始花前气温波动对苹果花期的影响

雷延鹏 孙智辉 曹雪梅

摘要：为了提升苹果花期气象预报水平，利用延安市洛川县、安塞区多年苹果物候和气象数据，分析气温对苹果开花时间的影响。结果表明，延安苹果初花日出现在4月中下旬，南北差异10 d左右。同一地区年际间苹果初花日相差15 d。洛川县、安塞区稳定通过3、10 ℃日期和积温比较接近，用以分析预报苹果花期比较适合。48 h内最低气温下降8 ℃以上，最低气温≤4 ℃的天气确定为剧烈降温过程，一次降温天气可延迟花期3～6 d。在持续10 d以上的时间段，平均气温达到15 ℃以上，且高出同时期历年平均气温4 ℃或以上的天氣过程，确定为催花高温过程。高温可促使苹果提早5 d开花。利用积温预报苹果花期，要重点关注稳定通过3、10 ℃日期和积温的累积过程、出现剧烈降温和高温天气，这些指标对花期有明显影响。

关键词：气温波动;苹果花期;积温;洛川县;安塞区

中图分类号：S661.1         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）14-0101-03

Abstract： Analysis the effects of temperature on apple flowering time by using apple phenology and meteorological data of Luochuan county and Ansai district of Yanan city for many years to improve the level of weather forecast of apple flowering period. The results show that the apple initial flowering day in Yanan is in mid-to-late April， and the difference between North and South is about 10 days. The initial flowering day of apple can vary by 15 days between years in the same area. The date and the accumulated temperature to steadily passed 3 ℃，10 ℃ are similar in Luochuan county and Ansai district， which are suitable for analyzing apple flowering period. Within 48 hours， the minimum temperature decrease by more than 8 ℃， and the weather with minimum temperature ≤4 ℃ is determined to be a severe cooling process. A cooling weather could delay the flowering period by 3～6 d. The weather process is identified as flower forcing high temperature process， when the temperatures averaging above 15 ℃ for more than 10 days， higher than the average annual temperature of 4 ℃ or above. High temperatures can prompt apples to bloom 5 days earlier. In order to predict the flowering period of apple by accumulated temperature， we should pay attention to the accumulation process of stable passage through 3 ℃， 10 ℃ date and accumulated temperature， and severe cooling and high temperature weather， which have obvious influence on flowering period.

Key words： temperature fluctuations; apple flowering period; accumulated temperature; Luochuan county; Ansai district

苹果是延安市农民脱贫奔小康的支柱性产业。截至2017年底，延安全市苹果种植面积24.3万hm2，产量323万t[1]，产值超过100亿元，但苹果生产面临冰雹、花期冻害和干旱等气象灾害的影响。2000年以来，出现了6次大范围的苹果花期冻害，造成了苹果产量和品质的下降[2]。气象工作者针对苹果花期冻害进行了冻害指标修订、气象指数、风险区划和预防试验[3-13]等研究。对苹果花期预报也有研究，如李美荣等[14]利用陕西省苹果产区2000—2008年气象资料建立了基于1月平均气温、3月平均气温、3月下旬日照时数的苹果始花期预测模型。柏秦凤等[15]建立了基于积温的陕西苹果花期分区预测模型。刘红等[16]采用最小二乘法和直线回归方程求导法，提出了延安市安塞山地苹果生物学零度值为2.9 ℃。通过上述的研究发现，始花前降温和降水可能对苹果花期有复杂影响，还需深入分析始花前期降温和降水的影响。李美荣等[14]利用2007年陕西省苹果产区，提出临近苹果始花期遭遇强冷空气将会导致果区始花期推迟1～2 d。郭睿[17]建立陕西杨凌桃树花期预测模型时，提出预测始花期前7 d左右发生气温剧烈波动，剧烈升温可将预报值提前3～5 d，剧烈降温可将预报值推后3～5 d。由于数据样本少或研究果树品种差异，导致结论不同，本研究通过对延安市的洛川县和安塞区两地近20年的苹果花期分析，探讨始花前气温波动对苹果花期的影响，以期提高苹果花期的预报水平。

1  研究区概况

延安市位于陕北黄土高原丘陵沟壑区，是世界苹果最佳优生区之一。辖11县2区，均有苹果种植和生产，一般将延安苹果产区分为延安南部和延安北部山地苹果2个区域，延安南部以洛川县为中心，包含周边5个县，延安北部苹果包括8个县区，北部目前种植面积多、产量大的有延长县、宝塔区、安塞区、延川县、志丹县等县（区）。花期分析以洛川县和安塞区两地为例，分别代表南北产区。

