北方农牧交错带仁用杏霜冻灾害分析及对策研究——以太行山北段贫困地区为例

许小明，徐玉霞，张 艳

(宝鸡文理学院 陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室，陕西 宝鸡 721013)

北方农牧交错带仁用杏霜冻灾害分析及对策研究
——以太行山北段贫困地区为例

许小明，徐玉霞*，张 艳

(宝鸡文理学院 陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室，陕西 宝鸡 721013)

以太行山北段贫困区为研究试点，运用实地调查法并结合研究区近20年有仁用杏栽培历史霜冻灾害信息以及4个仁用杏典型栽培区2010年气温资料，系统分析了杏树花芽膨大-初果期不同阶段面临的霜冻灾害隐患。研究结果表明：初花-盛花期为研究区仁用杏霜冻灾害多发时段，特定地区应根据当地小气候特征，因地制宜采取针对性防霜抗冻措施以减轻或避免霜冻灾害发生，实现贫困地区荒山绿化与果林经济效益双丰收。

北方农牧交错带；仁用杏；霜冻灾害；对策研究；太行山北段贫困区

北方农牧交错带生态环境脆弱，风沙、干旱、霜冻等自然灾害严重[1]。近30年来，在国家退耕还林政策下，山坡地大量栽植防风固沙树种及经济果林，华北段太行山北部贫困地区广泛栽培仁用杏树，但该区因气候多变及春季霜冻灾害多发，仁用杏果林经济收益不稳[2-3]。

在仁用杏栽培管理方面，国内研究起步较早并取得了较好的研究成果。李长征等[4]提出干旱地区仁用杏幼树栽培管理中应注重改良土壤、地膜覆盖、合理施肥及树势修剪等丰产技术的应用；段义字等[5]就平凉市退耕地栽培仁用杏的气候与土壤条件以及地区适宜性进行了分析；张克学[6]从建园选地、改良土壤、栽植密度、授粉树的选择与配置、水土肥管理等方面，对仁用杏丰产建园技术做了较全面的分析；李慧等[7]对“三北地区”仁用杏栽培区主要气候因子进行了区划研究，为仁用杏栽培区的科学布局及农户合理选择建园地提供了理论依据。目前对仁用杏研究工作集中表现在地区气候适应性、建园地适宜性、主要栽培管理方式等方面，对特定地区仁用杏霜冻灾害发生时段以及防冻措施研究较少[8-10]。本文以太行山北段连片贫困地区为例，在农牧交错带山坡地区仁用杏栽培管理中就霜冻灾害问题分时段进行了较为细致的分析，并提出相对全面的防霜抗冻措施，为区域经济果林趋利避害实现丰产丰收提供了一定依据。

1 研究区概况

本区地处太行山北段，辖大同市5县、张家口市6县2区，介于113.5° E～115.6° E，39° N～42° N之间，为3省1市交接带，地理位置重要(图1)。北以外长城与内蒙古高原相接，南抵五台山北麓，东临北京西山，西倚北岳恒山。研究区地势西高东低，山地、盆地地形相间分布，山坡地比重大，仅在北部边缘地带分布高原地形；以黄土发育为主，土质较肥沃，但易被冲刷、侵蚀；河流水系发育较差，且以季节性河流居多；大陆性气候特征显著，冬春季节多风沙，气温回升、降温快，霜冻灾害现象严重；多年平均降水量在300～500 mm之间，水资源相对匮乏，属中温带-暖温带大陆性半干旱-半湿润过渡区[11]。历史时期多为农牧交错带，经济落后，交通不畅，现为国家14个连片特困地区之一[12]。

