深州蜜桃品質形成關鍵期氣候的時間演變特征

王榮英 許俊東 吳雁

摘要：氣候因素對深州蜜桃的品質優劣起主導作用，在全球氣候變暖的大背景下，通過分析近半個世紀以來深州蜜桃品質形成關鍵期關鍵氣象要素的時間變化特征，分析氣候變化對深州蜜桃品質提升的利與弊，為深州蜜桃品質提升和種質資源研究提供科學參考。本研究采用氣候變化傾向率、Morlet小波分析、Mann-Kendall突變檢驗等方法分析1957—2018年深州蜜桃品質形成關鍵期氣溫、降水和日照的時間演變特征。在深州蜜桃品質形成關鍵期，累計降水量呈下降趨勢，存在21～22年的顯著振蕩周期，日最大降水量存在準3年的振蕩周期，周期異常顯著，1957—2018年有84%的年份不會出現大暴雨，1992年以來日降水量≥100 mm的降水出現頻率明顯下降，連陰雨指數呈下降趨勢;平均氣溫整體呈上升趨勢，存在準17年的顯著振蕩周期，氣溫日較差呈下降趨勢，且存在準4年的振蕩周期，周期異常顯著;總日照時數呈增加趨勢，存在準3年的振蕩周期，周期異常顯著。累計降水量下降，1992年以來日降水量≥100 mm 的降水出現頻率下降、連陰雨指數下降、平均氣溫上升、日照時數增加，均利于深州蜜桃糖分積累和著色，利于深州蜜桃品質的提升，但氣溫日較差減小對干物質積累有不利影響。說明品質形成關鍵期氣候條件的變化對深州蜜桃生產利大于弊。

關鍵詞：深州蜜桃;品質;關鍵期;氣候;時間演變;Morlet小波分析;Mann-Kendall突變檢驗

深州蜜桃是我國四大傳統名桃之首，已有2 000多年的栽培史，個頭碩大、色澤鮮艷、肉質鮮嫩、口味香甜，因其品質優良，昔日曾為皇家貢品[1-2]，如今深州蜜桃是我國國家地理標志產品，是衡水市特色產品，是農村經濟發展的重要支柱。

影響蜜桃品質的因素是綜合性的，在多數情況下，氣候是諸多因素中最重要、最活躍的因素，對品質的優劣起主導作用。柴成林等認為，虧水有利于桃果實可溶性固形物含量和桃果實硬度的提高[3-8];萬保雄等認為，在桃果實第2次膨大到成熟期間隨著降水量減少和日照時間延長，果實中的總糖含量增加，糖酸比提高，甜味增加[9];姚小英等認為，桃第2次膨大期降水量較大不利于果實著色和成熟，成熟期日照百分率下降、日照不足對桃品質和產量有不利影響[10-13];沈建生等發現，在多濕寡照條件下，光照是影響金華大白桃果實品質的主要因子[14];郝建博等發現，果實發育后期的弱光對桃的外觀品質和內在品質均有顯著影響[15-16];張偉鋒發現，第2次迅速膨大到成熟期，旬平均氣溫偏高、日照時數長、降水偏少時，桃的可溶性固形物含量越高[17];高梅等認為，溫度高而氣候干旱對提升桃果實品質有利[18];馮立娟等認為，氣溫升高對桃生產起正面效應[19]。

在全球氣候變暖背景下，影響蜜桃品質的光、溫、水等氣候條件可能均發生了變化[20-22]，而這種變化對深州蜜桃的品質提升是否有利，需要進一步分析，尤其是品質形成關鍵期的氣候。2010—2018年深州蜜桃9年的物候觀測資料顯示，深州蜜桃的成熟時間為8月22日至9月12日，其中有7年成熟時間為8月28日至8月31日，鑒于成熟時間、前人的研究結果[13，17，23]和果園的實際生產經驗，本研究確定8月1日至8月31日為深州蜜桃的品質形成關鍵期，確定降水、日照時數和氣溫為對品質影響較大的氣象因子。本研究將初步分析深州蜜桃品質形成關鍵期（成熟前近1個月）內對品質影響較大的氣象因子的時間變化特征，以期為深州蜜桃品質提升和種質資源研究提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源

