中國蘋果旱澇災害研究進展*

戴安然，霍治國，姜會飛

（1.中國農業大學資源與環境學院，北京 100193；2.中國氣象科學研究院，北京100081；3．南京信息工程大學氣象災害預報預警與評估協同創新中心，南京210044）

蘋果具有較高的果品營養價值，且生態適應性強、耐貯性好，在全球范圍內廣泛種植[1]，被眾多國家列為主要消費果品[2]。蘋果作為中國第一大水果品種，在中國的種植歷史悠久[3]。近年來中國蘋果種植面積和產量呈穩中有增態勢[4]，近10年蘋果果園面積穩定在190萬hm2以上，其中2019年蘋果產量超過4000萬t，占世界蘋果種植面積和產量的比例分別為43.27%、48.63%，均居世界首位[5]。蘋果產業在中國果業中占有重要地位[6]，其健康發展對增加農民收入和助力鄉村振興戰略均具有重要意義[7]。

中國蘋果種植分布范圍廣泛[3]，按照國家現代蘋果產業體系蘋果區劃方案，可將中國蘋果產區劃分為五大區域[8]，即渤海灣產區（山東、河北、遼寧、天津和北京），黃土高原產區（陜西、甘肅、山西、寧夏和青海），黃河故道產區（河南、安徽和江蘇），西南冷涼高地產區（四川、云南、貴州和西藏），特色產區（內蒙古、黑龍江、吉林、湖北、重慶和新疆）。其中渤海灣產區和黃土高原產區是中國蘋果生產規模最大的兩個優勢區，渤海灣產區的遼寧省、山東省、河北省和黃土高原產區的山西省、陜西省、甘肅省和黃河故道產區的河南省7個省份是中國蘋果主產區，據統計，2019年7個蘋果主產省份的蘋果種植面積占全國總面積的82.37%，產量占全國的87.86%。

水分條件是制約雨養蘋果產業發展的重要因素。由于中國蘋果產區自然降水與蘋果關鍵需水期時空錯位，春季果樹需水敏感期干旱少雨，夏、秋季降雨較集中，具有“旱澇交錯”的氣候特點[9]，并且土壤瘠薄、灌溉條件差[10]，常受干旱、雨澇等自然災害威脅，給蘋果生產造成重大損失[11]。旱澇災害是世界范圍的主要自然災害[12-13]，IPCC[14]報告指出，氣候變化背景下，全球大部地區極端天氣氣候事件發生頻率和強度明顯增加，中國旱澇災害發生頻率、強度和影響范圍都有所增加[15-17]，嚴重影響了蘋果產量和品質，如2013年7月，山東招遠市發生嚴重澇災，因澇致蘋果樹死亡達15%以上，產量減少30%以上[18]；2017年山西平遙縣發生嚴重伏旱，果樹受災面積1743hm2，直接經濟損失10458萬元。隨著中國蘋果生產由傳統產業向現代產業的轉變[19]，旱澇等自然災害的頻發重發已成為影響蘋果產量和質量的重要因素[20]，防災減災已成為亟需解決的問題之一，受到政府、果農和相關研究人員的高度關注。

國內有關蘋果旱澇災害的研究始于20世紀80年代，在此之前主要是針對蘋果的需水特征進行灌溉方面的研究[21]。80年代以來，蘋果旱澇災害研究多集中在進行水分脅迫（過多或過少）的控制試驗，對蘋果樹體某些顯微結構的變化[22]和蘋果氣孔運動[23]、光合作用[24]、葉綠素[25]、內源激素、礦物元素吸收[26]等生理指標的影響[27,28]，以及針對蘋果干旱災情提出灌溉[29]、修剪[30]、覆膜[31]等防御措施。進入21世紀后，隨著中國蘋果栽植面積的擴大，加之氣候變化背景下極端天氣氣候事件的頻發重發，有關蘋果旱澇災害的成災機理[32-33]、蘋果需水特征[34]、災害指標與災害風險[35-36]、時空分布[37-38]的研究增多，但相關研究主要集中于北方蘋果主產區的干旱災害。

本文基于前人研究成果并結合實際災情，從蘋果旱澇災害的概念與分類、致災機理、影響因子、災害指標、時空分布、風險評估、防御措施等7個方面，評述中國蘋果旱澇災害的研究進展，以期為中國蘋果旱澇災害監測預警體系的建立提供技術方法支持，為中國蘋果的產業優化、防災減災等提供科學依據。

1 災害主要類型及影響危害

1.1 干旱災害

蘋果干旱災害是指持續長時間的降水量偏少，導致空氣干燥、土壤缺水，果樹根系吸收的水分不足以補償地上部水分的消耗，使果樹正常的生長發育受到抑制，致使葉片萎蔫、落果、落葉、枝條抽干、樹株枯死[39]。旱災是制約中國蘋果生產發展的主要災害之一，依據發生時期和影響危害，主要有蘋果春旱和蘋果伏旱等。

春旱在蘋果產區經常發生。由于春季溫度上升快，風多風大，蒸發強烈，但降水少，再加上前一年冬季降水偏少，造成降水量低于蒸發量，導致水分嚴重虧缺。春旱會造成蘋果幼樹枝干抽條，成年樹萌芽和開花推遲，影響坐果率。據馬麗君[40]對陜西渭北地區2019年蘋果坐果率低的原因調查，2018年冬-2019年春當地發生多年罕見的冬春連旱，土壤嚴重干旱，造成蘋果樹樹勢衰弱，影響授粉，是坐果率不高的原因之一。

