庫爾勒香梨生態(tài)氣候適宜性分析及種植氣候區(qū)劃效益分析

劉兆旭，劉 晶

（1.中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，新疆 烏魯木齊 830002；2.新疆維吾爾自治區(qū)防雷減災(zāi)中心，新疆 烏魯木齊 830002；3.中亞大氣科學(xué)研究中心，新疆 烏魯木齊 830002）

庫爾勒市位于新疆維吾爾自治區(qū)的中部，地勢總體呈“北高南低、西高東低”的特點，總面積為7209.96 km2。氣候特點：晝夜溫差較大，冬天寒冷，夏天炎熱，降水量少，日照較充足，空氣干燥，春、夏季多風(fēng)沙天氣。庫爾勒地區(qū)地域遼闊，其地貌特征較為復(fù)雜，下墊面狀況多樣，受其影響，各地氣候具有顯著的區(qū)域性差異。氣候是影響植物生長及生態(tài)系統(tǒng)的重要因素［1-2］，氣象災(zāi)害也是影響植物生長的不穩(wěn)定因素［3］。日照、氣溫、降水量、有無霜凍期是影響香梨產(chǎn)量高低、品種優(yōu)劣的重要氣候因素［4-7］。林彩霞等［8］研究認(rèn)為，香梨的氣候適宜區(qū)主要在庫爾勒境內(nèi)，庫爾勒晝夜溫差大，具有豐富的熱能資源，因此產(chǎn)出的香梨品質(zhì)優(yōu)良；馮宇輝等［9］對庫爾勒香梨的產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行了研究；馬建江等［10］對庫爾勒香梨低產(chǎn)原因與增產(chǎn)措施等進(jìn)行了研究。近年來，隨著氣象數(shù)據(jù)的完善，香梨生態(tài)適宜性的指標(biāo)數(shù)據(jù)也更加完善。

近年來，隨著極端災(zāi)害天氣的增多，特別是氣象災(zāi)害對農(nóng)作物的影響凸顯出來［11-13］。本文利用新疆氣象局提供的地面及探空數(shù)據(jù)，對庫爾勒香梨的災(zāi)害概況及影響進(jìn)行了分析，對香梨的生態(tài)氣候適宜性進(jìn)行了分析，對香梨的種植效益進(jìn)行了評估，通過合理應(yīng)用豐富多樣的農(nóng)業(yè)氣候資源，最大限度地避免了不利氣候的影響，促進(jìn)了庫爾勒市經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展和農(nóng)民增收。

1 資料來源和方法

筆者選用了庫爾勒地區(qū)1980～2011年逐日氣溫、日照、降水量、風(fēng)速等氣象資料以及新疆地理信息數(shù)據(jù)，對庫爾勒香梨的主要氣候特征產(chǎn)生的災(zāi)害性影響進(jìn)行了深入分析，并對香梨的種植生態(tài)適宜性進(jìn)行了區(qū)劃分析。

本研究采用了“積分回歸”的方法進(jìn)行研究分析［12］，公式為：

式（1）中：i=1，2,…，n，n為樣本數(shù)；j=1，2,…，τ，τ為全生育期的生物時段，一般以旬為單位；xij(t)為各時段的氣候要素值；aj(t)為積分回歸系數(shù)，也稱作影響系數(shù)，是指氣候要素值每增加或降低1個單位，對最終產(chǎn)量的影響。

2 庫爾勒香梨生態(tài)氣候適宜性分析

2.1 香梨種植氣候特點分析

庫爾勒市年平均日照時數(shù)為2800～2900 h，東南部的塔克拉瑪干沙漠邊緣地帶是庫爾勒市日照時數(shù)最多的區(qū)域；庫爾勒市年平均氣溫11.4 ℃，年極端最高氣溫39.0 ℃，年極端最低氣溫-19.4 ℃；年平均氣溫的空間分布呈現(xiàn)出由沙漠邊緣地帶向山區(qū)遞減的特點。庫爾勒市降水量少，變率大；山區(qū)多，平原少；北部多，南部少。降水主要集中在5～9月；歷年平均降水量為30.5 mm，歷年最大降水量為118 mm，歷年最小降水量為21 mm；年降水量的空間分布格局與年平均氣溫大體相反，呈現(xiàn)“山區(qū)多，平原和沙漠邊緣地帶少”的特點。庫爾勒市歷年平均無霜期為174 d，初霜期為10月下旬，終霜期為次年3月初。無霜凍期的空間分布與年平均氣溫的相似，也呈現(xiàn)出由沙漠邊緣地帶向山區(qū)遞減的特點。