苹果花期资料由洛川县和安塞区果业局提供、气象资料由洛川县和安塞區气象局提供。数据时间段安塞区为2006—2015年，洛川县为2001—2009年、2018年。使用Excel软件进行数理统计。

2  结果与分析

2.1  苹果物候期

2001—2009年洛川县苹果物候期平均从3月17日开始芽膨大，3月24日芽绽开，4月14日始花，4月19日盛花，4月27日花期结束，5月12日出现幼果。最早初花日为4月7日，最晚为4月21日。

2006—2015年安塞区苹果物候期中，平均萌芽日为3月28日，平均初花日为4月22日。最早初花日为4月18日，最晚为4月30日。安塞区苹果平均萌芽日比洛川县苹果偏晚11 d，花期偏晚8 d。

2.2  生物学零度与花前温度

只有当日平均温度高于开始生长发育的最低温度时，温度因子才对生物有机体的生长发育起促进作用，这个生育的最低温度称为生物学零度，也就是生物学下限温度。通过相关分析研究，安塞区苹果生物零度为2.9 ℃、洛川县的苹果生物零度为3 ℃，花前温度是对苹果初花日前10 d的温度求平均值，洛川县和安塞区多年平均值均为12.5 ℃。

2.3  花前活动积温

在各界限温度初日方面，洛川县稳定通过10、5、3、0 ℃的初日分别是4月13日，3月17、11日，2月24日;安塞区分别是4月15日，3月24、13、5日。洛川县与安塞区通过10、3 ℃的平均日期比较接近，而稳定通过5、0 ℃的日期相差较多。

统计苹果初花各界限活动积温，洛川县≥10、5、3、0 ℃的积温分别是214.4、318.1、339.5、368.0 ℃;安塞区≥10、5、3、0 ℃的积温分别是216.3、365.4、386.3、393.4 ℃。两地≥10 ℃积温较相近，而5、3、0 ℃的积温安塞区要高于洛川县，这可能与安塞区地理位置偏北，初春温度变幅大有关。安塞区≥3、0 ℃的积温平均值比较接近，考虑到苹果生物学零度为2.9 ℃，在花期预报和业务服务中使用通过3 ℃日期和积温更恰当。

2.4  剧烈降温对苹果花期的影响

温度波动是常见现象，根据气象部门的寒潮预警信号发布规定，最轻的寒潮蓝色预警信号是48 h内最低气温下降8 ℃以上，最低气温≤4 ℃，达到这一标准的降温确定为剧烈降温天气过程。统计分析安塞区在2006、2010、2013年出现花前剧烈降温，对这3年数据进行分析。

2006年安塞区降温天气过程出现在4月11—14日，极端最低气温-4.9 ℃，平均气温4.4 ℃，降温强度小于2010年。≥5 ℃有效积温只有4.5 ℃，而同期平均有效积温为19.2 ℃，降温过程使积温减少了14.7 ℃，影响时间为3 d。

2010年降温天气过程出现在4月12—15日，极端最低气温降至-7.1 ℃，平均气温1.9 ℃，影响时间短，但降温幅度大。≥5 ℃有效积温只有1.4 ℃，而同期平均有效积温为22.4 ℃，影响时间为4 d。2010年苹果初花日出现在4月30日，是2006年以来最晚的一年。除上述降温天气影响外，在4月下旬出现2次弱的降温天气，造成当年4月下旬平均气温只有9.5 ℃，低于10 ℃，温度稳定通过10 ℃的初花日推迟到4月27日，苹果延迟了花开时间。

2013年安塞区稳定通过3 ℃的初日是3月4日，是2006年以来最早的一年。3月平均气温7.9 ℃，比历年平均高4.1 ℃，初花日早和温度高这2个因素叠加使得苹果树萌芽的时间出现在3月23日，成为最早的一年。从前期积温这个角度分析，2013年苹果初花日应该是比较早的。但在4月5—9日，出现一次明显的降温天气过程，极端最低气温降至  -7.8 ℃。4月5—11日，平均气温为5.6 ℃，比历年平均气温低4.6 ℃，根据苹果的生物学特性，当日平均气温上升到3 ℃以上，苹果地上部分开始活动， 气温在5 ℃以上开始萌芽。以5 ℃为标准，分析降温对有效积温的影响，在4月5—11日，≥5 ℃有效积温只有8.6 ℃，而同期平均为36.2 ℃，降温过程使积温减少了27.6 ℃，按平均每日积累有效积温5.2 ℃计算，影响时间为5～6 d。