伏旱發生在盛夏三伏，常伴隨高溫和強烈的太陽輻射，此時果樹生長旺盛，需水多，抗旱能力弱，對產量和品質的影響嚴重。高溫干旱對當年新栽幼樹和矮化幼樹危害嚴重，易導致根系大量死亡，甚至造成死枝、死樹。成年樹遭遇嚴重高溫干旱，易出現果實日灼傷、早熟品種著色難、套袋果的“皮球果”等現象。高溫干旱還易引起輪紋病、紅蜘蛛等病蟲害的重度發生[41]。2018年豫西[42]、關中及渭北[43]地區蘋果成熟期發生嚴重伏旱，持續高溫干旱，蘋果果實著色不良，失水嚴重，除袋后出現日灼現象，引起果實皴皮病、水裂紋、雞爪病的發生，蘋果商品率嚴重下降。另外，5月下旬-6月下旬是蘋果花芽分化的重要時期，適當干旱有利于花芽分化，但持續干旱會造成花芽分化質量不高，使翌年春季開花后柱頭短或無柱頭，無法正常受粉、坐果，影響翌年蘋果的產量和品質[40]。

1.2 澇漬災害

蘋果澇漬災害是指降水持續時間過長或過于集中而導致地表積水或土壤水分飽和，土壤水分長期處于飽和狀態，影響蘋果樹根系和地上部分正常生長發育，輕則葉片黃化、脫落，產量下降，重則多年生長受阻，甚至整株死亡[44]。澇漬災害可細分為洪災、澇災、漬害三種，常同時或相繼發生，其中影響農業生產的主要為澇災和漬害[45]。（1）樹體淹水后，首先表現為枝葉生長加速，含水量增加。之后，葉片變脆，光合作用下降，葉色轉變，萎縮脫落，果實脫落，細根死亡，大根腐爛。隨淹水時間的延長，枝干木質部褐變，葉片失綠，枝條枯死，進而樹體死亡。（2）澇災輕時，導致樹勢下降，細根死亡，誘發或加重根部病害；澇災重時，葉片菱蔫、脫落，樹體死亡[41]。（3）蘋果萌芽期遇到漬害，會嚴重影響坐果率，降低產量?；ㄑ糠只谒诌^多容易造成果樹枝葉徒長，病蟲害嚴重，不利于果樹花芽分化，影響果實產量和品質。采收前后及休眠期若降水過多，容易造成秋梢旺長，對翌年花芽分化不利，削弱越冬性，且容易引起裂果。2016年10月4日-10月下旬，渭北地區持續降雨超過10d，10月上旬降水量為47.4mm，是往年降水量的2倍多，中旬降水量為20.7mm，比往年多60%，引起蘋果果實病害多發和商品果率降低[43]。

1.3 連陰雨災害

蘋果連陰雨災害是由持續降水和光照不足導致的復合災害。通常是指果樹生長季中出現3～5d或以上的陰雨天氣過程，中間可以有短暫的晴天，其降水強度可以是小雨、中雨，也可以是大雨或暴雨，但不同區域對連陰雨的定義不同[46]。蘋果連陰雨災害根據發生時段和影響危害，主要有開花期連陰雨和成熟期連陰雨等。

開花期連陰雨易造成花粉活力下降，授粉不良，導致掛果量減少或者畸形果增多[47]，并且濕度過大會引起細菌滋生，導致蘋果霉心病發病率增加，降低果實品質。成熟期連陰雨易造成果實表面返青、著色差，影響外觀品質，降低蘋果含糖量，導致口感變差[48]，還易導致腐爛病、褐斑病、套袋果黑點病的發生、蔓延[49]，造成蘋果商品率下降，經濟效益降低。2000年9月下旬開始，陜西省關中及渭北果區出現罕見低溫、陰雨、寡照天氣，降水偏多30%～80%，日照偏少100h左右，導致蘋果收獲期普遍推遲5～7d，大部分未套袋蘋果果面水銹及黑紅斑點病嚴重[50]，嚴重影響了蘋果的商品率。

2 災害致災機理

蘋果是需水量較多的一種經濟作物，不同生育時期對水分需求量有很大差異[51-52]。在蘋果生長發育關鍵需水期出現水分收支異常是旱澇災害產生的主要原因，對蘋果生育期需水特征的研究是致災機理研究的基礎。

2.1 蘋果生育期需水特征

蘋果生育期一般可劃分為萌芽期、開花期、新梢及幼果生長期、花芽分化期、果實膨大期、果實成熟期和落葉休眠期7個生育時期[53]，是計算不同生育時段需水量的界定依據。蘋果全年平均需水量大多數區域為500～800mm，適宜土壤相對含水量為60%～80%，水分過多或不足都會嚴重影響蘋果產量和品質，還會加速果樹衰老，縮短結果年限[42]。

