庆阳市苹果花期霜冻灾害气象风险评估
2015-05-30张谋草姚晓红张红妮周忠文车向军杜军
张谋草 姚晓红 张红妮 周忠文 车向军 杜军
摘要：为了对当地苹果生产的防灾减灾提供参考依据，有必要对苹果花期霜冻灾害进行风险评估。对西峰农试站苹果开花日期观测资料及结合灾情调查资料运用统计学方法进行分析。结果表明，庆阳市苹果花期霜冻危害的致灾因子主要是西峰区4月中旬至5月上旬极端最低气温和正宁县4月极端最低气温，两因子的影响权重分别达24%和76%；进而建立了庆阳市苹果花期霜冻危害风险模型并计算了灾情指数。使用该模型对1990-2012年苹果花期霜冻灾害风险评估结果与相对气象产量进行对照分析，表明灾情趋势完全一致，且灾情等级有差异，即发生霜冻危害程度与苹果所处的开花时期有关：苹果开花初期遇低温霜冻时危害较轻，开花末期或坐果期遇低温霜冻则危害较重。评估结果与实际吻合，所得模型具有客观实用性。
关键词：庆阳市；苹果花期；霜冻；风险评估
中图分类号：S166
文献标志码：A
论文编号：2014-0594
0引言
近年来气候变化对中国种植业结构带来了一定的影响，为了应对气候的这种变化，合理利用气候资源，人们在种植业结构调整等方面进行了大量研究，刘德祥等、邓振镛等和王鹤龄等认为宜将过去以粮为主的格局向粮、经等多种种植的格局转变。庆阳市种植业结构也由过去以粮为主的单一种植结构向以粮、牧、林果等多种种植结构形式的转变。庆阳市属北温带半湿润、半干旱气候过渡区，属干旱、半干旱大陆性气候，光、热、水在年内时空分配不均，形成了冬冷多晴，夏热雨丰的气候特点。该地年平均气温8.7～10.0℃，年降水量409.5-609.8mm，年平均无霜期150-193天，年日照时数2262.2-2527.0h，太阳辐射总量5000-5600MJ/m2，苹果生长季≥10℃积温为2800～3040℃，日照时数为1020-1140h。这种气候有利于苹果的着色和甜度增加，因而该地苹果在国内属优质果品，苹果种植也是其主产果业，2012年全市种植面积达78600hm2，产量达42933×104kg。姚玉壁等认为庆阳市气候宜以苹果的种植最为有利，但是近年来气候变异，暖冬现象日趋明显，造成果树萌动期提前，初春寒潮降温天气增加，晚霜冻危害出现频繁，影响着果品的品质和产量。为了估算灾害对果业造成的影响程度，为农业生产安排提供依据，杨仕贤等、陈香等、李美荣等和许彦平等就不同气象灾害对农、林果业造成的危害进行评估，提出定性评估模式。由于气象灾害对农业生产的危害程度具有地域性，同一强度的气象指标在不同的地域上造成的影响是不同的，笔者拟对此类评估模型及其参数进行验证和修正，以期建立苹果花期霜冻危害风险模型用以对庆阳市苹果花期受霜冻危害程度进行分析和评估，为果农进行果园管理，提高苹果产量和品质提供参考依据。
1资料和方法
1.1计算方法
文中用到的计算及数据分析均采用Excel电子表格中统计函数及数据分析工具。
1.2产量资料的处理
苹果产量（1991-2012年）取自庆阳市统计局。庆阳市苹果种植主要分布在正宁、宁县、西峰、镇原、庆城和合水6县（区），且苹果种植后基本是从第3年挂果，第5-6年是苹果产量最高时期。该地苹果种植面积也在不断变化，每年有新增种植面积，也有老树退化面积。因此采用单产进行气象产量的分析不仅不同树龄的产量有差异，而且不同果园的产量也有差异。因此，为消除此因素影响，对该地苹果总产采用Excel电子表格中的二次曲线拟合方法进行分离，同时为消除空间上的差异，用相对气象产量作为分析指标。
Ys=（Y-Yt）/Yt……………………………………（1）
式中，Y为庆阳市苹果总产（kg），Yt为趋势产量（kg），Ys为相对气象产量。
1.3苹果开花期日期及花期遭受霜冻气象资料
气象资料取自相应县的国家气候站。正宁、宁县苹果开花期一般在4月上旬至下旬，西峰、镇原、庆城和合水县苹果开花期一般在4月中旬至5月上旬。由于苹果的物候观测资料不完整，正宁、宁县、镇原、庆城、合水这5个县苹果开花日期以调查和走访群众为主，西峰区苹果开花期资料取自西峰农业气象试验站观测资料。苹果花期受冻气象指标主要是最低气温<0℃持续天数、极端最低气温和平均最低气温。物候资料和气象资料年代是同步的，其中西峰、正宁县资料年代为1990-2012年，宁县、镇原、庆城、合水资料年代为2001-2012年。
2结果与分析
2.1致灾因子的确定