深州市屬暖溫帶半干旱區季風氣候，大陸性氣候特點顯著，光照資源充足，四季分明，雨熱同期。年平均氣溫為13.6 ℃，降水量為467 mm，日照時數為 2 560.5 h，穩定通過10 ℃的活動積溫為4 759.9 ℃。

深州蜜桃的主產區集中在深州市西北方向的穆村鄉、兵曹鄉、東安莊鄉、深州鎮、唐奉鎮、辰時鎮以及雙井開發區一帶，地處黑龍港流域滹沱河故道，為沖積平原，有深厚的沙質壤土，不易積水，通透性好，地下水質優良，距離其最近的氣象觀測站河北省深州市氣象站的直線距離為4～8 km。本研究選取深州市氣象站1957—2018年每年8月1日至8月31日的日降水量、日照時數、平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫等氣象數據和2010—2018年深州蜜桃9年的物候觀測資料，數據均經過河北省氣象信息中心的質量控制，來源可靠。

1.2 研究方法

應用氣候變化傾向率[24]、Morlet小波分析、Mann-Kendall突變檢驗[25]等統計方法，分析深州市8月降水量、氣溫和日照時數的時間演變特征。

2 結果與分析

2.1 降水變化及其對深州蜜桃品質的可能影響

桃果實在成熟前25～30 d時段內，多陰雨天氣會降低果實品質，其中出現日降水量≥100 mm的年份果實品質明顯偏差。同時，桃樹是極不耐澇的果樹，根系對淹水極為敏感，輕則抑制根系生長、桃果早落、品質變劣，重則導致桃樹大量落葉、根系腐爛甚至死樹[26]。因此，考慮該時段內累計降水量越多、日降水量越大，對桃樹生長、果實品質提升越不利。

2.1.1 降水量 1957—2018年每年8月的累計降水量差異明顯，最大值為544.4 mm，出現在1963年，最小值為25.8 mm，出現在1989年，多年平均值為124.2 mm。8月累計降水量呈下降趨勢（下降趨勢不顯著），其線性傾向率為 -8.0 mm/10年。

由圖1可知，1957—2018年每年8月的日降水量，≥100 mm 的僅1963年出現了2次，其他年份均不超過1次。8月日最大降水量最大值為 214.8 mm，出現在1984年。日降水量≥100 mm的降水在1981—1991年間出現頻次較高（11年4次），1992年后至今出現頻率明顯降低（僅2018年出現1次）。

用Morlet小波分析法分析深州市1957—2018年8月累計降水量的周期演變特征（圖2），發現其存在21～22、5、12、3年的振蕩周期，且通過了0.05水平的顯著性檢驗，其中21～22年周期最為顯著。分析8月日最大降水量的周期演變特征（圖3），其存在準3年的振蕩周期，且通過了0.01水平的顯著性檢驗。

用Mann-Kendall突變檢驗法對1957—2018年8月累計降水量進行檢驗（圖4），結果表明，8月累計降水量20世紀60年代及以前表現為增加的趨勢，20世紀70年代至20世紀90年代初變化不明顯，20世紀90年代末至2018年表現為減少趨勢（不顯著），并在1990年前后存在氣候突變。對8

月日最大降水量進行Mann-Kendall突變檢驗，2012年之前大部分時段表現為增加趨勢，在1999年前后存在氣候突變，之后日最大降水量增加趨勢逐漸減弱，至2012年后轉化為下降趨勢。

2.1.2 暴雨指數 分析每年8月暴雨的發生情況，用暴雨指數（I，初始值為0）表示，日降水量用Rd表示（Rd<50，I不變;50≤Rd<100，出現1次I加1;100≤Rd<150，出現1次I加2;150≤Rd<200，出現1次I加3;200≤Rd<250，出現1次I加4）。1957—2018年暴雨指數最大值為5，最小值為0，其中約60%的年份（1937年）I=0，84%的年份（1952年）I≤1，即60%的年份未出現暴雨（日降水量<50 mm），84%的年份未出現大暴雨（日降水量<100 mm）。

2.1.3 連陰雨指數 分析每年8月連陰雨的發生情況，用連陰雨指數（L）[27-28]表示，L=Nr≥3/NR=0，其中Nr≥3為8月雨日（R≥0.1 mm）連續3 d以上的日數，該日數越多連陰雨危害越重，NR=0為8月無降