图1 研究区地理位置

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

(1)研究区各县(区)2010年杏树花芽膨大-初果期(累计30 d)累年平均日最低气温及累年日平均气温数据来自中国气象科学数据共享网。

(2)研究区行政底图来自国家地球系统科学数据共享平台。

(3)仁用杏树霜冻灾害温度指标及不同地形仁用杏树霜冻危害程度比较资料源自中国气象局，略有修改。

(4)研究区1997～2015近20年仁用杏树不同时段受冻年数、比率数据出自地方志和农林经济统计资料以及通过实地考察获取。

2.2 研究方法

首先，通过到研究区实地调查以及收集查阅地方有近20年仁用杏栽培历史中关于霜冻灾害的统计数据，并对仁用杏栽培分布进行记录。

其次，将获取的统计数据予以分析，掌握仁用杏霜冻灾害不同时段发生次数及严重程度。

再次，选取4个县域为研究典型样点，以2010年4个县域仁用杏树花芽膨大-初果期(累计30 d)累年平均日最低气温及累年日平均气温为基础，利用Origin数据分析软件对相关数据进行处理，并结合地方实际气候、地形特征以及实地调查结果，对研究样点区域仁用杏霜冻灾害状况予以具体分析。

最后，基于对研究区仁用杏霜冻灾害的分析结果，提出了较为全面的防霜抗冻措施。

3 研究区仁用杏栽培分布

20世纪90年代至21世纪初，本区响应国家三北防护林退耕还林政策，于适宜山坡地广泛栽培经济果林仁用杏，截止目前，荒山得到一定程度绿化与治理，果林经济效益初显。

据图2可知，研究区以山坡地地形为主，平原、盆地地形呈斑块状分布，高原地形仅在北部有狭长条状分布，总体来看，山坡地、平原(盆地)相间分布构成了本区最主要的地形特征。仁用杏栽培区集中分布在气候适宜的低缓山坡地及山坡、平原交接带黄土土质疏松区，以梁、卯、台等地形为主，中高山与地势陡峭、土壤薄瘠地区分布少，北部高原区因地势较高、气温偏低、降水偏少无仁用杏种植(表1)。

表1 仁用杏不同栽培地形分布、土层厚度及栽培比率(以广灵县为例)

图2 研究区地形特征及仁用杏栽培分布

4 研究区仁用杏霜冻灾害分析

霜冻灾害主要指因空气温度突然下降，致使地表温度骤降到0 ℃以下，导致植株受害或者死亡和农林牧副渔等主要生产活动受损的天气现象[13]。据近20年实地观测和数据统计，对研究区仁用杏栽培和管理造成严重经济损失的主要表现为花蕾-初果期倒春寒带来的霜冻灾害，其中尤其以初花-盛花期受冻年数最多，灾损程度最大，占总灾损比率的58.33%(表2)。

表2 研究区1997～2015仁用杏树不同时段受冻年数、比率分布

依据日最低气温和仁用杏树对霜冻灾害的响应程度，将其分为3个等级，分别为轻霜冻、中霜冻和重霜冻。据表3可知，仁用杏树在花芽膨大期受冻所需临界温度最低；至花蕾期受冻所需临界温度显著提升，在此期间，仁用杏树遭受霜冻灾害次数和频率明显增加(表2)，但花蕾在中、重霜冻灾害中较初花与盛花所需温度偏低，其抗冻能力稍高(表3)；初花-盛花期，仁用杏树抗霜冻能力最低，倒春寒是造成其严重灾损的重要因素。初果期仁用杏树抵挡霜冻能力较弱，偶遇强降温则可导致幼果受冻脱落，造成重大经济果林灾害损失。

表3 仁用杏树霜冻灾害温度指标 ℃

生育期霜冻灾害等级轻霜冻中霜冻重霜冻花芽膨大期-3.0～-4.0-4.0～-6.0<-6.0花蕾期-1.0～-2.0-2.0～-4.0<-4.0初花期-1.0～-2.0-2.0～-3.2<-3.2盛花期-1.0～-2.0-2.0～-3.2<-3.0初果期-1.5～-2.5-2.5～-3.5<-4.0

