露天栽培冬枣树休眠期冻害指标的确定

孙爱良

（河北省黄骅市气象局，河北 黄骅 061100）

冬枣（Ziziphus jujubaMill.cv.Dongzao）是中国主要的鲜食枣品种之一，主要分布在河北、山东、陕西、山西等省，是北方重要的果树品种之一。近年来冬枣树种植效益和种植规模不断增加，成为当地农民增收的重要途径。但随着一些新型果树管理技术的推广应用以及新品种的改良和推出，冬枣树对气候的适应性有所改变，出现了抗逆性降低的问题［1，2］，如对极端气候条件的适应性有所降低，其中冬枣树休眠期冻害就是其中最为明显的灾害之一。传统农业气象理论认为，枣树休眠期抗寒能力较强，可以抵御-20℃的低温严寒［3］，北方枣树能在休眠期抵御-30℃的低温。但近年来一些冬枣树管理技术人员发现，现有的冬枣树冻害指标与实际存在偏差，个别指标相对较为模糊。例如，2010年冬枣原产地之一的河北省黄骅市，出现了-16.1℃的低温寒潮天气过程，尚未达到冬枣树耐受的极端低温-20℃，却造成了黄骅冬枣树较为明显的冻害，大量的冬枣树冻伤、冻死。这说明冬枣树经过多年的人工栽培和选育，所耐受的极端最低气温发生了明显的改变，耐受低温灾害的能力有所降低，这些都对农业气象科研人员开发具有现实意义的精细化农业气象服务产品、预警预测、气候区划等造成偏差。因此，根据冬枣主产区休眠期冻害的实际发生情况进行研究，对现有农业气象指标进行补充和修正，使之更加符合冬枣树生产的实际情况就显得格外重要。目前，国内外对冬枣树低温灾害状况的观察和研究较多，如肖家彪等［4］对2016年河北省沧州市冬枣树休眠期冻害从气象、土壤、管理措施、地理环境等方面进行了详细的调查和论证；宗晓鸿等［5］对沾化冬枣不同品种休眠期冻害的表现差异进行了调查和研究，这些都为进一步论证冬枣树冻害指标提供了很好的参考。黄玖君等［6］则利用主分量分析方法对新疆且末县红枣树越冬综合冻害指数进行研究，得出了适合本地区的冻害综合指标，但该指标只能用于从气候学角度进行的长期预测，不适合临近极端天气过程对红枣树造成灾害的预警预报，有其应用的局限性。本研究以冬枣主要产地河北省黄骅市为例，对1990—2019年遭受的冻害情况进行全面调查，采用数理统计方法进行分析，得出符合实际农业生产的冬枣树休眠期冻害指标，为冬枣树生产技术及科研人员开发精细化农业气象服务产品、气候区划和灾害预报预警等提供参考和依据。

1 材料与方法

1.1 冬枣树休眠期冻害资料调查

1.1.1 调查标准 本研究的休眠期冻害是指冬枣树在当年12月至翌年2月的深度休眠期内因极端低温超过其正常生长所能承受的极限造成的冬枣树树枝、树干冻伤、发育期推迟、树势减弱或整株树冻死等的灾害。例如，1996年冬季冻害是指1996年12月至1997年2月发生的灾害，以此类推。对于春季冬枣树萌芽后因气温下降导致的冷害或晚霜冻灾害等不在研究范围之内。

降温天气过程是根据冬枣树冬季生理特点要求，只统计极端最低气温（Tmin）≤-13.0℃的降温天气过程，当气温回升，日最低气温（Td）＞-10.0℃以上的日期作为过程结束时间，其所持续的一段时间作为天气过程的持续时间。