蘋果不同生育時期需水量的一般規律為，萌芽期需要充足的水分來保證萌芽的及時和整齊[54]；新梢及幼果生長期是蘋果樹的需水臨界期，幼果細胞分裂數目增大，新梢旺盛生長，蘋果樹生理機能最旺盛，需要大量的水分[55]；花芽分化期需水相對減少，適度缺水可促進根系深扎，抑制果樹的枝葉生長，使果樹盡早進入花芽分化階段；果實膨大期通常是果實生長需水的關鍵期，占生育期總需水量的比重最大，水分條件對果實大小產生重要影響，需要足夠的水分來滿足果實細胞迅速膨大的需要。王進鑫等[56]對渭北旱塬矮化紅富士蘋果不同生育期需水量進行實測，結果表明，總需水量為494.8～552.7mm，春梢生長期與果實發育前期需水量為168.4～188.9mm，占生育期總需水量的34.0%～34.2%；果實膨大期和花芽分化盛期需水量為204.9～258.2mm，占總需水量的41.4%～46.7%。周珊珊等[57]通過熱擴散莖流計法對渭北高原紅富士蘋果樹各個階段需水量測定的結果表明，蘋果果實膨大期的需水量達到310mm左右，是萌芽-幼果期和著色-成熟期的1.7～2.0倍，萌芽-幼果期的需水量比著色-成熟期略多，而越冬期對水分的需求相對較少。邱美娟等[34]采用最小濕度法對作物系數（Kc）進行逐日估算，計算北方蘋果主產省蘋果需水量，結果表明，蘋果全年平均需水量為500.0～800.0mm，萌芽幼果期、果實膨大期和著色成熟期平均需水量占全年平均需水量的比率分別為0.186～0.282、0.392～0.562和0.159～0.282。

2.2 致災機理

水分脅迫（過多或過少）顯著影響蘋果樹的生理生化反應，其影響程度與水分脅迫的強度和持續的時間有關[28]。目前相關研究多集中于干旱災害[27,58]，即水分虧缺脅迫下蘋果樹的氣孔反應、光合作用、活性氧代謝、內源激素等生理響應過程；對蘋果水澇脅迫研究較少，綜合植物水澇脅迫的研究[25,59-60]，當土壤水分飽和，含氧不足時，果樹根系不能正常吸收水分，會造成樹體的生理干旱，故借鑒植物水澇脅迫與蘋果干旱的致災機理，綜合評述基于水分脅迫的蘋果旱澇災害致災機理。

水分脅迫主要通過抑制光合作用進而對作物產生影響。通常影響光合作用的因素可分為氣孔因素和非氣孔因素，前者指水分脅迫使氣孔導度下降，使葉片對CO2吸收減少而影響光合作用，后者指光合器官光合活性下降。通常兩種因素共同作用，輕度或中度水分脅迫時氣孔因素占主導作用，嚴重脅迫時非氣孔因素起主要作用[23]。

水分脅迫對非氣孔因素的影響主要包括：水分脅迫抑制對碳素還原具有關鍵作用的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與葉綠體結構受損；水分脅迫使果樹葉綠素含量下降，對光合色素有顯著影響，可造成葉綠素（Chl）分解和類胡蘿卜（Caro）含量的減少[25,61]；水分脅迫時果樹體內脫落酸（ABA）水平提高，調節葉片氣孔關閉程度。

水分脅迫下蘋果樹體內對植物細胞有害的活性氧過量累積，活性氧中的羥基自由基能直接啟動膜脂過氧化的自由基鏈式反應，丙二醛（MDA）是膜脂過氧化降解的典型產物，它能與蛋白質氨基酸殘基或核酸反應生成希夫（Shiff）堿，降低膜的穩定性，促使細胞膜的透性增大，電解質外滲，破壞葉綠體膜、線粒體膜等結構，造成生理功能紊亂，嚴重時導致細胞死亡。因此，MDA累積再次加重了細胞膜的傷害?；钚匝跫癕DA含量增加是目前已知的水分脅迫對果樹傷害的主要生理響應特征[58]。

水分脅迫還通過影響光合產物的分配直接影響果實發育[62]，研究表明水分脅迫期14C光合產物合成量和輸出量均減少，向新梢（幼葉）和果實的分配率下降[63]。并且水分脅迫下蘋果屬植物葉片中至少存在3種內肽酶，促進蛋白質降解，進而使葉片衰老[32]，同時脫落酸和乙烯的大量增加，也促進了脫落和衰老。

水分脅迫下蘋果樹的呼吸作用也受較大影響，有氧呼吸受抑制，無氧呼吸加強，ATP合成減少，同時積累大量的乙醇、乳酸等無氧呼吸產物，導致蘋果樹毛細根的死亡，根系水分和養分的吸收能力減弱甚至喪失[18]。當發生水澇脅迫時，缺氧使土壤中嫌氣性微生物活動加強，分解有機物積累大量CO2，毒害根系細胞原生質，抑制水分吸收活動；厭氧分解數量更大則導致土壤氧化還原電勢下降，使某些離子還原成更可溶更有毒的形式（如硫化物H2S，FeS）[64]，毒害根系，造成生理障礙以至死亡。

