新疆英吉沙巴旦姆越冬期凍害氣象因素分析

克日木·阿巴司 努爾帕提曼·買買提熱依木 孟凡雪 陳剛 帕提曼·阿布都艾尼

摘要：本文利用英吉沙國家一般氣象站2001—2019年的基本氣象資料及巴旦姆物候期觀測資料和凍害調查資料，采用花芽受凍率及產量分析，結合相關氣象要素的數理統計方法，對英吉沙巴旦姆越冬期間導致花芽凍害的氣象因素進行分析。結果表明：在英吉沙，冬季最低氣溫及其持續日數、最低地表溫度、凍土深度對巴旦姆花芽受凍造成影響較大，最大積雪深度及積雪持續日數的長短、冬季降水量的影響不太明顯。其中當最低氣溫為-23℃～-18℃，其持續日數的長短、地表最低溫度是導致英吉沙巴旦姆在越冬期間花芽受凍最嚴重的主要因素之一。

關鍵詞：英吉沙；巴旦姆；越冬期；凍害；氣象因素

中圖分類號：S 662.5，P962文獻標志碼：A論文編號：cjas20191100279

Meteorological Factors on Freezing Injury of Amygdalus communis During Overwintering in Yingjisha of Xinjiang

Kerimu ABASI1， Nuerpatiman MAIMAITIREYIM1， MENG Fanxue1， CHEN Gang2， Patiman ABUDUAINI1（1Kashi Meteorological Bureau of Xinjiang Uygur Autonomous Region， Kashi 844000， Xinjiang， China； 2Yingjisha Meteorological Bureau of Xinjiang Uygur Autonomous Region， Yingjisha 844500， Xinjiang， China）

Abstract： By using the basic meteorological data of 2001 to 2019 from Yingjisha national meteorological observing station and the phenological observation data and freezing injury data， the freezing rate of flower bud and yield of Amygdalus communis were analyzed. Combined with mathematical statistics， the meteorological factors causing frozen flower bud during overwintering period of Amygdalus communis in Yingjisha were studied. The results showed that the lowest air temperature in winter and its lasting days， the lowest land surface temperature and frozen earth depth caused the freezing of Amygdalus communis buds， but there was no obvious impact of the maximum snow depth of winter and its lasting days and winter precipitation. When the lowest temperature was -23℃to -18℃， its lasting days and the lowest land surface temperature were the main factors causing frozen flower buds.

Keywords： Yingjisha； Amygdalus communis； overwintering； freezing injury； meteorological factor

0引言

全球變暖背景下，氣候變化已成為了全球熱門話題。IPCC第五次評估報告指出，1880—2012年，全球平均地表溫度上升了0.85℃（0.65～1.06℃），1951—2012年全球地表平均增溫速率幾近1880年以來升溫速率的2倍[1]。有研究者指出，隨著氣候的變暖，到 2100年大氣中持續增加的溫室氣體濃度可能會使全球平均氣溫升高1.8～4.0℃[2]。而氣候變化背景下干旱、洪澇和低溫冷害等極端天氣氣候事件發生頻率增加[3]。根據世界氣象組織（WMO）統計[4]，1970—2009年全球共發生7870次極端氣象災害，并造成近20000億美元的經濟損失。因未來氣候變化的不確定性，眾多學者開展了氣候變化影響評估研究，其中，評估未來氣候變化對農業生產的影響是該項研究的重要內容之一[5]。有關研究表明，物候期對氣候變化響應最為敏感的指標[6]，氣象條件的變化導致植物的物候期發生明顯變化[7]。

