1971—2010年陕北红枣种植区气候变化特征及其对物候期的影响

刘 璐，王景红，张维敏，李艳莉

(陕西省经济作物气象服务台，陕西 西安 710014)



1971—2010年陕北红枣种植区气候变化特征及其对物候期的影响

刘 璐，王景红，张维敏，李艳莉

(陕西省经济作物气象服务台，陕西 西安 710014)

针对陕北8个红枣种植县，利用1971—2010年气象及物候期资料，分全年、生长季、萌芽期、开花期、幼果期、脆熟采收期、落叶期和休眠期，对红枣种植区气候资源、气象灾害变化特征及其对物候期的影响进行了分析。结果表明：各生育期平均气温呈上升趋势，日照时数呈减少趋势，降水量在不同生育期内的变化趋势不一；红枣主要生长季在4个年代际变化中分别呈现出冷湿、冷湿、暖干和暖湿的气候特征；影响红枣生产的主要气象灾害中，开花期阴雨呈减弱趋势，脆熟采收期阴雨呈增强趋势；佳县红枣物候期呈弱延长趋势，开花期和幼果期的平均气温每升高1 ℃，幼果期和脆熟采收期将分别提前0.6 d和0.8 d，开花期到9月上旬的降水量每增加1 mm，脆熟采收期将推迟0.3 d。

陕北；红枣；气候变化；物候期

引 言

陕北黄土高原黄河沿岸是我国红枣栽培历史最为悠久的地区和最佳适生区之一。近年来，随着陕西省关于发展红枣产业的一系列政策措施的落实，陕北红枣种植面积不断扩大，截止2015年，种植面积突破18.564万hm2，产量72.58万t，已成为当地农民脱贫致富的“铁杆庄稼”。然而，伴随着气候条件的变化，尤其是气候资源和脆熟采收期气象灾害的变化，陕北红枣种植区生产正面临巨大挑战，严重影响农民的生产热情及产业的健康发展，故亟需对该地区的气候变化及其对产业发展可能带来的影响进行分析，以科学指导该地区红枣产业的可持续发展。

目前，我国在气候变化及其对农业产业影响方面的研究技术及成果丰硕[1-8]，然而对红枣种植区气候变化问题及其影响的研究甚少。目前针对影响红枣产业的研究主要集中在气候区划和致灾关键气象因子方面，如李新岗[9-10]、周丽[11]等归纳总结了我国红枣种植区气候特点，建立了红枣区划指标；段晓凤等[12]通过分析中宁县气象资料、红枣产量资料以及历年主要农业气象灾害资料，确定脆熟采收期连阴雨对红枣产量影响最大；张玉兰等[13]通过对历年红枣产量与气象因子的统计分析，确定红枣受干热风影响的关键气象因子和关键影响时段。但这些研究缺乏气候变暖背景下，气候条件对红枣生长的影响研究，且很多研究成果不能代表陕北红枣种植区，所以本研究以陕北红枣主产县为研究区域，从气候资源、主要气象灾害、物候期变化分析入手，探索各气象要素自身变化特征及其对红枣生产的影响，确定气候变化背景下影响产业发展的关键气象要素和可能的影响程度，以期帮助当地政府和农民，合理规划、科学种植，争取产业的长足发展及农民的经济收益。

1 资料与方法

1.1 研究区域与资料来源

根据陕北各县红枣生产规模、品质以及未来发展趋势，选定清涧、延川、绥德、吴堡、佳县、神木、府谷、延长共8个红枣主产县为研究区域(图1)。8县县气象站1971—2010年的气象资料来源于陕西省气象信息中心；选取地理位置居中的佳县为代表县，开展红枣物候期变化研究，1994—2013年物候期观测资料来源于佳县气象局。此外，为具体分析红枣不同生育期气候资源变化情况，将研究时段划分为全年、生长季(4—11月)、萌芽期(4月上旬—5月中旬)、开花期(5月下旬—6月下旬)、幼果期(7月上旬—9月上旬)、脆熟采收期(9月中旬—10月上旬)、落叶期(10月中下旬)、休眠期(11月上旬—次年3月下旬)共8个生育期开展相关分析。

图1 陕北红枣种植区分布

1.2 研究方法

采用线性回归方法对陕北红枣种植区气候资源和气象灾害变化趋势进行分析；利用Mann-Kendall法研究各要素的突变特征并进行显著性检验；采用趋势线分析方法，对佳县物候期变化特征进行分析。