3 災害影響因子

3.1 天氣氣候

降水量的多少是旱澇災害最主要的影響因子[65]。中國蘋果產區受季風氣候影響較大，大氣環流異常造成降水量的異常是蘋果旱澇災害發生的主要氣象環境因素。

北方蘋果產區易發生伏旱。一種情況是，當副熱帶高壓位置偏北，使37°N甚至更北的地區受它的控制，天氣晴熱，蒸發力強，降水很少，水分供需矛盾大，易導致隴南、隴東、陜南、關中、晉南及河南境內的黃河沿岸7月下旬到8月上旬的伏旱。另一種情況是副熱帶高壓位置偏南，雨帶在江淮一側停滯，北方廣大地區雨量偏少，易發生伏旱[39]。

北方蘋果產區澇災的成因主要為中小尺度天氣系統異?；蚰承┨囟ōh流系統及其相互配置。副熱帶高壓北進南撤的移動，冷暖氣團之間形成的鋒面雨帶有規律的南北移動，是產生降雨帶的主要形勢，當鋒面進退出現反常，造成在某地徘徊或停滯，就會使該地降水量比常年偏多，形成澇漬災害。臺風和氣旋活動常帶來暴雨和大雨，在它們經過的地方也易出現澇漬災害。某些特定環流系統及其相互配置主要包括副熱帶高壓、南亞高壓、西風帶槽脊、阻塞高壓、極渦、熱帶輻合帶、臺風、低渦切變線及準靜止鋒系等。例如，副熱帶高壓提前北進，華北雨季有所提前；當沿海臺風登陸后深入內陸停留，與高空低渦和東移西風槽配合，可形成暴雨或連陰雨，造成澇漬災害[59]。

3.2 地形地貌及土壤結構

地形地貌對土壤水分的影響較大，與蘋果旱澇災害的發生與嚴重程度密切相關。土地平整，以徑流形式流失的雨水較少，滲到土壤中的水量較多，土壤貯藏水分較多，干旱程度較輕；土地不平整，坡度大，遇稍大降水較易形成徑流，大量雨水流失，只有少量滲入土壤供蘋果利用，旱情則嚴重[39]。山前低洼地和河網地區由于地下水位較高，在一次較大降水后發生澇漬災害的概率較大[59]。

土壤結構也是影響蘋果旱澇災害的主要因素。土壤結構松軟的果園，遇暴雨或強降水天氣過程易發生洪水危害，并引起嚴重的土壤侵蝕；土壤較為黏重的果園，土壤透水性差，顆粒細微，粒間孔隙小，持水力強，農田排灌不暢，容易造成澇漬災害，不利于蘋果樹根系生長。夏雪等[66]通過對遼西地區不同地形和土壤質地（果園地形分為高山坡地、山溝坡地、高山平地、平原平地，土壤質地分為黏土、沙壤土、沙土）的果園土壤水分比較，結果表明，平原平地果園平均土壤水分和平均空氣濕度水平最高；高山果園中坡地或平地地形差異對土壤水分的影響較??；坡地砂土地形果園在土壤水分保持能力方面相對較弱。同時，土壤的垂直剖面結構也與旱澇災害有關，黃明斌等[67]發現渭北旱塬蘋果地存在土壤干層，削弱了土壤水庫對年際和季節性干旱的調節作用，導致蘋果產量隨降水量的自然變化呈現較大波動。

4 災害指標

4.1 蘋果干旱災害指標

4.1.1 形態學指標

形態學指標即依據蘋果干旱災害后的植株形態變化，用以判別干旱災害的輕重。趙政陽[40]綜合相關研究結果，提出了針對果園春季干旱的形態學分級標準和判斷方法，供生產應用時參考。當蘋果園20～60cm土層土壤相對含水量在50%～60%，樹體特征為弱樹，少量嫩梢發生萎蔫、葉片蜷曲時，為輕度干旱；當果園土壤相對含水量在40%～50%，果樹嫩梢發生萎蔫、葉片蜷曲、嫩梢彎曲下垂時，為中度干旱；當土壤相對含水量小于40%，新梢皮色暗紅、皺縮、提前停止生長封頂，內膛和基部落葉的葉色深暗時，為嚴重干旱。

4.1.2 天氣氣候指標

天氣氣候指標一般是依據降水、溫度等指標的時間序列、空間分布特征與蘋果干旱之間的對應關系，構建Palmer指數（Palmer Drought Severity Index，PDSI）[68]、地表水分供應指數（Surface Water Supply Index，SWSI）[69]、標準化降水指數（the Standard Precipitation Index，SPI）、降水距平[70]和干燥度等指標。郭兆夏等[71]以降水距平百分率作為干旱強度指標，對陜西蘋果主產區的干旱風險進行等級區劃，許彥平等[72]利用干燥指數對天水地區的蘋果旱情進行了等級劃分，王景紅等[73]利用標準化降水指數對陜西蘋果主產區氣象干旱進行了分析。該類指標基于天氣氣候尺度，從氣象干旱的定量分析和評估出發，通過氣象災害的時空分異特性與蘋果關鍵發育階段相結合，能在一定程度上反映區域內由于降水量減少造成的干旱對蘋果生產的影響，但未與蘋果的實際需水情況相結合。