近年來，在全球變暖的背景下，庫爾勒氣候也呈現(xiàn)出逐漸變暖的趨勢，1979～2012年的年平均氣溫總體以0.359 ℃/10 a的傾向率呈顯著的上升趨勢，34年來已升高了1.2 ℃，然而，在這種背景下，庫爾勒香梨凍害發(fā)生的頻率卻有增加的趨勢。在1950～1960年間，庫爾勒出現(xiàn)了2次比較嚴(yán)重的香梨凍害（1954～1955年的冬季、1966～1967年的冬季），進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，一共發(fā)生了5次比較大范圍的香梨凍害［14］，基本上是2～4年一遇，致使香梨安全越冬受到嚴(yán)重影響（表1）。由于凍害具有災(zāi)害影響面積大、影響時間長的特點，凍害會使花芽凍傷、凍死，從而使產(chǎn)量大減，損失慘重，越冬凍害已成為香梨產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的第一大障礙。因此，應(yīng)開展庫爾勒市香梨種植的精細(xì)化氣候區(qū)劃工作，適應(yīng)氣候變化特點，科學(xué)安排和合理調(diào)整香梨的種植規(guī)模和種植區(qū)域，為促進(jìn)庫爾勒市香梨的產(chǎn)量穩(wěn)定提供科學(xué)依據(jù)。

表1 庫爾勒地區(qū)1966～2012年香梨樹冬季凍害情況

2.2 香梨氣象災(zāi)害分布特征

在庫爾勒地區(qū)，對香梨的品質(zhì)、產(chǎn)量有較大影響的氣象災(zāi)害主要是凍害、花期霜凍、大風(fēng)等。

2.2.1 越冬凍害分布特征 香梨的抗寒能力不強，根據(jù)香梨生物學(xué)特性，香梨凍害是由于氣溫低于香梨樹體耐受界限溫度時，樹體組織內(nèi)結(jié)冰，引起原生質(zhì)的脫水而使細(xì)胞死亡。通過凍害調(diào)查資料分析，當(dāng)最低氣溫低于-20 ℃時，香梨樹開始受凍；最低氣溫≤-25 ℃是香梨凍害輕重的界限溫度；最低氣溫≤-30 ℃是香梨有無生產(chǎn)力的界限溫度（表2）。對香梨生存有重要影響的因素主要是冬季休眠期的低溫期。冬季前期溫度高，抗寒鍛煉時間短，冷空氣出現(xiàn)時間早，凍害發(fā)生的可能性就大。凍害發(fā)生程度的輕重，不僅與最低氣溫有關(guān)，更與低溫持續(xù)的時間密切相關(guān)，幾次大的凍害都是在低于-20 ℃日達(dá)數(shù)10 d以上情況下發(fā)生的。同時，香梨的立地條件不同受凍害程度也不同，低洼地、沙礫土壤的梨樹受凍害較重；防護(hù)林健全、植被密蔽的區(qū)域梨樹受凍較輕；新開墾的偏遠(yuǎn)荒地受凍害程度比多年的熟地嚴(yán)重。在田間管理上，有機肥投入少而化肥過多、負(fù)載量過大、秋末控水不及時、間作棉花等作物、病蟲害嚴(yán)重等類型的果園，凍害更為嚴(yán)重。此外，每次香梨凍害都伴隨有穩(wěn)定的地面積雪，積雪使地面反射率增大，氣溫難以快速回升，強化了局地低溫的維持，樹干上積雪的晝夜反復(fù)凍融，加重了凍害的發(fā)生。

表2 香梨受凍各界限溫度及受害情況

根據(jù)對歷年香梨凍害資料的統(tǒng)計分析，庫爾勒香梨凍害比較嚴(yán)重的地區(qū)主要分布在上戶鎮(zhèn)哈拉蘇農(nóng)場的29團(tuán)和30團(tuán)及庫爾楚園藝場這一帶。上述地區(qū)主要位于庫爾勒偏西約50 km的地帶，這里屬于天山南麓山前的一個低洼區(qū)，地勢低、風(fēng)速比較小，且冷空氣堆積不易擴散［15］。該地區(qū)以北是戈壁荒灘，干旱且沒有植被，輻射降溫比較明顯，冷空氣持續(xù)時間、強度都高于周邊地區(qū)，故凍害最為嚴(yán)重。但是周邊梨園的地勢比較高、防護(hù)林也比較密集、土壤質(zhì)地很好，因而所遭受的凍害較輕。

根據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果，庫爾勒市地區(qū)最低氣溫≤-22 ℃是香梨凍害輕重的界限溫度，在海拔高度900～1000 m的帶狀范圍內(nèi)冬季極端最低氣溫最高，極端最低氣溫一般 在-22～-20 ℃（90%保證率），900 m以下以及1000～1200 m的丘陵、低山地帶極端最低氣溫一般為-25～-22 ℃，海拔高度在1200 m以上的區(qū)域極端最低氣溫一般為-25 ℃以下，其中，海拔1200 m以上的中山帶及高山帶可低至-30℃以下。

