天山北坡釀酒葡萄成熟期降雨特征及其影響分析

張山清，張 燕，馬玉平，普宗朝，李新建，孟凡雪

（1.新疆興農網信息中心/新疆農業氣象臺，新疆 烏魯木齊 830002；2.新疆生產建設兵團農六師氣象局，新疆 五家渠 831300；3.伊犁氣象局，新疆 伊犁 835000；4.烏魯木齊市氣象局，新疆 烏魯木齊 830002；5 喀什地區氣象局，新疆 喀什 844000）

各種生態條件中氣候因素是影響釀酒葡萄品質和產量的主導和關鍵因素[1]。 新疆天山北坡經濟帶地處亞歐大陸腹地，位于以烏魯木齊、昌吉、石河子、克拉瑪依、博樂和伊寧市為軸心的準噶爾盆地南緣，是“一帶一路”絲綢之路經濟帶的核心區，地理坐標79°52′51″～91°33′28″E，42°15′30″～46°14′11″N，區域面積28.58 萬km2，占新疆總面積的17.2%，是新疆經濟最發達，科技水平最高，城鎮分布和人口最集中的區域。該區域光照充足，熱量豐富，氣溫日較差大，降水稀少，空氣干燥，屬典型的大陸性干旱氣候區[2]。獨特的氣候和廣袤的土地資源， 使該區域成為我國著名的優質釀酒葡萄生產基地[3-4]，2018 年天山北坡釀酒葡萄種植面積已達到4 866.7 hm2[5]，占全疆釀酒葡萄種植面積的12.2%[6]。

葡萄是喜光耐高溫的果樹[7]，整個生育期對氣候條件的要求較高，其中，生長發育中、前期的萌芽期、開花期、漿果生長期的氣候條件對釀酒葡萄產量影響較大， 而后期的漿果成熟期氣候條件不僅對釀酒葡萄產量有影響，而且對品質起著決定性作用。就水分條件而言，葡萄萌芽至果粒膨大的生長發育中、前期需水量大，該階段若水分供應不足，將嚴重影響葡萄產量[3-4，7]，天山北坡經濟帶釀酒葡萄生長發育中、前期雖降水較少，但山區降水和高山冰川積雪融水所匯集的河川徑流和地下水對綠洲農業的灌溉提供了較穩定的水資源保證，因此，該期間降水對釀酒葡萄生長發育的影響很小。 而釀酒葡萄成熟期需水量相對較少[8]，該期間降水偏少不但對葡萄生長發育基本無影響，并且降水天氣少，日照充足，氣溫日較差大，對提高葡萄品質有利。 相反，若葡萄成熟期降水過多易引起裂果、酸腐病[9]、霜霉病[10]，紅蜘蛛[11]等病蟲害，造成漿果腐爛，對產量影響較大[12]。另外， 葡萄成熟期降水過多尤其是連陰雨天氣的出現，將致使日照時數減少，對果實品質也將造成不利影響[13]。 天山北坡經濟帶釀酒葡萄成熟期主要在8—9 月，該期間雖總體降水較少，但區域性差異明顯， 尤其對釀酒葡萄成熟期影響較大的連陰雨和大量以上降雨天氣各地差別十分明顯， 造成的影響不同， 例如，1988 年9 月中旬， 石河子市兵團農八師150 團持續20 d 的陰雨天氣，嚴重影響了葡萄的正常成熟和采摘收獲[14]。 加之，近50 a 來，受全球氣候變化的影響，新疆降水量呈顯著增多趨勢[15]，但有關降水量對天山北坡釀酒葡萄成熟期的影響， 目前鮮少報道，因此，研究天山北坡經濟帶釀酒葡萄成熟期降雨量、降雨日數、大量以上降雨日數、連陰雨天氣次數、連陰雨降水量和降雨日數的變化特征，對科學制定釀酒葡萄種植規劃， 采取趨利避害的生產管理技術措施具有實際意義。

1 資料與方法

1.1 研究區域和資料來源

新疆天山北坡經濟帶地處天山北麓、 準噶爾盆地南緣，包括烏魯木齊市、克拉瑪依市、石河子市、昌吉回族自治州、博爾塔拉蒙古自治州、伊犁哈薩克自治州州直各縣（市）以及塔城地區南部的烏蘇市和沙灣縣，共27 個縣（市），總面積28.58×104km2。 使用該區域內資料序列較長的35 個氣象站1961—2016年8—9 月逐日降水資料、各站地理坐標數據以及天山北坡經濟帶1∶50 000 地理信息數據，分析有關氣候要素的時空變化規律。 研究區域和所選氣象站點分布見圖1。 各站氣候數據和區域地理信息數據由新疆氣象信息中心提供。

