于洛川縣，這可能與安塞區地理位置偏北，初春溫度變幅大有關。安塞區≥3、0 ℃的積溫平均值比較接近，考慮到蘋果生物學零度為2.9 ℃，在花期預報和業務服務中使用通過3 ℃日期和積溫更恰當。

2.4? 劇烈降溫對蘋果花期的影響

溫度波動是常見現象，根據氣象部門的寒潮預警信號發布規定，最輕的寒潮藍色預警信號是48 h內最低氣溫下降8 ℃以上，最低氣溫≤4 ℃，達到這一標準的降溫確定為劇烈降溫天氣過程。統計分析安塞區在2006、2010、2013年出現花前劇烈降溫，對這3年數據進行分析。

2006年安塞區降溫天氣過程出現在4月11—14日，極端最低氣溫-4.9 ℃，平均氣溫4.4 ℃，降溫強度小于2010年。≥5 ℃有效積溫只有4.5 ℃，而同期平均有效積溫為19.2 ℃，降溫過程使積溫減少了14.7 ℃，影響時間為3 d。

2010年降溫天氣過程出現在4月12—15日，極端最低氣溫降至-7.1 ℃，平均氣溫1.9 ℃，影響時間短，但降溫幅度大。≥5 ℃有效積溫只有1.4 ℃，而同期平均有效積溫為22.4 ℃，影響時間為4 d。2010年蘋果初花日出現在4月30日，是2006年以來最晚的一年。除上述降溫天氣影響外，在4月下旬出現2次弱的降溫天氣，造成當年4月下旬平均氣溫只有9.5 ℃，低于10 ℃，溫度穩定通過10 ℃的初花日推遲到4月27日，蘋果延遲了花開時間。

2013年安塞區穩定通過3 ℃的初日是3月4日，是2006年以來最早的一年。3月平均氣溫7.9 ℃，比歷年平均高4.1 ℃，初花日早和溫度高這2個因素疊加使得蘋果樹萌芽的時間出現在3月23日，成為最早的一年。從前期積溫這個角度分析，2013年蘋果初花日應該是比較早的。但在4月5—9日，出現一次明顯的降溫天氣過程，極端最低氣溫降至? -7.8 ℃。4月5—11日，平均氣溫為5.6 ℃，比歷年平均氣溫低4.6 ℃，根據蘋果的生物學特性，當日平均氣溫上升到3 ℃以上，蘋果地上部分開始活動， 氣溫在5 ℃以上開始萌芽。以5 ℃為標準，分析降溫對有效積溫的影響，在4月5—11日，≥5 ℃有效積溫只有8.6 ℃，而同期平均為36.2 ℃，降溫過程使積溫減少了27.6 ℃，按平均每日積累有效積溫5.2 ℃計算，影響時間為5～6 d。

2.5? 異常高溫催花

高溫對開花時間有明顯影響。鮮小林等[18]對高山杜鵑進行高溫催花處理，供試植株花芽形成且膨大后移入溫室大棚進行催花處理。在22 ℃/16 ℃（白天溫度/晚上溫度）、30 ℃/24 ℃等中、高溫度環境下，花期提前了9～18 d，溫度越高，提前越多。歐靜等[19]在人工氣候箱對忽地笑鱗莖（開花種球）高溫催花，也得出提前開花的結論，溫度越高，提前時間越多，但溫度過高會導致開花率降低。在野外環境下，人工不能控制溫度，從兩個方面考慮，一是根據生物學特性，當春季日平均氣溫達到15 ℃以上時，多數蘋果品種開花[20];二是高溫必須維持一定時間，以旬或以上呈現出異常氣候。世界氣象組織（WMO）關于異常氣候的定義是指25年以上，僅出現1次左右的稀少的氣象現象。25年出現幾率為1次以下的異常氣候現象，是指偏離平均值標準差2倍以上的現象[21]。安塞區、洛川縣3—4月旬平均氣溫標準差在1.9～2.2 ℃，為了方便分析，標準差統一按2 ℃考慮。高溫催花的溫度標準確定為持續10 d以上的時間段平均氣溫達到15 ℃以上，且高出同時期歷年平均氣溫4 ℃或以上的天氣過程。

按照上述標準，安塞區在2009年出現高溫催花現象。2009年安塞區穩定通過3 ℃出現在3月15日，比歷年平均偏晚2 d，穩定通過10 ℃為4月7日，比平均值偏早8 d。蘋果初花日出現在4月18日，為2006年最早的一年。4月7日開始，溫度迅速升高，持續至4月18日，期間平均溫度為15.9 ℃。從時間跨度平均情況來看，安塞區穩定通過3 ℃日期與初花日之間相差40 d，2009年兩者相差34 d，從這個角度分析高溫使得開花時間提早了6 d。從積溫角度分析，2009年4月7—18日平均氣溫比歷年平均高4.4 ℃，積溫高出約52.8 ℃，除以開花期平均溫度12.5 ℃為4.2，由此可認為初花日提前了4～5 d。

洛川縣2018年蘋果初花日比歷年平均偏早15 d，是蘋果初花最早的一年。究其原因有2個，一是穩定通過3 ℃日期早，出現在2月25日，3月溫度高，積溫累積快;二是3月23日以后，溫度異常偏高，日平均溫度均高于10 ℃，比歷年平均高出7 ℃，特別是3月26日—4月4日，平均溫度為15.6 ℃，起到了明顯的催花效果。對比2013年，在相同初日、相同積溫的背景下，從果樹萌動至4月6日，2013年蘋果為中心花開放和花序分離期，2018年為盛花期，高溫使得蘋果開花約提早了5 d。

