孫愛良

（河北省黃驊市氣象局，河北 黃驊 061100）

冬棗（Ziziphus jujubaMill.cv.Dongzao）是中國主要的鮮食棗品種之一，主要分布在河北、山東、陜西、山西等省，是北方重要的果樹品種之一。近年來冬棗樹種植效益和種植規(guī)模不斷增加，成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收的重要途徑。但隨著一些新型果樹管理技術(shù)的推廣應(yīng)用以及新品種的改良和推出，冬棗樹對氣候的適應(yīng)性有所改變，出現(xiàn)了抗逆性降低的問題［1，2］，如對極端氣候條件的適應(yīng)性有所降低，其中冬棗樹休眠期凍害就是其中最為明顯的災(zāi)害之一。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)氣象理論認(rèn)為，棗樹休眠期抗寒能力較強(qiáng)，可以抵御-20℃的低溫嚴(yán)寒［3］，北方棗樹能在休眠期抵御-30℃的低溫。但近年來一些冬棗樹管理技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的冬棗樹凍害指標(biāo)與實(shí)際存在偏差，個(gè)別指標(biāo)相對較為模糊。例如，2010年冬棗原產(chǎn)地之一的河北省黃驊市，出現(xiàn)了-16.1℃的低溫寒潮天氣過程，尚未達(dá)到冬棗樹耐受的極端低溫-20℃，卻造成了黃驊冬棗樹較為明顯的凍害，大量的冬棗樹凍傷、凍死。這說明冬棗樹經(jīng)過多年的人工栽培和選育，所耐受的極端最低氣溫發(fā)生了明顯的改變，耐受低溫災(zāi)害的能力有所降低，這些都對農(nóng)業(yè)氣象科研人員開發(fā)具有現(xiàn)實(shí)意義的精細(xì)化農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)產(chǎn)品、預(yù)警預(yù)測、氣候區(qū)劃等造成偏差。因此，根據(jù)冬棗主產(chǎn)區(qū)休眠期凍害的實(shí)際發(fā)生情況進(jìn)行研究，對現(xiàn)有農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)進(jìn)行補(bǔ)充和修正，使之更加符合冬棗樹生產(chǎn)的實(shí)際情況就顯得格外重要。目前，國內(nèi)外對冬棗樹低溫災(zāi)害狀況的觀察和研究較多，如肖家彪等［4］對2016年河北省滄州市冬棗樹休眠期凍害從氣象、土壤、管理措施、地理環(huán)境等方面進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查和論證；宗曉鴻等［5］對沾化冬棗不同品種休眠期凍害的表現(xiàn)差異進(jìn)行了調(diào)查和研究，這些都為進(jìn)一步論證冬棗樹凍害指標(biāo)提供了很好的參考。黃玖君等［6］則利用主分量分析方法對新疆且末縣紅棗樹越冬綜合凍害指數(shù)進(jìn)行研究，得出了適合本地區(qū)的凍害綜合指標(biāo)，但該指標(biāo)只能用于從氣候?qū)W角度進(jìn)行的長期預(yù)測，不適合臨近極端天氣過程對紅棗樹造成災(zāi)害的預(yù)警預(yù)報(bào)，有其應(yīng)用的局限性。本研究以冬棗主要產(chǎn)地河北省黃驊市為例，對1990—2019年遭受的凍害情況進(jìn)行全面調(diào)查，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析，得出符合實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的冬棗樹休眠期凍害指標(biāo)，為冬棗樹生產(chǎn)技術(shù)及科研人員開發(fā)精細(xì)化農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)產(chǎn)品、氣候區(qū)劃和災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警等提供參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 冬棗樹休眠期凍害資料調(diào)查