4.1.3 農業氣象指標

目前，結合考慮蘋果實際需水情況的蘋果干旱農業氣象指標主要有兩類。一類是通過篩選與蘋果減產率相關的干旱致災因子構建的指標，如馬延慶等[74]基于果園蒸散量、有效降水量、土壤含水量3個因子構建了渭北旱塬果區的干旱評價指標，根據土壤水分情況將研究區域劃分為4個區域進行了分析，但未與實際災情進行相關驗證；王景紅等[35]根據陜西蘋果不同生育期需水量、實際降水量、生育期總日數、生育期無降水日數4個因子構建了干旱指數（Dr），即

式中，Dr為不同果區干旱指數，k為不同生育期需水量和生育期日數的比值。Dr指數值越大，表示旱情越嚴重。Dr指數側重于對研究區域內蘋果干旱時空特征的表征，適用性良好，但具有區域局限性，且難以應用于對災害過程的監測預警。

程雪等[38]在此基礎上，擴大研究范圍，分析了北方蘋果主產省干旱時空分布特征，并根據各生育階段干旱指數累積頻率確定了干旱等級的劃分閾值（表1）[75]，結合歷史災情資料，對劃分的等級進行了驗證，分析了蘋果不同干旱等級時空變化特征，在北方蘋果主產區的適用性良好，但同樣難以應用于對災害過程的監測預警。

表1 蘋果各生育階段干旱指數（Dr）等級劃分[75]Table 1 Drought index grades(Dr) for different growth stages of apples[75]

另一類是基于作物干旱指標的蘋果干旱指標構建，張玥瀅[36]采用累計作物水分虧缺指數（Crop Water Deficit Index，CWDI）作為干旱災害指標，并結合不同等級干旱的發生頻率構建干旱風險指數，進行中國蘋果適宜種植區干旱災害風險評價，由于該研究直接采用一般農作物的干旱指標構建、分級方法，缺少對蘋果樹特定承災體實際情況的關聯分析，導致評價結果與歷史災情記錄吻合性較差；楊建瑩等[76]在水分盈虧指數（公式2）計算的基礎上，考慮到蘋果在土壤底墑利用、抗干旱能力等方面均優于一般農作物，采用當前階段和前60d水分供需狀況構建蘋果干旱指數DI（公式3），并結合歷史災害數據對干旱觸發閾值進行厘定和驗證，并在此基礎上進一步構建了適用于中國北方蘋果主產區的蘋果干旱等級指標體系（表2）[77]。

表2 蘋果不同發育階段干旱等級指標[77]Table 2 Evaluation level of apple drought at different stages[77]

式（2）中，WDi為某年某站點蘋果第i個發育階段內的水分盈虧指數；ETci和Pi分別為該年該站點蘋果第i個發育階段需水量和降水量。式（3）中DIi為第i階段的蘋果干旱指數，最大值為1；k為計算水分盈虧指數的步長個數，為1～7。該研究將水分盈虧指數應用于蘋果干旱指標構建，并利用歷史災害樣本信息進行了指標閾值厘定和有效性驗證，具有良好的科學性，但由于指標構建尺度為生育時段，用于蘋果干旱監測預警的時效性不足。

4.1.4 遙感指標

遙感干旱指標近年來不斷發展，在農作物干旱監測方面取得較為理想的干旱監測效果[78]，主要有歸一化植被水分指數（NDWI）、植被干旱指數（TVDI）、溫度狀態指數（TCI）、植被供水指數（VSWI）等，目前相關研究主要集中于對小麥[79]、水稻[80]等糧食作物進行遙感干旱監測，對蘋果干旱監測研究較少。張茂等[81]通過對洛川蘋果產區3種遙感干旱指標與10cm深度土壤濕度的一致性分析，探索遙感干旱指標對土壤干濕狀況表征能力以及對干旱響應敏感時段，研究表明歸一化植被水分指數（NDWI）對蘋果干旱響應較其他指標更加及時，但滯后3時相的植被供水指數（VSWI）對干旱的響應更加準確。由于單一的遙感指標在干旱監測中存在很大不確定性，綜合不同遙感干旱監測指標，結合蘋果需水規律和生育期特點，研究適合蘋果干旱的綜合監測指標是未來研究的發展方向。

4.2 蘋果澇漬災害指標

4.2.1 形態學指標

淹水條件下，作物光合作用受阻，生長發育受限，直接表現在葉片上[82]。依據葉片反應對蘋果澇漬災害分級，0級為植株正常；l級為10%梢尖或葉片出現輕度萎蔫；2級為基部葉片開始變黃；3級為1/3基部葉片黃枯；4級為1/2葉片黃枯，下部葉片開始脫落；5級為全部葉片枯黃脫落。

4.2.2 氣象學指標

與干旱指標類似，目前關于澇漬的天氣氣候指標較常用的有降水距平百分率、降水標準差、標準化降水指數和Z指數等[64,83]，但針對蘋果澇漬災害指標方面的研究還較為匱乏。柏秦鳳等[47]給出果樹暴雨、洪澇災害指標的參考致災因子為單日最大降水量、過程最大降水量、累積降水量、持續降水日數，翟廣華等[84]研究表明果樹生長發育的田間持水量為60%～80%，若土壤含水量長時間超過此范圍，會對樹體產生不良影響。