水日數，該日數越多連陰雨危害越輕，L可反映出不同年份連陰雨發生程度。L值越大，連陰雨危害越重，1957—2018年8月連陰雨指數最大值為1，平均值為0.23，其中有68%的年份≤0.3，有8%的年份>0.5，期間連陰雨指數整體呈下降趨勢，尤其是20世紀90年代以后，下降趨勢增強（但不顯著），即連陰雨危害呈減輕趨勢。

2.1.4 對深州蜜桃品質的可能影響 8月累計降水量呈下降趨勢，1992年后日降水量≥100 mm的降水出現頻次明顯降低，84%的年份不會出現大暴雨，連陰雨災害呈減輕趨勢，以上變化均利于可溶性固形物或糖分的積累，使蜜桃甜味增加，利于深州蜜桃成熟和品質提升。

2.2 氣溫變化及其對深州蜜桃品質的可能影響

果實迅速膨大期（第2次膨大期）至成熟期需要較高的溫度，膨大期日平均氣溫在25～30 ℃之間、成熟期在28～30 ℃之間產量高且品質佳，低溫會促進蘋果酸的形成，果酸含量高，則果實品質差。同時，這期間晝夜溫差大，有利于干物質積累，產量高。

2.2.1 平均氣溫 1957—2018年8月份平均氣溫23.7 ℃（1958年）至28.1 ℃（2018年），多年平均氣溫為25.6 ℃，整體呈上升趨勢，上升速率為 0.17 ℃/10年。其中74%的年份月平均氣溫≥25 ℃，有利于深州蜜桃品質和產量的提升。

用Morlet小波分析深州市1957—2018年8月平均氣溫的周期演變特征。由圖5可知，8月平均氣溫存在準8年和準17年的振蕩周期，其中準17年周期異常明顯。用Mann-Kendall突變檢驗法對1957—2008年8月平均氣溫進行檢驗：20世紀60年代呈上升趨勢，20世紀70年代至20世紀末表現為下降趨勢，進入21世紀以來表現為上升趨勢，且不斷加強，2018年達到0.05顯著水平，在2013年前后發生了氣候突變。

2.2.2 氣溫日較差 1957—2018年8月份平均氣溫日較差最大為10.8 ℃（1965年），最小為6.4 ℃（1963年），氣溫日較差多年平均值為8.9 ℃，整體呈減小趨勢，減小速率為0.12 ℃/10年，對深州蜜桃的干物質積累不利。

用Morlet小波分析深州市1957—2018年8月份氣溫日較差的周期演變特征，發現其存在3～4年和準8年的顯著振蕩周期，其中4年振蕩周期異常顯著。用Mann-Kendall突變檢驗法對8月日氣溫日較差進行檢驗：除1982—2003年外，其他時段氣溫日較差均表現為減小趨勢，在2005年前后發生了氣候突變。

分別比較1957—2018年8月最高氣溫和最低氣溫的變化趨勢：最高氣溫、最低氣溫整體均呈上升趨勢，上升速率依次為0.12 ℃/10年和0.25 ℃/10年。最低氣溫上升速率明顯高于最高氣溫的上升速率，是導致氣溫日較差下降的原因。

2.2.3 對深州蜜桃品質的可能影響 果實第2次膨大到成熟期平均氣溫整體呈升高趨勢，尤其是進入21世紀以來，1957—2018年有74%的年份平均氣溫在25.0～28.1 ℃之間，有利于蜜桃產量和品質的提升，但氣溫日較差變小，不利于干物質積累，對深州蜜桃品質提升有不利影響。

2.3 日照時長及其對深州蜜桃品質的可能影響

桃樹喜光，對日照比較敏感，尤其是花芽分化期和臨近成熟期。試驗證明在桃花芽分化前1個月，每天平均日照7 h左右，才能進行花芽分化;臨近成熟期光照充足，利于桃著色和糖分積累，進而提升果實品質。

2.3.1 日照時數 1957—2018年8月總日照時數最大值為295.4 h（1965年），日平均日照時數為95 h，最小為121.4 h（1967年），日平均日照時數不足4.0 h，多年平均日照時數為222.4 h（日平均日照時數 7.2 h），總體呈上升趨勢，上升速率為085 h/10年，其中20世紀70年代、80年代日照時長上升明顯。