圖1 天山北坡經濟帶海拔高度和氣象站點分布

1.2 有關指標的確定及其統計方法

1.2.1 釀酒葡萄成熟期的確定

天山北坡經濟帶釀酒葡萄成熟期依各地氣候和栽培品種有一定差異， 但主要在8 月上旬—9 月下旬，因此，將8—9 月確定為該區域釀酒葡萄成熟期。

1.2.2 釀酒葡萄成熟期降水量及降水日數統計方法

一天內降水量≥0.1 mm 稱作一個降水日[16]，8—9 月降水日之和稱作釀酒葡萄成熟期降水日數，期間降水量之和稱作釀酒葡萄成熟期降水量。

1.2.3 連陰雨標準及其統計方法

連陰雨天氣指連續3～5 d 以上的陰雨天氣現象（中間有短暫的日照）。 在新疆，規定連續3 d 或3 d以上有降水（日降水量≥0.1 mm）作為一次連陰雨過程[17-18]。

1.2.4 大量以上降雨標準及其統計方法

在新疆， 規定日降水量≥12.1 mm 作為一個大量以上降雨日[19]。

1.3 研究方法

使用線性趨勢法分析天山北坡經濟帶1961—2016 年釀酒葡萄成熟期降水日數、降水量、連陰雨天氣過程次數、降雨強度、大量以上降雨日數等氣候要素的變化趨勢。

采用宏觀地理因子的三維二次趨勢面模擬與反距離加權殘差訂正相結合的方法對天山北坡經濟帶各降水氣候要素進行200 m×200 m 柵格的空間插值模擬[20-23]。

2 結果分析

2.1 釀酒葡萄成熟期降雨量和降雨日數時空變化

2.1.1 降雨量變化趨勢

由圖2 可見，1961—2016 年研究區釀酒葡萄成熟期的8—9 月降雨量總體以1.37 mm/10 a 的傾向率呈略增趨勢（P=0.05），56 a 來增多了7.8 mm。

圖2 天山北坡經濟帶釀酒葡萄成熟期（8—9 月）降雨量變化

2.1.2 降雨量空間分布特征

天山北坡經濟帶釀酒葡萄成熟期（8—9 月）降雨量空間分布總體呈現隨海拔高度的升高而增加的特點（圖3）。其中，海拔低于500 m 的準噶爾盆地南緣低平原地帶以及伊犁河谷海拔低于600 m 的河谷平原8—9 月降雨量一般少于30 mm。 海拔500～1 300 m 的山前傾斜平原降雨量為30～60 mm，1 300～1 750 m 的低山丘陵地帶降雨量為60～90 mm，海拔1 750～2 000 m 的中低山帶降雨量為90～110 mm，海拔2 000 m 以上的中高山帶降雨量為110～130 mm。

圖3 天山北坡經濟帶釀酒葡萄成熟期（8—9 月）降雨量空間分布

2.1.3 降雨日數變化趨勢

由圖4 可見，1961—2016 年研究區釀酒葡萄成熟期（8—9 月）降雨日數以-1.16 d/10 a 的傾向率呈極顯著（P=0.001）的減少趨勢，56 a 來減少了6.5 d。

圖4 釀酒葡萄成熟期（8—9 月）降雨日數變化

2.1.4 降雨日數空間分布特征

天山北坡經濟帶釀酒葡萄成熟期（8—9 月）降雨日數空間分布格局與同期降雨量基本相同， 呈現隨海拔高度的升高而增加的特點（圖5）。其中，海拔低于1 000 m 的山前傾斜平原8—9 月降雨日數一般少于20 d， 海拔1 000～2 100 m 的丘陵及中低山地帶降雨日數為20～25 d，海拔2 100 m 以上的中高山帶降雨日數為25～35 d。

圖5 天山北坡經濟帶8—9 月降雨日數空間分布

2.2 釀酒葡萄成熟期（8—9 月）大量以上降雨日數時空變化

2.2.1 大量以上降雨日數變化趨勢

由圖6 可見，1961—2016 年研究區釀酒葡萄成熟期大量以上降雨日數以0.07 d/10 a 的傾向率呈顯著（P=0.05）的增多趨勢，56 a 增多了0.4 d。