4.3 蘋果連陰雨災害指標

劉璐等[85]基于陜西省30個蘋果基地縣近50a蘋果著色-成熟期連續3d以上的降水日數和無降水日數，構建了蘋果著色-成熟期連陰雨指數Lu（公式4），并將該指數進行分級（表3），采用典型K階自回歸AR（K）預測模式進行試驗，驗證預測結果較好。該指數反映了連陰雨天氣長度對蘋果成熟期的影響程度，能夠較客觀地表征陜西各基地縣連陰雨強度，具有較好的區域適用性。

表3 陜西蘋果基地縣（部分）連陰雨指數(Lu)分級[84]Table 3 Classification of continuous rain index(Lu) in apple base counties of Shaanxi Province

式中，Lu為連陰雨指數；Nr≥3為9月中旬-10月上旬降水（R≥0.1mm）連續3d及以上的日數；NR=0為9月中旬-10月上旬無降水日數。

王景紅等[37]采用總降雨量、連陰雨總天數、連陰雨總次數3項因子，對陜西蘋果著色-成熟期連陰雨災害進行了由輕到重的風險分區，但其僅對分布特征進行了分析，未形成相關等級指標。

5 災害時空分布

5.1 蘋果干旱災害時空分布特征

研究給出了蘋果干旱發生的主要時段，發生干旱的空間分布特點。王景紅等[73]對陜西省蘋果主產區氣象干旱進行分析，得出春季干旱頻率和強度最大，而處于蘋果幼果生長和果實膨大期的夏季干旱對蘋果影響最大的結論。王景紅等[35]利用干旱指數指標結合蘋果不同生育階段，對陜西不同產區蘋果干旱特征研究表明，陜西蘋果種植區干旱特征為萌芽-幼果期旱情最嚴重，其次是果實膨大期以及著色-成熟期；空間特征表現為，全生育期旱情由重到輕依次為延安、渭北東部、渭北西部、關中。

程雪[86]在王景紅等[35]研究基礎上，對北方蘋果主產區各等級干旱的時空分布特征進行了研究，結果表明，各生育階段各等級干旱均呈由北向南依次遞減分布特征，其中各年代中重旱區主要分布在甘肅省北部、寧夏回族自治區、陜西省北部、山西省北部和河北省中北部；陜西省北部、山西省北部、河南省和山東省西部隨年代變化干旱等級波動較大；各生育階段盛花-成熟生育階段主要發生重旱，其高頻區發生頻率在2年1遇以上，其他生育階段以輕旱發生為主，其高頻區發生頻率在10年3遇以上；各生育階段中果樹萌動-花芽萌動的中旱和重旱、花芽萌動-盛花生育階段的輕旱、盛花-成熟生育階段的輕旱和中旱范圍以及成熟-落葉生育階段無旱范圍呈擴大趨勢，其他生育階段各等級干旱發生范圍呈縮小趨勢。

5.2 蘋果澇漬災害時空分布特征

目前有關蘋果澇漬時空分布特征的研究報道甚少，一般來說，7-8月為黃淮海平原和東北地區發生澇災時期，由于受臺風等天氣系統影響，9-10月仍有關于蘋果澇漬災害的記錄。邱美娟等[52]對北方蘋果主產區降水量時空特征進行研究，結果表明，蘋果各生育階段降水量空間分布整體呈由北向南增加特征，甘肅省北部和寧夏回族自治區降水量較少，河南省南部、陜西省南部以及遼寧省東部降水量較多。過去36a蘋果果樹萌動-花芽萌動和盛花-成熟生育階段降水量呈下降趨勢，其中果樹萌動-花芽萌動生育階段變化趨勢顯著，蘋果花芽萌動-盛花和成熟-落葉生育階段降水量呈顯著上升趨勢。里程輝等[87]研究表明，降水比較集中的大連、丹東東港等地，年降水量在1000mm以上時，蘋果易受澇害。

5.3 蘋果連陰雨災害時空分布特征

蘋果連陰雨災害時空分布特征由于不同研究的區域和界定標準不同，時空分布特征的規律也不同。劉璐等[88]對陜西省29個蘋果生產基地縣1961-2008年9-10月連陰雨氣候特征進行分析，結果表明連陰雨次數、日數和強度分布次序從小（少）到大（多）均為延安果區、渭北東部果區、渭北西部果區和關中西部果區，各果區3項連陰雨氣候特征總體呈減少趨勢，其中連陰雨日數呈顯著減少趨勢，連陰雨發生次數和降水強度的減少趨勢不明顯。張玥瀅[36]對全國蘋果可種植區域蘋果成熟期連陰雨進行分析，連陰雨次數平均為0.83次· a-1，且發生次數波動較??；連陰雨持續日數在不同年份中波動較大，且呈下降趨勢，平均持續日數為7.35d·a-1；連陰雨強度在不同年份中波動較小，且呈上升趨勢，平均強度為2.42·a-1。在主產省份中，連陰雨災害發生次數各省均呈波動上升趨勢；持續日數在不同省份、不同年份均有較大差異，陜西、河南等省份連陰雨日數有較大波動變化；連陰雨強度僅在河南和遼寧呈波動下降趨勢，其余各省均呈波動上升趨勢。