用Morlet小波分析深州市1957—2018年8月總日照時數的周期演變特征（圖6），發現其存在異常顯著的準3年振蕩周期，通過了0.01水平的顯著性檢驗。用Mann-Kendall突變檢驗法對1957—2018年8月總日照時數進行檢驗，1965年之前表現為減小趨勢，1965—1980年變化平穩，1980年后多表現為增多趨勢，在20世紀60年代后期發生了氣候突變。

2.3.2 對深州蜜桃品質的可能影響 8月總日照時數呈上升趨勢，多年平均日照時長為222.4 h，日平均日照時長為7.2 h，光照充足，有利于深州蜜桃的著色和糖分積累，進而提升品質。

3 結論與討論

3.1 結論

（1）1957—2018年8月累計降水量呈下降趨勢，其線性傾向率為-8.0 mm/10年，存在21～22、5、12、3年的振蕩周期，其中21～22年周期最為顯著，8月累計降水量在1990年前后存在氣候突變;8月日最大降水量的振蕩周期為3年，且通過了0.01水平的顯著性檢驗;8月60%的年份未出現暴雨，84%的年份未出現大暴雨;日最大降水量≥100 mm的降水自1992年后出現頻率明顯降低;連陰雨指數整體呈下降趨勢，尤其是20世紀90年代以后，下降趨勢增強（但不顯著），即連陰雨災害呈減輕趨勢。

（2）1957—2018年8月平均氣溫為23.7～28.1 ℃，整體呈上升趨勢，上升速率為0.17 ℃/10年，進入21世紀以來上升趨勢加強，存在準8年和準17年的振蕩周期，其中準17年周期異常顯著，在2013年前后發生了氣候突變。氣溫日較差多年平均值為8.9 ℃，整體呈減小趨勢，減小速率為 0.12 ℃/10年，8月氣溫日較差存在異常顯著的準4年振蕩周期。8月最低氣溫上升速率明顯高于最高氣溫的上升速率，是導致氣溫日較差下降的原因。

（3）1957—2018年8月平均總日照時數為222.4 h（日平均日照時數為7.2 h），總體呈上升趨勢，上升速率為0.85 h/10年，其中20世紀70年代、80年代日照時長增加明顯，8月日照時數存在異常顯著的準3年振蕩周期，通過了0.01水平的顯著性檢驗，在20世紀60年代后期發生了氣候突變。

（4）在深州蜜桃品質形成的關鍵期，累計降水量下降、連陰雨指數下降、平均氣溫上升、日照時數增加，以及日降水量≥100 mm的降水1992年后出現頻率明顯降低，均有利于可溶性固形物或糖分的積累，有利于桃果實著色和成熟，進而提升深州蜜桃品質，但氣溫日較差變小對干物質積累有不利影響。總之，深州蜜桃品質形成關鍵期氣候條件的變化對生產利大于弊。

3.2 討論

近年來受城市迅速發展的影響，深州市氣象站氣溫，尤其是最低氣溫較周邊地區偏高，在一定程度上放大了最低氣溫和平均氣溫的上升速率，同時放大了氣溫日較差的減小速率。深州蜜桃園內已建立2套農田小氣候監測站，可以實時監測桃園內的小氣候條件，但因果園內小氣候監測資料年限較短，不足以用來分析其氣候變化情況。

本研究僅分析深州蜜桃品質形成關鍵期內關鍵、常規氣象要素的氣候變化趨勢，非常規氣象要素（如大風、冰雹等）或其他生長時段的氣候變化對深州蜜桃生長的影響還有待研究。

參考文獻：

[1]孫蘭敏. 河北衡水名優特產果品介紹[J]. 果樹實用技術與信息，2013（7）：19-21.

[2]武 倩，王 丹，李 冰，等. 乙烯調節劑對深州蜜桃貯藏品質和生理特性的影響[J]. 河北農業大學學報，2016，39（2）：75-80.

[3]柴成林，李紹華，徐迎春. 水分脅迫期間及脅迫解除后桃樹葉片中的碳水化合物代謝[J]. 植物生理學通訊，2001，37（6）：495-498.

[4]周罕覓. 桃樹需水信號對灌溉量和微氣象環境的響應研究[D]. 楊凌：西北農林科技大學，2011：31-33.