注：表中数据为日最低气温，来源于中国气象局，略有修改。

研究区总体呈现北高南低，西陡东缓的地形分布特征，本文依据各县地理位置差异和海拔高低不同，以天镇、广灵、张北和涿鹿4县为样点(图3)，具体分析不同地理区域在温度差异上的特征以及仁用杏栽培和管理中的地域特殊性，当地政府和农户应根据具体区域迥异的地理环境特征，因地制宜采取相应措施预防霜冻灾害和减轻霜冻灾损[14]。

天镇县位于大同盆地东缘，县域平均海拔1208 m，为黄土堆积覆盖区，塬、梁、峁地形均有分布，年平均降水量为350 mm左右，属北方典型农牧交错带地区。从图3-a可知，天镇县在仁用杏花芽膨大-初果期，累年平均日最低气温及累年日平均气温都显著上升，清明节前后，日平均气温回升至6 ℃以上，花芽进入快速膨大期，此时累年平均日最低气温为-1 ℃左右，基本无霜冻灾害发生。清明-谷雨时段气温迅速回升，至4月中旬，仁用杏进入初花-盛花期，日平均气温为10 ℃左右，但平均日最低气温在1 ℃上下徘徊，对植株花期授粉不利，降低了坐果率。初果期平均日最低气温稳定在2.5 ℃以上，有利于幼果发育，但因山区地形凹凸不平，温度变幅较大，初花期-幼果期最低气温间或跌至0 ℃以下，造成仁用杏树冻害发生并形成灾害损失。

广灵县位于北岳恒山东麓，地势西高东低，境内分布山地、丘陵、盆地等多种地貌类型，海拔高度为960～2300 m，多年平均降水量为388 mm，属温带大陆性季风气候区。县域西部、南部地势陡峻，气候较寒冷，不适宜仁用杏树栽培。盆地周边为低山丘陵过渡带，黄土广布，气候较适，为本区仁用杏树主要种植区域。从图3-b可知，该县仁用杏树花芽膨大-初果期与天镇县较为一致，该时段累年平均日最低气温及累年日平均气温与天镇县大致相同，因地理位置较天镇县偏南，故气温略高。本区仁用杏树霜冻灾害主要发生在初花-盛花期，春季气温回升较快，花芽萌动生长迅速，缘于地处塞外山区，紧靠内蒙古高原地区，降温迅猛，花期倒春寒时常发生，平均每3年仁用杏树受冻1次,果林经济收益不稳。

(2010年数据，为期30 d)。

张北县地处内蒙古高原南缘的坝上地区，地势较高，平均海拔高度为1500 m，年平均气温3.2 ℃，多年平均降水量在300 mm左右，属中温带大陆性半干旱季风气候，仁用杏树仅分布在县域南部及西南部分区域，因该地区为内蒙古高原边缘地带，地势稍低，多发育梁峁、沟谷地形，气候较为适宜。由图3-c表明，张北县由于地理位置偏北，海拔偏高，春季气温回升迟缓，仁用杏树花期时间最迟，较天镇县和广灵县晚10 d，较涿鹿县晚20 d左右，仁用杏树花芽膨大期为清明节后，初花-盛花期为4月下旬，初果期在5月上旬。本区春季升温较慢且温差较小，仁用杏植株、花芽生长较慢，有利于推迟花期，一定程度上能够减轻或者避免霜冻灾害，提高幼果成活率，实现仁用杏果林经济效益。

涿鹿县地处永定河上游，位于涿鹿-怀来盆地西段，县域地形复杂，平均海拔高度在500～1200 m之间，地势高低悬殊，垂直水平分异明显，为温带大陆性半干旱气候区，年平均降水量372.7 mm，个别地区随海拔增高降水有所增加。图3-d表征出该地区于3月中旬仁用杏树开始进入花芽膨大期，较天镇县、广灵县早10 d左右。本区仁用杏树主要集中种植在中、西北部黄土梁、峁等地形带，因海拔较低，春季气温回升快，故花期较早，4月初进入初花-盛花期，4月中旬为坐果期。由于地处内陆，气温日差较大且变化迅速，据统计，平均每3.5年在花期时节发生1次强倒春寒，导致杏花因低温冷害受冻，果林产量锐减甚至绝收。