從歷史極端低溫變化來看，歷年凍害基本都是由于低溫造成的。庫爾勒大概每10年會出現(xiàn)一次比較大的凍害，其中庫爾勒市大墩子村1954年冬季極端低溫達(dá)到-30.7 ℃。造成低溫凍害的主要原因是由于極端最低氣溫和持續(xù)低溫的時間長［16］。在2002～2003、2007～2008、2010～2011、2012～2013年的冬季，極端最低溫度均在-22 ℃以下且持續(xù)時間長，使得庫爾勒香梨出現(xiàn)了較大的凍害。經(jīng)統(tǒng)計分析，凍害的最低溫度是-22 ℃，大樹主桿發(fā)生凍害的溫度是-25 ℃；當(dāng)達(dá)到-30 ℃時整株樹會凍死。持續(xù)時間越長，凍害越嚴(yán)重。

2.2.2 大風(fēng)災(zāi)害分布特征 庫爾勒市一年四季均會出現(xiàn)大風(fēng)，在作物生長季的4～9月出現(xiàn)頻率更多。平原地區(qū)4～9月一般出現(xiàn)9～15 d大風(fēng)天氣，山區(qū)可多至16～38 d大風(fēng)天氣（圖1）。

圖1 庫爾勒市大風(fēng)日數(shù)分布圖

大風(fēng)和風(fēng)沙氣候會對庫爾勒地區(qū)香梨的花期、幼果期以及香梨成熟采摘期造成影響。庫爾勒八級以上大風(fēng)天氣往往伴有沙塵，一方面會影響昆蟲傳粉，同時也會造成空氣濕度降低，柱頭變干，柱頭被塵土覆蓋后變干減少光合作用，影響坐果［17］。如果在幼果膨大的初始期遇到大風(fēng)天氣，果皮表面的組織就會遭到破壞，產(chǎn)生褐斑，這會嚴(yán)重影響香梨的品質(zhì)，導(dǎo)致即使庫爾勒香梨產(chǎn)量達(dá)到要求但果品質(zhì)量不高。如：2001年的春季大風(fēng)天氣導(dǎo)致很多香梨果皮的表面產(chǎn)生斑點，雖然產(chǎn)量很高，但是質(zhì)量卻不高，造成了較大的經(jīng)濟損失。在8～9月，果實成熟前，香梨已成果，如果此時出現(xiàn)大風(fēng)天氣，則會造成大量落果，對香梨產(chǎn)量有很大影響。在20世紀(jì)90年代特別是1995和1997年的秋季，大風(fēng)天氣使已經(jīng)成熟的香梨大量落果，由于缺少防風(fēng)措施使得梨園損失相當(dāng)慘重。這2年的香梨產(chǎn)量減產(chǎn)了10%。庫爾勒地區(qū)災(zāi)害性大風(fēng)天氣每年都有發(fā)生，并且多發(fā)于春季和秋季，對香梨危害比較嚴(yán)重。

2.3 香梨的生長發(fā)育與氣候

香梨比較喜光和干燥，耐高溫，抗寒力不好，對土壤肥力的要求不高。庫爾勒市光照資源豐富，能夠滿足香梨對光照條件的要求。雖然降水稀少，但因為境內(nèi)流經(jīng)塔里木河，年徑流量高達(dá)33億m3，另外，孔雀河平均年徑流量也達(dá)到11.8億m3，為灌溉滿足香梨對水分的需求奠定了基礎(chǔ)。因此，溫度條件是對香梨生長發(fā)育、產(chǎn)量形成和品質(zhì)優(yōu)劣影響最直接的氣候因子。

庫爾勒香梨的年生長周期（表3）從3月上旬一直持續(xù)到11月中旬，芽膨大和秋季落葉始期約在日平均氣溫10.0 ℃左右，開花至果實成熟期約在日平均氣溫≥15.0 ℃的時段內(nèi)，生長期約需≥10℃積溫3400 ℃·d以上。

表3 庫爾勒市香梨物候期

營養(yǎng)生長貫穿于香梨的全生育期，其中4月下旬至6月底的新梢生長期對香梨產(chǎn)量和品質(zhì)影響最大。另外，果實采收后至落葉前的營養(yǎng)生長關(guān)系到翌年早春芽的生長和開花的質(zhì)量，此時段也是重要的營養(yǎng)生長期。香梨的營養(yǎng)生長要求日平均氣溫≥10.0 ℃，該階段持續(xù)時間長、溫度高、光照充足，有利于香梨的營養(yǎng)生長，反之，低溫寡照則不利于香梨的營養(yǎng)生長。