目前，氣候變化背景下極端氣候事件不斷加劇，其中低溫凍害是影響植物生長發育和地理分布的關鍵環境因子[8-9]。據統計，全球每年因低溫傷害造成的農林作物損失高達數千億元[10]，隨著全球變暖帶來的極端氣候頻發，這一損失還會增加[11]。在新疆，低溫凍害是影響新疆特色林果產業持續高效發展的三大自然災害之一[12]，進入21世紀后冬季異常低溫頻繁，新疆境內幾乎每年都有嚴重的果樹凍害發生[13]，眾多的研究不斷豐富和發展了凍害的定義，先后對凍害、霜凍、寒害、冷害、寒潮這幾種低溫災害的受害溫度、發生時期、危害癥狀、危害區域和危害物種進行了比較。凍害是當溫度降低到0℃以下時，通過一系列細胞內的生理反應變化，對植物造成的低溫傷害[14-17]。當花芽受到凍害時，有時全部花芽枯萎，有時局部枯萎，呈畸形花，有時柱頭變褐色，失去受粉能力。花芽凍害有2種類型：一種發生在深冬季節，當氣溫降低，超過了花原基深度過冷點溫度，發生組織內結冰時，花原基死亡，全部花器變褐，春季不能成花。另一種發生在早春。芽是營養生長和生殖生長的雛形，一般情況下，花芽比葉芽易受凍，受凍花芽髓部及鱗片基部變褐，嚴重時花芽干枯死亡。

巴旦姆又稱巴旦杏，學名：扁桃（Amygdalus communis L.）屬李亞科桃屬，中型喬木或灌木。巴旦姆主要分布在陜西、甘肅、新疆，在天山以南的喀什英吉沙、莎車、葉城、疏勒等縣為主?？κ驳貐^是中國最大的巴旦姆生產基地，喀什地區的巴旦姆在國內乃至國際上都享有較高聲譽，深受廣大消費者喜愛。因為品質優良且經濟價值較高，地委行署大力扶持巴旦姆等特色林果發展，幫助農民脫貧攻堅。截至2017年，喀什地區特色林果種植面積達共4×105hm2，其中，巴旦姆種植1×105hm2，是當前喀什地區農業增產、農民增收的重要渠道?？κ舶偷┠分饕N植在英吉沙縣和莎車縣，英吉沙縣具有發展巴旦姆生產的獨特自然條件，栽培巴旦姆歷史悠久，面積廣，巴旦姆生產已成為當地的一大支柱產業。但近年來，英吉沙部分區域種植的巴旦姆樹遭遇花芽凍害現象比較嚴重，低溫凍害對英吉沙巴旦姆帶來了冬季逆境危害，使巴旦姆遭受不同程度的花芽凍害，影響到巴旦姆花芽的安全越冬，尤其是2006、2008、2012、2017年英吉沙巴旦姆發生產量明顯的下降或絕產現象，給當地農民帶來了巨大的經濟損失。

本研究對英吉沙巴旦姆越冬期間花芽受凍的成因進行分析，探討對英吉沙巴旦姆致花芽凍害的氣象因子，了解該區的氣象情況及出現凍害的原因，擬降低凍害對巴旦姆帶來的各種損失，并提出合理的農業技術防御措施，以期為提高當地廣大果農的收入提供重要的指示意義。

1研究區概況

英吉沙縣隸屬新疆喀什地區，位于新疆維吾爾自治區西南部，昆侖山北緣，塔里木盆地西緣，東部與莎車縣接壤，西南、西北與阿克陶縣相接，東北與疏勒縣、岳普湖兩縣毗鄰；是著名的“中國小刀之鄉”、“中國色買提杏之鄉”、“中國達瓦孜之鄉”。是古代陸地絲綢之路的驛站，南疆八大重鎮之一。英吉沙縣年平均氣溫12.0℃，極端最高氣溫42.1℃（1994年8月3日），極端最低氣溫-24.6℃（1967年1月5日），年降水量84.0 mm，年日照時數2689.3 h，年蒸發量2134.3 mm，年無霜期267天，地形以沙漠、山前沖積平原和坡地為主，屬典型的暖溫帶大陸性干旱氣候[18-19]。由于光、熱、晝夜日差大等自然原因及獨特的自然地理格局，生態環境極其脆弱，氣候變化及各類氣象災害天氣對當地農業、特色經濟林發展產生了巨大影響[20]。