5 仁用杏霜冻灾害对策研究

5.1 药剂防霜

试制有效的防霜药剂对延迟仁用杏花期，减轻晚霜冻害具有重要作用。春秋两季因气温冷热交集，树木滋生病虫害现象严重，因此合理施用药剂是防治果林病菌虫害的重要措施。经研究区农户多次试验，10月中旬喷施50～100 mg/L的赤霉素可延迟次年春季花期4～8 d，或春季花芽膨大初期喷施500～2000 mg/L的青鲜素可推迟花期4～6 d，在一定程度上起到预防霜冻的功效[15-16]，也抑制了果林病虫害发生，促使林木长势良好，提高植株抗冻能力。

5.2 培育抗霜品种

选育丰产性强、花期较晚、抗晚霜冻害的仁用杏优良品种，有利于从根本性和长远性视角解决杏树花期霜冻灾害。白玉扁、龙王帽和一窝蜂是华北地区抗霜冻能力较强的优势品种，其中白玉扁抗寒性最强，目前张家口地区已选育和大面积栽培能抵抗-4～-6.9 ℃的仁用杏品种，在某种程度上可以减轻或者避免倒春寒对杏树的冻害[17-18]。

5.3 选择适宜园址

地势较高的地块是建园的首选之地，背风向阳坡地的中上部最适宜栽培仁用杏树，不仅可以避免冷空气聚集，而且能够适当降低风速和风力[19]。应选择在山区坡度和缓、土层深厚、背风向阳(或半阳坡)地带建园，相反，容易集结冷空气而诱发霜冻灾害的山间盆地、地势低洼密闭的槽形谷地以及风口处不宜选择建园(表4)。

表4 不同地形仁用杏树霜冻危害程度比较

注：数据来源于中国气象局，略有修改。

5.4 土地管理与树干涂白

水热土肥组合较好的地块，仁用杏树长势健康良好，枝干粗壮。土壤深翻与改良是促进果树快速生长的重要举措。经试验，秋季土地施用农家有机肥并结合深翻，有利于改善土壤结构，增强土壤吸热保暖的性能，降低其板结和硬化程度，提高土质疏松度，以利于根系生长，促进植株根系呼吸和吸收养分；仁用杏幼果期应注意中耕锄草，减少地表养分损耗，提高杏果生长速率(表5)。

树干涂白可减少树体对光热能40%～70%的吸收量，因此树木吸热减少，树体温度下降，涂白期一般选择晚秋和早春，在一定程度上防止冬季果树休眠期枝干冻害，可推迟花期，减轻春季霜冻危害。此外，树干涂白可降低植株昼夜温差，减轻枝干冻裂程度，保护树体，同时具有杀菌和防虫的作用。

表5 土壤施肥与树干涂白前后仁用杏花期、坐果率、杏果长势及杏核饱满度比较

5.5 整形修剪及早春灌水

对幼树与成年树进行整形修剪有助于优化树势，减少养分流失，改善光照和通风条件，进而充实健壮枝条，提高抗寒性。幼树期每年主要对骨干枝延长部分予以适度短截，促使其抽枝扩冠。盛果期应保证树体旺盛生长，注重新结果枝条与原结果枝条交替结果，适当对徒长枝扭曲，防止内膛光秃；合理截短上部新生枝条，有利于增加内膛接受光照时间和强度，防止上强下弱态势及结果部位外移。

早春灌水可延迟开花，减轻或避免霜冻灾害损失。研究区3月份气温开始迅速回升，花芽开始进入萌发期，花前灌水可降低地表温度和树温，推迟花芽生理变化反应时间，在一定程度上能够延缓花期4～6 d，避开霜冻发生时间或减少霜冻灾害发生几率和降低灾损。