2.6? 其他年份花期分析

在春季氣象服務中，重點關注的是蘋果花期是否會遇到凍害天氣，花期越早，遇到凍害的幾率越高，花期是否提早也是分析研究的內容。安塞區在2008、2009、2014年蘋果開花日期比平均初花日分別偏早3、4、4 d。2009年因為高溫催花的原因，而2008、2014年花期提前的原因是相同的，一是穩定通過3 ℃日期早，出現在3月4日和3月8日，積溫累積快;二是穩定通過10 ℃日期也早，2014年出現在3月31日，提早了15 d，2008年在4月5日以后平均溫度持續高于10 ℃。穩定通過日期早、溫度變化平穩、積溫累積快是花期提早的原因。至開花日，2008、2014年≥3 ℃的積溫分別是440.7、394.3 ℃，列2006年以來前兩位，說明穩定通過日期早的年份，蘋果開花需要更多的基礎積溫。

3? 小結與討論

分析延安市洛川縣、安塞區多年蘋果物候期數據，統計得出延安市蘋果初花日出現在4月中下旬，南北差異在10 d左右。同一地區年際間蘋果初花日可相差15 d。洛川縣、安塞區兩地穩定通過3、10 ℃日期和積溫比較接近，用以分析預報蘋果花期比較適合。

本研究中，將48 h內最低氣溫下降8 ℃以上，最低氣溫≤4 ℃的天氣確定為劇烈降溫過程。通過分析2006、2010、2013年3次劇烈降溫過程，得出延安市蘋果花前劇烈降溫可延遲花期3～6 d。分析了蘋果始花前高溫天氣，確定了高溫催花的溫度標準。將持續10 d以上時間段，平均氣溫達到15 ℃以上，且高出同時期歷年平均氣溫4 ℃或以上的天氣過程，確定為催花高溫標準。分析2009、2018年數據，得出高溫過程使得蘋果開花提早了5 d。利用積溫預報蘋果花期，要重點關注穩定通過3、10 ℃日期，初日早，開花時間也早，也要考慮積溫的累積過程、劇烈降溫和高溫天氣波動，對提早和延遲花期有明顯影響。

參考文獻：

[1] 延安市統計局，國家統計局延安調查隊.2017年延安市國民經濟和社會發展統計公報[EB/OL].http：//www.yanan.gov.cn/gk/tjxx/ndtj/325575.htm.

[2] 雷延鵬，孫智輝，曹雪梅，等.延安5次蘋果花期凍害影響分析[J].中國農學通報，2018，34（32）：102-107.

[3] 王景紅，劉? 璐，高? 峰，等.陜西富士系蘋果花期霜凍災害氣象指標的修訂[J].中國農業氣象，2015，36（1）：50-56.

[4] 王? 靜，張曉煜，楊? 洋，等.寧夏主要果樹花器官及幼果霜凍臨界溫度比較研究[J].北方園藝，2015（7）：9-13.

[5] 劉映寧，賀文麗，李艷莉，等.陜西果區蘋果花期凍害農業保險風險指數的設計[J].中國農業氣象，2010，31（1）：125-129.

[6] 殷淑燕，張鈺敏，李美榮，等.氣候變化對洛川蘋果物候期的影響[J].陜西師范大學學報（自然科學版），2011，39（6）：86-90.

[7] 柴? 芊，栗? 珂，劉? 璐.陜西果業基地蘋果花期凍害指數及預報方法[J].中國農業氣象，2010，31（4）：621-626.

[8] 屈振江，劉瑞芳，郭兆夏，等.陜西省蘋果花期凍害風險評估及預測技術研究[J].自然災害學報，2013，22（1）：219-225.

[9] 李? 倩，王? 瑩，林? 毅，等.基于GIS遼寧省‘紅富士蘋果農業氣候區劃[J].中國農學通報，2013，29（28）：173-178.

[10] 屈振江，周廣勝.中國富士蘋果種植的氣候適宜性研究[J].氣象學報，2016，74（3）：479-490.

[11] 柏秦鳳，王景紅，梁? 軼，等.基于縣域單元的降尺度蘋果花期凍害風險區劃[J].中國農學通報，2013，29（16）：153-158.

[12] 孫智輝，馬遠飛，高志斌，等.洛川蘋果花期凍害氣候特征及人工防霜可行性探討[J].農學學報，2015，5（11）：109-112.

[13] 曹雪梅，雷延鵬，王? 鵬，等.洛川近地層夜間氣溫逆溫特征及空氣擾動防霜可行性分析[J].農學學報，2016，6（5）：82-86.

[14] 李美榮，杜繼穩，李星敏，等.陜西果區蘋果始花期預測模型[J].中國農業氣象，2009，30（3）：417-420.

[15] 柏秦鳳，王景紅，屈振江，等.陜西蘋果花期預測模型研究[J].中國農學通報，2013，29（19）：164-169.

[16] 劉? 紅，黨曉東，都全勝，等.安塞山地蘋果初花期預報研究[J].中國農業通報，2019，35（10）：99-103.

[17] 郭? 睿.楊凌地區桃樹花期預測模型研究[D].陜西楊凌：西北農林科技大學，2016.

[18] 鮮小林，陳? 睿.溫度與光強對高山杜鵑催花期間花芽營養物質積累的影響[J].西北植物學報，2015，35（5）：991-997.

[19] 歐? 靜，雷德宇，楊? 穎.忽地笑鱗莖（開花種球）高溫催花過程中養分代謝和酶活性變化研究[J].種子，2011，30（9）：36-39.

[20] 李化龍，趙西社.陜西黃土高原果業氣候生態條件研究及應用[M].北京：氣象出版社，2010.

[21] 區文智.異常氣候標準值的計算[J].人民珠江，1987（5）：12-13.