2資料及方法

本研究利用英吉沙國家一般氣象站（76°10′E，38°56′N，海拔高度1297.5 m）2001—2019年12月至次年2月的氣象基本要素資料（因英吉沙巴旦姆越冬期從12月上旬到次年2月下旬，所以氣象資料選用12月到次年2月），主要包括日地表最低氣溫、≤-18℃的最低氣溫持續日數、日降水量、日積雪深度、積雪持續日數、最大凍土深度、日平均氣溫、日最低氣溫等氣象資料以及物候期觀測數據和對巴旦姆的花芽進行凍害調查資料。數據處理及分析在Excel 2007軟件的支持下進行，采用花芽受凍率分析、產量分析及相關氣象要素的數理統計方法，將巴旦姆越冬期與氣象因子進行相關分析。找出對越冬期影響顯著的因素，分析英吉沙巴旦姆越冬期間的花芽凍害氣象條件，探討喀什近期氣候變化對巴旦姆越冬期的影響，進一步系統地診斷英吉沙氣候變化及其對巴旦姆影響的事實，這對合理利用氣候變化背景下農業氣候資源以及農業防災減災具有重要的意義，為巴旦姆花芽凍害現象的預報及減災管理提供科學依據。

3結果與分析

3.1巴旦姆物候期

根據2001—2019年對英吉沙巴旦姆的物候期觀測數據，英吉沙巴旦姆在每年的11月下旬至12月上旬，進入越冬期（休眠期），越冬期基本持續到次年的2月下旬；2月下旬末至3月上旬開始進入芽膨大期，3月中旬進入芽開放期，3月下旬中期進入花蕾出現期，3月下旬末期至4月中旬進入開花期，8月上、中旬進入果實成熟期。

3.2巴旦姆產量及花芽受凍情況

巴旦姆的花芽為純花芽，先花后葉。即花芽膨大出現后，一般15天后葉芽膨大，據相關單位對于產量數據的調查、統計，2001—2019年期間，僅2006、2008、2012、2017年因受氣象因素的影響發生產量明顯的下降或絕產現象；其中2006、2008年巴旦姆凍害癥狀主要表現在花芽、葉芽、根頸、枝干、皮層、嫩枝以及根系和幼樹均受凍害，花芽受凍較重，產量受損極大；2012、2017年巴旦姆凍害癥狀凍害主要表現在花芽，對其他部位影響不大，受凍害的花芽從包合鱗片開始，由外向里干枯，導致花原始體死亡。

3.3日最低氣溫和低溫持續時間的變化

根據國內外學者對于巴旦姆越冬凍害氣象指標的研究表明，最低溫度為-18～-20℃為輕度凍害，-20～-23℃為中度凍害，≤-23℃為重度凍害[21]。從英吉沙2001—2019年最低氣溫的變化趨勢可看出（圖1），2001—2019年期間，中度凍害閾值-20～-23℃的最低氣溫值主要出現在2006年和2008年，2006年僅出現1天，即1月7日，日最低氣溫為-20.7℃；2008年出現7天，即1月27日至2月2日，日最低氣溫為-20.1～-22.6℃；輕度凍害閾值-18～-20℃最低氣溫值出現12天，其中2006年出現3天，2008年出現6天，2012年出現2天，2017年出現1天?？芍?，2006、2008年中度、輕度凍害出現次數較多，2012、2017年中度凍害閾值未出現，出現輕度凍害閾值，但出現頻次較2006、2008年少。

最低氣溫持續時間的長短、氣溫驟降、降溫幅度大是影響果樹凍害程度的重要因素，當氣溫下降到果樹的臨界溫度時，低溫持續時間越長凍害越嚴重[22-24]。由圖1可知，近19年中2006年1月≤-18℃的最低氣溫持續日數為4天，即1月16—19日，低溫值為-18.8～-20.7℃；2008年≤-18℃的最低氣溫持續時間為11天，即1月24日—2月3日，低溫值為-18.4～-22.6℃，其中≤-20℃的最低氣溫持續時間8天，即1月27日—2月2日，低溫值為-20.1～-22.6℃，也就是近19年來的氣溫最低的年份；2012年≤-18℃的最低氣溫持續時間為2天，即1月24—25日，低溫值為-18.3～-19.6℃；2017年≤-18℃的最低氣溫持續時間為1天，即1月12日，低溫值為-19.4℃。

3.4地表最低溫度的變化

從英吉沙2001—2019年地表最低溫度的變化趨勢圖可看出（圖2），花芽受凍率最嚴重的2006、2008、2012、2017年，地表最低溫度分別為-23.9、-30.6、-10.5、-16.8℃，分別出現在2006年1月7日，2008年2月4日，2012年1月11日和2017年1月18日。近19年中，地表最低溫度的最低值為-30.6℃（2008年），次最低值為-23.9℃（2006年），而且這2年巴旦姆花芽受凍率最嚴重，說明地表最低溫度是巴旦姆越冬期間花芽受凍率最嚴重的主要原因之一，且巴旦姆花芽受凍率與當年的地表最低溫度正相關。