6 災害風險評估

目前蘋果旱澇災害風險評估的相關研究還較少，多以旱澇災害等級及其出現概率進行致災因子危險性評價。張玥瀅[36]基于作物水分虧缺指數（CWDI）劃分的干旱等級，結合各等級災害發生的概率，構建了干旱風險指數（CWDR）對中國蘋果適宜種植區干旱災害進行了危險性分析；楊建瑩等[77]在構建北方蘋果產區的蘋果干旱等級指標體系的基礎上開展了蘋果干旱危險性評價，結果表明蘋果不同發育期干旱危險性大小排序為萌芽-盛花期＞果樹萌動-萌芽期＞盛花-成熟期，果樹萌動-萌芽期和萌芽-盛花期干旱危險性較高區域主要集中在環渤海灣和黃土高原產區的北部地區，盛花-成熟期黃土高原產區北部和環渤海灣產區西北部的干旱危險性較高。張玥瀅[36]通過構建連陰雨風險指數Lu對1983年、1985年以及2010年典型連陰雨災害年份進行分析，得出在蘋果可種植區域，連陰雨風險由西南向北呈遞減趨勢，陜西南部、云貴高原為連陰雨風險較大的地區，而新疆中部、內蒙古西部、甘肅中部連陰雨風險較小。

關于蘋果旱澇災害綜合風險評估的研究，僅見郭兆夏等[71]從干旱強度的危險性、承災體的易損性和當地的防災能力三方面構建了陜西省蘋果幼果期干旱綜合風險模型，將陜西各基地縣蘋果幼果期干旱風險劃分為輕度風險、中度風險以及重度風險3個等級，其中淳化、洛川、白水3縣為重度風險區，蘋果幼果期干旱綜合風險較大。

7 災害防御措施

7.1 蘋果干旱災害防御措施

7.1.1 推行灌溉新技術

保證水分適宜供應是蘋果保質增產的必要條件，由于現代果園種植管理需求，中國果園正由粗放式的漫灌管理向滴灌、滲灌等精細化管理轉變，以有效提高水分利用效率，目前已有噴灌、滴灌、滲灌、蓄水坑灌法等[89-90]多種形式的農業節水灌溉技術。有學者對蘋果園旱災調查發現，與粗放管理的果園相比，安裝滴滲灌裝置的果園，幾乎沒有果實因干旱失水現象的發生[41]。

7.1.2 加強果園土壤管理

果園清耕作為中國傳統的果園土壤管理制度，具有土壤水分無效蒸發大、土壤蓄水保墑抗蝕效果差[91]的不足。近年來，通過果園覆蓋以集雨保墑逐漸興起，目前處于小面積應用階段[92]。覆蓋是干旱半干旱農林業提高土壤水分的主導措施，與清耕園相比較，果園生草及覆膜技術處理措施均能不同程度抑制土壤水分蒸發，提高保墑抗旱能力，有效減輕旱作果園冬春季干旱、秋季多雨造成的不良影響[93]，提高水資源利用率，并且能夠提高葉片礦質元素含量[94]，促進果實生長、著色，提高果實糖酸比[95]、硬度[96]，增加蘋果產量[97]。果園覆蓋技術不僅利于蘋果生產，還有助于提高土壤有機質含量[98]，明顯改善土壤的理化性質，改善果園微生態環境[40]，有利于果園的水土保持和可持續發展。果園覆蓋是一個行之有效的土壤管理措施，具體選用何種覆蓋方式，應根據當地實際生產情況因地制宜地進行推廣使用。

7.1.3 實行水肥一體化

水肥的合理利用是作物產量、品質和水肥利用效率提高的關鍵因素[99]。水肥一體化技術能夠根據果樹不同物候期需水需肥的特點對果樹根部適時、適量地進行供給[100]，確保水分和養分的時空高效匹配[101]，顯著提高了水肥利用率，具有節約水肥藥、改善蘋果品質、保護土壤等優點。蘋果幼樹坐果膨大期為需水需肥的最關鍵時期，進行水肥調控可促進蘋果幼樹的生長[102]。

7.1.4 其他措施

適度修剪可以增加蘋果園下層土壤含水量，提高產量和水分利用效率[103]。干旱脅迫條件下對蘋果樹進行適度修剪，可以有效減少果樹蒸騰失水，在水分虧缺情況較輕時，山地果園可采取去除10%側枝的修剪強度；當發生嚴重水分虧缺時，去除25%側枝的修剪強度能以較小的產量損失顯著降低蒸騰耗水量，緩解水分供需矛盾。

對樹體可噴施黃腐酸、甲草胺乳膠等蒸騰抑制劑，降低葉片的蒸騰作用，減少水分散失[104]。有研究表明，噴施褪黑素[105]、海藻提取物[106]等對不同程度的干旱脅迫均有良好的緩解效果。

7.2 蘋果澇漬災害防御措施

7.2.1 做好排澇

應及時排水。通過挖臨時溝，進行災后疏導，及早排出積水，保持果園土壤濕度相對穩定。歪倒的樹要及時扶正，清除根際淤泥，進行樹盤或全園翻耕，使土壤水分散發，改善土壤通氣條件，以利于土壤微生物活動，恢復根系正常生長發育。

7.2.2 合理修剪

澇漬災害發生時果園空氣濕度較大，合理修剪能夠有效降低林間濕度，改善果園郁閉情況，是平洼地區蘋果園的一項重要管理措施。在7、8月的多雨季節，應結合夏季修剪，對蘋果樹向上生長的旺長枝、交叉枝、重疊枝進行處理[107]，打開光路，改善樹冠透光條件，一方面能促進花芽分化，提高果品著色和品質；另一方面能減少濕度過大引發的病蟲害發生。