1.1.1 調(diào)查標(biāo)準(zhǔn) 本研究的休眠期凍害是指冬棗樹在當(dāng)年12月至翌年2月的深度休眠期內(nèi)因極端低溫超過其正常生長所能承受的極限造成的冬棗樹樹枝、樹干凍傷、發(fā)育期推遲、樹勢減弱或整株樹凍死等的災(zāi)害。例如，1996年冬季凍害是指1996年12月至1997年2月發(fā)生的災(zāi)害，以此類推。對于春季冬棗樹萌芽后因氣溫下降導(dǎo)致的冷害或晚霜凍災(zāi)害等不在研究范圍之內(nèi)。

降溫天氣過程是根據(jù)冬棗樹冬季生理特點(diǎn)要求，只統(tǒng)計(jì)極端最低氣溫（Tmin）≤-13.0℃的降溫天氣過程，當(dāng)氣溫回升，日最低氣溫（Td）＞-10.0℃以上的日期作為過程結(jié)束時(shí)間，其所持續(xù)的一段時(shí)間作為天氣過程的持續(xù)時(shí)間。

1.1.2 調(diào)查方法 采用文獻(xiàn)查詢、問卷、訪談、資料查詢等方法，對1990—2019年黃驊市冬棗樹遭遇凍害的情況進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查項(xiàng)目主要包括枝條受害情況、樹干受害情況、樹木死亡情況、物候期（萌芽期為主）情況等。調(diào)查時(shí)，為了便于對災(zāi)害程度有更直接明了的界定，結(jié)合冬棗樹生長發(fā)育規(guī)律等實(shí)際情況，參照對紅棗果樹凍害的分級方法［7，8］，將凍害分為無害、輕度、中度、重度4級，具體分級標(biāo)準(zhǔn)見表1，據(jù)此對每年遭遇的凍害情況進(jìn)行綜合分析，評定出凍害等級（Yt）。

表1 黃驊市1990—2019年冬棗樹休眠期凍害調(diào)查分級

1.2 氣象資料的初步整理

按照前述降溫天氣過程的標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)1990—2019年冬季（當(dāng)年12月至翌年2月）符合標(biāo)準(zhǔn)的天氣過程的極端最低氣溫（Tmin）、過程的持續(xù)總?cè)諗?shù)分別定為因素X1和X2。另外，由于黃驊市歷年冬季最低平均氣溫為-12.9℃，絕大多數(shù)年份冬棗樹都可以安全過冬，因此可以認(rèn)為當(dāng)每次天氣過程的Tmin≥-12.9℃時(shí)，不會(huì)對冬棗樹產(chǎn)生凍害。為了進(jìn)一步對冬棗樹造成凍害的天氣過程進(jìn)行研究，以-13.0℃為起點(diǎn)，以-2.0℃為步長，增加了Tmin≤-13.0℃持續(xù)日數(shù)、Tmin≤-15.0℃持續(xù)日數(shù)、Tmin≤-17.0℃的持續(xù)日數(shù)3個(gè)要素的調(diào)查與統(tǒng)計(jì)，并將其分別定為因素X3、X4、X5。

按照上述要求，結(jié)合凍害發(fā)生情況對氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行整理發(fā)現(xiàn)，30年間冬季休眠期內(nèi)共發(fā)生Tmin≤-13.0℃天氣過程的年份有15年，期間發(fā)生凍災(zāi)的年份共8年，詳見表2。

表2 1990—2019年黃驊市冬棗樹遭遇凍害情況

1.3 分析方法及數(shù)據(jù)處理

將調(diào)查得到的冬棗樹歷年遭受凍害的等級Yt作為因變量，將強(qiáng)降溫天氣過程各要素（X1、X2、X3、X4、X5）作為自變量進(jìn)行逐步回歸分析，逐步引入對Yt影響顯著的因子，剔除不顯著因子，建立函數(shù)方程，再對引入的因子對照實(shí)際凍害發(fā)生情況進(jìn)行逐個(gè)分析，確定凍害指標(biāo)。

數(shù)據(jù)的分析及函數(shù)方程的建立采用SPSS 19.0和Excel 2010軟件；冬棗樹休眠期低溫凍害等級指標(biāo)的研究采用歸納分析和對比印證等方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 回歸方程的建立