统计了各县（区）对应开花期的极端最低气温、平均最低气温、最低气温<0℃持续天数、极端最低气温与<0℃持续天数积等因子进行两两组合后与苹果的相对气象产量进行回归分析，建立苹果花期霜冻危害影响因子与相对气象产量的回归模型（见式（2））。由此可知，庆阳市苹果在花期受晚霜冻影响的主要因子是西峰区4月中旬至5月上旬极端最低气温和正宁县4月极端最低气温。
式中，Ys为相对气象产量，Tn西峰为西峰区4月中旬至5月上旬极端最低气温（℃），Tn正宁为正宁县4月极端最低气温（℃）。
2.2开花期霜冻灾害风险评估
2.2.1灾情指数 灾情风险指数采用模型见式（3）。
P=H×V…………………………………………（3）
式中，P为灾情风险指数，H为相应灾害的影响权重，V为相应灾害等级值。实际工作中可按照灾害发生的概率设定可能等级，按损失的强度或根据灾害对其造成的灾情程度设定等级强度进行风险评估。以苹果花期西峰区4月中旬至5月上旬极端最低气温和正宁县4月极端最低气温作为霜冻灾害发生的主要影响因子，作为苹果开花期霜冻灾害风险评估指标（Pi）（见式（4））。
式中，Vij为苹果花期霜冻灾害等级分值，i为1990-2012年各年份排序（i=1，2，…23）；j为霜冻灾害2个风险因子，j=1为西峰区4月中旬至5月上旬极端最低气温，j=2为正宁县4月极端最低气温；Hi为相应灾害因子的影响概率，即H1=[0.0129/（0.0129+0.0415）]×100%=24%，H2=76%。灾情指数（Pi）越大，表明苹果花期受霜冻灾害危害越重，对苹果产量影响就越大。
2.2.2分级标准 用逐年西峰4月中旬至5月上旬极端最低气温、正宁4月极端最低气温与其相应因子<0年份的平均值之比作为灾情等级的分级标准。其比值<0的年份为无灾，≥0的年份值按照数值的离散程度将灾情确定为轻、中和重3级。
依据灾情指数和分级标准得出该市霜冻灾害风险因子评估指标及灾害等级见表1。
2.2.3风险评估 用苹果逐年相对气象产量与相对气象产量为负值的年份平均值之比值作为灾情风险评估指标。该比值<0的年份为无灾，比值≥0的年份按照该比值的离散程度将灾情依次确定为轻、中和重3级；同时利用（4）式计算出逐年的灾情指数P值，将灾情也按P值大小的离散程度依次确定为无、轻、中和重4级（表2）。根据表2计算了霜冻灾害评估等级及灾情调查与实际产量等级的对照情况（表3）。由表3可知，在所分析的23年中，苹果相对气候产量出现负值的年数是8年，评估中有灾年数是8年，评估准确率达100%，无漏评年份。而指标评估等级与产量实况等级差异较大，在出现灾害的8年中，仅有1990年和2003年的评估与产量实况一致，其余6年的评估等级与产量实况有差异。造成这种现象的主要原因与霜冻发生时苹果所处的开花时期有关，一般苹果在开花初期，遇低温霜冻危害较轻，在开花末期或坐果期遇低温霜冻危害较重，特别是在坐果期遇到低温霜冻时会造成绝收。如2006年霜冻评估级别为重，产量实况级别是中，霜冻发生在4月12日，此时苹果处在开花始期；2010年指标评估为重，产量实况级别是轻，霜冻发生在4月14日，此时苹果处在现蕾期。
3结论与讨论
庆阳市苹果主产地位于南部和中部地区，因此选取中部的西峰区和南部正宁县的4月至5月上旬的极端最低气温资料能代表该地区霜冻出现时对苹果的危害情况，且两因子的影响权重分别达24%和76%。用此两因子进行该市苹果花期霜冻危害评估与其相对气象产量进行对照，其趋势完全一致的，因此用极端最低气温作为灾害评估因子，利用（4）式模型进行庆阳市霜冻灾害发生时对苹果危害的评估是可行的。
用笔者建立的灾情指数模型进行趋势评估与相对气象产量是一致的，但用模型进行评估的等级与相对气象产量的等级有差异，模型预测的等级比相对气象产量得出的等级量要高。主要原因在于霜冻灾害出现后，由于不同果园所处的周围环境、土壤肥力、管理措施等条件不同，同时不同果园灾后所采取的恢复措施也不一致，灾害对苹果产量的影响程度就不同，因而灾情评估等级要视低温霜冻发生时苹果所处的开花时期及其果园的环境、管理措施等而定。若低温霜冻出现在现蕾或开花始期，则评估所得的灾害等级比相对气象产量等级高；若低温霜冻出现在苹果开花末期或坐果期，则评估等级与相对气象产量等级基本吻合。这与许彦平等采用模型做的天水市蜜桃霜冻灾害等级的评估有差异，说明该模型在使用时应考虑当地的地理环境及管理措施等方面因素。今后还应在苹果开花的不同时期（即分现蕾期、开花始期、开花普遍期、开花末期、坐果期）对气象因子和地理环境因子进行同时试验，对模型进行修正。