2.3.1 香梨生殖生長與氣候的關(guān)系 香梨的生殖生長包括開花受精、幼果發(fā)育、果實膨大和果實成熟4個階段，也是對環(huán)境條件反應(yīng)的敏感時期。統(tǒng)計分析表明，庫爾勒香梨開花期的遲早與香梨果實產(chǎn)量呈顯著（P=0.05）的負(fù)相關(guān)，即開花較早的年份香梨的產(chǎn)量一般相對較高，反之，則產(chǎn)量較低，就多年平均而言，香梨始花期每提早1 d，香梨單產(chǎn)將增加280 kg/hm2。盡管其成因還有待進(jìn)一步研究，但該現(xiàn)象對開展香梨產(chǎn)量年景預(yù)測等具有一定參考意義。庫爾勒香梨開花期多在4月上旬，但年際間差異很大，近30年來，最晚的年份和最早的年份開花始期相差了17 d。統(tǒng)計分析表明，庫爾勒香梨開花期的早晚主要受前期溫度條件的影響，其中，3月份平均氣溫以及1月中旬平均氣溫對香梨開花期遲早的影響尤為明顯（圖2）。3月份平均氣溫每偏高1.0 ℃，香梨開花始期將提早2 d；冬季最冷的時段1月中旬的平均氣溫每偏高1.0℃，香梨開花始期將提早1 d。

圖2 香梨開花始期與3月份平均氣溫和1月中旬平均氣溫相關(guān)關(guān)系

庫爾勒香梨花粉一般在氣溫低于10.0 ℃時基本上不會萌發(fā)，超過30.0 ℃時柱頭易干枯。因此，開花期的溫度應(yīng)在10.0～30.0 ℃范圍內(nèi)，最適宜溫度為15.0～25.0 ℃。庫爾勒香梨開花期平均氣溫多在15.0℃左右，處于適宜溫度的下限，偶受霜凍危害。

庫爾勒香梨果實生長發(fā)育期為4月下旬～9月上、中旬，期間日平均氣溫基本≥20.0 ℃。在日平均氣溫15.0～26.0 ℃范圍內(nèi)，氣溫與香梨果實的生長速度呈正相關(guān)關(guān)系，日平均氣溫在24.0～26.0 ℃時，生長速度最快。庫爾勒香梨的果實膨大期一般在6月下旬～8月中旬，該時期的平均氣溫一般都在24.0～27.0 ℃，對果實生長十分有利。

2.3.2 近34年庫爾勒香梨產(chǎn)量變化與氣候的關(guān)系從圖3a可知，從1979～2012年間，庫爾勒市香梨的總產(chǎn)量呈明顯上升的趨勢。20世紀(jì)70年代末至80年代初庫爾勒香梨總產(chǎn)量為3000～4000 kg/hm2，至2010年前后已增至16000～18000 kg/hm2，這說明栽培技術(shù)的改進(jìn)是近34年庫爾勒香梨產(chǎn)量提高的重要因素［20］。但是氣候條件的差異也對庫爾勒香梨的產(chǎn)量產(chǎn)生了重要影響，從圖3b可以看出，這34年間的氣候產(chǎn)量波動十分明顯，波動范圍基本保持在1484～6401 kg/hm2，尤其是在20世紀(jì)90年代后期波動強度的增長趨勢更加明顯，這說明氣候變化使香梨產(chǎn)量年際間變化的不穩(wěn)定性有增強的趨勢。

圖3 1979～2012年庫爾勒市香梨實際產(chǎn)量、趨勢產(chǎn)量（a）和氣候產(chǎn)量（b）的變化

2.3.3 近34年庫爾勒市氣溫變化及其對香梨產(chǎn)量的影響 受太陽輻射強度周年變化以及大氣環(huán)流、地理環(huán)境因素的綜合影響，庫爾勒市香梨生長季的多年平均溫度條件也呈現(xiàn)出具有規(guī)律的周期性變化（表3、圖4），從11月上旬香梨樹落葉并逐漸進(jìn)入休眠期開始至隆冬的1月上、中旬，氣溫由5.7 ℃迅速下降至-7.0 ℃，之后，氣溫逐漸回升，至7月中、下旬升至香梨生長季的旬平均氣溫最高值27.2 ℃，之后氣溫又開始逐漸下降，至9月上旬香梨成熟時旬平均氣溫為22.0 ℃。

