影響陜西省延安市蘋果產(chǎn)量的氣象因子及氣象災害分析

劉 紅，黨曉東，賀亞亞，楊 勇

1.陜西省安塞區(qū)氣象局，陜西安塞 717400；2.陜西省子長市氣象局，陜西子長 717300；3.陜西省延安市氣象局，陜西延安 716000

陜西省延安市為西北地區(qū)主要蘋果產(chǎn)區(qū)，截至2022年底，延安市蘋果種植面積22.11萬hm2，產(chǎn)量400.4萬t。氣候變化是影響蘋果產(chǎn)量的重要因素，在蘋果不同生育期，影響產(chǎn)量的氣象因子略有不同，需掌握不同生育期影響產(chǎn)量的關鍵氣象因子、分析不同生育期氣象災害的特征，采取適當?shù)姆烙胧瑥亩嵘O果品質和產(chǎn)量。

目前，國內外通過不同方法開展氣候條件因子變化對水果產(chǎn)量的影響研究，田東霞等[1]就北京市昌平區(qū)影響蘋果產(chǎn)量的平均氣溫、日照時數(shù)、降水等氣象因子進行相關分析，總結蘋果不同生育期影響產(chǎn)量的關鍵氣象因子。李秀美等[2]應用鄧氏灰色關聯(lián)分析模型，研究煙臺蘋果不同生長階段氣象因素與氣候產(chǎn)量的關系。徐相明等[3]采用單要素指標，分析黃桃生育期氣象因子對產(chǎn)量的影響，構建產(chǎn)量預測模型。田東霞等[4]運用逐步回歸法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡建立蘋果產(chǎn)量預測模型。姚小英等[5]利用試驗資料和氣象資料建立蘋果產(chǎn)量、質量與氣象因子相關關系模型，得出影響產(chǎn)量的主要氣象因子是熱量條件。崔成等[6]分析在不同ENSO年事件下山東蘋果可生長期氣候資源的時空變化特征，探究蘋果可生長期氣候資源對當?shù)靥O果產(chǎn)量的影響。景輝等[7]選取對蘋果氣象產(chǎn)量影響最強的幼果期，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡早期預測模型，并對其進行驗證。

目前，還沒有針對延安蘋果產(chǎn)量與氣候影響因子的相關分析和研究，本研究通過相關性分析，總結不同生育期影響延安市蘋果產(chǎn)量的主要氣象因子，分析主要氣象災害對蘋果產(chǎn)量的影響及防御措施，旨在提升蘋果產(chǎn)量和品質，提高氣象服務質量，為蘋果產(chǎn)業(yè)科學應對氣候變化、合理開展生產(chǎn)提供氣象依據(jù)，為果業(yè)部門、果業(yè)技術員、果農提供合理化建議，助力鄉(xiāng)村振興產(chǎn)業(yè)，促進果業(yè)增產(chǎn)、果農增收。

1 資料來源與研究方法

1.1 資料來源

選取延安氣象站1992—2021年的平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、降水、相對濕度、日照時數(shù)、風速資料。蘋果產(chǎn)量數(shù)據(jù)來源于延安市果業(yè)局，包括蘋果種植面積和總產(chǎn)量。

1.2 研究方法

1.2.1 蘋果生育期劃分 蘋果生育期分為休眠期（當年11月—翌年2月）、萌芽至開花期（3—4月）、坐果期（5月）、果實膨大期（6—8月）、成熟期（9—10月）。

1.2.2 氣候產(chǎn)量計算 蘋果產(chǎn)量受自然因素[8]和種植面積等的影響，分析產(chǎn)量與氣象因子關系時采用實際產(chǎn)量，實際產(chǎn)量=總產(chǎn)量/種植面積。蘋果實際產(chǎn)量分解為技術產(chǎn)量和氣候產(chǎn)量，將1992—2021年共30個年份擬化為1～30的數(shù)據(jù)序列，利用Excel表格對單產(chǎn)量與對應年份擬化數(shù)據(jù)進行相關性分析，得出一元線性回歸方程式，將擬化后的年份數(shù)據(jù)代入方程式，求得各年技術產(chǎn)量。氣候產(chǎn)量=實際產(chǎn)量-技術產(chǎn)量。

利用Excel表格統(tǒng)計蘋果不同生育期的旬氣象因子、年氣象因子和氣候產(chǎn)量，對不同生育期旬氣象因子與氣候產(chǎn)量進行相關性分析，確定影響延安市蘋果產(chǎn)量的主要旬氣象因子。