2 结果与分析

2.1 陕北红枣种植区气候资源变化特征

2.1.1 气候资源变化趋势

1971—2010年陕北红枣种植区年平均气温10.1 ℃，年降水量436 mm，年日照时数2 655 h，均满足红枣生长需要。如图2和表1所示，各生育期平均气温呈上升趋势，其中休眠期线性倾向率为0.325 ℃·(10 a)-1(通过0.01显著性水平)，其次是萌芽期为0.265 ℃·(10 a)-1(未通过0.01显著性水平)，全年平均气温线性倾向率为0.251 ℃·(10 a)-1(未通过0.01显著性水平)。降水量变化趋势不一，其中脆熟采收期降水呈增加趋势，线性倾向率为8.367 mm·(10 a)-1(通过0.05显著性水平)；而幼果期降水呈减少趋势，线性倾向率为-10.620 mm·(10 a)-1(未通过0.05显著性水平)。日照时数呈减少趋势，生长季日照时数线性倾向率为-30.378 h·(10 a)-1(通过0.05显著性水平)；其次是全年为-26.543 h·(10 a)-1(未通过0.05显著性水平)；脆熟采收期为-11.884 h·(10 a)-1(通过0.05显著性水平)。各生育期中，萌芽期、脆熟采收期和休眠期呈暖湿变化趋势，而开花期、幼果期和落叶期呈暖干变化趋势。总体上，除幼果期和脆熟采收期降水变化趋势不利于红枣膨大和成熟外，气候资源变化趋势整体有利于陕北红枣产业的稳定发展。

图2 陕北红枣种植区年平均气温(a)、年降水量(b)和年日照时数(c)变化趋势

平均气温/℃·(10a)-1降水量/mm·(10a)-1日照时数/h·(10a)-1全年0．2510．213-26．543生长季0．197-5．101-30．738∗萌芽期0．2653．054-0．740开花期0．144-2．241-3．276幼果期0．206-10．620-8．978脆熟采收期0．1618．367∗-11．884∗落叶期0．156-1．627-0．838休眠期0．325∗∗5．315∗-3．624

注：*为通过0.05显著性水平；**为通过0.01显著性水平

2.1.2 气候资源年代际特征

如表2所示，气候资源的年代际变化中，各生育期平均气温在1970、1980年代相对偏低，1990年代、2000年代相对偏高；降水量在1970、1990年代相对偏少，1980年代和2000年代相对偏多；日照时数在1970年代显著偏多、1990年代相对偏多、1980年代和21世纪初10 a相对偏少。此外，红枣主要生长季在4个年代际呈现出冷湿、冷湿、暖干和暖湿的气候特征；各生育期中，幼果期和休眠期的气温起伏较大，幼果期和脆熟采收期的降水和日照起伏较大。

表2 陕北红枣种植区各生育期的平均气温、降水量和日照时数的年代际距平

2.1.3 气候资源突变特征

利用M-K突变检验方法对红枣种植区年平均气温进行突变检验，结果发现UF和UB曲线相交于1989年，位于2条信度线之间，由此确定年平均气温1989年出现了突变。1999年以后这种增暖趋势超过0.05显著性水平临界线。突变前(1971—1989年)年平均气温多年均值为9.6 ℃，突变后(1990—2010年)为10.3 ℃，突变后比突变前增加了0.7 ℃(图3)。

如表3所示，1971—2010年陕北红枣种植区各生育期平均气温主要集中在20世纪90年代中期发生突变，突变后的年平均气温较突变前升高0.7～1.0 ℃；年降水、生长季降水、幼果期降水和脆熟采收期降水主要集中在20世纪90年代中期发生突变，除脆熟采收期外，均呈现大幅减少趋势，其余生育期降水突变时间零星分布在20世纪80年代和21世纪初，除落叶期外，均呈小幅增加趋势；除全年、脆熟采收期和休眠期日照时数发生突变、呈现大幅下降趋势外，其余时间日照时数未发生突变。与气候资源变化趋势对陕北红枣产业影响相似，除幼果期和脆熟采收期降水量的突变会影响红枣膨大和成熟外，气候资源的突变方向与变化幅度对陕北红枣产业影响不大。

图3陕北红枣种植区年平均气温M-K统计值

平均气温突变年份变化幅度/℃降水量突变年份变化幅度/mm日照时数突变年份变化幅度/h全年19890．71996-28．91982-113．2生长季19940．71996-36．0//萌芽期19930．8198112．9//开花期19960．720013．1//幼果期19930．81996-46．9//脆熟采收期//199930．51999-38．9落叶期19940．72005-7．6/休眠期19981．0198815．91985，1996-80．8，61．3