以表2中凍害級別Yt為因變量，以X1、X2、X3、X4、X5為自變量進(jìn)行逐步回歸分析，結(jié)果見表3和表4。在所選的5個(gè)對冬棗樹休眠期凍害影響較大的因子中，X2即天氣過程的持續(xù)日數(shù)與冬棗樹凍害關(guān)系不顯著，予以剔除，而X1、X3、X4、X5即天氣過程的 Tmin、Tmin≤-13.0℃的持續(xù)日數(shù)、Tmin≤-15.0℃的持續(xù)日數(shù)、Tmin≤-17.0℃的持續(xù)日數(shù)4個(gè)要素對凍害程度影響顯著，予以保留，并建立凍害程度與天氣過程各因素的回歸方程：Yt=-8.859 49-0.595 18X1+0.692 15X3-0.669 90X4-1.262 39X5?；貧w方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.9398，可決定系數(shù)R2=0.8832，方差分析F=18.89884，P=0.000 117 87，方程擬合達(dá)極顯著水平。

表3 冬棗樹休眠期凍害程度與天氣過程各因素總的方差分析

表4 冬棗樹休眠期凍害程度與天氣過程各因素方差分析

2.2 冬棗樹凍害指標(biāo)的確定

進(jìn)一步分析回歸方程可知，極端天氣過程對凍害等級的影響因素除了Tmin顯著外，還分別與Tmin≤-13.0℃、Tmin≤-15.0℃、Tmin≤-17.0℃的持續(xù)日數(shù)有顯著關(guān)系，說明這3個(gè)溫度值是重要的溫度節(jié)點(diǎn)，綜合分析可以得出，當(dāng)強(qiáng)降溫天氣過程的Tmin＞-13.0℃時(shí)，一般不會(huì)對冬棗樹正常生長造成太大影響，當(dāng)-15.0℃≤Tmin≤-13.0℃時(shí)，就會(huì)對冬棗生長造成較大影響，但短時(shí)間內(nèi)不會(huì)形成凍害；Tmin≤-15.0℃時(shí)，就會(huì)對冬棗樹的正常生長形成永久性傷害，如果溫度得不到及時(shí)回升，則凍害就會(huì)開始形成；當(dāng)Tmin≤-17.0℃時(shí)，在很短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)形成較為嚴(yán)重的凍害，低溫持續(xù)時(shí)間越長，凍害越嚴(yán)重。

結(jié)合1990—2019年8次凍害的實(shí)際發(fā)生情況，這期間發(fā)生輕度災(zāi)害3次，Tmin為-15.2～-15.4℃，Tmin≤-15.0℃日數(shù)為1～2 d，Tmin≤-17.0℃日數(shù)為0 d；發(fā)生中度災(zāi)害 3次，Tmin為-15.8～-17.1 ℃，Tmin≤-15.0 ℃日數(shù)為1～2 d，Tmin≤-17.0日數(shù)為0 d；發(fā)生重度災(zāi)害2次，Tmin分別為-16.1℃和-21.6℃，Tmin≤-15.0日數(shù)為2～3 d，Tmin≤-17.0日數(shù)為1～2 d。對此進(jìn)行進(jìn)一步整理，可以得出修正后的指標(biāo)，具體指標(biāo)見表5。

表5 冬棗樹休眠期等級指標(biāo)

2.3 新指標(biāo)的歷史檢驗(yàn)

