張謀草 姚曉紅 張紅妮 周忠文 車向軍 杜軍
摘要:為了對當(dāng)?shù)靥O果生產(chǎn)的防災(zāi)減災(zāi)提供參考依據(jù),有必要對蘋果花期霜凍災(zāi)害進行風(fēng)險評估。對西峰農(nóng)試站蘋果開花日期觀測資料及結(jié)合災(zāi)情調(diào)查資料運用統(tǒng)計學(xué)方法進行分析。結(jié)果表明,慶陽市蘋果花期霜凍危害的致災(zāi)因子主要是西峰區(qū)4月中旬至5月上旬極端最低氣溫和正寧縣4月極端最低氣溫,兩因子的影響權(quán)重分別達24%和76%;進而建立了慶陽市蘋果花期霜凍危害風(fēng)險模型并計算了災(zāi)情指數(shù)。使用該模型對1990-2012年蘋果花期霜凍災(zāi)害風(fēng)險評估結(jié)果與相對氣象產(chǎn)量進行對照分析,表明災(zāi)情趨勢完全一致,且災(zāi)情等級有差異,即發(fā)生霜凍危害程度與蘋果所處的開花時期有關(guān):蘋果開花初期遇低溫霜凍時危害較輕,開花末期或坐果期遇低溫霜凍則危害較重。評估結(jié)果與實際吻合,所得模型具有客觀實用性。
關(guān)鍵詞:慶陽市;蘋果花期;霜凍;風(fēng)險評估
中圖分類號:S166
文獻標(biāo)志碼:A
論文編號:2014-0594
0引言
近年來氣候變化對中國種植業(yè)結(jié)構(gòu)帶來了一定的影響,為了應(yīng)對氣候的這種變化,合理利用氣候資源,人們在種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面進行了大量研究,劉德祥等、鄧振鏞等和王鶴齡等認(rèn)為宜將過去以糧為主的格局向糧、經(jīng)等多種種植的格局轉(zhuǎn)變。慶陽市種植業(yè)結(jié)構(gòu)也由過去以糧為主的單一種植結(jié)構(gòu)向以糧、牧、林果等多種種植結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)變。慶陽市屬北溫帶半濕潤、半干旱氣候過渡區(qū),屬干旱、半干旱大陸性氣候,光、熱、水在年內(nèi)時空分配不均,形成了冬冷多晴,夏熱雨豐的氣候特點。該地年平均氣溫8.7~10.0℃,年降水量409.5-609.8mm,年平均無霜期150-193天,年日照時數(shù)2262.2-2527.0h,太陽輻射總量5000-5600MJ/m2,蘋果生長季≥10℃積溫為2800~3040℃,日照時數(shù)為1020-1140h。這種氣候有利于蘋果的著色和甜度增加,因而該地蘋果在國內(nèi)屬優(yōu)質(zhì)果品,蘋果種植也是其主產(chǎn)果業(yè),2012年全市種植面積達78600hm2,產(chǎn)量達42933×104kg。姚玉壁等認(rèn)為慶陽市氣候宜以蘋果的種植最為有利,但是近年來氣候變異,暖冬現(xiàn)象日趨明顯,造成果樹萌動期提前,初春寒潮降溫天氣增加,晚霜凍危害出現(xiàn)頻繁,影響著果品的品質(zhì)和產(chǎn)量。為了估算災(zāi)害對果業(yè)造成的影響程度,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安排提供依據(jù),楊仕賢等、陳香等、李美榮等和許彥平等就不同氣象災(zāi)害對農(nóng)、林果業(yè)造成的危害進行評估,提出定性評估模式。由于氣象災(zāi)害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害程度具有地域性,同一強度的氣象指標(biāo)在不同的地域上造成的影響是不同的,筆者擬對此類評估模型及其參數(shù)進行驗證和修正,以期建立蘋果花期霜凍危害風(fēng)險模型用以對慶陽市蘋果花期受霜凍危害程度進行分析和評估,為果農(nóng)進行果園管理,提高蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)提供參考依據(jù)。
1資料和方法
1.1計算方法