2 結果與分析

2.1 氣候產(chǎn)量分析

氣候產(chǎn)量是分析氣候變化與產(chǎn)量高低的重要衡量指標，氣候產(chǎn)量越高，說明氣象條件好，氣象災害影響越小。圖1為實際產(chǎn)量與對應年份擬化數(shù)據(jù)進行相關性分析得到的線性趨勢線。一元線性回歸方程式為：y=0.0402x-0.0147。將擬化后的年份數(shù)據(jù)代入方程式，得到技術產(chǎn)量。實際產(chǎn)量減去技術產(chǎn)量得到氣候產(chǎn)量。

圖1 1992—2021年延安蘋果技術產(chǎn)量線性趨勢

由圖2可知，蘋果氣候產(chǎn)量波動變化較明顯，1996—2005年呈現(xiàn)低迷期，2003年達到低谷，1996—2005年氣候產(chǎn)量連續(xù)10年呈現(xiàn)負值，為歉收年景。2018年出現(xiàn)明顯突變，蘋果氣候產(chǎn)量降至近30年最低值。1992—2021年共出現(xiàn)14個歉收年景。

圖2 1992—2021年延安蘋果氣候單產(chǎn)量變化趨勢

2.2 影響蘋果產(chǎn)量的主要年氣象因子

由圖3可見，蘋果氣候產(chǎn)量隨著年降水量的變化產(chǎn)生波動，表明年降水量對產(chǎn)量有一定影響。1992—2021年，年降水量低于450.0 mm的年份有9個，1996—2005年出現(xiàn)6個，分別是1996—1997年、1999—2000年、2004—2005年。1996—2005年的年降水量低于400.0 mm的年份出現(xiàn)4個，分別是1997年、1999—2000年、2004年。蘋果全年平均需水量為500～800 mm[9]，偏少的降水不能滿足蘋果生長需求，90年代中期至20世紀中期出現(xiàn)干旱，氣候產(chǎn)量連續(xù)呈現(xiàn)負值，干旱對蘋果產(chǎn)量的影響較大。

圖3 1992—2021年延安蘋果氣候產(chǎn)量與年降水量變化曲線

2.3 影響蘋果產(chǎn)量的主要旬氣象因子

由表1可知，蘋果生育前期氣溫對產(chǎn)量的影響較大，氣溫與產(chǎn)量呈負相關關系，即氣溫越低，蘋果產(chǎn)量越高。在蘋果生長后期，影響產(chǎn)量的主要氣象因子為降水量，充沛的降水有利于果實膨大期產(chǎn)量的提高。根據(jù)相關性分析（表1），通過0.05顯著性檢驗，影響延安市蘋果產(chǎn)量的主要旬氣象因子為3月上旬平均氣溫、3月下旬平均氣溫和最高氣溫、4月下旬相對濕度、5月中旬最低氣溫、6月下旬降水量、7月上旬平均氣溫、9月上旬相對濕度和日照時數(shù)。相關性較好地為3月下旬平均氣溫和最高氣溫、5月中旬最低氣溫。

表1 延安蘋果氣候單產(chǎn)量與旬氣象因子相關系數(shù)

結合蘋果各生育期數(shù)據(jù)可知，旬氣象因子對休眠期無明顯影響，萌芽至開花期的平均氣溫、萌芽中期最高氣溫、開花后期相對濕度、坐果中期最低氣溫對蘋果產(chǎn)量的影響較大，呈顯著負相關。果實膨大中期平均氣溫和降水量、成熟初期相對濕度與蘋果產(chǎn)量呈顯著正相關。3月萌芽期氣溫偏低，果樹的抗寒、抗凍性增強，蘋果花期隨之推后，遭受低溫凍害的可能性降低，蘋果產(chǎn)量增長。6月正值果實膨大初期，對降水的需求較大，6月下旬偏多的降水有利于蘋果產(chǎn)量的提升。在果實膨大中期，7月上旬平均氣溫較高，對蘋果產(chǎn)量有利。

2.4 影響蘋果產(chǎn)量的主要氣象災害

2.4.1 低溫凍害 萌芽至開花期低溫凍害是影響蘋果產(chǎn)量的主要氣象災害，幼芽會受凍而影響產(chǎn)量。萌芽期在果樹涂抹防蟲防病涂白劑，施肥澆水，滿足樹體生長需求，減少養(yǎng)分無效消耗，壓低病蟲害基數(shù)，增強果樹樹勢。蘋果花期遇低溫天氣，可采取熏煙、挖防凍坑、涂防凍液、灌水等方法防御凍害。熏煙是延安蘋果防凍的主要措施，根據(jù)氣象部門提供的低溫實況信息，當?shù)蜏亟抵? ℃時，適時開展熏煙聯(lián)防，以最大限度地發(fā)揮防凍作用，減少果農經(jīng)濟投入，提高熏煙防御花期低溫凍害質量和效益。