圖6 釀酒葡萄成熟期（8—9 月）大量以上降雨日數變化

2.2.2 釀酒葡萄成熟期大雨日數空間分布特征

天山北坡經濟帶釀酒葡萄成熟期（8—9 月）大量以上降雨日數空間分布格局與同期降水量基本相同，也呈現隨海拔高度的升高而增加的特點（圖7），其中，海拔低于550 m 的準噶爾盆地南緣低平原地帶以及伊犁河谷海拔低于650 m 的河谷平原8—9月大量以上降雨日數一般少于0.5 d，海拔550～1 100 m的山前傾斜平原大雨日數為0.5～1.0 d，海拔1 100～1 300 m 的丘陵地帶大雨日數為1.0～2.0 d，1 300 m以上的山區8—9 月大雨日數一般在2.0～4.0 d。

圖7 天山北坡經濟帶釀酒葡萄成熟期（8—9 月）大量以上降雨日數空間分布

2.3 釀酒葡萄成熟期（8—9 月）連陰雨天氣時空變化

2.3.1 連陰雨天氣次數變化趨勢

研究區釀酒葡萄成熟期（8—9 月）連陰雨天氣過程次數較少，1961—2016 年平均為0.46 d，56 a來變化趨勢不顯著，年際間波動較大（圖8）。

圖8 釀酒葡萄成熟期（8—9 月）連陰雨天氣次數變化

2.3.2 釀酒葡萄成熟期（8—9 月）連陰雨天氣次數空間分布

天山北坡經濟帶每年釀酒葡萄成熟期（8—9月） 連陰雨天氣次數總體呈現隨海拔高度的升高而增加的空間分布特點（圖9）。 其中，海拔低于900 m的平原地帶平均每年8—9 月連陰雨天氣次數少于0.3 次，900～1 300 m 的山前傾斜平原為0.3～1.0 次，海拔1 300 m 以上的山區一般為1.0～2.5 次。

圖9 天山北坡經濟帶釀酒葡萄成熟期（8—9 月）連陰雨天氣次數空間分布

2.3.3 釀酒葡萄成熟期（8—9 月）連陰雨天氣降雨量變化趨勢

研究區釀酒葡萄成熟期（8—9 月）連陰雨天氣降水量平均為23.8 mm，1961—2016 年總體以0.57 mm/10 a 的傾向率呈略增趨勢（P=0.05），56 a增多了3.1 mm（圖10）。

圖10 1961—2016 年天山北坡經濟帶釀酒葡萄成熟期（8—9 月）連陰雨天氣降水量變化

2.3.4 釀酒葡萄成熟期連陰雨天氣降雨量空間分布

天山北坡經濟帶釀酒葡萄成熟期（8—9 月）連陰雨天氣降雨量空間分布總體呈現隨海拔高度的升高而增加的特點（圖11）。 其中，海拔低于650 m 的準噶爾盆地南緣低平原地帶8—9 月連陰雨天氣降水量一般少于20 mm， 海拔650～1 100 m 的山前傾斜平原為20～30 mm，海拔1 100～1 700 m 的低山丘陵地帶為30～40 mm，海拔1 700 m 以上的中高山帶一般為40～55 mm。

圖11 天山北坡經濟帶釀酒葡萄成熟期（8—9 月）連陰雨天氣降雨量空間分布

2.3.5 釀酒葡萄成熟期連陰雨天氣日數變化趨勢

1961—2016 年研究區釀酒葡萄成熟期連陰雨天氣過程的日數平均為5.2 d，56 a 來基本無變化趨勢（圖12），但年際間波動較大，1981 年最多，研究區平均為9.0 d，1996 年最少，只有2.3 d。

圖12 1961—2016 年天山北坡經濟帶釀酒葡萄成熟期（8—9 月）連陰雨天氣日數變化

2.3.6 釀酒葡萄成熟期連陰雨天氣日數空間分布

天山北坡經濟帶釀酒葡萄成熟期（8—9 月）連陰雨天氣日數空間分布總體呈現隨海拔高度的升高而增多的特點（圖13）。 其中，海拔低于500 m 的準噶爾盆地南緣低平原地帶8—9 月連陰雨天氣日數一般少于4 d，500～1 200 m 的山前傾斜平原為4～6 d，1 200～1 700 m 的低山丘陵地帶為6～8 d，海拔1 700 m以上的中高山帶一般為8～12 d。