文中用到的計算及數(shù)據(jù)分析均采用Excel電子表格中統(tǒng)計函數(shù)及數(shù)據(jù)分析工具。
1.2產(chǎn)量資料的處理
蘋果產(chǎn)量(1991-2012年)取自慶陽市統(tǒng)計局。慶陽市蘋果種植主要分布在正寧、寧縣、西峰、鎮(zhèn)原、慶城和合水6縣(區(qū)),且蘋果種植后基本是從第3年掛果,第5-6年是蘋果產(chǎn)量最高時期。該地蘋果種植面積也在不斷變化,每年有新增種植面積,也有老樹退化面積。因此采用單產(chǎn)進行氣象產(chǎn)量的分析不僅不同樹齡的產(chǎn)量有差異,而且不同果園的產(chǎn)量也有差異。因此,為消除此因素影響,對該地蘋果總產(chǎn)采用Excel電子表格中的二次曲線擬合方法進行分離,同時為消除空間上的差異,用相對氣象產(chǎn)量作為分析指標(biāo)。
Ys=(Y-Yt)/Yt……………………………………(1)
式中,Y為慶陽市蘋果總產(chǎn)(kg),Yt為趨勢產(chǎn)量(kg),Ys為相對氣象產(chǎn)量。
1.3蘋果開花期日期及花期遭受霜凍氣象資料
氣象資料取自相應(yīng)縣的國家氣候站。正寧、寧縣蘋果開花期一般在4月上旬至下旬,西峰、鎮(zhèn)原、慶城和合水縣蘋果開花期一般在4月中旬至5月上旬。由于蘋果的物候觀測資料不完整,正寧、寧縣、鎮(zhèn)原、慶城、合水這5個縣蘋果開花日期以調(diào)查和走訪群眾為主,西峰區(qū)蘋果開花期資料取自西峰農(nóng)業(yè)氣象試驗站觀測資料。蘋果花期受凍氣象指標(biāo)主要是最低氣溫<0℃持續(xù)天數(shù)、極端最低氣溫和平均最低氣溫。物候資料和氣象資料年代是同步的,其中西峰、正寧縣資料年代為1990-2012年,寧縣、鎮(zhèn)原、慶城、合水資料年代為2001-2012年。
2結(jié)果與分析
2.1致災(zāi)因子的確定
統(tǒng)計了各縣(區(qū))對應(yīng)開花期的極端最低氣溫、平均最低氣溫、最低氣溫<0℃持續(xù)天數(shù)、極端最低氣溫與<0℃持續(xù)天數(shù)積等因子進行兩兩組合后與蘋果的相對氣象產(chǎn)量進行回歸分析,建立蘋果花期霜凍危害影響因子與相對氣象產(chǎn)量的回歸模型(見式(2))。由此可知,慶陽市蘋果在花期受晚霜凍影響的主要因子是西峰區(qū)4月中旬至5月上旬極端最低氣溫和正寧縣4月極端最低氣溫。
式中,Ys為相對氣象產(chǎn)量,Tn西峰為西峰區(qū)4月中旬至5月上旬極端最低氣溫(℃),Tn正寧為正寧縣4月極端最低氣溫(℃)。
2.2開花期霜凍災(zāi)害風(fēng)險評估
2.2.1災(zāi)情指數(shù) 災(zāi)情風(fēng)險指數(shù)采用模型見式(3)。
P=H×V…………………………………………(3)
式中,P為災(zāi)情風(fēng)險指數(shù),H為相應(yīng)災(zāi)害的影響權(quán)重,V為相應(yīng)災(zāi)害等級值。實際工作中可按照災(zāi)害發(fā)生的概率設(shè)定可能等級,按損失的強度或根據(jù)災(zāi)害對其造成的災(zāi)情程度設(shè)定等級強度進行風(fēng)險評估。以蘋果花期西峰區(qū)4月中旬至5月上旬極端最低氣溫和正寧縣4月極端最低氣溫作為霜凍災(zāi)害發(fā)生的主要影響因子,作為蘋果開花期霜凍災(zāi)害風(fēng)險評估指標(biāo)(Pi)(見式(4))。
式中,Vij為蘋果花期霜凍災(zāi)害等級分值,i為1990-2012年各年份排序(i=1,2,…23);j為霜凍災(zāi)害2個風(fēng)險因子,j=1為西峰區(qū)4月中旬至5月上旬極端最低氣溫,j=2為正寧縣4月極端最低氣溫;Hi為相應(yīng)災(zāi)害因子的影響概率,即H1=[0.0129/(0.0129+0.0415)]×100%=24%,H2=76%。災(zāi)情指數(shù)(Pi)越大,表明蘋果花期受霜凍災(zāi)害危害越重,對蘋果產(chǎn)量影響就越大。