7.2.3 防治病蟲

果樹被淹后，高溫多濕的環境利于多種病蟲害的發生和蔓延，要及時噴藥防治。可對浸水時間較長的果樹進行涂白以預防病蟲害。還應加強巡查，及時除治輪紋病、炭疽病、早期落葉病、爛根病、疫腐病、食心蟲等病蟲害[18]。

7.2.4 鋪反光膜

可在蘋果樹下鋪反光膜，提高樹冠下部的光照強度，促進果實著色，增加果實的含糖量，提高果品品質，還有利于花芽分化，提高來年蘋果產量[107]。

8 問題與展望

中國蘋果旱澇災害研究已取得了重要進展，在災害致災機理、影響因子、指標、時空分布、風險評估、防御措施等方面研究均取得一定成果，為蘋果旱澇災害防災減災和提質增效提供了一定科技支撐，但也存在諸多問題。

（1）蘋果物候期資料的匱乏。旱澇災害對蘋果產量和品質的影響在不同物候期有不同表現，目前旱澇災害相關研究中主要采用多年平均值的固定某一時間段來代表某地的物候期，但物候期受溫度影響較大，氣候變化背景下，溫度等氣象要素的時空變化愈加明顯，導致蘋果物候期逐漸提前且年際間波動較大[108-109]，固定時段并不能科學準確地代表實際物候期，得到的結果誤差較大。構建適用于蘋果主產區的物候模型模擬蘋果物候期是較好的解決方法，目前國內利用物候模型模擬蘋果物候期主要是為花期[110]，對蘋果其他物候期模擬的研究鮮有報道，蘋果旱澇災害對物候期敏感性較大，物候期資料的制約嚴重影響了旱澇災害研究的科學性和時效性。未來應在加強蘋果物候期資料觀測獲取的基礎上，結合物候模型對蘋果各物候期的模擬，提升蘋果旱澇災害研究的科學性和區域覆蓋性。

（2）蘋果園與氣象站觀測資料的差異性。蘋果通常種植于山地或丘陵地帶，地形、土壤結構、小氣候環境對土壤水分影響較大，受現有觀測資料數量與質量的限制，進行區域研究時常以單站結果拓展為區域結果，但果園的實際小氣候情況與站點的氣象數據可能有很大差異，果園土壤濕度等數據也難以獲取。實現區域化研究仍需依靠充足而準確的數據資源[111]，目前僅有陜西省部分蘋果園具有小氣候觀測站，未來應大量增設果園小氣候觀測站以獲取充足的觀測數據，建立果園小氣候與氣象站點各項氣象因子的換算關系，結合土壤濕度觀測數據，以提高蘋果旱澇災害研究的精準化、精細化水平。

（3）蘋果旱澇災害指標的區域性與動態性。有關針對不同產區的蘋果旱澇災害指標研究數量不足，其中澇漬災害指標研究更為匱乏，難以支撐不同蘋果產區開展旱澇災害防災減災應用。有關蘋果旱澇災害指標多以階段性水分供需情況來評價旱澇災害，需要在該階段結束后才能判識災害發生與否和等級大小，時效性差，無法有針對性地開展災害監測預警。另外，相關指標研究在影響因子選擇、技術方法等方面規范化、標準化不足；有關蘋果旱澇災害致災機理的研究多是基于生理層面，與氣象環境條件的影響有機聯系不足。因此，針對不同蘋果產區構建基于旱澇災變過程的災害指標，基于氣象環境因素的災害致災機理研究是未來的發展方向。

（4）蘋果復合氣象災害與綜合風險評估。實際生產中蘋果生長季內易受多種災害的復合影響，在氣候變化背景下，蘋果旱澇災害發生的時空規律等均有所變化，高溫與干旱疊加、低溫與連陰雨疊加等復合類氣象災害開始頻繁發生，多種因素互相作用，加重了災害的影響程度。因此未來蘋果旱澇災害指標研究，不僅需要加大對旱澇災害等單災種氣象災害致災指標的研究，還需研究復雜天氣條件下復合災害對蘋果的致災機理和指標。有關蘋果旱澇災害風險研究方面多為危險性評價，蘋果旱澇災害綜合風險研究嚴重滯后。因此，基于災害風險形成理論的蘋果旱澇災害綜合風險評估是未來的研究方向。

有關蘋果旱澇災害研究具有區域局限性，全國范圍的蘋果旱澇災害研究報道較少。此外，蘋果的品種、砧木種類、生長狀況和管理水平等生物學特性也對蘋果旱澇災害有一定影響，也應作為未來研究中考慮的因素。

綜上，目前蘋果旱澇災害研究的相關成果尚不能滿足中國蘋果產業生產服務的需求，無法支撐蘋果旱澇災害監測、預警等氣象服務產品在時間尺度、空間尺度上更加精細化的科技需求，急需構建基于蘋果旱澇災變過程的災害指標、建立災害監測預警與風險評估模型和應用服務系統，以提升災害監測預警和防御能力，為蘋果生產防災減災和提質增效、產區脫貧致富和鄉村振興提供科技支撐。