圖4 庫爾勒市香梨生長季平均氣溫的旬際變化

1979～2012年，庫爾勒市年平均氣溫以0.359℃/10 a的傾向率呈極顯著（P＜0.01）的上升趨勢，氣候變暖十分明顯。1979～2012年，庫爾勒市年平均氣溫以0.359 ℃/10 a的傾向率呈極顯著（P＜0.01）的上升趨勢，氣候變暖十分明顯。但是這34年的香梨生長周期各時段的平均氣溫變化還具有一定的差異性（圖5），在秋末冬初以及次年2月上旬至9月上旬的平均氣溫總體上呈明顯上升的趨勢，期間各旬平均氣溫變化傾向率在-0.067～1.284 ℃/10 a，絕大多數(shù)的旬平均氣溫上升趨勢通過了P＜0.05的顯著水平。但12月中旬～次年1月下旬平均氣溫卻總體呈降低趨勢，各旬平均氣溫變化傾向率為0.088～0.551 ℃/10 a，其中，1月下旬平均氣溫的下降（傾向率為-0.551℃/10 a）通過了P＜0.01的極顯著水平。

圖5 1979～2012年庫爾勒市年平均氣溫變化

氣溫變化對香梨產(chǎn)量也有一定的影響。香梨的生長周期主要是在11月上旬至次年的9月上旬，可分為休眠期、生長發(fā)育期、果實成熟期3個階段。從各旬平均氣溫對庫爾勒香梨產(chǎn)量的影響變化趨勢可以發(fā)現(xiàn)（圖6），休眠期中各旬的平均氣溫對香梨產(chǎn)量的影響系數(shù)是44.3～174.2 kg/（hm2·℃），其中12月中旬至次年2月下旬的影響系數(shù)處于一個最大的階段，影響系數(shù)高達(dá)160.0～174.2 kg/（hm2·℃），因此，可以確定12月中旬至次年2月下旬是氣溫對香梨影響的關(guān)鍵時期。這是因為庫爾勒冬季的氣溫處于較低的時期，對香梨越冬會造成一定影響，這就需要使溫度適當(dāng)偏高一些，香梨越冬才會更安全，這對春季香梨樹的早發(fā)、提高香梨的產(chǎn)量都有很重要的意義。香梨的生長發(fā)育期（3月中旬～8月中旬）各旬的平均氣溫對香梨量產(chǎn)影響較小，影響系數(shù)基本維持在-30.8～28.7.0 kg/（hm2·℃），說明在該階段溫度條件是非常適宜香梨生長發(fā)育的。果實成熟期（8月下旬～9月上旬）庫爾勒年平均氣溫一般為22.0～24.6 ℃，這個時段的氣溫就需要適當(dāng)?shù)钠鸵恍?，可以延長果實生長、成熟時間，減少水分的蒸發(fā)，保證石細(xì)胞少，對提高香梨的產(chǎn)量和品質(zhì)有利，該階段的影響系數(shù)為-88.1～182.6 kg/（hm2·℃）。

對比香梨在生長季各旬平均氣溫對香梨產(chǎn)量的影響、各旬平均氣溫變化的分布情況（圖6）可以看出，香梨休眠期，尤其是隆冬的12月中旬至次年2月下旬平均氣溫對香梨產(chǎn)量的影響一般為正效應(yīng)，但12月中旬至次年2月下旬平均氣溫總體呈下降趨勢，供需趨勢相悖，說明該階段的氣溫變化對香梨產(chǎn)量的提高將造成不利影響。主要生長發(fā)育階段（3月中旬～8月中旬）氣溫的變化對香梨產(chǎn)量的影響會很小，這時各旬氣溫處于一個上升趨勢，但是對香梨量產(chǎn)不會產(chǎn)生大的影響。果實的成熟期（8月下旬～9月上旬）的氣溫對香梨量產(chǎn)的影響為負(fù)效應(yīng)。

圖6 香梨生長季各旬平均氣溫傾向率及旬平均氣溫對香梨產(chǎn)量影響系數(shù)的變化

通過分析1979～2012年庫爾勒市香梨氣候產(chǎn)量與生長季各時段溫度條件的相關(guān)系數(shù)（表4）可以看出，香梨氣候產(chǎn)量與整個生長季內(nèi)平均氣溫以及年內(nèi)≥5 ℃、≥10 ℃、≥15 ℃、≥20 ℃界限積溫的相關(guān)關(guān)系均不顯著，但與1月中、下旬，3月中、下旬平均氣溫，1月和越冬期間極端最低氣溫以及越冬期＜0 ℃負(fù)積溫呈顯著的正相關(guān)，這也說明了越冬時期的溫度條件是影響香梨產(chǎn)量的重要因素，萌芽的開放期、果實的成熟期溫度對香梨產(chǎn)量有一定程度的影響。而香梨生長期≥5 ℃、≥10 ℃、≥15 ℃、≥20 ℃界限積溫均基本能滿足香梨生長發(fā)育的需求。