圖13 天山北坡經濟帶釀酒葡萄成熟期（8—9 月）連陰雨天氣日數空間分布

2.4 8—9 月降雨天氣對釀酒葡萄的可能影響

對照前人綜合考慮影響新疆釀酒葡萄種植的主要氣候因素（無霜凍期，葡萄生長季降雨量、干燥度指數以及大風日數）的時空變化規律，并結合釀酒葡萄的實際分布區域[19，26]，天山北坡釀酒葡萄最適宜、適宜種植區8—9 月降雨量、降雨日數、連陰雨天氣次數以及降雨強度都較少，降雨量大多不足40 mm、降雨日數少于20 d、大量以上降雨日數不足1 d、連陰雨天氣次數少于0.3 次、連陰雨天氣日數少于5 d、連陰雨天氣降雨量不足25 mm，該區域降雨少，尤其是連陰雨和大量以上降雨天氣少對提高葡萄產量和品質、減少各種病蟲害的發生都十分有利。 釀酒葡萄次適宜種植區降雨天氣稍多， 降雨量一般在40～90 mm、 降雨日數20～25 d、 大量以上降雨日數1～2 d、連陰雨天氣次數0.3～1.0 次、連陰雨天氣日數5～8 d、連陰雨天氣降雨量25～40 mm，對釀酒葡萄成熟、 果實品質的提高以及病蟲害的防治稍有不利影響。而8—9 月降雨量達90 mm 以上、降雨日數30 d以上、大量以上降雨日數2 d 以上、連陰雨天氣次數多于1.0 次、連陰雨天氣日數8 d 以上、連陰雨天氣降雨量40 mm 以上的區域是釀酒葡萄的不適宜種植區。 因此，應充分利用釀酒葡萄適宜種植區（局部為最適宜種植區）熱量充足、氣候干燥、降水稀少、連陰雨天氣極少的有利氣候條件， 適度擴大該區域釀酒葡萄的種植規模， 發揮其氣候資源優勢和釀酒葡萄種植規模效能，提高其經濟、社會效益；與此同時，限制次適宜種植區釀酒葡萄的種植規模， 杜絕在不適宜種植區種植釀酒葡萄， 減少低溫多雨等各類氣象災害對釀酒葡萄生產的影響。

3 結論

利用天山北坡35 個氣象站1961—2016 年8—9 月逐日降雨資料，采用線性趨勢法和ArcGIS 空間插值技術，對過去56 a 該區域釀酒葡萄成熟期（8—9 月）降雨日數、降雨量、連陰雨天氣次數、連陰雨天氣降雨強度等要素的時空變化進行研究， 并對照前人有關釀酒葡萄種植氣候適宜性區劃成果， 對該區域不同適宜種植區釀酒葡萄成熟期降雨特征及其影響進行分析。 結果表明：（1）天山北坡釀酒葡萄成熟期（8—9 月）降水日數、降水量、連陰雨天氣次數、降雨強度、大量以上降雨日數的空間分布均呈現隨海拔高度升高而增加的特點。（2）1961—2016 年，研究區釀酒葡萄成熟期除降雨日數總體以-1.16 d/10 a 的傾向率顯著（P=0.001）減少，大量以上降雨日數以0.07 d/10 a 的傾向率顯著（P=0.05）增多外，降雨量、連陰雨天氣次數、連陰雨天氣日數及其降雨量變化趨勢均不顯著。（3）天山北坡釀酒葡萄種植氣候最適宜和適宜區葡萄成熟期的降雨量、降雨日數、連陰雨天氣次數、連陰雨天氣日數及其降雨量都很小，期間總降雨量大多不足40 mm、降雨日數少于20 d、大量以上降雨日數不足1 d、 連陰雨天氣次數少于0.3 次、連陰雨天氣日數少于5 d、連陰雨天氣降雨量不足25 mm，該分區降雨量以及連陰雨天氣少，對提高釀酒葡萄產量和品質十分有利。 釀酒葡萄次適宜種植區葡萄成熟期降雨天氣稍多， 降雨量40～90 mm、降雨日數20～25 d、大量以上降雨日數1～2 d、連陰雨天氣次數0.3～1.0 次、連陰雨天氣日數5～8 d、連陰雨天氣降雨量25～40 mm， 對釀酒葡萄產量和品質有一定不利影響。 天山北坡8—9 月降雨量達90 mm 以上、降雨日數30 d 以上、大量以上降雨日數2 d 以上、連陰雨天氣次數多于1.0 次、連陰雨天氣日數8 d 以上、連陰雨天氣降雨量40 mm 以上的區域均在海拔1 500 m 以上的山區， 該區域恰恰也是釀酒葡萄不適宜種植區，因此對釀酒葡萄無影響。綜上所述， 新疆天山北坡釀酒葡萄種植區尤其是適宜及最適宜種植區葡萄成熟期的降雨量、降雨日數、連陰雨天氣次數和日數都較小， 且近56 a 穩定少變，因此對該區域釀酒葡萄生產的影響較小[20-26]。 值得說明的是，天山北坡釀酒葡萄種植品種多樣，不同品種釀酒葡萄的適宜種植區以及成熟期有一定差別[16，19]，因此，有關該區域不同品種釀酒葡萄成熟期降雨特征及其時空變化的研究有待進一步深入。