1.1.2 调查方法 采用文献查询、问卷、访谈、资料查询等方法，对1990—2019年黄骅市冬枣树遭遇冻害的情况进行调查，调查项目主要包括枝条受害情况、树干受害情况、树木死亡情况、物候期（萌芽期为主）情况等。调查时，为了便于对灾害程度有更直接明了的界定，结合冬枣树生长发育规律等实际情况，参照对红枣果树冻害的分级方法［7，8］，将冻害分为无害、轻度、中度、重度4级，具体分级标准见表1，据此对每年遭遇的冻害情况进行综合分析，评定出冻害等级（Yt）。

表1 黄骅市1990—2019年冬枣树休眠期冻害调查分级

1.2 气象资料的初步整理

按照前述降温天气过程的标准，统计1990—2019年冬季（当年12月至翌年2月）符合标准的天气过程的极端最低气温（Tmin）、过程的持续总日数分别定为因素X1和X2。另外，由于黄骅市历年冬季最低平均气温为-12.9℃，绝大多数年份冬枣树都可以安全过冬，因此可以认为当每次天气过程的Tmin≥-12.9℃时，不会对冬枣树产生冻害。为了进一步对冬枣树造成冻害的天气过程进行研究，以-13.0℃为起点，以-2.0℃为步长，增加了Tmin≤-13.0℃持续日数、Tmin≤-15.0℃持续日数、Tmin≤-17.0℃的持续日数3个要素的调查与统计，并将其分别定为因素X3、X4、X5。

按照上述要求，结合冻害发生情况对气象数据进行整理发现，30年间冬季休眠期内共发生Tmin≤-13.0℃天气过程的年份有15年，期间发生冻灾的年份共8年，详见表2。

表2 1990—2019年黄骅市冬枣树遭遇冻害情况

1.3 分析方法及数据处理

将调查得到的冬枣树历年遭受冻害的等级Yt作为因变量，将强降温天气过程各要素（X1、X2、X3、X4、X5）作为自变量进行逐步回归分析，逐步引入对Yt影响显著的因子，剔除不显著因子，建立函数方程，再对引入的因子对照实际冻害发生情况进行逐个分析，确定冻害指标。

数据的分析及函数方程的建立采用SPSS 19.0和Excel 2010软件；冬枣树休眠期低温冻害等级指标的研究采用归纳分析和对比印证等方法。

2 结果与分析

2.1 回归方程的建立

以表2中冻害级别Yt为因变量，以X1、X2、X3、X4、X5为自变量进行逐步回归分析，结果见表3和表4。在所选的5个对冬枣树休眠期冻害影响较大的因子中，X2即天气过程的持续日数与冬枣树冻害关系不显著，予以剔除，而X1、X3、X4、X5即天气过程的 Tmin、Tmin≤-13.0℃的持续日数、Tmin≤-15.0℃的持续日数、Tmin≤-17.0℃的持续日数4个要素对冻害程度影响显著，予以保留，并建立冻害程度与天气过程各因素的回归方程：Yt=-8.859 49-0.595 18X1+0.692 15X3-0.669 90X4-1.262 39X5。回归方程的复相关系数为0.9398，可决定系数R2=0.8832，方差分析F=18.89884，P=0.000 117 87，方程拟合达极显著水平。

表3 冬枣树休眠期冻害程度与天气过程各因素总的方差分析

表4 冬枣树休眠期冻害程度与天气过程各因素方差分析

2.2 冬枣树冻害指标的确定

进一步分析回归方程可知，极端天气过程对冻害等级的影响因素除了Tmin显著外，还分别与Tmin≤-13.0℃、Tmin≤-15.0℃、Tmin≤-17.0℃的持续日数有显著关系，说明这3个温度值是重要的温度节点，综合分析可以得出，当强降温天气过程的Tmin＞-13.0℃时，一般不会对冬枣树正常生长造成太大影响，当-15.0℃≤Tmin≤-13.0℃时，就会对冬枣生长造成较大影响，但短时间内不会形成冻害；Tmin≤-15.0℃时，就会对冬枣树的正常生长形成永久性伤害，如果温度得不到及时回升，则冻害就会开始形成；当Tmin≤-17.0℃时，在很短的时间内就会形成较为严重的冻害，低温持续时间越长，冻害越严重。