[5]周罕覓，張富倉，李志軍，等. 桃樹需水信號及產量和果實品質對水分的響應研究[J]. 農業機械學報，2014，45（12）：171-180.

[6]劉明池，小島孝之，田中宗浩，等. 虧缺灌溉對草莓生長和果實品質的影響[J]. 園藝學報，2001，28（4）：307-311.

[7]Leib B G，Caspari H W，Redulla C A，et al. Partial rootzone drying and deficit irrigation of ‘Fuji apples in a semiarid climate[J]. Irrigation Science，2006，24（2）：85-99.

[8]Mpelasoka B S， Behboudian M H. Production of aroma volatiles in response to deficit irrigation and to crop load in relation to fruit maturity for ‘Braeburn apple[J]. Postharvest Biology and Technology，2002，24（1）：111-116.

[9]萬保雄，姜 全，陽愛民，等. 多濕寡照氣候對油桃果實品質形成的影響[J]. 南方農業學報，2013，44（3）：467-470.

[10]姚小英，張 巖，馬 杰，等. 天水桃產量對氣候變化的響應[J]. 中國農業氣象，2008，29（2）：202-204.

[11]萬梓文，許彥平，姚曉琳，等. 甘肅天水近30年氣候變化對桃產量形成的影響分析[J]. 干旱區地理，2016，39（4）：738-746.

[12]辛昌業，熊世榮，汪麗萍，等. 甘肅麥積區近33年氣溫、降水變化對果樹生產影響分析[J]. 中國農學通報，2015，31（16）：233-240.

[13]馬 杰. 天水地區氣候變化對林果生長的影響[D]. 蘭州：蘭州大學，2011：51-53.

[14]沈建生，陳一帆，林賢銳. 多濕寡照氣候對金華大白桃果實品質的影響[J]. 江蘇農業科學，2012，40（1）：167-168.

[15]郝建博，陳海江，曹洪波，等. 遮陰對燕紅桃光合作用及果實品質的影響[J]. 河南農業科學，2014，43（9）：116-120.

[16]郝建博. 遮光對桃樹光合特性及果實品質的影響[D]. 保定：河北農業大學，2015：11-15.

[17]張偉鋒. 青州蜜桃優質高效生產技術研究[D]. 泰安：山東農業大學，2008：23-24.

[18]高 梅，唐成勝. 果樹生產技術（北方本） [M]. 北京：中國農業出版社，2015：195-196.

[19]馮立娟，陶吉寒，尹燕雷，等. 近五十年氣溫變化對我國梨和桃生產的影響[J]. 北方園藝，2015（8）：19-23.

[20]張山清，普宗朝，李新建，等. 氣候變化對新疆蘋果種植氣候適宜性的影響[J]. 中國農業資源與區劃，2018，39（8）：255-264.

[21]覃志豪，唐華俊，李文娟，等. 氣候變化對農業和糧食生產影響的研究進展與發展方向[J]. 中國農業資源與區劃，2013，34（5）：1-7.

[22]車向軍，張天峰，任繼幫，等. 氣候資源變化對隴東地區蘋果生產的影響[J]. 江蘇農業科學，2020，48（1）：128-133.

[23]沈志軍，馬瑞娟，俞明亮，等. 桃果實發育過程中主要糖及有機酸含量的變化分析[J]. 華北農學報，2007，22（6）：130-134.

[24]施 能. 氣象科研與預報中的多元分析方法[M]. 北京：氣象出版社，1995.

[25]魏鳳英. 現代氣候統計診斷與預測技術[M]. 北京：氣象出版社，1999.

[26]滕崇德. 植物學-上冊[M]. 長春：東北師范大學出版社，1985：208-218.

[27]李美榮，李星敏，李艷莉，等. 基于連陰雨災害指數的陜西省蘋果生長風險分析[J]. 干旱氣象，2011，29（1）：106-109.

[28]劉 璐，馬 杰. 陜西蘋果成熟期連陰雨指數及預報方法研究[J]. 氣象，2012，38（8）：1012-1016.里程輝，于 輝，劉 志，等. 淹水脅迫下不同中間砧對蘋果岳冠葉片和根系抗氧化酶和非酶類抗氧化物活性的影響[J]. 江蘇農業科學，2021，49（3）：121-125.