5.6 熏烟

研究区仁用杏花期时段倒春寒频繁，局地(山间谷底、盆地、凹地、迎风坡地带)降温剧烈，造成杏花遭受冻害，以至于仁用杏出现“十九不收”的局面。当气温跌至0～-3 ℃霜冻程度不太严重的情况下，熏烟是减轻或消除仁用杏易受霜冻灾害地区经济损失最直接、最有效的办法。花期杏园中应安放温度计来测定不同时段近地面气温并结合霜冻预报，预估霜冻发生时间(凌晨4:00～早晨9:00霜冻灾害发生概率最大)和强度，于霜冻来临前2 h在杏园燃烧柴草、木屑、秸秆等实施熏烟，减少地表与近地面空气热量的损耗[20]，可有效提高近地面气温2 ℃左右，降低霜冻灾害发生强度，减轻霜冻灾损(表6)。

表6 花期-2 ℃时段熏烟前后杏花受冻程度、挂果率及果林经济效益对比

6 结论与讨论

霜冻是影响仁用杏栽培、建园、果林经济效益最重要的自然灾害，具有短时较难预测性和局地可调控性。研究区介于黄土、内蒙古高原与华北平原之间，地势起伏较大，区域气候复杂多变，春季霜冻灾害严重，对仁用杏栽培管理及丰产丰收造成一定负担和经济损失。本文选取了4个具有典型代表性的县域，分别剖析了不同地区仁用杏从花芽膨大-初果期不同时段对外界温度的响应特征以及抗霜冻状况。造成研究区仁用杏减产甚至绝收的春季晚霜冻灾害发生时间为花芽膨大-初果期，不同时段仁用杏对不同霜冻程度所需临界温度迥异，以初花-盛花期冻害次数和比率最高，说明该时段为杏花生理极度脆弱期，对外界温度变化感知反应迅速，抗霜冻能力最弱。

地形条件差异是决定外界气温变化的关键因素，栽培地块的选择需考虑局部地形仁用杏种植适宜度，其中尤以缓坡向阳背风开阔地最为理想建园地。在仁用杏栽培管理中应当重视预防和减轻霜冻对仁用杏造成的灾损程度并就差异化地形条件因地制宜采取防霜减灾措施，选择仁用杏优势品种是避免或减轻霜冻灾害最根本的举措；药物防霜、早春灌水、树干涂白等对策可有效避开春季晚霜冻害发生时间或降低霜冻灾害程度；园地熏烟是农户应对霜冻灾害发生最容易采取的办法；根据局地小气候特征选择适宜建园地是解决仁用杏霜冻灾害最具可操作性的措施。

太行山北段农牧交错带整体环境较脆弱，栽培仁用杏是促进地方绿化荒山和提高农户经济收益的重要举措，合理考虑和评价区域地形、气候等自然要素条件是退耕还林的基础和前提。仁用杏对气候条件要求严格，因此建园地应当选择最为适宜种植地形，采取必要的物理、化学和生物防霜抗冻措施对缓解灾情具有重要意义，可在一定程度上减轻和降低灾损。但山区局地小气候较难精准预报，本文所列举防霜抗冻措施在应对小尺度地域仁用杏霜冻灾害具有一定现实意义，以期对研究区贫困带农户栽培仁用杏实现丰产丰收提供一定理论依据和数据支撑。

[1] 张培峰.北方农牧交错带经济发展与生态环境作用机制研究[D].济南：山东师范大学，2008.

[2] 侯生舜,朱凤才,王自新.河北涿鹿仁用杏栽培及管理考察[J].宁夏农林科技,1998(5)：41-43.

[3] 童德中,翟庆云,王保明,等.山西省仁用杏栽培现状及21世纪发展对策[J].林业科技开发,1999(6):1-3.

[4] 李长征,梁枝莲,李国珍.干旱地区仁用杏栽培管理丰产技术[J].山西林业科技,2002(4):40-43.