使用逐步回歸法建立表4中達(dá)到P＜0.05以上顯著水平的各氣候因子與香梨氣候產(chǎn)量間的 “最優(yōu)”回歸模型，公式為：

表4 庫爾勒市香梨氣候產(chǎn)量與生長季各要素的相關(guān)系數(shù)表

式（2）中：X1為1月中、下旬平均氣溫（℃）；X2為3月中、下旬平均氣溫（℃）；X3為9月上旬平均氣溫（℃）。

使用公式（2）計算出的1979～2012年庫爾勒香梨的氣候產(chǎn)量對實際氣候產(chǎn)量具有較好的模擬效果（圖7），說明公式（2）可應(yīng)用于庫爾勒市香梨年景預(yù)測以及產(chǎn)量預(yù)報的實際工作之中。

圖7 1979～2012年庫爾勒香梨的氣候產(chǎn)量與模擬氣候產(chǎn)量逐年演變情況

3 香梨種植氣候區(qū)劃分析

3.1 香梨種植氣候區(qū)劃指標(biāo)

香梨越冬期溫度條件是影響庫爾勒市香梨安全越冬和產(chǎn)量高低的主要氣候因素，生長發(fā)育期間的熱量條件對香梨產(chǎn)量也有一定影響。因此，綜合分析各項氣象條件的影響結(jié)果，結(jié)合前人的研究成果［4-8］確定了庫爾勒香梨的氣候區(qū)劃指標(biāo)（表5、表6），并按照最適宜、適宜、次適宜和不適宜進(jìn)行分級。

表5 香梨種植氣候區(qū)劃因子及指標(biāo)

表6 各界限溫度出現(xiàn)頻率

3.2 香梨區(qū)劃方法

庫爾勒香梨的區(qū)劃使用的地理信息資料是1∶50000的新疆基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)。運用了GIS技術(shù)將1∶50000等高線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成高分辨率數(shù)字地形模型（DEM），在此基礎(chǔ)上與氣候因子進(jìn)行空間分析建模，進(jìn)行區(qū)劃結(jié)果分級。

因為考慮不同的因子在區(qū)劃評價所占比例有所不同，故對不同的區(qū)劃因子賦予不同權(quán)重，對隸屬的計算結(jié)果進(jìn)行加權(quán)平均得到了綜合區(qū)劃指標(biāo)［21］，并確定香梨精細(xì)化農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃（圖8）。

圖8 庫爾勒市香梨種植氣候區(qū)劃

3.3 庫爾勒香梨區(qū)劃結(jié)果

3.3.1 最適宜種植區(qū) 包括恰爾巴克鄉(xiāng)、托布力其鄉(xiāng)、鐵克其鄉(xiāng)、蘭干鄉(xiāng)、阿瓦提鄉(xiāng)、英下鄉(xiāng)、和什力克鄉(xiāng)、哈拉玉群鄉(xiāng)等以南區(qū)域。本區(qū)域熱量資源豐富，≥10 ℃積溫在3800 ℃·d以上，≥20 ℃積溫也在2500 ℃·d以上，生長期間積溫最豐富，熱量資源與香梨果實生長期配合最佳，能夠充分滿足香梨生長發(fā)育需要。但是，冬季偶有-22～-20 ℃以下低溫氣候，有輕度凍害發(fā)生。

3.3.2 次適宜種植區(qū) 包括庫爾勒、上戶鎮(zhèn)、28團(tuán)、29團(tuán)、29團(tuán)9連、29團(tuán)10連、29團(tuán)3連、30團(tuán)場、30團(tuán)8連等。本區(qū)域≥10 ℃積溫在3300～3800℃·d之間，≥20 ℃積溫在1900～2500 ℃·d之間，熱量資源能夠充分滿足香梨生長發(fā)育需要；具備較好的香梨栽植環(huán)境資源。但冬季偶有-25～-22℃以下低溫氣候，有輕到中度凍害，同時又有大風(fēng)危害。該區(qū)域應(yīng)注意種植防風(fēng)林帶。

3.3.3 適宜種植區(qū) 包括30團(tuán)10連、30團(tuán)磚瓦廠等以北山前沖擊平原地帶，本區(qū)域香梨生長期≥10 ℃積溫在2500～3300 ℃·d之間，≥20 ℃積溫在1200～1900 ℃·d之間，光熱資源基本能滿足香梨生長發(fā)育的需求。但主要不利因子是冬季≤-25℃以下的低溫，約5年一遇，造成該區(qū)域香梨出現(xiàn)中到重度以上凍害。該區(qū)域需采取保護(hù)栽培和選擇抗寒品種相結(jié)合模式，可適當(dāng)種植。