结合1990—2019年8次冻害的实际发生情况，这期间发生轻度灾害3次，Tmin为-15.2～-15.4℃，Tmin≤-15.0℃日数为1～2 d，Tmin≤-17.0℃日数为0 d；发生中度灾害 3次，Tmin为-15.8～-17.1 ℃，Tmin≤-15.0 ℃日数为1～2 d，Tmin≤-17.0日数为0 d；发生重度灾害2次，Tmin分别为-16.1℃和-21.6℃，Tmin≤-15.0日数为2～3 d，Tmin≤-17.0日数为1～2 d。对此进行进一步整理，可以得出修正后的指标，具体指标见表5。

表5 冬枣树休眠期等级指标

2.3 新指标的历史检验

将黄骅市历史上8次冻害过程对照冻害指标进行检验发现，2009年、2012年、2017年3年与划定的指标存在差别，经查阅相关气象资料发现，在2009年，尽管其最强降温过程极端气温≤-15.0℃持续时间比上述标准少1 d，但统计其1月平均气温为-4.1℃，较历年偏低2.8℃，整个冬季平均偏低0.9℃，说明整个冬季极低气温对其冻害的形成存在很大的作用。为进一步检验指标的适用性，又通过文献查询［9-11］和书面调查的方式，调查了华北平原区其他冬枣树主产区历年来较为明显的冻害发生情况，结果见表6。由表6可以看出，在天津市大港区和静海县、山东省沾化县、河北省青县4个冬枣产量较为集中的县、区，调查到1990—2019年发生较为明显的冻害事件共6次，其中沾化县2次、天津市的静海县1次、大港区2次、河北省青县1次，与得出的指标全部拟合，2次综合拟合率为78.5%，说明华北地区的几个主要冬枣产区内，该指标有其普适性，具有实用价值。

表6 其他冬枣产区冬枣树休眠期冻害发生情况调查

3 小结与讨论

果树农业气象指标是定量评价果树农业气象条件优劣和发布灾害预警预报的基础，更是农业气象服务的基础［12］。多年来，农业气象科研工作者对此进行了深入的研究和探索，建立了系列果树农业气象指标体系。但近年来，随着现代农业技术的突飞猛进，使得一些果树新品种大量涌现出来，原有果树品种大量被替代，加之人们生产管理技术水平的迅速提高，产量和品质也有了质的飞跃，但同时也造成果树对环境的要求发生了改变，原有的一些果树农业气象指标已经不能满足人们进行生产管理、气候区划、精细化农业气象服务的要求，冬枣树就是其中很明显的一个例子。

通过对1990—2019年冬枣树休眠期冻害发生情况的研究，发现-13.0、-15.0、-17.0℃ 3个温度节点对冬枣树休眠期冻害的形成影响较大，即当天气过程的极端最低温度＞-13.0℃时，一般不会形成冻害；当极端最低温度≤-15.0℃的时间大于1 d时，就会对冬枣树正常生长造成伤害，且随着时间的延长而加重；同样当极端最低温度≤-17.0℃时，对冬枣树的危害更大，1 d的时间就会形成较为严重的灾害。经过进一步研究对比印证，确定了冬枣树休眠期的冻害指标，该指标也与武文安等［13］对沾化县冬枣树冻害的调查与分析结果相契合。

由于本研究采用回溯性调查，时间跨度较大，无法获得灾害发生时的详细数据，且数据的采集是以华北北部滨海平原区的灾害数据为主，使得所得出的指标具有一定的地域局限性，主要适用于以华北平原及其周边地区为主的露天栽培冬枣树的管理应用。另外，本次得出的灾害指标的拟合率为78.5%，也说明冻害指标除了与某一次强降温天气过程密切关联外，还应与其他因素有关，例如整个冬季的气候状况、冬枣品种间抗逆性差异、耐受低温能力、天气过程的降温速率、地域环境以及管理措施等要素，这些都为后续相关研究提供了空间。