2001年、2013年、2018年、2020年出現(xiàn)低溫天氣時，2001年4月9日最低氣溫達-1.6℃，2013年4月2日最低氣溫達-2.7 ℃，2013年4月6日最低氣溫達-4.9 ℃，2013年4月9—10日最低氣溫分別達-5.3 ℃和-2.8 ℃，2018年4月6—7日最低氣溫分別達-1.2 ℃和-4.2 ℃，2020年4月24日最低氣溫達-4.0 ℃，蘋果花期出現(xiàn)明顯凍害，尤其是2001年4月9—12日，連續(xù)4 d最低氣溫低于0 ℃；2013年4月9—10日和2018年4月6—7日，均出現(xiàn)連續(xù)2 d最低氣溫低于-1.0 ℃，蘋果產(chǎn)量遭受嚴重影響，2001年、2013年、2018年、2020年氣候產(chǎn)量均為負值。

2.4.2 高溫干旱 高溫干旱是影響果實膨大期的主要氣象災害，降水較少，氣溫偏高，濕度明顯降低，從而影響蘋果單果重，水分少使細胞體積縮水，單果重下降。建議有灌溉條件的果園，及時根據(jù)天氣變化進行灌溉，遇高溫熱害可推遲套袋防止蘋果日灼[10]，提升單果品質，進而有利于蘋果產(chǎn)量提高。2015年6—8月降水量74.8 mm，較歷年同期偏少70%，各月降水均少于同期，出現(xiàn)嚴重干旱，加之氣溫偏高，蘋果單果重下降，影響全年產(chǎn)量。

2.4.3 冰雹 冰雹多出現(xiàn)在5—9月，對蘋果坐果期、果實膨大期、成熟期均有影響。遭受冰雹襲擊的果樹，蘋果的品質嚴重受損，產(chǎn)量隨之降低，果農收入銳減。為防范冰雹，果園可安裝防雹網(wǎng)，氣象部門組織地面人工防雹作業(yè)，抵御冰雹災害。

2.4.4 連陰雨 蘋果成熟期需要充足的日照，對果實著色至關重要，對蘋果產(chǎn)量增加、果實糖分形成具有重要影響。連陰雨天氣會嚴重影響光照條件，加之氣溫低、持續(xù)時間長，易誘發(fā)裂果、爛果、落果、早熟個小和果樹病害流行，對即將成熟的晚熟果品著色、產(chǎn)量和品質產(chǎn)生較大影響[11-12]。當出現(xiàn)連陰雨天氣時，可通過摘葉、轉果、摘袋、鋪反光膜等措施增加蘋果著色，提高品質和產(chǎn)量。2021年，9—10月降水日數(shù)28 d，累計降水量451.7 mm，較歷年同期偏多4倍，最長連陰雨日數(shù)6 d（9月15—20日），光照不足，影響成熟期蘋果著色。

3 結論與討論

（1）影響延安市蘋果產(chǎn)量的主要旬氣象因子為3月上旬平均氣溫、3月下旬平均氣溫和最高氣溫、4月下旬平均氣溫、5月中旬最低氣溫、6月下旬降水量、7月上旬平均氣溫、9月上旬相對濕度和日照時數(shù)。由于本研究僅對近30年的蘋果產(chǎn)量與氣象因子進行分析，受時間序列和氣象因子選取的影響，產(chǎn)量與氣象因子的相關分析有一定局限性，后期可采用其他方法就產(chǎn)量與其他氣象因子進行研究。

（2）年氣象因子對蘋果產(chǎn)量有一定影響，1996—2005年蘋果氣候產(chǎn)量連續(xù)10年呈現(xiàn)負值，為歉收年景，1992—2021年共出現(xiàn)14個歉收年景。后期可就氣候產(chǎn)量呈現(xiàn)負值的歉收年景進行研究，分析造成蘋果歉收年景的主要氣象因素。

（3）影響延安市蘋果產(chǎn)量的主要氣象災害為低溫凍害、高溫干旱、冰雹、連陰雨。通過熏煙等防御凍害，有條件的果園可進行灌溉提高單果品質，安裝防雹網(wǎng)、開展防雹作業(yè)防御冰雹災害，通過摘葉、轉果、摘袋、鋪反光膜等增加蘋果著色抵御連陰雨災害。今后，也可就影響蘋果產(chǎn)量的大風、暴雨等氣象災害進行分析研究，為蘋果品質和產(chǎn)量提供更優(yōu)的氣象保障服務。