注：“/”为未出现明显突变

2.2 陕北红枣种植区主要气象灾害变化特征

根据前人对红枣主要气象灾害的研究结果[14]，结合陕北红枣生产实际，选取开花期阴雨和脆熟采收期阴雨，作为影响红枣产量和品质的主要气象灾害进行研究。此外，鉴于阴雨持续时间对红枣生长的影响大于降水量[15-16]，故主要针对降水日数开展研究。

2.2.1 开花期降水日数变化

陕北红枣开花期从5月中旬持续到6月下旬，为期40 d左右，开花期平均雨日为10～12 d，占整个开花期日数的24%～29%。如表4所示，1971—2010年陕北红枣开花期降水日数变化趋势不一，其中府谷、清涧、绥德、延长和延川5县为减少趋势，且延长县的减少趋势最明显，线性倾向率为-0.303 d·(10 a)-1(通过0.01显著性水平)；其余3县为增加趋势，佳县增加趋势最明显，线性倾向率为0.215 d·(10 a)-1(未通过0.01显著性水平)。如表5所示，年代际变化中，陕北红枣种植县开花期降水日数呈“少—多—少—平”的变化特征，其中20世纪70和90年代降水日数偏少，80年代偏多，2000年后趋于平稳。各种植县中，佳县和神木县在各年代际的变化幅度较大，府谷和延长县的变化幅度较小。结合开花期降水量呈减少趋势的变化特征，说明开花期阴雨对红枣开花授粉的影响呈减弱趋势。

表4 陕北红枣种植县开花和脆熟采收期降水日数气候倾向率(单位：d·(10 a)-1)

注： **为通过0.01显著性水平

2.2.2 脆熟采收期降水日数变化

如表5所示，1971—2010年陕北红枣脆熟采收期降水日数除府谷、佳县和吴堡县呈增加趋势外，其余5县均为减少趋势，其中延川县减少趋势最明显，线性倾向率为-0.794 d·(10 a)-1(未通过0.01显著性水平)。年代际变化中，陕北红枣种植区脆熟采收期阴雨日数的年代际呈“多—少—少—多”的变化特征，其中20世纪70年代明显偏多，90年代明显偏少。各种植县中，绥德和延川县在各年代际的变化幅度较大，府谷和佳县的变化幅度较小。结合脆熟采收期降水量呈增加趋势的变化特征，说明总体上陕北红枣种植区脆熟采收期降水强度呈增强趋势，而强降水对红枣品质和产量有较大影响[12]，故脆熟采收期阴雨对红枣成熟的影响呈增强趋势。

表5 陕北红枣种植县开花期及脆熟采收期降水日数年代际距平(单位：d)

2.3 佳县红枣种植区物候期变化及对气候变暖的响应

鉴于陕北红枣种植县红枣物候期数据长度及质量，选取佳县萌芽期、开花期、幼果期、脆熟采收期和落叶期物候观测资料，以此为代表分析陕北红枣种植区物候期变化特征及对气候变暖的响应。

2.3.1 佳县红枣物候期变化特征

鉴于趋势线分析法具有定量评估研究期间各统计项的整体倾向度，能够反映研究区主要物候期变化趋势的优势[17-21]，故采用该方法进行分析。结果显示佳县萌芽期、开花期、幼果期、脆熟采收期、落叶期的变化速率分别为-0. 9 d·(10 a)-1、1.9 d·(10 a)-1、-0.2 d·(10 a)-1、2.6 d·(10 a)-1和-0.1 d·(10 a)-1。其中，萌芽期、幼果期和落叶期呈弱提前趋势，开花期和脆熟采收期呈推迟趋势。此外，全生育期长度呈弱延长趋势，速率为0.8 d·(10 a)-1。

2.3.2 气候变暖对佳县红枣物候期的影响

利用0 ℃积温、10 ℃积温和平均气温等指标，分析影响佳县红枣物候期变化的主要热量因素，结果显示佳县物候期变化与平均气温相关性最高，其中红枣萌芽期到开花期、开花期到幼果期、幼果期到脆熟采收期和脆熟采收期到落叶期的相关系数分别为-0.220、-0.583、-0.778和-0.145，其中开花期到幼果期和幼果期到脆熟采收期的平均气温与幼果期和脆熟采收期的时间呈显著负相关(通过0.05显著性水平)，说明这2个时段的平均气温越高，幼果期和脆熟采收期的时间越早，平均气温每升高1 ℃，幼果期和脆熟采收期分别提前0.6 d和0.8 d。而另2个生育期时间段平均气温和生育期时间的相关性未通过显著性水平，说明佳县红枣萌芽期到开花期和脆熟采收期到落叶期的平均气温对开花期和落叶期的影响不明显。