4 香梨種植效益分析

4.1 科學(xué)安排香梨種植區(qū)域

近34年來庫爾勒市的氣候具有明顯的變化，這些變化對香梨種植和生產(chǎn)既有有利的方面，也有不利的影響。

4.1.1 大風(fēng)和冰雹日數(shù)顯著減少 香梨生長發(fā)育期間，尤其是開花至果實成熟期間若遇大風(fēng)天氣易導(dǎo)致落花、落果，從而影響產(chǎn)量。1979～2012年庫爾勒市4～9月平均大風(fēng)日數(shù)為14.5 d，但34年來大風(fēng)日數(shù)呈顯著減少趨勢，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以來，4～9月大風(fēng)日數(shù)明顯減少（圖9），2000～2012年4～9月平均大風(fēng)日數(shù)為10.1 d，較1979～1999年平均（17.2 d）減少了7 d。開花至果實成熟期間的4～9月大風(fēng)日數(shù)的減少對香梨生產(chǎn)有利。

庫爾勒市冰雹出現(xiàn)次數(shù)較少，1979～2012年的34年間，香梨開花至果實成熟期的4～9月共出現(xiàn)冰雹13次，平均每年僅出現(xiàn)0.38次，但由于冰雹具有突發(fā)性強、對農(nóng)業(yè)的破壞性大等特點，一旦發(fā)生將會對香梨生長發(fā)育，尤其對果實膨大至成熟期的香梨生產(chǎn)造成嚴(yán)重的破壞，給果農(nóng)帶來很大損失，如1998年庫爾勒市部分地區(qū)受冰雹災(zāi)害的影響，香梨產(chǎn)量銳減了60%左右。然而近34年來庫爾勒市冰雹出現(xiàn)次數(shù)呈顯著減少趨勢（圖9），尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以來4～9月冰雹發(fā)生次數(shù)明顯減少，2000～2012年的13年里僅發(fā)生了1次，因此對香梨生產(chǎn)有利。

圖9 1979～2012年庫爾勒市4～9月大風(fēng)、冰雹日數(shù)變化

4.1.2 庫爾勒地區(qū)≥10 ℃和≥15 ℃積溫明顯增多 香梨的營養(yǎng)生長期一般在日均溫≥10 ℃期間進(jìn)行，果實生長期則在≥15 ℃期間完成，因此，≥10 ℃和≥15 ℃積溫是衡量一個地區(qū)熱量條件對香梨生長發(fā)育和產(chǎn)量形成適宜程度的重要指標(biāo)。受全球氣候變暖的影響，1979～2012年庫爾勒市≥10 ℃和≥15 ℃積溫呈明顯增多趨勢（圖10），2000～2012年較1979～1999年，≥10 ℃和≥15 ℃積溫分別增多了200和300 ℃·d，這相當(dāng)于在梨樹安全越冬有保障的前提下，庫爾勒香梨可種植區(qū)域的海拔上限向高海拔區(qū)域提升了100～120 m，香梨的可種植區(qū)域增大。

圖10 1979～2012年庫爾勒市≥10 ℃和≥15 ℃積溫變化

4.1.3 香梨越冬條件并未得到改善 冬季極端最低氣溫、負(fù)積溫以及最冷時節(jié)的1月中、下旬的平均氣溫是體現(xiàn)冬季寒冷程度、評價果樹越冬安全性的重要指標(biāo)。然而，在全球氣候變暖的背景下，1979～2012年庫爾勒市冬季極端最低氣溫和負(fù)積溫卻均未出現(xiàn)升高趨勢（圖11a、圖11b），1月中、下旬的平均氣溫甚至還出現(xiàn)了降低的趨勢（圖11c），這說明庫爾勒香梨的安全越冬條件并未得到改善，冬季低溫對香梨安全越冬的影響仍是制約香梨高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵因素。

圖11 1979～2012年庫爾勒市冬季極端最低氣溫（a）、負(fù)積溫（b）和1月中、下旬平均氣溫（c）變化

4.1.4 香梨成熟期氣溫升高對產(chǎn)量的形成不利 庫爾勒香梨果實成熟期（8月下旬～9月上旬）多年平均氣溫為22.0～24.6 ℃，如果在該階段氣溫適當(dāng)?shù)钠鸵恍?，可以延長香梨的生長和成熟時間，使香梨香味濃郁，汁多甘甜，石細(xì)胞少，對提高香梨產(chǎn)量和品質(zhì)有利。然而，1979～2012年庫爾勒市8月下旬～9月上旬平均氣溫卻呈現(xiàn)顯著的升高趨勢（圖12），對香梨產(chǎn)量和品質(zhì)均會產(chǎn)生一定影響。