[5] 段义字,王安民.平凉市退耕地栽培仁用杏的气候与土壤条件分析[J].甘肃农业,2007(1):75-78.

[6] 张克学.仁用杏丰产建园技术[J].陕西林业科技,2008(2):183-188.

[7] 李慧,乌云塔娜,陈冬扬.“三北地区”仁用杏栽培区主要气候因子区划研究[J].经济林研究,2015(4):1-8.

[8] 高云顺.应县仁用杏栽培管理技术[J].内蒙古林业调查设计,2013(5):56-57.

[9] 李宝旗.宁夏南部山区仁用杏栽培调查分析[J].宁夏农林科技,2009(1):61-62.

[10] 曾存保.白银市仁用杏资源现状及发展思路[J].甘肃农业科技,2005(11):30-32.

[11] 杨建莹,梅旭荣,严昌荣,等.华北地区气候资源的空间分布特征[J].中国农业气象,2010，31(s1):1-5.

[12] 李佳.中国连片特困地区反贫困研究进展[J].贵州社会科学,2013(12):87-91.

[13] 黎应文.冬种马铃薯防霜冻技术效果及应对措施[J].现代农业科技,2013(10):95-96.

[14] 贾海燕,高明,王会荣,等.霜冻的危害及预防措施[J].现代农业科技,2011(22):306-312.

[15] 高建平,任海娥.仁用杏高产优质栽培要点[J].山西农业:致富科技,2006(18):11-12.

[16] 赵荣艳,宋玉溪,赵新利.浅谈杏树花期防霜冻[J].河南农业,2006(1):14.

[17] 吴万兴,朱绪余,张忠良,等.陕北黄土丘陵区抗冻仁用杏品种选择研究[J].西北林学院学报,2007(6):64-67.

[18] 杨建民,李艳华,杨敏生,等.几个仁用杏品种抗寒性比较研究[J].中国农业科学,1999，32(1):46-50.

[19] 王建辉.杏树高产关键栽培技术[J].农村新技术,2014(6):14.

[20] 刘铁铮,赵习平,刘建库，等.预防杏树花期冻害的措施[J].河北果树,2011(3):44.

(责任编辑：管珊红)

Frost Disaster of Kernelled Apricot in Northern Agriculture-Pasturage Transition Zone and Countermeasures:A Case Study of Poor Area in North of Taihang Mountain

XU Xiao-ming, XU Yu-xia*, ZHANG Yan

(Key Laboratory of Disaster Monitoring and Mechanism Simulating of Shaanxi Province,Baoji University of Arts and Sciences, Baoji 721013, China)

According to the frost disaster information of kernelled apricot in the poor areas in north of the Taihang Mountain in the past 20 years, based on the air temperature data in 4 typical kernelled apricot cultivation regions in 2010, the frost disaster danger of kernelled apricot from flower bud expanding stage to initial fruiting stage was systematically analyzed by using field survey method. The research results indicated that the initial flowering ～ flourishing flowering stage was the period in which the frost disaster of kernelled apricot in the studied areas occurred frequently. In the specified areas, the corresponding measures resisting the frost disaster should be taken according to the local microclimatic characteristics, in order to alleviate or avoid the occurrence of frost disaster, and to realize the double good harvests of barren mountain afforesting and fruit-bearing forest economic benefit in the poor areas.

Northern agriculture-pasturage transition zone; Kernelled apricot; Frost disaster; Countermeasure; Poor area in north of Taihang Mountain

2016-11-01

国家自然科学基金(41071359)；陕西省重点实验室项目“全球气候变化下陕西省旱涝灾害风险评估及区划研究”(16JS0 05)；陕西省社会科学基金“后退耕时代陕西省退耕还林工程效益评价及其影响研究”(2015D057)；陕西省重点学科自然 地理学资助。

许小明(1990—)，男，山西大同人，硕士研究生，研究方向：区域防灾减灾。*通讯作者：徐玉霞。

S662.2

A

1001-8581(2017)03-0109-06