3.5最大凍土深度的變化

與其他果樹相比，巴旦姆根系大多主根不發達，側根較淺，所以分析土壤最大凍土深度的變化對在冬季根系安全越冬有重要意義。據歷年資料統計英吉沙冬季最大凍土深度主要出現1、2月份，因此本研究主要分析近19年1、2月份的最大凍土深度。從圖3可以看出，19年間，英吉沙最大凍土深度為99 cm，出現在2011年2月12日。巴旦姆花芽受輕度凍害、中度凍害的年份2006、2008、2012、2017年的最大凍土深度分別為73、91、61、72 cm，較2011年淺。雖然2011年的凍土深度最深，但并未造成巴旦姆花芽受凍，反而最大凍土深度結合地表最低溫度及最低氣溫，對巴旦姆造成受凍傷害，因此將冬季最大凍土深度可視為2006、2008、2012、2017年巴旦姆越冬期間花芽受凍的原因之一。

3.6最大積雪深度及積雪持續日數

2001—2019年期間，最大積雪深度為28 cm（2012年2月17日），積雪持續日數最大值為85天（出現在2012年，即2011年12月6日—2012年2月29日），冬季降水量最大值為38 mm（2012年），可知，2001—2019年期間，最大積雪深度、積雪持續日數最大值、冬季降水量最大值均出現在2012年（出現輕度凍害的年份），其他輕度凍害出現的年份（2017年）和中度凍害出現的年份（2006、2008年）冬季最大積雪深度分別為13、15、8 cm，冬季積雪持續日數分別達到37、34、35天，冬季降水量分別為15.4、15.7、15.6 mm。可知，輕度凍害出現年份（2012年）的冬季最大積雪深度、冬季積雪持續日數、冬季降水量較中度凍害出現年份的（2006、2008年）冬季最大積雪深度、冬季積雪持續日數、冬季降水量偏多，但實際花芽受凍率較低。原因是因雪的導熱本領很差，土壤表面蓋上一層雪被，可以減少土壤熱量的外傳，阻擋雪面上寒氣的侵入，所以，受雪保護的莊稼可安全過冬。說明最大積雪深度及積雪持續日數的長短、冬季降水量不是2006、2008、2012、2017年巴旦姆越冬期間造成花芽受凍率最嚴重的主要原因之一。

4結論與討論

（1）2001—2019年期間，英吉沙分別在2006、2008、2012、2017年巴旦木生產中發生產量明顯的下降或絕產現象，經調查發現，這與當年導致花芽受凍現象的氣象因素有關。2006、2008年巴旦姆受凍情況較嚴重，屬于中度受凍，產量損失極大；2012、2017年巴旦姆受凍相對較輕，受凍部位主要在花芽，對其他部位影響不大，一定程度上影響產量。

（2）2001—2019年期間，英吉沙巴旦姆在2006、2008、2012、2017年出現花芽受凍，結合產量調查情況及氣象要素變化情況，中度凍害出現的2008、2006年最低氣溫值-22.6℃和-20.7℃，是英吉沙近19年來出現的最低氣溫的最低值和次最低值；≤-18℃的氣溫持續日數最長的年份也是2008年和2006年；近19年，英吉沙地表最低溫度為-30.6℃，出現在2008年、地表最低溫度的次值為-23.9℃，出現在2006年；2008、2006年冬季最大凍土深度分別為91、73 cm，也是英吉沙近19年最大凍土深度的次最大值、次最大值。經以上要素的結合分析，2008、2006年的最低氣溫、地表最低溫度、凍土深度是對英吉沙巴旦姆造成中度受凍的主要氣象因子。

（3）通過受凍年份冬季最大積雪深度、冬季積雪持續日數、冬季降水量的分析，可初步確定這3項要素不是對英吉沙巴旦姆造成受凍的主要氣象因子。反而積雪起到很好保溫效果，可以在寒冬保護樹根不被凍傷，來年開春雪水融化可以為樹根提供良好的供水。

（4）英吉沙巴旦姆花芽凍害的原因除氣象條件以外，還跟樹體激素失調、營養不足、花芽質量、樹齡、土層等有關，需待進一步試驗研究。

參考文獻

[1]IPCC.Climatechange2013：thephysicalsciencebasis， contribution of working group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change[R].Cambridge， United Kingdom and New York， NY， USA： Cambridge university press， 2013：1535.