圖12 1979～2012年庫爾勒市8月下旬～9月上旬平均氣溫變化

4.2 重視氣候變化對香梨品質(zhì)的影響

前人的大量科研成果和生產(chǎn)實踐［4-8］均證明，庫爾勒地區(qū)氣溫日較差大是香梨高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的主要氣候條件，然而，近34年受平均最低氣溫上升速率遠(yuǎn)大于平均最高氣溫的影響，庫爾勒香梨果實生長期（5～9月）的氣溫日較差總體呈減小趨勢（圖13），尤其是20世紀(jì)90年代以來減小趨勢更為明顯，2000～2012年5～9月的平均氣溫日較差較1990～2000年減小了1.2 ℃，從理論上來說，如此明顯的氣溫日較差變化必將對庫爾勒香梨的產(chǎn)量尤其是品質(zhì)產(chǎn)生不可忽視的影響。另外，香梨果實生長期氣溫的升高也將對香梨品質(zhì)產(chǎn)生一定影響，因此，深入探討氣候變化對庫爾勒香梨產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，并采取科學(xué)有效的應(yīng)對措施是保持庫爾勒香梨優(yōu)異品質(zhì)經(jīng)久不衰的重要前提。

圖13 1979～2012年庫爾勒市5～9月平均氣溫日較差變化

4.3 因地制宜地發(fā)展多種林果的種植

庫爾勒市地域廣闊，氣候類型多樣，為多種林果的栽培提供了得天獨厚的氣候資源條件，除香梨外，庫爾勒市大部分地區(qū)的氣候也適宜大棗、杏、蟠桃和釀酒葡萄等特色林果的栽培，因此，根據(jù)各種林果的生物學(xué)特性及其對氣候條件的要求，因地制宜地發(fā)展多種多樣的林果，對充分合理地應(yīng)用豐富多樣的農(nóng)業(yè)氣候資源，最大限度地避免不利氣候的影響，促進(jìn)庫爾勒市經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展和農(nóng)民增收都具有十分重要的意義。例如，大棗和杏具有較香梨更耐冬季低溫、耐干旱、耐風(fēng)沙、耐瘠薄的特性，因此，沙漠、戈壁邊緣地帶的部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)和團(tuán)場應(yīng)將優(yōu)質(zhì)大棗和杏的種植作為該區(qū)域林果發(fā)展的主栽林種；蟠桃對熱量條件的需求略少于香梨，但其耐冬季低溫的能力較弱，因此，防止冬季凍害是蟠桃栽培需重點關(guān)注的問題；山前沖積平原肥沃的土壤、溫和的氣候以及冬季逆溫條件對釀酒葡萄的種植更為有利。

5 討論與結(jié)論

本文選用的氣象資料是庫爾勒地區(qū)1980～2011年的逐日氣溫、日照、降水量、風(fēng)速等氣象資料以及新疆地理信息數(shù)據(jù)，采用了“積分回歸”的方法進(jìn)行研究分析，對庫爾勒地區(qū)近34年的積溫、冬季極端最低氣溫和平均氣溫的變化規(guī)律進(jìn)行了分析，并得到以下結(jié)論。

庫爾勒香梨果實生長發(fā)育期為4月下旬～9月上、中旬，期間日平均氣溫基本均≥20.0 ℃。在日平均氣溫15.0～26.0 ℃范圍內(nèi)氣溫與香梨果實的生長速度是呈正相關(guān)的關(guān)系，日平均氣溫24.0～26.0℃時生長速度最快。

庫爾勒香梨的果實膨大期一般在6月的下旬～8月的中旬，該時期的平均氣溫一般都在24.0～27.0 ℃，對果實生長十分有利。

庫爾勒香梨最適宜的種植區(qū)包括恰爾巴克鄉(xiāng)、托布力其鄉(xiāng)、鐵克其鄉(xiāng)、蘭干鄉(xiāng)、阿瓦提鄉(xiāng)、英下鄉(xiāng)、和什力克鄉(xiāng)、哈拉玉群鄉(xiāng)等以南區(qū)域。該區(qū)域熱量資源豐富，≥10 ℃積溫在3800 ℃·d以上，≥20 ℃積溫也在2500 ℃·d以上，生長期間積溫最豐富，熱量資源與香梨果實生長期配合最佳，能夠充分滿足香梨生長發(fā)育需要。但是，冬季偶有-22～-20 ℃以下低溫，有輕度凍害發(fā)生。

庫爾勒市地域廣闊，氣候類型多樣，為多種林果的栽培提供了得天獨厚的氣候資源條件，除香梨外，庫爾勒市大部分地區(qū)的氣候也適宜大棗、杏、蟠桃和釀酒葡萄等特色林果的栽培。因此，根據(jù)各種林果的生物學(xué)特性及其對氣候條件的要求，因地制宜地發(fā)展多種多樣的林果，對充分合理地應(yīng)用豐富多樣的農(nóng)業(yè)氣候資源，最大限度地避免不利氣候的影響，促進(jìn)庫爾勒市經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展和農(nóng)民增收都具有十分重要的意義。