將黃驊市歷史上8次凍害過程對照凍害指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，2009年、2012年、2017年3年與劃定的指標(biāo)存在差別，經(jīng)查閱相關(guān)氣象資料發(fā)現(xiàn)，在2009年，盡管其最強(qiáng)降溫過程極端氣溫≤-15.0℃持續(xù)時(shí)間比上述標(biāo)準(zhǔn)少1 d，但統(tǒng)計(jì)其1月平均氣溫為-4.1℃，較歷年偏低2.8℃，整個(gè)冬季平均偏低0.9℃，說明整個(gè)冬季極低氣溫對其凍害的形成存在很大的作用。為進(jìn)一步檢驗(yàn)指標(biāo)的適用性，又通過文獻(xiàn)查詢［9-11］和書面調(diào)查的方式，調(diào)查了華北平原區(qū)其他冬棗樹主產(chǎn)區(qū)歷年來較為明顯的凍害發(fā)生情況，結(jié)果見表6。由表6可以看出，在天津市大港區(qū)和靜?？h、山東省沾化縣、河北省青縣4個(gè)冬棗產(chǎn)量較為集中的縣、區(qū)，調(diào)查到1990—2019年發(fā)生較為明顯的凍害事件共6次，其中沾化縣2次、天津市的靜?？h1次、大港區(qū)2次、河北省青縣1次，與得出的指標(biāo)全部擬合，2次綜合擬合率為78.5%，說明華北地區(qū)的幾個(gè)主要冬棗產(chǎn)區(qū)內(nèi)，該指標(biāo)有其普適性，具有實(shí)用價(jià)值。

表6 其他冬棗產(chǎn)區(qū)冬棗樹休眠期凍害發(fā)生情況調(diào)查

3 小結(jié)與討論

果樹農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)是定量評價(jià)果樹農(nóng)業(yè)氣象條件優(yōu)劣和發(fā)布災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)，更是農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)的基礎(chǔ)［12］。多年來，農(nóng)業(yè)氣象科研工作者對此進(jìn)行了深入的研究和探索，建立了系列果樹農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)體系。但近年來，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，使得一些果樹新品種大量涌現(xiàn)出來，原有果樹品種大量被替代，加之人們生產(chǎn)管理技術(shù)水平的迅速提高，產(chǎn)量和品質(zhì)也有了質(zhì)的飛躍，但同時(shí)也造成果樹對環(huán)境的要求發(fā)生了改變，原有的一些果樹農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)已經(jīng)不能滿足人們進(jìn)行生產(chǎn)管理、氣候區(qū)劃、精細(xì)化農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)的要求，冬棗樹就是其中很明顯的一個(gè)例子。

通過對1990—2019年冬棗樹休眠期凍害發(fā)生情況的研究，發(fā)現(xiàn)-13.0、-15.0、-17.0℃ 3個(gè)溫度節(jié)點(diǎn)對冬棗樹休眠期凍害的形成影響較大，即當(dāng)天氣過程的極端最低溫度＞-13.0℃時(shí)，一般不會(huì)形成凍害；當(dāng)極端最低溫度≤-15.0℃的時(shí)間大于1 d時(shí)，就會(huì)對冬棗樹正常生長造成傷害，且隨著時(shí)間的延長而加重；同樣當(dāng)極端最低溫度≤-17.0℃時(shí)，對冬棗樹的危害更大，1 d的時(shí)間就會(huì)形成較為嚴(yán)重的災(zāi)害。經(jīng)過進(jìn)一步研究對比印證，確定了冬棗樹休眠期的凍害指標(biāo)，該指標(biāo)也與武文安等［13］對沾化縣冬棗樹凍害的調(diào)查與分析結(jié)果相契合。

由于本研究采用回溯性調(diào)查，時(shí)間跨度較大，無法獲得災(zāi)害發(fā)生時(shí)的詳細(xì)數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)的采集是以華北北部濱海平原區(qū)的災(zāi)害數(shù)據(jù)為主，使得所得出的指標(biāo)具有一定的地域局限性，主要適用于以華北平原及其周邊地區(qū)為主的露天栽培冬棗樹的管理應(yīng)用。另外，本次得出的災(zāi)害指標(biāo)的擬合率為78.5%，也說明凍害指標(biāo)除了與某一次強(qiáng)降溫天氣過程密切關(guān)聯(lián)外，還應(yīng)與其他因素有關(guān)，例如整個(gè)冬季的氣候狀況、冬棗品種間抗逆性差異、耐受低溫能力、天氣過程的降溫速率、地域環(huán)境以及管理措施等要素，這些都為后續(xù)相關(guān)研究提供了空間。