2.5  异常高温催花

高温对开花时间有明显影响。鲜小林等[18]对高山杜鹃进行高温催花处理，供试植株花芽形成且膨大后移入温室大棚进行催花处理。在22 ℃/16 ℃（白天温度/晚上温度）、30 ℃/24 ℃等中、高温度环境下，花期提前了9～18 d，温度越高，提前越多。欧静等[19]在人工气候箱对忽地笑鳞茎（开花种球）高温催花，也得出提前开花的结论，温度越高，提前时间越多，但温度过高会导致开花率降低。在野外环境下，人工不能控制温度，从两个方面考虑，一是根据生物学特性，当春季日平均气温达到15 ℃以上时，多数苹果品种开花[20];二是高温必须维持一定时间，以旬或以上呈现出异常气候。世界气象组织（WMO）关于异常气候的定义是指25年以上，仅出现1次左右的稀少的气象现象。25年出现几率为1次以下的异常气候现象，是指偏离平均值标准差2倍以上的现象[21]。安塞区、洛川县3—4月旬平均气温标准差在1.9～2.2 ℃，为了方便分析，标准差统一按2 ℃考虑。高温催花的温度标准确定为持续10 d以上的时间段平均气温达到15 ℃以上，且高出同时期历年平均气温4 ℃或以上的天气过程。

按照上述标准，安塞区在2009年出现高温催花现象。2009年安塞区稳定通过3 ℃出现在3月15日，比历年平均偏晚2 d，稳定通过10 ℃为4月7日，比平均值偏早8 d。苹果初花日出现在4月18日，为2006年最早的一年。4月7日开始，温度迅速升高，持续至4月18日，期间平均温度为15.9 ℃。从时间跨度平均情况来看，安塞区稳定通过3 ℃日期与初花日之间相差40 d，2009年两者相差34 d，从这个角度分析高温使得开花时间提早了6 d。从积温角度分析，2009年4月7—18日平均气温比历年平均高4.4 ℃，积温高出约52.8 ℃，除以开花期平均温度12.5 ℃為4.2，由此可认为初花日提前了4～5 d。

洛川县2018年苹果初花日比历年平均偏早15 d，是苹果初花最早的一年。究其原因有2个，一是稳定通过3 ℃日期早，出现在2月25日，3月温度高，积温累积快;二是3月23日以后，温度异常偏高，日平均温度均高于10 ℃，比历年平均高出7 ℃，特别是3月26日—4月4日，平均温度为15.6 ℃，起到了明显的催花效果。对比2013年，在相同初日、相同积温的背景下，从果树萌动至4月6日，2013年苹果为中心花开放和花序分离期，2018年为盛花期，高温使得苹果开花约提早了5 d。

2.6  其他年份花期分析

在春季气象服务中，重点关注的是苹果花期是否会遇到冻害天气，花期越早，遇到冻害的几率越高，花期是否提早也是分析研究的内容。安塞区在2008、2009、2014年苹果开花日期比平均初花日分别偏早3、4、4 d。2009年因为高温催花的原因，而2008、2014年花期提前的原因是相同的，一是稳定通过3 ℃日期早，出现在3月4日和3月8日，积温累积快;二是稳定通过10 ℃日期也早，2014年出现在3月31日，提早了15 d，2008年在4月5日以后平均温度持续高于10 ℃。稳定通过日期早、温度变化平稳、积温累积快是花期提早的原因。至开花日，2008、2014年≥3 ℃的积温分别是440.7、394.3 ℃，列2006年以来前两位，说明稳定通过日期早的年份，苹果开花需要更多的基础积温。

3  小结与讨论

分析延安市洛川县、安塞区多年苹果物候期数据，统计得出延安市苹果初花日出现在4月中下旬，南北差异在10 d左右。同一地区年际间苹果初花日可相差15 d。洛川县、安塞区两地稳定通过3、10 ℃日期和积温比较接近，用以分析预报苹果花期比较适合。

本研究中，将48 h内最低气温下降8 ℃以上，最低气温≤4 ℃的天气确定为剧烈降温过程。通过分析2006、2010、2013年3次剧烈降温过程，得出延安市苹果花前剧烈降温可延迟花期3～6 d。分析了苹果始花前高温天气，确定了高温催花的温度标准。将持续10 d以上时间段，平均气温达到15 ℃以上，且高出同时期历年平均气温4 ℃或以上的天气过程，确定为催花高温标准。分析2009、2018年数据，得出高温过程使得苹果开花提早了5 d。利用积温预报苹果花期，要重点关注稳定通过3、10 ℃日期，初日早，开花时间也早，也要考虑积温的累积过程、剧烈降温和高温天气波动，对提早和延迟花期有明显影响。

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