2.3.3 降水资源对佳县红枣物候期的影响

利用统计方法，将降水量与各物候期进行多个组合的统计分析，结果发现在萌芽期、开花期、坐果期、成熟期和落叶期5个生育期中，仅开花期到9月上旬的降水量对脆熟采收期有明显的正影响作用(0.259 d·mm-1，通过0.05显著性水平)，即开花期到9月上旬的降水量每增加1 mm，脆熟采收期将推迟0.3 d，其他物候期和降水的相关性均不明显，说明该时间段内降水增多，将造成温度偏低和日照偏少，不利于红枣正常坐果及膨大，进而造成脆熟采收期推迟。

3 结论与讨论

(1)1971—2010年，陕北红枣种植区各生育期平均气温呈上升趋势，日照时数呈减少趋势，降水量在不同生育期内变化趋势不一；气候资源的年代际变化中，红枣主要生长季呈现出冷湿、冷湿、暖干和暖湿的气候特征；此外，陕北红枣种植区开花期阴雨呈减弱趋势，脆熟采收期阴雨呈增强趋势。总体上，除脆熟采收期降水增多将对红枣生产造成影响外，陕北红枣种植区的气候资源和气象灾害的变化趋势与变化幅度对产业发展的影响均利大于弊。

(2) 佳县红枣全生育期长度呈弱延长趋势，开花期和幼果期的平均气温每升高1 ℃，幼果期和脆熟采收期将分别提前0.6 d和0.8 d；开花期到9月上旬的降水量每增加1 mm，脆熟采收期将推迟0.3 d。综合物候期对气候条件变化的相关性分析结果，脆熟采收期对气候条件变化最为显著与敏感。

综合近40 a陕北红枣种植区气候变化特征及其对物候期的影响，陕北红枣种植区气候资源总体适宜红枣产业发展，但脆熟采收期降水量的增加，尤其是2000年后的大幅增加，已经增大了红枣裂果的风险，这与近年来陕北红枣种植区连续遭遇连阴雨灾害的客观事实一致。针对这一问题，当地政府可从加强防灾减灾基础设施建设，以及调整红枣品种结构方便入手，增加产业适应气候变化的能力，以促进红枣产业的可持续健康发展。

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Climatic Change Characteristics and Its Impaction on Phenophase of Jujube in Northern Shaanxi During 1971-2010

LIU Lu, WANG Jinghong, ZHANG Weimin, LI Yanli

(ShaanxiMeteorologicalServiceObservatoryforEconomicalCrop,Xi’an710014,China)

Based on meteorological and phenophase observations during 1970-2010 in eight jujube planting counties in Shaanxi Province, for eight stages of jujube growth such as the year-round, the growing season, the budding stage, the flowering stage, the young fruit stage, the crisp ripe harvest stage, the defoliation stage and the dormant stage, the variation of climatic resources, meteorological disasters and their impaction on phenophase in jujube planting area were analyzed. The results show that average temperature increased and sunshine hours decreased in all growing stages, while precipitation trends was inconsistent. In the 1970s,1980s,1990s and 2000s, the jujube growing season presented climatic characteristic with cold and wet, cold and wet, warm and dry and warm and wet, respectively. Among meteorological disasters influencing jujube production, it showed that rainy weather reduced during the flowering stage but increased during the crisp ripe harvest stage. The phenophase showed a weak extension trend in Jiaxian during the whole growth period of jujube. When average temperature during the flowering and young fruit stages increased 1 ℃, the young fruit and crisp harvest periods were 0.6 d and 0.8 d in advance, and when precipitation from the flowering stage to early September increased 1 mm, the crisp harvest period delayed 0.3 d.

northern Shaanxi; jujube; climate change; phenophase

10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-05-0841

2016-03-23；改回日期：2016-06-23

中国气象局气候变化专项“气候变化对黄土高原丘陵区红枣产业的影响研究”(CCSF201319)资助

刘璐(1981-)，女，汉族，陕西西安人，硕士，高级工程师，主要从事果业气象服务工作. E-mail:orange16@163.com

1006-7639(2016)-05-0841-06 DOI:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-05-0841

P49

A

刘 璐，王景红，张维敏，等.1971—2010年陕北红枣种植区气候变化特征及其对物候期的影响[J].干旱气象，2016，34(5)：841-846, [LIU Lu, WANG Jinghong, ZHANG Weimin, et al. Climatic Change Characteristics and Its Impaction on Phenophase of Jujube in Northern Shaanxi During 1971-2010[J]. Journal of Arid Meteorology, 2016, 34(5):841-846],