[2]SOLOMON S， QIN D， MANNING M， et al. Climate change 2007： The physical science basis[C]//Contribution of working group I to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. Cambridge： Cambridge University Press，2007.

[3]程葉青，張平宇.中國糧食生產的區域格局變化及東北商品糧基地的響應[J].地理科學，2005，25（5）：513-520.

[4]WMO. Reducing and managing risks of disasters in a changing climate[J].WMO Bulletin，2013，62（S）：23-31.

[5]IPCC. Summary for policymakers of climate change 2007： The physical science basis： Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change[M].Cambridge： Cambridge University press，2007.

[6]陳效逑，喻蓉.1982-1999年我國東部暖溫帶植被生長季節的時空變化[J].地理學報，2007，62（1）：41-51.

[7]尚宗波，楊繼武，殷紅，等.玉米生長生理生態學模型[J].植物學報， 2000，42（2）：184-194.

[8]馮玉香，何維勛.我國冬小麥霜凍害的氣候分析[J].作物學報， 1999，25（3）：335-340.

[9]代立芹，李春強，姚樹然，等.氣候變暖背景下河北省冬小麥凍害變化分析[J].中國農業氣象，2010，31（3）：467-471.

[10]DENG J M， JIAN L C. Advances of studies on plant freezing tolerance mechanism： freezing tolerance gene expression and its function[J].Chinese bulletin of botany，2001，18（5）：521-530.

[11]BERTRANDA，CASTONGUAYY.Plantadaptationsto overwintering stresses and implications of climate change [J]. Canadian journal of botanical，2003，81（12）：1145-1152.

[12]吉春容，劉海蓉，羅繼，等.低溫凍害過程中棗樹枝條相關生理指標的變化[J].中國農業氣象，2016，37（5）：545-554.

[13]張山清，普宗朝，李景林，等.氣候變化對新疆紅棗種植氣候區劃的影響[J].中國生態農業學報，2014，22（6）：713-721.

[14]高懋芳，邱建軍，劉三超，等.我國低溫冷凍害的發生規律分析[J].中國生態農業學報，2008，16（5）：1167-1172.

[15]王加義，陳惠，李文，等.GIS在福建龍眼低溫凍害分析中的應用[J].中國農學通報，2008，24（7）：500-503.

[16]樊丁宇，閆鵬，韓立群，等.基于果園實測氣溫的庫爾勒香梨樹越冬凍害成因分析[J].中國農學通報，2014，30（7）：100-103.

[17]胡波，金志鳳，李穎，等.浙江省茶樹冬季凍害時空分布特征[J].中國農學通報，2017，33（13）：112-117.

[18]阿布都克日木·阿巴司.英吉沙縣1961—2009年氣候變化特征分析[J].沙漠與綠洲氣象，2011，5（1）：44-48.

[19]阿布都克日木·阿巴司.英吉沙縣1965—2009年蒸發量變化特征及原因分析[J].沙漠與綠洲氣象，2011，5（6）：46-49.

[20]阿布都克日木·阿巴司，胡素琴，努爾帕提曼·買買提熱依木.新疆喀什氣候變化對棉花發育期及產量的影響分析[J].中國生態農業學報：中英文，2015，23（7）：919-930.

[21]吉春容，鄒陳，陳叢敏，等.巴旦杏越冬凍害氣象指標[J].氣象科技， 2013，41（1）：202-206.

[22]吉春容，鄒陳，陳叢敏，等.新疆特色林果凍害研究概述[J].沙漠與綠洲氣象，2011，5（4）：1-4.

[23]張曉玉，賈愛軍，樊春芬，等.果樹低溫凍害及預防凍害的栽培措施[J].落葉果樹，2011，43（1）：40-41.

[24]王靜，張曉煜，楊洋，等.寧夏梨樹霜凍指標試驗研究[J].中國農學通報，2014，30（28）：122-127.