2.2.2分級標(biāo)準(zhǔn) 用逐年西峰4月中旬至5月上旬極端最低氣溫、正寧4月極端最低氣溫與其相應(yīng)因子<0年份的平均值之比作為災(zāi)情等級的分級標(biāo)準(zhǔn)。其比值<0的年份為無災(zāi),≥0的年份值按照數(shù)值的離散程度將災(zāi)情確定為輕、中和重3級。
依據(jù)災(zāi)情指數(shù)和分級標(biāo)準(zhǔn)得出該市霜凍災(zāi)害風(fēng)險因子評估指標(biāo)及災(zāi)害等級見表1。
2.2.3風(fēng)險評估 用蘋果逐年相對氣象產(chǎn)量與相對氣象產(chǎn)量為負(fù)值的年份平均值之比值作為災(zāi)情風(fēng)險評估指標(biāo)。該比值<0的年份為無災(zāi),比值≥0的年份按照該比值的離散程度將災(zāi)情依次確定為輕、中和重3級;同時利用(4)式計算出逐年的災(zāi)情指數(shù)P值,將災(zāi)情也按P值大小的離散程度依次確定為無、輕、中和重4級(表2)。根據(jù)表2計算了霜凍災(zāi)害評估等級及災(zāi)情調(diào)查與實際產(chǎn)量等級的對照情況(表3)。由表3可知,在所分析的23年中,蘋果相對氣候產(chǎn)量出現(xiàn)負(fù)值的年數(shù)是8年,評估中有災(zāi)年數(shù)是8年,評估準(zhǔn)確率達100%,無漏評年份。而指標(biāo)評估等級與產(chǎn)量實況等級差異較大,在出現(xiàn)災(zāi)害的8年中,僅有1990年和2003年的評估與產(chǎn)量實況一致,其余6年的評估等級與產(chǎn)量實況有差異。造成這種現(xiàn)象的主要原因與霜凍發(fā)生時蘋果所處的開花時期有關(guān),一般蘋果在開花初期,遇低溫霜凍危害較輕,在開花末期或坐果期遇低溫霜凍危害較重,特別是在坐果期遇到低溫霜凍時會造成絕收。如2006年霜凍評估級別為重,產(chǎn)量實況級別是中,霜凍發(fā)生在4月12日,此時蘋果處在開花始期;2010年指標(biāo)評估為重,產(chǎn)量實況級別是輕,霜凍發(fā)生在4月14日,此時蘋果處在現(xiàn)蕾期。
3結(jié)論與討論
慶陽市蘋果主產(chǎn)地位于南部和中部地區(qū),因此選取中部的西峰區(qū)和南部正寧縣的4月至5月上旬的極端最低氣溫資料能代表該地區(qū)霜凍出現(xiàn)時對蘋果的危害情況,且兩因子的影響權(quán)重分別達24%和76%。用此兩因子進行該市蘋果花期霜凍危害評估與其相對氣象產(chǎn)量進行對照,其趨勢完全一致的,因此用極端最低氣溫作為災(zāi)害評估因子,利用(4)式模型進行慶陽市霜凍災(zāi)害發(fā)生時對蘋果危害的評估是可行的。
用筆者建立的災(zāi)情指數(shù)模型進行趨勢評估與相對氣象產(chǎn)量是一致的,但用模型進行評估的等級與相對氣象產(chǎn)量的等級有差異,模型預(yù)測的等級比相對氣象產(chǎn)量得出的等級量要高。主要原因在于霜凍災(zāi)害出現(xiàn)后,由于不同果園所處的周圍環(huán)境、土壤肥力、管理措施等條件不同,同時不同果園災(zāi)后所采取的恢復(fù)措施也不一致,災(zāi)害對蘋果產(chǎn)量的影響程度就不同,因而災(zāi)情評估等級要視低溫霜凍發(fā)生時蘋果所處的開花時期及其果園的環(huán)境、管理措施等而定。若低溫霜凍出現(xiàn)在現(xiàn)蕾或開花始期,則評估所得的災(zāi)害等級比相對氣象產(chǎn)量等級高;若低溫霜凍出現(xiàn)在蘋果開花末期或坐果期,則評估等級與相對氣象產(chǎn)量等級基本吻合。這與許彥平等采用模型做的天水市蜜桃霜凍災(zāi)害等級的評估有差異,說明該模型在使用時應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境及管理措施等方面因素。今后還應(yīng)在蘋果開花的不同時期(即分現(xiàn)蕾期、開花始期、開花普遍期、開花末期、坐果期)對氣象因子和地理環(huán)境因子進行同時試驗,對模型進行修正。